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光电式传感器的工作原理
1.光源：光电式传感器通常使用红外线、激光等辐射源作为光源。
光源会发出一定频率的光信号，这些光信号对于人眼来说是不可见的。
红外线常用于室内和低功耗的应用，而激光则常用于需要高精度和长距离检测的应用。
2.物体：需要检测的物体也是光电式传感器工作的重要组成部分。
物体通常是被检测的目标，它可以反射、散射或吸收光信号，将光信号转换为电信号。
3.光电元件：光电元件是光电式传感器中最核心的部分。
它是将光信号转化为电信号的关键部件。
光电元件通常包括光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏电容等。
其中最常用的是光敏电阻。
首先，光源发出光信号，经过透镜和反射镜的反射，最终照射到物体上。
物体可能会对光信号进行反射、散射或吸收。
当光信号经过物体后，会进入光电元件。
光电元件根据物体的反射、散射或吸收特性，将光信号转换为相应的电信号。
最后，电信号会传输到光电式传感器的电路中进行处理和分析。
根据电信号的变化和特征，我们可以判断物体的位置、速度、颜色等信息。
总结起来，光电式传感器的工作原理是通过光源将光信号照射到物体上，物体将光信号转化为电信号，光电元件将电信号进行处理和分析，从而实现对物体位置、速度、颜色等信息的检测。
光电式传感器在自动化控制和安全监测中有着广泛的应用，为我们的生活带来了便利和安全。
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。
光电式传感器工作原理
光电式传感器是一种常用的传感器，它的工作原理是利用光电效应将光信号转化为电信号，从而实现对物体的检测和测量，广泛应用于工业自动化、机器人、电子设备等领域。
光电式传感器主要由光源、光电二极管、信号放大电路和输出电路等组成。
当光源照射到被测物体上时，被测物体将吸收或反射部分光线，光电二极管接收到光信号后，会产生电信号输出，经过信号放大电路放大后，输出到输出电路中。
光电式传感器有两种常见的工作方式：一种是反射式，一种是穿射式。
反射式光电式传感器光源和光电二极管位于同一侧，当被测物体进入光电束时，反射一部分光线到光电二极管上，从而产生电信号输出；穿射式光电式传感器则是光源和光电二极管分别位于两侧，当被测物体进入光电束时，会挡住部分光线，使光电二极管接收到的光信号发生变化，从而产生电信号输出。
光电式传感器具有检测灵敏度高、响应快、反应时间短、使用寿命长、适用于非接触式检测等优点，因此被广泛应用于各种领域。
例如在工业生产线上，可以用光电式传感器检测物体的位置、尺寸、颜色等参数，从而实现对物体的自动分拣、计数、定位等功能；在机器人领域，可以用光电式传感器实现机器人对环境的感知和定位，从而实现机器人的自主导航和操作。
需要注意的是，光电式传感器的使用受到环境光干扰的影响，因此在实际应用中需要根据具体情况选择合适的滤光片、反光板等附件，以保证传感器的正常工作。
光电式传感器是一种非常重要的传感器，其工作原理简单、效果显著，被广泛应用于各种领域。
未来随着科技的不断进步，相信光电式传感器也会不断升级和完善，为人们的生产和生活带来更多的便利和创新。
光电传感器的应用与新技术--浅谈光电池与CCD电气0902班姚俊旋（23号）摘要：光电传感器是利用光电效应制成的一类传感器的总称，它能将光学量转变为电学量，广泛应用于检测和自动化系统。
光电传感器包括光电池和光电阻传感器。
本文将以下几个方面：1. 什么是光电池和光电阻传感器；2.光电池和光电阻传感器的比较；3.光电传感器的实际应用；4.光电传感器在未来的发展方向，详细地介绍光电传感器。
一、光电池和光电阻在介绍光电传感器之前，我们有必要先了解一下光电效应。
光电效应是光照射到某些物质上，使该物质的电特性发生变化的一种物理现象，可分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应三种。
前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应[1]。
它是指，在光线作用下物体内的电子逸出物体表面向外发射的物理现象。
后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。
光电导效应是指当入射光射到半导体表面时，半导体吸收入射光子产生电子空穴对，使其自生电导增大。
光生伏特效应是指当一定波长的光照射非均匀半导体（如PN结），在自建场的作用下，半导体内部产生光电压的效应[2]。
光电传感器都是利用光电效应制成的。
1、光电池光电池是一种能在光的照射下，不加偏置，产生电动势半导体器件，也属于电能量型传感器。
光电池的种类很多，有硒，氧化亚铜，硫化铊，硫化镉，锗，硅，砷化镓光电池等。
其中最受重视的是硅光电池，因为它有一系列优点：性能稳定，光谱范围宽，频率特性好，传递效率高（接近理论极限17%），能耐高温辐射等[3]。
光电池的工作原理光电池的工作原理是光生伏特效应。
当光子的能量hγ大于半导体材料的禁带宽度时，半导体材料吸收光而产生电子空穴对，这样在半导体材料内部形成载流子的浓度梯度，进而在受照表面和暗面产生一个开路的光电压。
光电池的特性光电池的特性主要有光谱特性，光照特性等。
如图为硒光电池和硅光电池的光谱特性曲线，即相对灵敏度与入射光的波长的关系曲线。
从图上可知，不同材料的光谱峰值位置是不同的[4]。
光感传感器的工作原理及应用1. 工作原理光感传感器是一种能够感知周围光线强度的电子器件。
它利用光电效应或光敏材料的光电导特性，将光信号转化为电信号进行检测和测量。
光感传感器的工作原理如下：•光电效应原理：光电效应是指当光线照射到金属或半导体材料表面时，材料中的光子会激发材料中的电子，使其脱离原子，形成自由电子。
这些自由电子的运动产生电流，通过测量电流的大小可以确定光线的强度。
•光敏材料原理：光敏材料是一种通过光照射而改变电阻、电容、电流或电压的材料。
光感传感器利用光敏材料的光敏特性来感知周围光线的强度。
当光线照射到光敏材料上时，光相应的激发了材料中的电荷，导致电阻、电容等特性发生变化，通过测量这些变化可以确定光线的强度。
2. 应用领域光感传感器在日常生活和工业领域中有着广泛的应用。
以下是光感传感器的几个常见应用领域：•自动照明系统：光感传感器可以用于自动照明系统中，通过感知周围环境的光线强度来自动调节室内或室外的照明亮度。
在白天光线充足时可以降低照明亮度，节约能源；在天黑时可以增加照明亮度，提供足够的照明效果。
•智能家居系统：光感传感器可以用于智能家居系统中，通过感知室内光线强度来控制窗帘的开关，实现自动调节室内光线亮度。
当光线强度过弱时，窗帘自动打开，增加室内光线；当光线强度过强时，窗帘自动关闭，降低室内光线强度。
•光线测量和监控：光感传感器可以用于光线测量和监控领域，通过感知光线强度来进行光线的测量和分析。
例如，光感传感器可以用于太阳能电池板系统中，实时监测太阳光的强度和变化趋势，进行系统的优化和调节。
•自动车灯系统：光感传感器可以用于汽车行业中的自动车灯系统，通过感知周围环境的光线强度来自动控制车灯的开关。
在夜间或阴天光线不足时，自动打开车灯以增加安全性；在白天光线充足时，自动关闭车灯以节约能源。
•机器人导航：光感传感器可以用于机器人导航中，通过感知环境中的光线强度和方向来判断机器人的位置和朝向。
光电传式感器原理及应用论文题目：浅谈光电传感器原理及应用院系：信息与机电工程学院专业：电气工程及其自动化班级：09电气二班姓名：苏江明学号：090154789浅谈光电传式感器原理及应用摘要：光电传感器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，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,因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。
关键词：光电传感器、传感器、光电效应一、绪论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。
二、光电传感器的原理1、光电传感器原理光电传感器是指能够将可见光转换成某种电量的传感器，光电式传感器的基础是光电转换元件的光电效应，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,因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。
光电传感器的基本结构如图6所示。
2、光电传感器的光源光电传感器是一种依靠被测物与光电元件和光源之间的关系，来达到测量目的的，因此光电传感器的光源扮演着很重要的角色，光电传感器的电源要是一个恒光源，电源稳定性的设计至关重要，电源的稳定性直接影响到测量的准确性，常用光源有以下几种：2.1、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。
2.2、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。
3、光电元件光电器件是构成光电式传感器最主要的部件。
光电器件工作的物理基础是光电效应。
光电效应分为外光电效应和内光电效应两大类。
3.1外光电效应在光线作用下，能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，如光电管、光电倍增管就属于这类光电器件。
我们知道，光子是具有能量的粒子，每个光子具有的能力由下式确定：E=hv。
式中：h——普朗克常数，6.626×10 （J∙s）；υ——光的频率（s ）。
若物体中电子吸收的入射光的能量足以克服逸出功A时，电子就逸出物体表面，产生电子发射。
故要使一个电子逸出，则光子能量h υ必须超出逸出功A ，超过部分的能量，表现为逸出电子的动能。
即式中：m －电子质量；v 0－电子逸出速度。
该方程称为爱因斯坦光电效应方程。
由上式可知：光电子能否产生，取决于光子的能量是否大于该物体的表面电子逸出功A 。
不同物体具有不同的逸出功，这意味着每一个物体都有一个对应的光频阀值，成为红限频率或波长限。
光线频率小于红限频率的入射光，光强再大也不会产生光电子发射。
当入射光的频谱成分不变时，产生的光电流与光强成正比。
光电子逸出物体表面具有初始动能，因此外光电效应器件，如光电管即使没有加阳极电压，也会有光电流产生。
3.2内光电效应受光照的物体导电率发生变化，或产生光生电动势的效应叫内光电效应。
内光电效应又可分为以下两大类。
光电导效应：在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料电阻率变化，这种效应称为光电导效应。
基于这种效应的器件有光敏电阻等。
4、常见的光电传感器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A -h m 212νν=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。
与光敏二极管相比，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，基极没有引出，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。
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9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9（a）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。
或者如图9（b）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10（c）所示。
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11（a）所示。
当光照产生的光电流为时，输出电压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11（b）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。
5、光电传感器的类型由光通量对光电元件的作用原理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，如测液体、气体透明度和混浊度的光电比色计等;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，如光电比色温度计和光照度计等;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，如振动测量、工件尺寸测量；而在脉冲式光电传感器中在这种传感器中，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。
三、光电传感器应用3.1LED传感器光电传感器是一种小型电子设备，它可以检测出其接收到的光强的变化。
早期的用来检测物体有无的光电传感器是一种小的金属圆柱形设备，发射器带一个校准镜头，将光聚焦射向接收器，接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上。
在金属圆筒内有一个小的白炽灯作为光源。
这些小而坚固的白炽灯传感器就是今天光电传感器的雏形。
LED（发光二极管）发光二极管最早出现在19世纪60年代，现在我们可以经常在电气和电子设备上看到这些二极管作为指示灯来用。
LED就是一种半导体元件，其电气性能与普通二极管相同，不同之处在于当给LED通电流时，它会发光。
由于LED是固态的，所以它能延长传感器的使用寿命。
因而使用LED的光电传感器能被做得更小，且比白炽灯传感器更可靠。
不像白炽灯那样，LED抗震动抗冲击，并且没有灯丝。
另外，LED所发出的光能只相当于同尺寸白炽灯所产生光能的一部分。
（激光二极管除外，它与普通LED的原理相同，但能产生几倍的光能，并能达到更远的检测距离）。
LED 能发射人眼看不到的红外光，也能发射可见的绿光、黄光、红光、蓝光、蓝绿光或白光。
不过在1970年，人们发现LED还有一个比寿命长更好的优点，就是它能够以非常快的速度来开关，开关速度可达到KHz。
将接收器的放大器调制到发射器的调制频率，那么它就只能对以此频率振动的光信号进行放大。
我们可以将光波的调制比喻成无线电波的传送和接收。
将收音机调到某台，就可以忽略其他的无线电波信号。
经过调制的LED发射器就类似于无线电波发射器，其接收器就相当于收音机。
人们常常有一个误解：认为由于红外光LED发出的红外光是看不到的，那么红外光的能量肯定会很强。
经过调制的光电传感器的能量的大小与LED光波的波长无太大关系。
一个LED 发出的光能很少，经过调制才将其变得能量很高。
一个未经调制的传感器只有通过使用长焦距镜头的机械屏蔽手段，使接收器只能接收到发射器发出的光，才能使其能量变得很高。
相比之下，经过调制的接收器能忽略周围的光，只对自己的光或具有相同调制频率的光作出响应。
这就是经过调制的LED传感器。
而未经调制的传感器用来检测周围的光线或红外光的辐射，如刚出炉的红热瓶子，在这种应用场合如果使用其它的传感器，可能会有误动作。
如果一个金属发射出的光比周围的光强很多的话，那么它就可以被周围光源接收器可靠检测到。
周围光源接收器也可以用来检测室外光。
但是并不是说经调制的传感器就一定不受周围光的干扰，当使用在强光环境下时就会有问题。
例如，未经过调制的光电传感器，当把它直接指向阳光时，它能正常动作。
我们每个人都知道，用一块有放大作用的玻璃将阳光聚集在一张纸上时，很容易就会把纸点燃。
设想将玻璃替换成传感器的镜头，将纸替换成光电三极管，这样我们就很容易理解为什么将调制的接收器指向阳光时它就不能工作了，这是周围光源使其饱和了。
