光电传感器

光电传感器国家标准

光电传感器是一种能够将光信号转换为电信号的传感器，广泛应用于工业自动化、光电测量、光电通信等领域。为了规范光电传感器的生产和应用，我国制定了一系列的国家标准，以保障产品质量和安全性。本文将对光电传感器国家标准进行介绍和解读。

首先，光电传感器国家标准主要包括产品分类、技术要求、测试方法、标志、包装、运输和贮存等内容。其中，产品分类是指根据光电传感器的工作原理和功能特点，将其分为不同的类型和规格，以便用户根据实际需求选择合适的产品。技术要求则是针对光电传感器的性能指标和功能要求进行规定，包括灵敏度、分辨率、响应时间、工作温度范围等方面的要求。测试方法则是对光电传感器进行性能测试和质量检验的方法和程序进行规定，以确保产品符合标准要求。

其次，光电传感器国家标准还对标志、包装、运输和贮存等方面进行了规定。标志是指光电传感器产品上应标注的信息，包括产品型号、生产厂家、生产日期、质量认证标志等内容，以便用户了解产品的基本信息。包装、运输和贮存则是对光电传感器产品在生产、运输和使用过程中的包装、运输和贮存条件进行规定，以确保产品在整个生命周期内保持良好的状态。

最后，光电传感器国家标准的制定和实施对于推动我国光电传感器产业的发展具有重要意义。通过规范产品质量和性能要求，可以提高光电传感器产品的竞争力和市场地位，促进产业升级和技术创新。同时，国家标准的实施还可以保障用户的权益，提高产品的可靠性和安全性，促进行业的健康发展。

总之，光电传感器国家标准的制定和实施对于促进光电传感器产业的发展、提高产品质量和用户满意度具有重要意义。希望相关部门和企业能够严格遵守国家标准，不断提高产品质量，推动行业的健康发展。

光电传感器实验研究

摘要：随着科技的发展，人类越来越注重信息和自动化，在日常的生产学习过程中，人们常常要进行自动筛选、自动传送，而为了实现这些，光电传感发挥了不可磨灭的作用。光敏传感器的物理基础是光电效应，即光敏材料的电学特性因受到光的照射而发生变化。

关键词：光电效应、光电传感器、光敏材料

一、 理论基础——光电效应

光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类。外光电效应是指在光照射下，电子逸出物体表面的外发射的现象，也称光电发射效应，基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。内光电效应是指入射的光强改变物质导电率的物理现象，称为光电导效应，大多数光电控制应用的传感器，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等都属于内光电效应类传感器。

1.外光电效应

光照在照在光电材料上，材料表面的电子吸收的能量，若电子吸收的能量足够大，电子会克服束缚逸出表面，从而改变光电子材料的导电性，这种现象成为外光电效应。

根据爱因斯坦的光电子效应，光子是运动着的粒子流，每种光子的能量为hv(v为光波频率，h为普朗克常数)，由此可见不同频率的光子具有不同的能量，光波频率越高，光子能量越大。假设光子的全部能量交给光子，电子能量将会增加，增加的能量一部分用于克服正离子的束缚，另一部分转换成电子能量。根据能量守恒定律：

式中，m为电子质量,v为电子逸出的初速度,w为逸出功。

由上式可知，要使光电子逸出阴极表面的必要条件是hv>w。由于不同材料具有不同的逸出功，因此对每一种阴极材料，入射光都有一个确定的频率限，当入射光的频率低于此频率限时，不论光强多大，都不会产生光电子发射，此频率限称为“红限”。相应的波长为 式中，c为光速，w为逸出功。

2.内光电效应

当光照射到半导体表面时,由于半导体中的电子吸收了光子的能量,使电子从半导体表面逸出至周围空间的现象叫外光电效应。利用这种现象可以制成阴极射线管、光电倍增管和摄像管的光阴极等。半导体材料的价带与导带间有一个带隙,其能量间隔为Eg。一般情况下,价带中的电子不会自发地跃迁到导带,所以半导体whv2mv21whcK材料的导电性远不如导体。但如果通过某种方式给价带中的电子提供能量,就可以将其激发到导带中,形成载流子,增加导电性。光照就是一种激励方式。当入射光的能量hν≥Eg（ Eg为带隙间隔)时,价带中的电子就会吸收光子的能量,跃迁到导带,而在价带中留下一个空穴,形成一对可以导电的电子——空穴对。这里的电子并未逸出形成光电子,但显然存在着由于光照而产生的电效应。因此,这种光电效应就是一种内光电效应。从理论和实验结果分析,要使价带中的电子跃迁到导带,也存在一个入射光的极限能量,即Eλ=hν0=Eg,其中ν0是低频限(即极限频率ν0=Egh)。这个关系也可以用长波限表示,即λ0=hcEg。入射光的频率大于ν0或波长小于λ0时,才会发生电子的带间跃迁。当入射光能量较小,不能使电子由价带跃迁到导带时,有可能使电子吸收光能后,在一个能带内的亚能级结构间(即图1中每个能带的细线间)跃迁。

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。分类

霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种

（一）线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。

（二）开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。

理论基础

流体中的霍尔效应是研究“磁流体发电”的理论基础。

1）电流传感器必须根据被测电流的额定有效值适当选用不同的规格的产品。被测电流长时间超额，会损坏末极功放管（指磁补偿式），一般情况下，2倍的过载电流持续时间不得超过1分钟。

（2）电压传感器必须按产品说明在原边串入一个限流电阻R1，以使原边得到额定电流，在一般情况下，2倍的过压持续时间不得超过1分钟。

（3）电流电压传感器的最佳精度是在原边额定值条件下得到的，所以当被测电流高于电流传感器的额定值时，应选用相应大的传感器；当被测电压高于电压传感器的额定值时，应重新调整限流电阻。当被测电流低于额定值1/2以下时，为了得到最佳精度，可以使用多绕圈数的办法。

（4）绝缘耐压为3KV的传感器可以长期正常工作在1KV及以下交流系统和1.5KV及以下直流系统中，6KV的传感器可以长期正常工作在2KV及以下交流系统和2.5KV及以下直流系统中，注意不要超压使用。

（5）在要求得到良好动态特性的装置上使用时，最好用单根铜铝母排并与孔径吻合，以大代小或多绕圈数，均会影响动态特性。

光电传感器

光电光电传感器利用光线，以非接触的方式检测物的油污及状态的变化。

1.光的性质

（1）直射：在空气或水中传播时，常为直线直射。

（2）反射：镜子或玻璃常像海或湖的表面，光线闪烁不定，称为光的正反射；白纸则会向所有的方向反射，称为漫反射。

（3）折射：光经过不同的折射率界面，产生不同的传播方向，称为折射。

2.光源

（1）光的反射形态

（2）光的颜色和种类

按检测方式分类

一、对射式

1.检测方式

投光器和受光器需对向设置，从投光器投射，由受光器接收。检测物一旦遮光，受光器的受光量便产生变化，由变化量进行检测。

2.特征

（1）动作稳定度高、检测距离长（数厘米至数十米）。

（2）即使检测物体通过路径改变，检测位置也不受影响。

（3）很少受检测物体的光泽、颜色、倾斜度影响。

3.动作确认

（1）动作模式切换输出的输出方式正确。

D:Dark ON ( 遮光时 ON )

L:Light ON ( 入光时 ON )

（2）指示灯的确认

橘：动作指示灯

绿：稳定指示灯

（3）灵敏度旋钮用来调整灵敏度。

二、反射式

1.检测方式

投、受光器一体，从投头部投出的光，经过对向装置的反射板，反射回受光部。检测物一旦遮光，受光器的受光量会产生变化，由变化量进行检测。

2.特征

（1）检测距离：数厘米至数米。

（2）配线、光轴调整容易（省时工）。

（3）很少受检测物体的颜色、倾斜度影响。

（4）检测物体由于让光通过2次，所以较适合半透明的检测。

（5）检测物体的表面若为镜面，则表面反射光的受光量，会导致如无检测物的状态，无法进行检测。此时，采用具有MSR功能的光电开关来防止。

3.MSR（Mirror Surface Rejection）功能