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《光电式传感器》课件

光电式传感器的Байду номын сангаас类
• 总结词：光电式传感器有多种分类方式，如按工作方式可分为直接转换型和间接转换型，按输出信号可分为模拟输出和数字输出等。
• 详细描述：根据工作方式的不同，光电式传感器可以分为直接转换型和间接转换型两类。直接转换型传感器利用光电效应直接将光信号转换为电信号，如光电管、光电倍增管等；而间接转换型传感器则通过其他物理效应将光信号转换为电信号，如光电池、光电晶体管等。此外，根据输出信号的不同，光电式传感器可以分为模拟输出和数字输出两类。模拟输出型传感器输出连续变化的电信号，如光电管和光电池；数字输出型传感器则输出离散的电信号，如光电码盘和光电开关等。
联网领域的应用越来越广泛。未来，需要加强光电式传感器在这些领域
的应用研究，推动相关技术的进步和发展。
03
交叉学科融合发展
光电式传感器涉及到多个学科领域，如物理学、化学、生物学等。未来
，需要加强交叉学科的融合发展，推动光电式传感器在更多领域的应用
和创新。
光电式传感器通常采用光信号传输，不易受到电磁干扰的影响，具有较好的抗干扰能力。
光电式传感器的缺点
对环境光敏感
光电式传感器容易受到环境光的影响，特别是在室外或者强光环境下，测量精度会降低。
成本较高
光电式传感器通常需要使用高精度的光学元件和电子元件，导致其成本较高。
需要稳定的光源和检测器
光电式传感器需要稳定的光源和检测器，以保证测量的准确性和稳定性。
《光电式传感器》PPT课件
目录
• 光电式传感器概述 • 光电式传感器的应用 • 光电式传感器的优缺点 • 光电式传感器的发展趋势 • 光电式传感器的研究现状与展望
01

光电传感器PPT

详细描述
图像传感器广泛应用于摄像机、数码相机、安防监控等领域，能够捕捉和记录图像信息，为人们提供视觉感知和数据记录的功能。
04
光电传感器的挑战与未来发展
提高灵敏度和精度
01
灵敏度和精度是光电传感器的重要性能指标，提高这两个指标有助于提高传感器对目标物体的检测能力和测量精度。
02
可以通过优化光电传感器的结构设计、改进制造工艺、采用高性能材料等方法来提高其灵敏度和精度。
05 结论
光电传感器的重要性和发展前景
光电传感器在自动化生产、智能家居、环境监测等领域具有广泛的应用，能够实现非接触、高精度、快速响应的测量和检测，对提高生产效率和产品质量具
有重要意义。
随着科技的不断进步，光电传感器技术也在不断发展，未来将会有更多的新型光电传感器出现，如红外传感器、光纤传感器等，其应用领域也将不断拓展。
详细描述
光电开关通过将光信号转换为电信号，实现物体的位置、速度、距离等参数的检测和控制。广泛应用于自动化生产线、机器人、安防系统等领域。
红外传感器
总结词
红外传感器是一种利用红外线进行检测的传感器，具有非接触、高精度和快速响应的特点。
详细描述
红外传感器能够检测物体的温度、辐射能量等参数，常用于温度测量、热成像、气体分析等领域。
光纤传感器
总结词
光纤传感器是一种利用光纤传输光信号进行检测的传感器，具有抗电磁干扰、耐腐蚀、高灵敏度的特点。
详细描述
光纤传感器能够检测物体的位移、压力、温度、折射率等参数，广泛应用于石油化工、航空航天、医疗等领域。
图像传感器
总结词
图像传感器是一种能够将光学图像转换为数字信号的传感器，具有高分辨率、低噪声、动态范围广的特点。

光电传感器-PPT

⑴槽型光电传感器把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧组成槽形光电。发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作，输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。
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，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。
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。
光电传感器通常由三部分构成，它们分别为：发送器、接收器和检测电路。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做为光源，这些小而坚固的白炽灯传感器就是如今光电传感器的雏形。
接收器有光电二极管、光电三极管及光电池组成。光敏二极管是现在最常见的传感器。光电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。

《光电型传感器》PPT课件

编辑ppt
20
I（mA） 12 10 8
6
4
2
100/µlm 80 60 40 20
0 50
100
150 UAD(V)
图6—7 光电倍增管伏安特性
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21
三、光电倍增管光电特性
光电倍增管光电特性是指阳极电流（光电流）IA与光电阴极接收到的光通量之间的关系。典型光电倍增管的光电特性如图6—8所示。图中光通量Φ在10-4~1013流明之间，光电特性曲线偏离线性不超过3%。当光通量超过10-4流明后，曲线就明显下降了，其主要原因是强光照射下，较大的光电流使后几级倍增极疲劳，灵敏度下降。因此，使用时光电流不要超过1mA。
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24
光电倍增管的工作电压是指收集阳极A 与光电阴极K之间的电压。
光电倍增管倍增系数与工作电压的关系是光电倍增管的重要特性。图6—9是典型的光电倍增管倍增系数与工作电压的关系曲线，说明随着工作电压的增加，倍增系数M也增加。
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25
106 M
105
104 103
102 250 500 750 1000 1250 U（V）图6—9 光电倍增管倍增系数M 与工作电压U的关系
物质，把光与声音类比，认为光是一种机械波，发光体在“以
太”（不存在）中激起不同深度和大小的颤动，依靠“以太”
传播。牛顿偏向微粒，但他认为实验不充分，一直在做实验，
牛顿环现象是光具有波动性的最好证明。一直到20世纪初，科
学家已肯定光的波粒二象性。
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2
第一节外光电效应
光的波粒二象性，光具有波动性和离子性的两重性质，是一种电磁波。光是由一定能量的粒子（光子）所形成，每个光子具有的能量hг正比于光的频率г（h为普朗克常数）。用光照射某一物体，可以看作物体受到一连串能量为hг的光子所轰击，组成这物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应的物理现象称光电效应。

光电式传感器课件PPT

4
9.1.2 光电式传感器的基本形式
光电传感器可用来测量光学量或已转换为光学量的其他被测量，输出电信号。测量光学量时，光电器件作为敏感元件使用；测量其他物理量是，作为转换元件使用。
由光路及电路两大部分组成 1）光路部分实现被测信号对光量的控制和调制 2）电路部分完成从光信号到电信号的转换
5
四种基本形式 ▲▲
按测量光路组成来看，光电传感器分为：透射式、反射式、辐射式、开关式
发光元件
窗光敏元件壳体
（d）
导线
6
（1）透射式光电传感器 ①工作原理：利用光源发出一恒定光通量的光，并使之穿过
被测对象，其中部分光被吸收，而其余的光则到达光敏元件上，转换为电信号输出。根据被测对象吸收光通量的多少就可确定出被测对象的特性，光敏器件上输出的光电流是被测对象所吸收光通量的函数。 ②用途：测量液体、气体、固体的透明度、浑浊度等参数。
7
（2）反射式光电传感器 ①工作原理：将恒定光源发出的光投射到被测对
象上，用光电器件接受其反射光通量，反射光通量的变化反映出被测对象的特性。 ②应用：通过光通量变化的大小，可以反映出被测物体的表面光洁度；通过光通量的变化频率，可以反映出被测物体的转速。
8
（3）辐射式光电传感器工作原理：利用光电器件接收被测对象辐射能的强弱变化，光通量的强弱与被测参量（例如温度）的高低有关。
光窗（a)结构
Uo （b)测量电路
15
（2）外光电效应型光电器件主要性能：光电器件的性能主要由伏安特性、光照特性、光谱特性、响应时间、峰值探测率和温度特性等来描述。▲▲
①光电管的伏安特性：在一定的光照下，对光电器件的阴极所加电压与阳极所产生的电流之间的关系称为光电管的伏安特性。

光电式传感器的原理与应用课件PPT

➢ (2) 内光电效应:在光线作用下,使物体的电阻率改变的现象。基于内光电效应原理的器件属于半导体光电元件,有光敏电阻、光敏晶体管等。
➢ (3) 光生伏特效应:在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象。基于光生伏特效应原理的器件属于半导体光电元件,有光电池等。
➢ (4) 热释电现象：热电材料受红外光等照射时，若其表面温度上升或下降,则该表面产生电荷的现象。
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5
10.1 光电效应及光电器件
➢10.1.1 光电管 ➢10.1.2 光电倍增管 ➢10.1.3 光敏电阻 ➢10.1.4 光敏二极管 ➢10.1.5 光敏晶体管 ➢10.1.6 光电池 ➢10.1.7 光电传感器的应用
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6
10.1.1 光电管
(a)反射式光电阴极光电管 (b)透射式光电阴极光电管
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硫化铅的光谱温度特性
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17
10.1.4光敏二极管
光敏二极管的工作原理也是基于内光电效应，与光敏电阻的差别仅在于光线照射在半导体PN结上,PN结参与了光电转换过程。
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(a)结构示意图和图形符号 (b)基本电路
光敏二极管
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18
10.1.5光敏晶体管
光敏晶体管通常指光敏三极管，光敏三极管有两个PN 结，因而可以获得电流增益，它比光敏二极管具有更高的灵敏度。
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15
(5) 频率特性
当光敏电阻受到脉冲光照时，光电流要经过一段时间才能达到稳态值，光照突然消失时，光电流也不立刻为零，这说明光敏电阻有时延特性。由于不同材料的光敏电阻时延特性不同，所以它们的频率特性也不相同。

光电传感器PPT课件

28
.
光电倍增管的类型
29
.
30
个人观点供参考，欢迎讨论！
20
.
五、光电池
光电池是根据光生伏特效应工作的。是
一种自发式的光电元件，它受到光照射时能产生一定方向的电动势，只要接通外电路，便有电流通过。应用最广泛的是硅光电池。
21
.
光电池的外形
22
.
光电池既可以作为电源，又可以作为光电检测器件，作为电源使用的光电池，主要是直接把太阳的辐射能转换为电能，成为太阳电池。太阳电池不需要燃料，没有运动部件，也不排放气体，具有重量轻、性能稳定、光电转换率高、使用寿命长、不产生污染等优点，在航天技术、气象观测、工农业生产乃至人们的日常生活等方面都得到广泛的应用。
两种，它们都是根据光电导效应工作的。与
光敏电阻器相比，光敏晶体管具有灵敏度高、高频性能好，可靠性好、体积小、使用方便等优。
11
.
1、光敏二极管
将光敏二极管的PN 结设置在透明管壳顶部的正下方，光照射到光敏二极管的PN结时，电子-空穴对数量增加，光电流与照度成正比。
光敏二极管把光信号转换为电信号。
2、内光电效应
.
光照射在半导体材料时，激发出光生电子—空穴对，
从而使半导体材料产生分为两种
1）光电导效应——光照射使材料的电阻率变化的现
象。
根据该效应工作的器件有光敏电阻和光敏二极管与三
极管。
2）光生伏特效应——光照引起半导体PN结两端产生
电动势的现象。
5
根据该效应工作的光电器件有光电池。
12
.
PN结相关知识
采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。

光电传感器学习培训课件PPT资料

适度。
03
光电传感器的技术参数
响应范围与光谱响应
响应范围
光电传感器能够检测到的光的波长范围，通常以纳米为单位。例如，某些光电传感器可能对可见光范围（400-700纳米）有较好的响应，而其他传感器可能对红外光或紫外光有更好的响应。
光谱响应
指传感器在不同波长光线下的响应特性。有些传感器可能对特定波长的光线特别敏感，而对其他波长的光线响应较弱。
光电传感器学习培训课件
• 光电传感器概述 • 光电传感器的应用场景 • 光电传感器的技术参数 • 光电传感器的设计与优化 • 光电传感器的实际应用案例
01
光电传感器概述
光电传感器的定义与工作原理
总结词
光电传感器是一种利用光子与电子相互作用原理进行检测的传感器，其工作原理基于光电效应。
详细描述
详细描述
光电传感器自20世纪初诞生以来，经历了多个发展阶段，未来将朝着高灵敏度、高精度、智能化等方向发展。
自20世纪初发现光电效应以来，光电传感器经历了多个发展阶段，从真空管光电管到固态光电器件，再到集成化、智能化的新型光电传感器。随着科技的不断发展，光电传感器的性能不断提高，应用领域也日益广泛。未来，光电传感器将朝着高灵敏度、高精度、智能化、微型化等方向发展，为各领域的检测和控制提供更加精准和可靠的技术支持。
详细描述
根据工作原理，光电传感器可分为外光电效应型和内光电效应型两类。外光电效应型传感器基于光电管原理，其特点是灵敏度高、响应速度快，但光谱响应范围较窄；内光电效应型传感器则包括光敏电阻、光电池等类型，其特点是光谱响应范围广、稳定性好，但响应速度较慢。
光电传感器的发展历程与趋势
要点一
总结词
要点二
光电传感器的材料选择

光电传感器详细ppt课件

二、光电倍增管及其基本特性
1. 结构和工作原理
➢ 光照很弱时，光电管产生的电流很小，为提高灵敏度常常使用光电倍增管。如核仪器中闪烁探测器都使用的是光电倍增管做光电转换元件。 ➢ 光电倍增管是利用二次电子释放效应，高速电子撞击固体表面，发出二次电子，将光电流在管内进行放大。
效应和光生伏特效应两类。（1）光电导效应
在光线作用，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料电导率的变化，这种现象被称为光电导效应。基于这种效应的光电器件有光敏电阻。
hhc1.24Eg
寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多
寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多
（2）光电管的光照特性
通常指当光电管的阳极和阴极之间所加电压一
定时，光通量与光电流之间的关系为光电管的光照特
性。其特性曲线如图所示。曲线1表示氧铯阴极光电
1、外光电效应
在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。向外发射的电子叫做光电子。基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。
光子是具有能量的粒子，每个光子的能量：
E=hν
h—普朗克常数，6.626×10-34J·s；ν—光的频率（s-1）
寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多
ν的单位为Hz，λ的单位为cm。
寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多

第十章光电传感器ppt课件

子导带
吸
电
收光
禁带
Eg〈E0 子
子能
价带
量
光生伏特效应：光生伏特效应是半导体资料吸收光能后，在PN结上产生电动势的效应。为什么PN结会
因光照产生光生伏特效应呢？
下面分两种情况讨论：不加偏压时的PN结处于反偏时的PN结
光源
+
-+
-
P - +N
-+
电子
空穴
• 不加偏压时的PN结(势垒效应/结光电效应〕 • 当光照射在PN结时，假设电子能量大于半导体禁带宽度〔E0 ＞ Eg〕,可激发出电子——空穴对在PN结内电场作用下空穴移向P区，而电子移向N 区使P区和N区之间产生电压，这个电压就是光生电动势.
紫外线
(2)内光电效应
光电导效应：
入射光强改动物质导电率的物理景象称光电导效应
这种效应几乎一切高电阻率半导体都有，由于在入射光
作用下电子吸收光子能量，从价带激发到导带过度到自在
形状，同时价带也因此构成自
由空穴，使导带电子和价带空光穴浓度增大引起电阻率减小。 E0
自在形状
电
为使电子从价带激发到导带，入射光子的能量E0应大于禁带宽度的能量Eg。基于光电导效应的光电器件有光敏电阻。
电子和空穴复合，所释放的能量Eg等于PN结的禁
带宽度〔即能量间隙〕。所放出的光子能量用hν表示，
h为普朗克常数，ν为光的频率。那么
h Eg
hc
Eg
hc
Eg
普朗克常数h=6.6╳10-34J.s；光速c=3╳108m/s；
Ehgc的=1单9.位8×为1电0-2子6m伏•〔W•esV=〕12，.4×1e1V0=-71m.6╳•eV10。-19J。

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反射型光电开关外形
信号电源指示指示
24.02.2021
32
反射型光电开关外形（续）
灵敏度调节电位器
24.02.2021
33
智能化自学习型光电开关
常规反射型光电开关的动作距离是不变的（与型号有关），当检测流水线上的漫反射物体时，必须调节安装距离，十分不方便。自学习型光电开关上设置了一只阈值开关，当流水线上的被检测物体到达光电开关面前时，按下阈值开关数秒，待“学习”指示灯闪亮停止后，内部的微处理器就记住了两者之间的距离，就能在一定的允许范围内，可靠地对之后来到的被检测物体作出反应。当流水线上的被检测品种改变时，只需再次“学习”，而不必调节机械安装螺丝。
47
光电开关应用（续）
集成电路方向检测换向器间隙深度测量
光电开关应用（续）
商标方向检测
24.02.2021
49
光电开关应用（续）
根据高度差的测量可不受本底起伏的影响
芯片厚度测量
24.02.2021
50
光电开关应用（续）
产品长度检测
24.02.2021
51
光电开关应用（续）
产品组装质量检测
智能化光电开关的自学习过程示意图
学习指示灯阈值开关
表面反射率
对于漫反射式光电开关发出的光线需要被检测物表面将足够的光线反射回接收器，所以检测距离和被检测物体的表面反射率及粗糙程度将决定接收器接收到光线强度，被检测物体的表面还应尽量垂直于光电开关的发射光线。
常用材料的反射率（相对于白纸的估计值）
摆放错误检测
24.02.2021
27
反射镜反射型光电开关的应用（续）
遮光检测
24.02.2021
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调制型光电开关原理
光电开关的LED多采用中频（40kHz左右）窄脉冲电流驱动，从而发射40kHz调制光脉冲。相应地，接收光电元件的输出信号经40kHz选频交流放大器及专用的解调芯片处理，可以有效地防止太阳光、日光灯的干扰，又可减小发射LED的功耗。
传感器课件--10光电传感器(下)
一、光电开关的结构和分类
光电开关可分为遮断型和反射型两大类。遮断型光电开关的发射器和接收器相对安放，轴线严格对准。当有物体在两者中间通过时，红外光束被遮断，接收器接收不到红外线而产生一个负脉冲信号。遮断型光电开关的检测距离一般可达十几米，对所有能遮断光线的物体均可检测。
反射型光电开关的发射器和接收器单侧安装，当有物体在光电开关面前通过时，红外光束被反射回来，接收器接收到红外线，而产生一个正脉冲信号。反射型光电开关的检测距离一般不超过1m，对暗色物体无法检测。
光电开关在产品检验中的应用
遮断型光电开关用于产品质量控制
24.02.2021
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光幕
两个柱形结构相对而立，每隔数十毫米安装一对发光二极管和光敏接收管，形成光幕，当有物体遮挡住光线时，传感器发出报警信号。
偏振光
反射镜使用偏光三角棱镜，能将发射器发出的光转变成偏振光反射回去，光接收器表面覆盖一层偏光透镜，只能接受反射镜反射回来的偏振光。
被测物体
反射镜反射型光电开关的应用
反射镜
塑料瓶的反射光不是偏振光，不会引起报警。
反射镜反射型光电开关的应用（续）
反射镜反射型检测有无物体通过
反射镜反射型光电开关的应用（续）
被测物漫反射型光电开关原理
被检测物体
漫反射光线发射光线
反射光线光发射器和光接受器
漫反射型光电开关集光发射器和光接受器于一体。当被测物体经过该光电开关时，发射器发出的光线经被测物体表面反射由接受器接受，于是产生开关信号。
漫反射型光电开关的应用
请思考如何将光电开关用于卫生间的自动冲水设备
接收器
光幕应用
当有物体遮挡住光线时，传感器发出报警信号，起保护、预警等作用。
光线被遮断（报警）
光幕应用（续）
24.02.2021
产品高度测量
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光幕应用（续）
长度测量
24.02.2021
宽度测量
高度测量
三维尺寸
检测
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光幕应用（续）
24.02.2021
木材外形截面积检测
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光幕应用（续）
24.02.2021
孔的检测
15Leabharlann 光幕应用（续）光幕可
检测出带材在卷曲过程中的偏移，经控制器和执行机构使带材向正确的方向运动（纠偏）。
纠偏
光幕应用（续）
24.02.2021
光幕用于自动收费系统的
车辆检测
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光幕应用（续）
锻压机床的安全区域设置及入侵报警
24.02.2021
定区域反射式光电开关原理
检测距离
24.02.2021
检测距离
定区域式光电开关有一个非常确定的检测区域，不经过该区域的被测物体不会引起光电开关产生开关信号。
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反射型光电开关及反射镜外形
24.02.2021
三角反射镜
集发射、接收器于一身
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反射镜反射型光电开关工作原理
反反射射板镜发射光
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光幕应用（续）
安全区示警
24.02.2021
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光幕应用（续）
手的安全区保护
24.02.2021
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反射型光电开关
反射型光电开关分为两种情况：反射镜反射型及被测物漫反射型（简称散射型）。
反射镜反射型光电开关采用较为方便的单侧安装方式，但需要调整反射镜的角度以取得最佳的反射效果。反射镜通常使用三角棱镜，它对安装角度的变化不太敏感，有的还采用偏光镜，它能将光源发出的光转变成偏振光（波动方向严格一致的光）反射回去，提高抗干扰能力。
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光电开关应用（续）
机械手定位
24.02.2021
43
光电开关应用（续）
暖气片高度差的测量
三角皮带脱落检测
光电开关应用（续）
24.02.2021
高度和步距检测
45
光电开关应用（续）
构件厚度的测量
QFP管脚排列的检测
24.02.2021
46
光电开关应用（续）
机械手定位
24.02.2021
24.02.2021
37
光电开关的最大指向角示意图
24.02.2021
38
光电开关应用（续）
包装分类检测
24.02.2021
39
光电开关应用（续）
IC引脚检测
24.02.2021
40
光电开关应用（续）
透明度测量、控制
24.02.2021
质量检测
41
光电开关应用（续）
加工控制
24.02.2021
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二、光电断续器
光电断续器可分为遮断型和反射型两种。遮断型光电断续器也称为槽式光电开关，通常是标准的U字型结构。其发射器和接收器做在体积很小的同一塑料壳体中，分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，两者能可靠地对准，为安装和使用提供了方便。当被检测物体经过 U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生表示检测到的开关量信号。槽式光电开关比较可靠，较适合高速检测。