光电传感器的原理:光电传感器原理是什么?

2021/11/08 03:25 · 传感器知识资讯 ·  · 光电传感器的原理:光电传感器原理是什么?已关闭评论
摘要:

光电传感器的原理:光电传感器原理是什么?光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电传感器原理是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电传感器在一般情况下,有三部分构成,它们分为:发送器、接收器和检测电路。发送器

光电传感器的原理:光电传感器原理是什么?

光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。 光电传感器原理是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。 光电传感器在一般情况下,有三部分构成,它们分为:发送器、接收器和检测电路。 发送器对准目标发射光束,发射的光束一般来源于半导体光源,发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路,它能滤出有效信号和应用该信号。 此外,光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。

光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。

由光通量对光电元件的作用原理[1]不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类,即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器.模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流,它与被测量间呈单值关系.模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻档)三大类.所谓透射式是指被测物体放在光路中,恒光源发出的光能量穿过被测物,部份被吸收后,透射光投射到光电元件上;所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上,再从被测物体表面反射后投射到光电元件上;所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份,使投射到光电元件上的光通量改变,改变的程度与被测物体在光路位置有关.

光敏二极管是最常见的光传感器。光敏二极管的外型与一般二极管一样,只是它的管壳上开有一个嵌着玻璃的窗口,以便于光线射入,为增加受光面积,PN结的面积做得较大,光敏二极管工作在反向偏置的工作状态下,并与负载电阻相串联,当无光照时,它与普通二极管一样,反向电流很小(<μA),称为光敏二极管的暗电流;当有光照时,载流子被激发,产生电子-空穴,称为光电载流子。在外电场的作用下,光电载流子参于导电,形成比暗电流大得多的反向电流,该反向电流称为光电流。光电流的大小与光照强度成正比,于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。 光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外,还有对电信号放大的功能。光敏三级管的外型与一般三极管相差不大,一般光敏三极管只引出两个极——发射极和集电极,基极不引出,管壳同样开窗口,以便光线射入。为增大光照,基区面积做得很大,发射区较小,入射光主要被基区吸收。工作时集电结反偏,发射结正偏。在无光照时管子流过的电流为暗电流Iceo=(1+β)Icbo(很小),比一般三极管的穿透电流还小;当有光照时,激发大量的电子-空穴对,使得基极产生的电流Ib增大,此刻流过管子的电流称为光电流,集电极电流Ic=(1+β)Ib,可见光电三极管要比光电二极管具有更高的灵敏度。 您好! 光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。 由光通量对光电元件的作用原理[1]不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类,即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器.模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流,它与被测量间呈单值关系.模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻档)三大类.所谓透射式是指被测物体放在光路中,恒光源发出的光能量穿过被测物,部份被吸收后,透射光投射到光电元件上;所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上,再从被测物体表面反射后投射到光电元件上;所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份,使投射到光电元件上的光通量改变,改变的程度与被测物体在光路位置有关.   光敏二极管是最常见的光传感器。光敏二极管的外型与一般二极管一样,只是它的管壳上开有一个嵌着玻璃的窗口,以便于光线射入,为增加受光面积,PN结的面积做得较大,光敏二极管工作在反向偏置的工作状态下,并与负载电阻相串联,当无光照时,它与普通二极管一样,反向电流很小(<μA),称为光敏二极管的暗电流;当有光照时,载流子被激发,产生电子-空穴,称为光电载流子。在外电场的作用下,光电载流子参于导电,形成比暗电流大得多的反向电流,该反向电流称为光电流。光电流的大小与光照强度成正比,于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。   光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外,还有对电信号放大的功能。光敏三级管的外型与一般三极管相差不大,一般光敏三极管只引出两个极——发射极和集电极,基极不引出,管壳同样开窗口,以便光线射入。为增大光照,基区面积做得很大,发射区较小,入射光主要被基区吸收。工作时集电结反偏,发射结正偏。在无光照时管子流过的电流为暗电流Iceo=(1+β)Icbo(很小),比一般三极管的穿透电流还小;当有光照时,激发大量的电子-空穴对,使得基极产生的电流Ib增大,此刻流过管子的电流称为光电流,集电极电流Ic=(1+β)Ib,可见光电三极管要比光电二极管具有更高的灵敏度。 能点光电液位传感器原理:该传感器包含一个光电接收器和一个红外发光二极管。发光二极管所发出的光被导入传感器顶部的棱镜,有液体时,光会折射到液体中,从而使接收器收不到或只能接收少量的光。 接收器驱动内部电气开关工作,从而发出警报信号。没有液体时,则光会直接从棱镜反射回接收器。 通过这样的原理来实现水位检测。 光电液位传感器原理图-图片来源能点 7.3 光电传感器 光电传感器通常由光源,光学通路和光电元件三部分组成,如图7.3.1所示.图中,Ф1是光源发出的光信号,Ф2是光电器件接受的光信号,被测量可以是x1或者x2,它们能够分别造成光源本身或光学通路的变化,从而影响传感器输出的电信号I.光电传感器设计灵活,形式多样,在越来越多的领域内得到广泛的应用. 光电传感器的敏感范围远远超过了电感,电容,磁力,超声波传感器的敏感范围.此外,光电传感器的体积很小,而敏感范围很宽,加上机壳有很多样式,几乎可以到处使用.最后,随着技术的不断发展,光电传感器在价钱方面可以同用其他技术制造的传感器竞争.7.3.1 光电传感器的类型
这种传感器中光电元件接受的光通量随被测量连续变化,因此,输出的光电流也是连续变化的,并与被测量呈确定的函数关系,这类传感器通常有以下四种形式.
1)光源本身是被测物,它发出的光投射到光电元件上,光电元件的输出反映了光源的某些物理参数,如图7.3.2a所示.这种型式的光电传感器可用于光电比色高温计和照度计.
2)恒定光源发射的光通量穿过被测物,其中一部分被吸收,剩余的部分投射到光电元件上,吸收量取决于被测物的某些参数.如图7.3.2b所示.可用于测量透明度,混浊度.
3)恒定光源发射的光通量投射到被测物上,由被测物表面反射后再投射到光电元件上,如图7.3.2c所示.反射光的强弱取决于被测物表面的性质和状态,因此可用于测量工件表面粗糙度,纸张的白度等.
4)从恒定光源发射出的光通量在到达光电元件的途中受到被测物的遮挡,使投射到光电元件上的光通量减弱,光电元件的输出反映了被测物的尺寸或位置.如图7.3.2d所示.这种传感器可用于工件尺寸测量,振动测量等场合.
7.3.1.2 脉冲式光电传感器
在这种传感器中,光电元件接受的光信号是断续变化的,因此光电元件处于开关工作状态,它输出的光电流通常是只有两种稳定状态的脉冲形式的信号,多用于光电计数和光电式转速测量等场合.
7.3.1.1 模拟式光电传感器
图7.3.1 光电传感器原理框图 图7.3.2 模拟式光电传感器的常见形式
7.3.2 光电传感器的常用光源
光源是许多光电传感器的重要组成部分,要使光电传感器很好地工作,除了合理选用光电元件外,还必须配备合适的光源.常用光源有以下几种.
7.3.2.1 发光二极管
发光二极管是一种把电能转变成光能的半导体器件.它具有体积小,功耗低,寿命长,响应快,机械强度高等优点,并能和集成电路相匹配.因此,广泛地用于计算机,仪器仪表和自动控制设备中.
7.3.2.2 钨丝灯泡
这是一种最常用的光源,它具有丰富的红外线.如果选用的光电元件对红外光敏感,构成传感器时可加滤色片将钨丝灯泡的可见光滤除,而仅用它的红外线做光源,这样,可有效防止其他光线的干扰.
7.3.2.3 激光
激光与普通光线相比具有能量高度集中,方向性好,频率单纯,相干性好等优点,是很理想的光源.
7.3.3 光电转换电路
由光源,光学通路和光电器件组成的光电传感器在用于光电检测时,还必须配备适当的测量电路.测量电路能够把光电效应造成的光电元件电性能的变化转换成所需要的电压或电流.不同的光电元件,所要求的测量电路也不相同.下面介绍几种半导体光电元件常用的测量电路.
半导体光敏电阻可以通过较大的电流,所以在一般情况下,无需配备放大器.在要求较大的输出功率时,可用图7.3.3所示的电路.
图7.3.4a给出带有温度补偿的光敏二极管桥式测量电路.当入射光强度缓慢变化时,光敏二极管的反向电阻也是缓慢变化的,温度的变化将造成电桥输出电压的漂移,必须进行补偿.图中一个光敏二极管作为检测元件,另一个装在暗盒里,置于相邻桥臂中,温度的变化对两只光敏二极管的影响相同,因此,可消除桥路输出随温度的漂移.
光敏三极管在低照度入射光下工作时,或者希望得到较大的输出功率时,也可以配以放大电路,如图7.3.4b所示.
由于光敏电池即使在强光照射下,最大输出电压也仅0.6V,还不能使下一级晶体管有较大的电流输出,故必须加正向偏压,如图7.3.5a所示.为了减小晶体管基极电路阻抗变化,尽量降低光电池在无光照时承受的反向偏压,可在光电池两端并联一个电阻.或者像图7.3.5b所示的那样利用锗二极管产生的正向压降和光电池受到光照时产生的电压叠加,使硅管e,b极间电压大于0.7V,而导通工作.这种情况下也可以使用硅光电池组,如图7.3.5c所示.
图7.3.3 光敏电阻测量电路 图7.3.4 光敏晶体管测量电路
图7.3.5 光电池测量电路
半导体光电元件的光电转换电路也可以使用集成运算放大器.硅光敏二极管通过集成运放可得到较大输出幅度,如图7.3.6a所示.当光照产生的光电流为IФ时,输出电压U0=IФRF为了保证光敏二极管处于反向偏置,在它的正极要加一个负电压.图7.3.6b给出硅光电池的光电转换电路,由于光电池的短路电流和光照成线性关系,因此将它接在运放的正,反相输入端之间,利用这两端电位差接近于零的特点,可以得到较好的效果.在图中所示条件下,输出电压U0=2IФRF.
图7.3.6 使用运放的光敏元件放大电路
7.3.4 常见光电传感器及应用
7.3.4.1 透射式光电传感器及在烟尘浊度监测上的应用
透射式光电传感器是将发光管和光敏三极管等,以相对的方向装在中间带槽的支架上.当槽内无物体时,发光管发出的光直接照在光敏三极管的窗口上,从而产生一定大的电流输出,当有物体经过槽内时则挡住光线,光敏管无输出,以此可识别物体的有无.适用于光电控制,光电计量等电路中,可检测物体的有无,运动方向,转速等方面.
防止工业烟尘污染是环保的重要任务之一.为了消除工业烟尘污染,首先要知道烟尘排放量,因此必须对烟尘源进行监测,自动显示和超标报警.
图7.3.7 透射型BYD3M.TDT光电传感器使用示意图
图7.3.8 吸收式烟尘浊度监测系统组成框图
烟道里的烟尘浊度是通过光在烟道在传输过程中的变化大小来检测的.如果烟道浊度增加,光源发出的光被烟尘颗粒的吸收和折射增加,到达光检测器的光减少.因此光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化.本应中应用奥托尼克斯(Autonics)公司的BYD3M-TDT透射式小型光电传感器,其光源(发光器)与接收器不在同一个机壳内,见图7.3.7使用示意图:先将发射器和接收器对准并固定好后才可以通电(12.24)VDC;接着在ON状态设定好发射器的中心位置,然后左右上下方向调节接收器和发射器的位置;最后检测目标稳定后固定好发射器和接收器.
_ 图7.3.8是吸收式烟尘浊度监测系统的组成框图:为了检测出烟尘中对人体危害性最大的亚微米颗粒的浊度和避免水蒸气与二氧二碳对光源衰减的影响,选取可见光作光源(400.700nm波长的白炽光).光检测器光谱响应范围为400.600nm的光电管,获取随浊度变化的相应电信号.为了提高检测灵敏度,采用具有高增闪,高输入阻抗,低零漂,高共模抑制比的运算放大器,对信号进行放大.刻度校正被用来进行调零与调满刻度,以保证测试准确性.显示器可显示浊度瞬时值.报警电路由多谐振荡器组成,当运算放大器输出浊度信号超过规定时,多谐振荡器工作,输出信号经放大后推动喇叭发出报警信号.
7.3.4.2 漫反射型光电传感器
漫射型光电传感器有时也称作接近传感器.在这种传感器中,发光器和接收器装在同一个机壳中.发光器发出的光线射到目标物体上,目标物体光线反射回来,什么角度的反射光都有.反射光中有一部分送回到接收器,于是便把目标物体检测出来了.由于目标物体的角度以及反射性能,发光器产生的能量大部分是损失掉,所以与镜面反射(回射)型和光束阻档型光电传感器相比,漫射型光电传感器的敏感范围比较小.
虽然该类传感器装简单置,即它不需要其他的元器件,例如反射镜或者单独的接收器.但敏感范围及接收器的能力受目标物体的颜色,尺寸,表面光洁度等因素的影响较大,故此着重研究其漫射.聚焦型传感器.
_7.3.4.2 .1 漫射.聚焦型传感器
漫射.聚焦型传感器是效率较高的一种漫射型光电传感器.发光器透镜聚焦在传感器前面固定的一点上.接收器透镜也是聚焦在同一点上.敏感的范围是固定的,取决于聚焦点的位置.这种传感器能够检测在焦点上的物体,允许物体前后偏离焦点一定距离,这个距离称作"敏感窗口".当物体在敏感窗口以外,在焦点之前或者之后时便检测不到.敏感窗口取决于目标的反射性能和灵敏度的调节状况.因为所射出来的光能是聚焦在一个点上面,增益增大了很多,于是传感器很容易地就检测到窄小的物体或者反射性能差的物体,其原理示意图见7.3.9所示.
具有背景光抑制功能的漫射型光电传感器只能检测一定距离的目标物体,在这个距离以外的物体它便检测不到.在各种漫射型光电传感器中,这种类型的传感器敏感目标物体颜色的灵敏度是最低的.这种传感器的一个主要优点是,它不会检测背景物体.而普通的漫射型光电传感器往往会把背景物体误认为是目标物体.
对于具有机械式背景光抑制功能的漫射型光电传感器,它里面有两个接收元件:一个接收来自目标物体的光,另一个接收背景光.目标接收器E1上的反射光的强度超过背景光接收器E2上的反射光时,便把目标检测出来,产生输出信号.当背景光接收器上的反射光的强度超过目标接收器上的反射光时,不检测目标,输出状态不发生变化.在距离可变的传感器中,焦点可以用机械的方法进行调节.
_ 对于具有电子式背景光抑制功能的漫射型传感器,在传感器中使用一只位置敏感元件(PSD)而不是使用机械元件.发光器发出一束光线,光束反射回来,从目标物体反射回来的光线和从背景物体反射回来的光线到达位置敏感元件的两个不同位置.传感器对到达位置敏感元件这两点的光进行比较,并将这个信号与事先设定的数值进行比较,从而决定输出的状见图7.3.10所示.
图7.3.9漫射光聚焦型光电传感器应用原理图 图7.3.10 电子方法抑制背景光
7.3.4.2 .2 实用背景抑制漫反射光电传感器
这种传感器发光器和接收器装在同一个机壳中,采用背景抑制技术,将由目标之外的物体反射光引起假切换的危险降低到最小.反射光通过传感器内一系列接收元件收集,并给出一个输出.如果目标移动并且从离预设距离更远的物体上得到反射时,接收的光线角度将改变.反过来将影响接收元件的输出,并且传感器不响应.该背景抑制漫射光电传感器控制(NPN)输出线路图如7.3.11所示.
图7.3.11 镜面反射(回射)式传感器
图7.3.12 镜面反射式光电传感器工作原理图
镜面反射式光电传感器,它的发光器和接收器装在同一个机壳中,这与漫射型传感器是一样的.但是它使用一只反射镜把发光器产生的光线反射到接收器上.当目标物体阻挡了光电传感器送往反射镜的光线时,便把目标物体检测出来,见图7.3.12所示镜面反射式光电传感器工作原理图.一般地讲,与漫射型传感器相比,镜面反射式传感器的敏感距离比较大,这是因为,与大多数目标物体的反射率相比,反射镜的反射效率很高.在镜面反射式传感器中,目标物体的颜色和表面光洁度不会影响敏感距离,然而在漫射型传感器中,目标物体的颜色和表面光洁度会影响敏感距离.
图7.3.13 镜面反射式光电传感器使用示意图
图7.3.13为镜面反射式光电传感器使用示意图:应先将传感器和反射镜面对面安装后,连接电源;后再调节传感器或反射镜面的上下左右位置,使传感器的指示灯变亮;最后可靠安装两者后,并校对使其检测到目标;如果被测物的反射率比发射镜面高,它会发生误动作,因此,在传感器和被测物留有足够的空间,或把被测物和光轴成30.45度的角度.
7.3.4.3遮光式光电传感器
遮光式光电传感器是第三种也是最后一种用光电方法进行检测的光电传感器.这种传感器需要两个独立的机壳,一个机壳中安装发光器,另一个机壳中安装接收器.发光器射出来的光线对准接收器,当有目标物体把光线挡住时,接收器的输出便发生变化.在三种光电检测技术中,光束阻挡型传感器的效率最高,能够进行检测的范围也是最大的.
遮光式光电传感器有很多类型.最常见的是用一只发光器,一只接收器,在发光器与接收器之间只有一束光线.另一种是"槽式"或"叉式"光电传感器,这时,发光器和接收器都装在同一个机壳中,不存在对准的问题.光栅是由很多不同的发光器和不同的接收器排列起来组成的,发光器装在一个机壳中,接收器装在另一个机壳中,当它们互相对准时,便形成一片光束.
_
7.4 光电传感器的应用
光电检测方法具有精度高,反应快,非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,体积小.近年来,随着光电技术的发展,光电传感器已成为系列产品,其品种及产量日益增加,用户可根据需要选用各种规格产品,在各种轻工自动机上获得广泛的应用.
7.4.1 光电式带材跑偏检测器
带材跑偏检测器用来检测带型材料在加工中偏离正确位置的大小及方向,从而为纠偏控制电路提供纠偏信号,主要用于印染,送纸,胶片,磁带生产过程中.光电式带材跑偏检测器原理如图7.4.1所示.光源发出的光线经过透镜1会聚为平行光束,投向透镜2,随后被会聚到光敏电阻上.在平行光束到达透镜2的途中,有部分光线受到被测带材的遮挡,使传到光敏电阻的光通量减少.
图7.4.1 带材跑偏检测器工作原理 图7.4.2 测量电路
图7.4.2为测量电路简图.R1,R2是同型号的光敏电阻.R1作为测量元件装在带材下方,R2用遮光罩罩住,起温度补偿作用.当带材处于正确位置(中间位)时,由R1,R2,R3,R4组成的电桥平衡,使放大器输出电压uo为0.当带材左偏时,遮光面积减少,光敏电阻R1阻值减少,电桥失去平衡.差动放大器将这一不平衡电压加以放大,输出电压为负值,它反映了带材跑偏的方向及大小.反之,当带材右偏时,uo为正值.输出信号uo一方面由显示器显示出来,另一方面被送到执行机构,为纠偏控制系统提供纠偏信号.
7.4.2 包装充填物高度检测
用容积法计量包装的成品,除了对重量有一定误差范围要求外,一般还对充填高度有一定的要求,以保证商品的外观质量,不符合充填高度的成品将不许出厂.图7.4.3所示为借助光电检测技术控制充填高度的原理.当充填高度h偏差太大时,光电接头没有电信号,即由执行机构将包装物品推出进行处理.
图7.4.3 利用光电检测技术控制充填高度
利用光电开关还可以进行产品流水线上的产量统计,对装配件是否到位及装配质量进行检测,例如灌装时瓶盖是否压上,商标是否漏贴,以及送料机构是否断料等.
光电传感器的原理:光电传感器原理是什么?  第1张

光电传感器的原理:光电传感器工作原理

目录 1 光电传感器工作原理简介 2 行业概述 3 发展历史 4 行业现状 5 推荐企业 ? 技术优势 ? 沟通渠道光电传感器工作原理简介 编辑
光电传感器是利用把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的 ,光电传感器在一般情况下,有三部分构成,它们分为:发送器、接收器和检测电路。

发送器对准目标发射光束,发射的光束一般来源于半导体光源,发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路,它能滤出有效信号和应用该信号。此外,光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。
三角反射板是结构牢固的发射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成,能够使光束准确地从反射板中返回,具有实用意义。它可以在与光轴0到25的范围改变发射角,使光束几乎是从一根发射线,经过反射后,还是从这根反射线返回。
行业概述 编辑
由于光电传感器的应用涉及的领域非常广泛,其研究和开发在世界上引起了高度重视,各国更是竞相研究开发并引起激烈的竞争。从**初的应用于军事逐渐发展到民事,而且与我们的生活息息相关,应该说现代化的生活离不开光电传感器的参与,如传真机、复印机、扫描仪、打印机、车库开门器、液晶显示器、色度计、分光计、汽车和医疗诊断仪器等等不胜枚举。
美国是研究光电传感器起步较早、水平较高的国家之一,在军事和民用领域的应用发展得十分迅速。在军事应用方面,研究和开发主要包括:水下探测、航空监测、核辐射检测等。美国也是较早于将光电传感器用于民用领域的国家。如运用光电传感器监测电力系统的电流、温度等重要参数,检测肉类和食品的细菌和病毒等。

美国拥有健全的光电传感器产品线,超过种产品包括自含式或放大器分离型,限位开关外型或小型传感器,精密检测或长距离检测传感器,检测距离长达305m。并且拥有行业内先进齐全的标准光纤和定制光纤产品。大部分产品防护等级达到NEMA6P和IP67。日本和西欧各国也高度重视并投入大量经费开展光电传感器的研究与开发。
20世纪90年代,研究开发出多种具有一流水平的民用光电传感器,日本的电器以价格适中质量好而响誉全球。西欧各国的大型企业和也积极参与了光电传感器的研发和市场竞争。我国对光电传感器研究的起步时间与国际相差不远。已有上百个单位在这一领域开展工作,主要是在光电温度传感器、压力计、流量计、液位计、电流计等领域进行了大量的研究,取得了上百项科研成果,有的达到世界先进水平。
但与发达国家相比,我国的研究水平还有不小的差距,主要表现在商品化和产业化方面,大多数品种仍处于实验研制阶段,还无法投入批量生产和工程化应用。
发展历史 编辑
传感器技术历经了多年的发展,大体可分为三代:**代是结构型传感器,利用结构参量变化来感受和转化信号;第二代是20世纪70年代发展起来的固体型传感器,这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成;第三代传感器是智能型传感器,这也是物联网时代**有前景的传感器类型。
智能传感器具有信息采集、信息处理、信息交换、信息存储功能的多元件集成电路,是集传感芯片、通信芯片、微处理器、驱动程序、软件算法等于一体的系统级产品,具有自学习、自诊断和自补偿能力、复合感知能力以及灵活的通信能力。通过智能传感器能在感知物理世界的时候反馈给物联网系统更准确、更全面的数据,达到精确感知的目的。
智能工业传感器是实现工业4.0的基础。众所周知,工业4.0已经成为国家战略的一部分,智能制造是国家工业变革的关键,智能工业传感器在制造中的角色越来越重要。不同于传统工业的传感器,智能工业传感器将用于智能制造,它在精度、稳定性、抗冲击性方面提出了更为苛刻的要求。
行业现状 编辑
(1)使光电传感器从理论研究向生产一条龙的产业化模式快速发展,走自主创新和国际合作相结合的跨越式发展道路,使我国成为世界传感器的生产大国;
(2)光电传感器产品结构全面、协调、持续发展。产品品种要向高技术、高附加值倾斜,尤其要填补”空白”品种;
(3)生产格局向专业化发展。即生产传感器门类少而精,且专门生产某一应用领域需要的某一类传感器系列产品,以获得较高的市场占有率,各传感器企业的专业化合作生产;
(4)光电传感器大生产技术向自动化发展。光电传感器的门类、品种繁多,所用的敏感材料各异,决定了传感器制造技术的多样性和复杂性。纵观当前光电传感器工艺线的概况,多数工艺已实现单机自动化,但距离生产过程全自动化尚存在诸多困难,有待今后广泛采用CAD、CAM及先进的自动化装备和工业机器人予以突破;
(5)企业的重点技术改造应加强从依赖引进技术向引进技术的消化吸收与自主创新的方向转移;
(6)企业经营要加快从国内市场为主向国内与国外两个市场相结合的国际化方向跨越发展;
(7)企业结构将向”大、中、小并举”、”集团化、专业化生产共存”的格局发展。
推荐企业 编辑
深圳市神武传感器有限公司成立于2013年,是一家**的传感器解决方案提供商与传感器设计方案制造商,是国内公认的过程和工业自动化领域的领导者之一,深圳市高新技术企业,**优选品牌。
神武公司专注于光电与电感技术,依托多年的技术积累及研发制造优势,借鉴业内优秀经验,与国内外多所高校实验室建立共同技术研发合作,由从业超过20年的资深专家团队通过**的技术优势让神武传感器来解决各种富于挑战性的问题和实现自动化目标。
神武公司始终将客户需求放在首位,坚持工厂自营,其生产的安全光栅,光电开关,接近开关,光纤传感器等系列产品均采用业内**优秀的设计方案,产品通过欧盟CE认证;更有众多技术精湛的应用工程师分布在全国各地工厂现场,帮助客户解决产品问题和节约生产成本,致力于为客户成为行业**者提供支持。
历经多年的发展与积累,现产品广泛应用于各行各业,包括包装,食品饮料,机床,汽车,物流,交通,机场,钢铁,电子,纺织等行业。目前已在深圳,东莞,广州,香港等地设有分支机构,并将形成了辐射全国各主要区域的机构体系和业务网络。
精心打造的智能产品、定制化的解决方案和体贴入微的服务,是我们吸引客户的关键。每一次的成功,都帮助我们提升了技术能力和制造能力、增加了员工和行业知识、促进了与客户及合作伙伴的关系、扩大了我们在国内及全球的影响力。
技术优势
神武传感器专注于光电与电感技术,依托多年的技术积累及研发制造优势,借鉴业内优秀经验,与国内外多所高校实验室建立共同技术研发合作,由从业超过20年的资深专家团队通过**的技术优势让神武传感器来解决各种富于挑战性的问题和实现自动化目标。
如发明的一种光电传感器,包括:感光结构,所述感光结构包括衬底和位于所述衬底上的多个像素单元,所述像素单元包括薄膜晶体管和光电二极管;位于所述感光结构上方的光纤导板,所述光纤导板由多个垂直于衬底方向排列的光纤束组成,所述光纤束的孔径小于或等于像素单元的宽度;位于所述感光结构下方的背光源,所述背光源发出的光透过所述感光结构和光纤导板。
本发明光电传感器的光纤导板使每个像素单元均能够较独立的探测其上方对应面积上的物体表面的特征,提高了对反射光线的约束性,提高了光电传感器的分辨率,光纤导板由多个垂直排列的光纤束组成,使神武的光电传感器体积更小。
沟通渠道
深圳市神武传感器有限公司
网址:
联系方式:陈先生-
微信:
该词条内容由深圳市神武传感器有限公司撰写提供,不代表vibaike.com立场,深圳市神武传感器有限公司承诺不作虚假宣传,并愿意承担由此内容产生的一切法律责任。投诉举报请联系客服。

光电传感器的原理:光电传感器电路原理图解

用光电传感器(光电对管)将机械旋转转化为电脉冲,光电对管实物如图1所示。

电路设计?
电路原理图如图2所示。

电路由四部分组成。?
光电对管U1、电阻R1、电阻R2构成发射接收电路;比较器U2A、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6构成反相输入的滞回比较器;比较器U2B、电阻R7、电阻R8构成反相器;发光二极管D1、电阻R9构成输出电路。
光电传感器电路图
该电路可作为一个传感器,它可以触发一个没有直接接触的报警器。一个可见或不可见的封闭式离子源在传感器上发射来保持探测回路保持一个原本的常闭状态。

光电传感器电路原理图解
光电传感器是一种能够将可见光信号转换为电信号的器件,也可称为光电器件,主要用于光控开关,光控照明,光控报警领域中,对各种可见光进行控制。

光电传感器电路原理图
从上图可看出该光电传感器采用的是光敏电阻器作为光电元件,光敏电阻器是一种对光敏感的元件,其电阻值随入射光线的强弱发生变化而变化。
当环境光较强时,光电传感器RG的阻值较小,使可调电阻器RP与光电传感器RG处的分压值变低,不能达到双向触发二极管VD的触发电压值,双向触发二极管VD 截止,进而使双向了晶闸管VS也截止,照明灯EL熄灭。
当环境光较弱时,光电传感器RG的阻值变大,使可调电阻器RP与光电传感器RG处的分压值变高,随着光照强度的逐渐增强,光电传感器RG的阻值逐渐变大,当可调电阻器kP与光电传感器RG处的分压值达到双向触发二个极管VD的触发电压时,双向触发二极管VD导通,进而触发双向品闸管VS也导通,照明灯EL点亮。

光电传感器的原理:光电传感器原理是什么?  第2张

光电传感器的原理:光电传感器的类型及工作原理解析

描述
一、以“光”检测的方式:光电传感器
以“光”检测的方式,光电传感器将可见光线及红外线等的“光”通过发射器进行发射,并通过接收器检测由检测物体反射的光或被遮挡的光量变化,从而获得输出信号。
原理和主要类型:由发射器的发光元件进行发光,并通过接收器的光接收元件进行接收。
反射型:将发光元件和光接收元件内置于1 台传感器放大器中。接收来自检测物体的反射光。
透过型:发射器/ 接收器处于分离状态。如果在发射器/ 接收器之间放入检测物体,则发射器的光会被遮挡。
回归
反射型:将发光元件和光接收元件内置于1 台传感器放大器中。接收来自检测物体的反射光。发光元件的光会通过反光板进行反射,并通过光接收元件进行接收。如果进入检测物体,则会被遮挡。
特点:非接触检测
无需接触检测物体即可进行检测,因此不会划伤检测物体。而且,也不会损伤传感器本身,寿命较长,无需进行维护。
可检测大多数物体:通过物体的表面反射或遮光量进行检测,因此可检测大
多数物体(玻璃、金属、塑料、木料及液体等)。
检测距离长:光电传感器一般为高功率,因此可进行长距离检测。
分类:
透过型
通过检测物体遮挡对置的发射器和接收器之间的光轴来进行检测。
? 检测距离长。
? 检测位置精度高。
? 若为不透明体,则与形状、颜色和材质无关,可直接进行检测。
? 抗镜头的脏污和灰尘。
回归反射型
通过检测物体遮挡传感器发射后由反光板返回的光来进行检测。
? 由于单侧为反光板,因此可安装在狭小空间。
? 配线简单,与反射型相比,可进行长距离检测。
? 光轴调整非常容易。
? 若为不透明体,则与形状、颜色和材质无关,可直接进行检测。
反射型
将光照射到检测物体上,并接收来自检测物体的反射光后进行检测。
? 仅安装传感器本体即可,不占空间。
? 无需光轴调整。
? 若反射率较高,也可检测透明体。
? 可辨别颜色。
窄光束反射型
在检测物体上进行光斑照射,并接收来自检测物体的反射光后进行检测。
? 可检测小型目标物。
? 可检测标记。
? 可从机械等的空隙开始检测。
? 检测点可视。
限定反射型
采用以发射器和接收器为角度的结构,仅检测各自光轴交叉的受限区域。
? 背景影响小。
? 应差距离短。
? 可检测较小的凹凸。
距离设定型
将光斑照射到检测物体上,并通过来自检测物体反射光的角度差异进行检测。
? 不受反射率较高的背景物影响。
? 即使检测物体的颜色和材质的反射率不同,仍可进行稳定检测。
? 可进行小物体的高精度检测。
光泽度辨别用反射型
将光斑照射到检测物体上,通过镜面反射和漫反射的差异来检测光泽度的不同。
? 可在线使用。
? 不受颜色的影响。
? 也可检测透明体。
根据检测环境和安装位置,包括各种类型的光电传感器。为您介绍代表性的分类轴,以便可选择更符合环境的光电传
感器。
二、以“光”检测的方式:光纤传感器
光纤传感器可将光纤连接到光电传感器的光源,并在自由安装到狭窄位置等后进行检测。
原理和主要类型
光纤如图所示,由中心的纤芯和折射率不同的金属包层构成。光线入射到纤芯时,会在与金属包层的边界面反复进行全反射的同时进入光线。穿过光纤内部,从端面发出的光会以约 60° 的角度进行扩散,并照射到检测物体上。
此外,纤芯包括以下类型。
塑料型
纤芯为丙烯酸类树脂,由0.1 至1 mm 直径的单根或多根制作而成,被聚乙烯等材料包裹。
由于重量轻、低成本及不易弯曲等特性已成为光纤传感器的主流。
玻璃型
由 10 至 100 _m 的玻璃光纤组成,并由不锈钢管包覆。具有使用温度较高(350℃)等特点。
光纤传感器大致分为透过型和反射型2 种检测方法。透过型由发射器和接收器2 条构成。反射型从外观来看好像是1 根,但从端面观察,分为平行型、同轴型及分离型,如下图所示。
特点:
不限安装位置,自由度高
采用了柔韧光纤,可轻松安装到机械的间隙或狭小空间内。
微小物体检测
传感器头尖端非常小,可轻松检测微小物体。
出色的环境抗耐性
由于光纤电缆部无法通过电流,因此完全不受电气干扰所影响。
只要使用耐热型光纤元件,即使是在高温场所仍可进行检测。
分类:光纤元件包括非常多的类型。传感器头尖端部不设发射元件和光接收元件的检测电路,因而对尺寸或外观的限制较少。
以下为基恩士光纤元件FU 系列的分类示例。
解说选择光纤元件时重要术语含义。
光纤长度
光纤元件的长度。长度越长,越可安装在距光纤放大器较远的位置。
环境温度
可在该温度范围内使用光纤元件。当使用的环境温度较高时,选择耐热型则最
为理想。
弯曲半径
指在即使将光纤元件的半径弯曲到多少mm 使用,仍可在满足检测距离性能
的同时进行无障碍使用。对于装配较为困难的场所,这种半径较小的机型则非
常适合。
检测距离
可检测的距离。检测距离的数值越大,越可进行长距离检测。
光轴直径
主要为透过型光纤元件的指标。在透过型光纤元件中,可对光轴进行全遮光的
大小为标准检测物体的大小。
最小可检测物体
该光纤元件为可最大限度检测的最小检测物体的尺寸。
三、以“光”检测的方式 激光传感器“光强度”辨别型
概要:激光传感器采用了发射元件所拥有直线度的“激光”。由于可观察到光斑,因此在特定光轴调整或检测位置时非常容易。此外,光不会发生扩散,因此无需担心光的偏转等即可进行安装。
原理和主要类型
由发射器的发光元件(激光)进行发光,并通过接收器的光接收元件进行接收。
特点:可观察到光斑,安装轻松激光与LED 不同,由于直线度高,因此可立即了解光斑照射到何处。与光电传感器等设备相比,可大幅削减安装工时。
检测距离长即使是长距离,由于是小光斑,因此无需担心检测距离即可进
行安装。
小光斑精度高
由于为最小50 _m 的小光斑(基恩士产品线),因此也可准确
检测较小的检测物体。
也可在狭小间隙中使用
光不会发生扩散,因此不易导致光的偏转,也支持狭小间隙。
四、以“光”检测的方式 激光传感器“位置”辨别型
概要; 该类型由发射器发射“激光”,并非光强度,并通过检测光接收元件上的接收位置或反光时间来检测目标物的位置信息。
原理和主要类型
三角测量式
通过改变与目标物之间的距离来改变检测元件CMOS 上所聚焦的位置。
使用该位置信息进行检测。
如上图所示,通过半导体激光将激光照射到目标物上。目标物的反射光会在受光镜头上聚焦,并成像在
光接收元件上。距离一旦变动,聚焦的反射光角度也会改变,光接收元件上的成像位置也随之发生变化。
由于该光接收元件上的成像位置变化随目标物的移动量而变化,因此可读取成像位置的变化量,并作为
目标物的移动量进行测量。
时间测量式
在发光的激光照射到物体并返
回的时间内测量距离。不会影
响工件的表面状态,可进行稳
定检测。
检测上图中接收激光反射光的时间T,并计算距离Y。
计算公式为 2Y(往返距离)=C(光速) × T(接收反射光的时间)。
来源;互联网
打开APP阅读更多精彩内容

您可能感兴趣的文章

本文地址:https://www.ceomba.cn/2989.html
文章标签: ,   ,  
版权声明:本文为原创文章,版权归 ceomba 所有,欢迎分享本文,转载请保留出处!

文件下载

老薛主机终身7折优惠码boke112

上一篇:
下一篇:

评论已关闭!