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
ABSTRACT
The 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.
第6章 压电式传感器
1、一只x切型的石英晶体压电元件，其NCd/1031.21211，相对介电常数5.4r，横截面积25cmA，厚度cmh5.0。求：
（1）纵向受NFx8.9的压力作用时压电片两电极间输出电压值为多大？
（2）若此元件与高输入阻抗运放连接时连接电缆的电容为pFCc4，该压电元件的输出电压值为多大？
解：
（1）所谓纵向受力，是指作用力沿石英晶体的电轴方向（即x轴方向）。对于x切型的石英晶体压电元件，纵向受力时，在x方向产生的电荷量为：
CFdqxx121211106.228.91031.2
压电元件的电容量为： FhACra12241201098.3105.01051085.85.4
所以两电极间的输出电压值为 VCqUax68.51098.3106.2212120
（2）此元件与高输入阻抗运放连接时，连接电缆的电容与压电元件本身的电容相并联，输出电压将改变为： VCCqUcax83.21041098.3106.221212120
2、（选作）一只石英晶体压电式传感器的面积21cmA，厚度d=1mm，固定在两块金属板之间，用来测量作用在晶体两表面上的力的变化。已知石英的弹性模量PaE10109，相对介电常数1.5r，传感器的电荷灵敏度NpCSq/2，电阻1410aR。另有一个pFCL20的电容和一个MRL100的电阻与极板并联。所加外力NtF)10sin(01.03。试求：
（1）两极板间电压的峰－峰值；
（2）晶体厚度的最大变化。
解：
（1） 石英晶体受力最大时，产生的电荷量最多。受力方向改变时，电荷符号也随之改变。受正弦力作用时，电荷量也按照正弦规律变化。根据题意，可知所加外力的幅值为NFm01.0，因此，无负载时输出的电荷量的幅值为：
第 1 页 光电式传感器
1.概述
2.物理特性
2.1外光电效应
2.1.1光子假设
2.2 内光电效应
2.2.1光电导效应
2.2.2光电转换元件
3.光电式传感器
3.1工作原理
3.2光电传感器分类
4.光电传感器应用
4.1光电传感器优点
4.1.1光电式带材跑偏检测器
4.1.2包装充填物高度检测
4.1.3光电色质检测
4.1.4烟尘浊度监测仪
4.1.5其他方面的应用
5.光纤传感器
5.1基本工作原理
5.2光纤的种类与特性
5.3光纤传感器的应用
6.常用光电传感器及生产厂家和参数
光电式传感器
1.概述
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。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。
光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。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。近年来，新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器的诞生，为光电第 2 页 传感器的进一步应用开创了新的一页。
2.物理特性
2.1外光电效应
2.1.1光子假设
1887年，赫兹发现光电效应，爱因斯坦第一个成功解释光电效应。爱因斯坦根据普朗克量子假说而进一步提出的光量子，即光子概念，对光电效应研究做出了决定性的贡献。爱因斯坦光子假说的核心思想是：表面上看起来连续的光波是量子化的。 单色光由大量不连续的光子组成。若单色光频率为n，那么每个光子的能量为E＝hv, 动量为 。
第一章 习题
1、什么是传感器，它由几个部分组成？
2、何为传感器的静态特性？衡量传感器的静态特性的重要指标有那些？
3、什么是传感器的动态特性？如何进行分析？
4、有一个温度传感器，其微分方程dy/dt+3y=0.15x, x为输入, y为输出mv,求传感器:
(1)时间常数τ
(2)静态灵敏度
(3)若X(t)是周期分别为1S、2S、3S的正弦信号，问幅值和相位的相对误差。
第二章 习题
1、电阻应变式传感器的温度误差原因？如何补偿？
2、什么是直流电桥？若按桥臂工作方式不同，可分为那几种？各自的输出电压如何计算？
3、如果在实心钢圆柱试件上，沿轴向和圆周方向各贴一片=120Ω的金属应变片，将这二片应变片接入等臂半桥差动电桥中。已知μ=0.285,K=2,电桥电源电压6V（DC）,当被测试件受F（轴向拉伸时）作用后,ΔR1=0.48 Ω,求桥路的输出电压值.
4、图示为等强度测力系统，R1为电阻应变片，应变片灵敏系数K=2.05，未受应变时，R1=120
Ω。当试件受力F时，应变片承受平均应变ε=800μm/m求：
（1）应变片电阻变化量ΔR1和电阻相对变化量ΔR1/R1。
（2）将电阻应变片R1置于单臂测量桥路，电桥电源电压为直流3V，求电桥输出电压及电桥非线性误差。
（3）若要减小非线性误差，应采取何种措施？并分析其电桥输出电压及非线性误差大小。
第三章 习 题
1、光电效应可分为几类，说明原理并指出相应的光电器件？
外光电效应：真空光电管、光电倍增管；光电导效应：光敏电阻；光生伏特效应：光电池、光电二极管、PIN 性硅光电管。
2、何谓光电池的开路电压及短路电流？为什么作为检测元件时要采用短路电流输出形式？
负载电阻趋于无穷时，光电池两端的电压称为开路电压；外接负载电阻远小于光电池内阻时的电流称为短路电流。短路电流与照度线性关系良好.
