第二章光电式传感器

光电式传感器工作原理
光电式传感器利用光电效应的原理来感知物体的存在或测量物体的位置、距离等信息。

其工作原理如下：
1. 光电效应：光电效应是指当光线照射到某些物质表面时，能够使物质中的电子获得足够的能量从而从原子或分子中脱离出来。

这些脱离的电子称为光电子。

2. 光电传感器结构：光电式传感器通常由光源、探测器和信号处理电路组成。

光源一般为发光二极管（LED）或激光二极管（LD），用来发射光束。

探测器一般为光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光电二极管等，用来接收光束。

信号处理电路则用来处理探测器接收到的光强信号，并将其转化为电信号输出。

3. 功能原理：光电式传感器的工作原理可以分为两种不同的方式。

- 光电隔离式：光源和探测器分别位于传感器的两侧，通过
光束在两侧之间的遮挡来感知物体的存在。

当物体遮挡了光束，探测器接收到的光强就会减弱，从而触发传感器输出信号。

这种方式常用于物体检测、计数和测量等应用。

- 反射式：光源和探测器位于同一侧，通过物体对光线的反
射来感知物体的存在或测量物体的位置。

当光束照射到物体上并反射回探测器时，探测器接收到的光强会发生变化，从而触发传感器输出信号。

这种方式常用于物体的位置检测和距离测
量等应用。

总的来说，光电式传感器利用光电效应，通过光源和探测器的组合来感知物体的存在或测量物体的位置、距离等信息。

不同的工作方式可以适用于不同的应用场景。

摘要摘要在科学技术高速发展的现代社会中,人类已经入瞬息万变的信息时代,人们在日常生活,生产过程中,主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输,来实现制动控制,自动调节,目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。

由于微电子技术,光电半导体技术,光导纤维技术以及光栅技术的发展,使得光电传感器的应用与日俱增。

这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点,在自动检测技术中得到了广泛应用,它一种是以光电效应为理论基础,由光电材料构成的器件。

它可用于检测直接引起光量变化的非电量,如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等;也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量,如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度,以及物体的形状、工作状态的识别等。

光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点,因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。

关键字:光电元件传感器分类传感器应用摘要ABSTRACTThe photoelectric transducer adopts the photoelectric component as the transducer measuring the component. It changes the change measured into a change of the optical signal at first, then further change the optical signal into an electric signal through the photoelectric component. The photoelectric transducer is generally made up of light source, optical thorough fare and photoelectric component three parts. The photoelectric detection method has precision high, reacts fast, advantage of exposed to ing etc.s, and can examine the parameter more,the transducer is of simple structure, the form is flexible, so, it is very extensive that the photoelectricity type transducer is employed in measuring and controlling. The photoelectric transducer realizes the key component that the photoelectricity changes in various photoelectric detection systems, it change into electric device of signal optical signal (infrared can seeing and purple other ray radiation). The photoelectricity type transducer is regarded photoelectric device as and changed the transducer of the component. It was not electric consumption that it caused the light quantity to change directly that it can be used for measuring, only strong, illuminance, radiation examine warmly, the gas composition is analyzed etc.; Other ones that can also be used and measured and can change into a light quantity and change are not the electric consumption such as part diameter, surface roughness, meets an emergency, the displacement, vibration, pace, acceleration, and the form of object, discernment of working state,etc.. The photoelectricity type transducer is not exposed to, respond the fast, reliable characteristic of performance, so won extensive application in the industrial automation device and machine philtrum. In recent years, new Devices photoelectric constantly emerge, especially CCD picture the births of transducer, transducers photoelectric the further to last chapter innovated to turn on.Keywords:Photoelectric component Transducer classification Application of transducer目录第一章绪论 (1)1.1 传感器发展史 (1)1.2光电传感概述 (2)第二章光电传感器基本原理 (3)2.1 光电效应 (3)2.2 光电元件及特性 (3)2.3 光电传感器 (6)第三章 CCD传感器 (11)3.1 光固态图象传感器 (11)3.1.1 CCD的结构和基本原理 (11)3.1.2 线型CCD图像传感器 (12)3.1.3 面型CCD图像传感器 (13)3.2 C CD图像传感器应用 (15)3.2.1 工件尺寸检测 (15)3.2.2 CCD传感器在公共交通上的应用 (16) 第四章光纤传感器 (17)4.1 光纤传感器的原理和组成 (17)4.2 光纤传感器的类型及特点 (17)4.3 光纤传感器的应用领域 (18)4.4 光纤传感器(FOS)应用原理 (20) 4.5 光纤传感器的实际应用 (21) 4.5.1 光纤液位传感器 (22)4.5.2 电力工业中的应用 (22)第五章其它光电传感器 (25)5.1 高速光电二极管 (25)5.1.1 PIN结光电二极管 (25)5.1.2 雪崩光电二极管(APD) (26) 5.2 色敏光电传感器 (26)5.3 光位置传感器 (27)第六章总结与展望 (29)6.1 总结 (29)6.2 展望 (30)致谢 (31)参考文献 (33)第一章绪论 1第一章绪论1.1 传感器发展史传感技术的发展经历了三个阶段,即结构型传感器、物性型传感器和智能型传感器,其测量技术、方法和特点的发展历程见表1。

光电式传感器的结构和功能光电式传感器是一种常用的传感器，它利用光电效应将光信号转化为电信号，从而实现对光照强度的检测和测量。

该传感器的结构和功能十分重要，下面我将为您详细介绍。

一、结构光电式传感器主要由发光器、接收器、滤波器和输出电路等组成。

1. 发光器：发光器通常由发光二极管（LED）组成，它能够将电能转化为光能。

当电流通过LED时，LED会发出特定波长的光线，这些光线被用于照射待测物体。

2. 接收器：接收器通常由光敏电阻或光敏二极管（光电二极管）组成，它能够将光能转化为电能。

当接收器接收到照射物体反射回来的光线时，光敏元件会产生对应的电压或电流信号。

3. 滤波器：滤波器的作用是将非目标波长的光线滤除，只保留目标波长的光线。

通过选择合适的滤波器，可以提高光电式传感器的灵敏度和准确度。

4. 输出电路：输出电路负责将接收到的电信号进行放大、滤波和转换，最终输出一个与光照强度相关的电信号。

这个信号可以被连接到其他电路或设备中进行进一步的处理或控制。

二、功能光电式传感器具有广泛的应用，其功能主要体现在以下几个方面：1. 光照检测：光电式传感器能够检测环境中的光照强度，根据光照强度的变化来判断是否需要进行照明或调节照明强度。

2. 物体检测：通过测量物体反射的光线强度，光电式传感器能够实现对物体的检测。

例如，在自动门控制系统中，光电式传感器可以检测到人或物体的到来，从而触发门的开启或关闭。

3. 颜色识别：光电式传感器可以根据物体反射的光线波长来识别物体的颜色。

这在工业自动化和机器人领域有着重要的应用。

4. 位置测量：光电式传感器可以通过测量物体反射光线的强度来判断物体的位置。

这在自动化控制和机器人导航中具有重要意义。

总结：光电式传感器的结构和功能使其成为现代工业和生活中不可或缺的重要设备。

它能够准确地检测和测量光照强度，并根据需要进行相应的控制和处理。

光电式传感器的应用范围广泛，例如照明系统、自动控制和机器人领域等，为人们的生活带来了便利和高效。

光电式传感器的检测方法光电式传感器是一种常见的传感器类型，它可以利用光电效应来检测目标物体的存在与否、位置或其他特定属性。

在本文中，我们将一步一步地介绍光电式传感器的检测方法。

第一步：确定检测目标在使用光电式传感器进行检测之前，我们首先需要确定我们要检测的目标是什么。

光电式传感器可以用来检测许多不同类型的物体，如金属、木材、纸张等。

根据目标物体的特性，我们可以选择合适的光电式传感器类型。

第二步：选择合适的光电式传感器根据目标物体的特性，我们可以选择合适的光电式传感器。

常见的光电式传感器类型包括对射式传感器、反射式传感器和光纤传感器。

对射式传感器由发光器和接收器组成，其工作原理是通过测量目标物体与传感器之间的光的遮挡程度来进行检测。

反射式传感器则是通过目标物体对发射出去的光进行反射来进行检测。

光纤传感器则通过传输光信号并检测信号的变化来进行检测。

第三步：安装光电式传感器一旦选择了合适的光电式传感器，我们需要将其正确地安装到目标物体的检测位置。

安装的位置和方式会影响传感器的检测性能。

通常情况下，光电式传感器应该被安装在一个适当的高度和角度，以便与目标物体进行有效的交互。

此外，我们还需要确保光电式传感器与外界环境的适应性，例如避免暴露在直接阳光下或湿度较高的环境中。

第四步：调整传感器的参数一旦光电式传感器安装完毕，我们需要根据具体的应用要求来调整传感器的参数。

这些参数包括灵敏度、响应时间、检测距离等。

通过调整这些参数，我们可以使光电式传感器适应不同的工作环境和目标物体的需求。

值得注意的是，在调整传感器参数时，我们需要根据实际情况进行适当的测试和调试，以确保传感器的准确性和稳定性。

第五步：进行测试和校准在光电式传感器安装和参数调整完成后，我们需要进行测试和校准来确保传感器的准确性和可靠性。

通过测试，我们可以验证光电式传感器是否能够准确地检测目标物体的存在与否，以及在不同条件下的工作性能。

如果测试结果不符合要求，我们可以根据实际情况进行校准，以提高传感器的检测性能。

传感器应用技术(答案) -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII四、传感器技术的发展趋势教学目标课，你们想怎样上？方法：评分标准分组：评分标准：（100分制）第一章传感器基础什么是传感器？思考：人身上有传感器吗是什么类型传感器传感器传感器的应用第二章光电式传感器光电式传感器的分类：一、预习问题储料仓二、问题解答概念题1、什么是外光电效应、光电管？光电效应光子能量光子能量吸收光子能量外光电效应使电子逸出物体表面光电管：光电阴极光电阳极光电子光电流光照强度光阴极的灵敏度电阻上的电压一定函数关系2、什么是光电倍增管？若干个倍增极逐级轰击次级发射倍增极106～108倍于紫外/可见/近红外光光度计，旋光仪、糖度计，发光分光光度计等3、什么是内光电效应、光敏电阻？电阻率阻值电流内光电效应开关式光电信号电阻率低阻态阻值亮电流原值呈高阻态4、光电二极管、光电三极管的结构光电特性反向反向偏置反向电阻光电流与阳极电压U AUminI∮U AU AUzI∮UAI∮UQ。

5、请举光源本身是被测物的光电传感器应用实例。

直接照射某些物理参数6、请举被测物吸收光通量的光电传感器应用实例。

光通量光电元件吸收量1—恒流源 2—半导体激光器 3—半反半透镜 4—反射镜5—被测水样 6、9—光电池 7、10—电流/电压转换器8—标准水样恒定红外光部分红外光减弱7、请列举被测物体反射光通量的光电传感器应用实例。

反射反射光通量性质、状态和与光源之间的距离8、请举被测物遮挡光通量的光电传感器应用实例。

光通量减弱尺寸或位置正确位置零遮光面积方向及大小9、什么是光电开关？分别用图片介绍对射式、镜反射式、漫反射式、槽式、光纤式光电开关的用法。

靠近和通过强弱变化电流的变化电隔离的(即电缘绝)“通”与“断”n10、什么是计量光栅莫尔条纹的工作原理应用举例等节距刻线结构原理简单、计量精度高和分辨力强11、什么是光纤传感器其在检测温度、加速度方面怎么应用光纤自身直接接收长度、折射率、直径振幅（强度）、相位、波长和偏振方向被动式无需光源光强信号电信号考光束与测量光束光程差干涉效应电信号12、什么是红外线传感器有什么应用绝对零度热效应温度升高其他物理量自身的温度电信号光—热—电1、如图设计一套检测机构，检测输送带上往前输送的电路板的摆放位置是否正确。

光电式传感器的基本结构《光电式传感器的基本结构》光电式传感器是一种广泛应用于工业自动化控制领域的传感器，能够将光信号转换为电信号进行检测和测量。

其基本结构包含以下几个关键部分。

1. 光源：光电式传感器通常需要一个光源来提供光线。

光源可以是光电二极管、发光二极管或激光二极管等。

不同的应用需要不同类型的光源，以确保传感器能够产生足够的光强度。

2. 发射器：发射器是光电式传感器中的一个重要组成部分。

它将光源发出的光线聚焦并发射出去，用于照射被测物体。

发射器通常包括透镜、反射镜或光纤等，以确保光线能够准确照射到被测物体上。

3. 接收器：接收器是光电式传感器的另一个关键组成部分。

它用于接收并转换光线被被测物体反射或散射后返回的光信号。

接收器通常包括光敏元件，如光电二极管或光敏电阻等，用于将光信号转换为电信号。

4. 信号处理电路：光电式传感器的信号处理电路用于放大、滤波和处理接收到的光信号，以确保信号的稳定性和准确性。

信号处理电路通常包括放大器、滤波器和比较器等元件，可根据具体应用需求进行设计和配置。

5. 输出端口：输出端口是光电式传感器用于将检测结果输出的接口。

根据不同的应用需求，输出端口可以是开关量输出、模拟量输出或通信接口等。

开关量输出常用于检测目标是否存在或超过设定阈值，而模拟量输出则用于测量目标物体的距离、亮度或颜色等信息。

6. 外壳和保护措施：光电式传感器通常使用外壳来保护内部元件，并提供结构支撑。

外壳材质可以是金属、塑料或玻璃等，以适应不同的工作环境。

此外，还可以采取防尘、防水和防震等措施，以提高传感器的可靠性和耐久性。

总的来说，光电式传感器的基本结构包括光源、发射器、接收器、信号处理电路、输出端口以及外壳和保护措施。

这些组成部分协同工作，使得光电式传感器能够可靠地检测和测量目标物体的光信号。

随着科技的不断进步，光电式传感器将在更多领域发挥作用，并为工业自动化控制带来更多便利和效益。

光电式传感器工作原理
首先，光电式传感器的光源发出一束光线，这个光源可以是LED、激光等光源。

光线穿过透镜，形成一个光斑，这个光斑照射在目标物体上。

当目标物体经过光斑时，光线被遮挡，光斑的亮度发生变化。

其次，光电元件接收到被遮挡后的光线，光电元件可以是光敏电阻、光敏二极
管等。

光电元件将接收到的光信号转换为电信号，其大小与光线的强度成正比。

当目标物体遮挡光线时，光电元件输出的电信号会发生变化。

最后，信号处理电路对光电元件输出的电信号进行放大、滤波、数字化处理，
最终输出一个数字信号。

这个数字信号可以被微处理器、PLC等设备接收并进行
进一步的处理，比如控制执行器的动作、显示检测结果等。

总的来说，光电式传感器的工作原理是利用光源发出光线，目标物体遮挡光线后，光电元件接收到的光信号发生变化，通过信号处理电路进行处理，最终输出一个数字信号。

光电式传感器具有检测速度快、精度高、寿命长等特点，广泛应用于工业自动化控制、物体计数、安全防护等领域。

在实际应用中，我们需要根据具体的检测要求选择合适的光源、光电元件和信
号处理电路，以及合适的安装位置和检测距离，从而确保光电式传感器能够准确可靠地工作。

同时，我们也需要注意保持光源和光电元件的清洁，避免灰尘或污物影响检测效果。

总之，光电式传感器是一种重要的工业自动化检测设备，它的工作原理简单明了，应用广泛。

通过了解光电式传感器的工作原理，我们可以更好地应用和维护这一类传感器，为工业生产和生活提供更好的服务。

光电式速度传感器工作原理光电式速度传感器（Optical Speed Sensor），是一种通过光电转换原理，将物体运动的速度转换成电信号输出的传感器。

该传感器常用于工业生产中对物体的速度检测和控制。

一、工作原理光电式速度传感器的工作原理基于光电转换技术，该技术被广泛应用于光电测量、光电检测和自动化测量方面。

具体来说，该传感器是由光电发生器、滤光片、谐振电路和放大电路组成的。

当物体运动时，它的表面会通过传感器的光电发生器上的凸台或凹槽，产生一个光电信号。

该信号经过滤光片过滤后，通过谐振电路进行放大，并被放大电路处理，最终输出为数字信号。

速度传感器的输出信号频率与物体运动的速度成正比，因此可以通过读取输出信号的频率，进行速度的测量和控制。

二、特点1. 高精度: 光电式速度传感器具有高精度的测量能力，可以快速准确地测量物体的速度，特别是对于高速运动的物体，能够准确地检测其速度和方向。

2. 宽测量范围：该传感器可以测量很大的速度范围，从几厘米每秒到几百米每秒不等。

这让它成为适用于不同工业应用的理想工具，且该传感器还可以应用于高温、低温、高湿度和具有腐蚀性的环境中。

3. 高稳定性: 该传感器具有较高的稳定性，可以在长时间使用过程中保持高精度和可靠性。

传感器的输出信号具有良好的线性特性，可以有效地消除测量误差。

反应速度快：光电式速度传感器响应时间很短，能够在很短时间内检测物体的速度变化，并可以提供及时的反馈。

三、应用光电式速度传感器广泛应用于控制和测量领域，其主要应用领域包括：1. 机械工业：用于机器生产线上的物体的速度和位置控制；2. 轨道交通：用于测量电车、地铁等列车的速度和位置；3. 航空航天：用于测量飞行器的速度和位置；4. 安防领域：用于测量和监控交通工具、航空器、船只等在运行过程中的速度和方向。

四、总结光电式速度传感器是一种精度高、测量范围宽、稳定性强，反应速度快的传感器，其工作原理基于光电转换技术。

光电式传感器原理
光电式传感器原理如下：
光电传感器是一种利用光的特性来感知环境的设备，其原理主要基于光的电磁性质以及光电效应。

光电传感器通常由光源、光敏元件和信号处理电路组成。

光源可以是LED或激光器，用来产生光信号。

光敏元件一般采用光电二极管或光敏电阻，根据光的照射强度来转化为电信号。

信号处理电路将光敏元件产生的电信号转化为可供使用的信号。

当光照射到光敏元件上时，光敏元件会有电流产生，即光能转化为电能。

随后，信号处理电路将电信号进行放大、滤波等处理，最终输出电压或电流信号，实现对环境的光照强度、物体位置、速度等的检测。

光电传感器具有精度高、测量范围宽、稳定性强、反应速度快等优点。

与传统的机械式传感器相比，光电式传感器具有更高的测量精度和可靠性，且输出信号稳定、响应速度快。

因此，光电式传感器在工业生产、交通运输、航空航天等领域中得到了广泛应用。

光电式传感器的应用范围不断扩大，例如在智能家居中用于控制照明系统；在物流领域中用于自动分拣和跟踪；在农业领域中用于植物生长环境的监测和调控等。

随着科技的不断发展，光电式传感器的性能和功能将得到进一步提升，为人们的生活和工作带来更多的便利和安全保障。

总之，光电式传感器是一种利用光电效应的原理进行工作的传感器。

其具有精度高、测量范围宽、稳定性强、反应速度快等优点，因此在许多领域中得到了广泛应用。

随着科技的不断发展，光电式传感器的性能和功能将得到进一步提升，为人们的生活和工作带来更多的便利和安全保障。

一、实验目的1. 了解光电式传感器的工作原理及特点；2. 掌握光电式传感器的应用领域；3. 学习光电式传感器的测试方法；4. 通过实验验证光电式传感器的性能。

二、实验原理光电式传感器是利用光电效应将光信号转换为电信号的传感器。

它具有非接触、响应速度快、抗干扰能力强等特点，广泛应用于工业自动化、智能交通、医疗等领域。

光电式传感器的工作原理：当光线照射到光电元件上时，光电元件内部会发生光电效应，产生光电子，从而产生电流。

光电流的大小与光强成正比，通过测量光电流的大小，可以实现对光强的检测。

三、实验仪器与设备1. 光电式传感器：光电二极管、光电三极管、光电耦合器等；2. 光源：白炽灯、激光笔等；3. 测量电路：电流表、电阻、电源等；4. 数据采集与处理系统：电脑、数据采集卡、数据采集软件等。

四、实验内容及步骤1. 光电二极管特性测试（1）连接电路：将光电二极管、电阻、电流表连接成测试电路。

（2）调整光源：将光源照射到光电二极管上，调节电阻值，使电流表读数在1～10mA范围内。

（3）测试不同光照强度下的电流值：分别用白炽灯、激光笔照射光电二极管，记录电流表读数。

（4）绘制电流-光照强度曲线，分析光电二极管的特性。

2. 光电三极管特性测试（1）连接电路：将光电三极管、电阻、电流表连接成测试电路。

（2）调整光源：将光源照射到光电三极管上，调节电阻值，使电流表读数在1～10mA范围内。

（3）测试不同光照强度下的电流值：分别用白炽灯、激光笔照射光电三极管，记录电流表读数。

（4）绘制电流-光照强度曲线，分析光电三极管的特性。

3. 光电耦合器特性测试（1）连接电路：将光电耦合器、电阻、电流表连接成测试电路。

（2）调整光源：将光源照射到光电耦合器上，调节电阻值，使电流表读数在1～10mA范围内。

（3）测试不同光照强度下的电流值：分别用白炽灯、激光笔照射光电耦合器，记录电流表读数。

（4）绘制电流-光照强度曲线，分析光电耦合器的特性。

光电式传感器的工作原理
光电传感器是一种利用光电效应来感知物体的装置。

它包含一个光源和一个光电二极管（或光敏电阻）。

当光源照射在物体上时，光会被物体反射、散射或吸收。

光电二极管（或光敏电阻）可以感受到这些光的变化。

光电二极管是一种特殊的二极管，它的阳极与阴极之间的电流会随着光照强度的变化而变化。

当光源照射在物体上时，物体会反射一部分光，并且光电二极管会感受到这些反射光的变化。

通过测量光电二极管的电流变化，我们可以确定物体的存在与否，以及物体的位置、形状和颜色等信息。

一种常见的光电传感器是光电开关。

当物体经过光电开关的感应区域时，光电二极管会受到反射光的变化而产生电流变化。

通过监测电流变化，我们可以检测物体的到来并触发相应的操作。

另一种常见的光电传感器是光电编码器。

光电编码器利用光电效应来测量物体的位置和运动。

它包含一个光源和多个光电传感器阵列，当物体经过光电编码器时，光电传感器会记录物体与光源之间光斑的变化。

通过分析光斑的模式和变化，我们可以确定物体的位置和运动状态。

总的来说，光电式传感器的工作原理是利用光电效应来感知物
体，并通过测量光的反射、散射或吸收来获取物体的信息。

它在工业自动化、光电检测、位置测量等领域具有广泛的应用。