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光电式传感器的工作原理光电式传感器是一种能够将光信号转化为电信号的器件，广泛应用于自动控制、仪器仪表、光电子技术等领域。
本文将介绍光电式传感器的工作原理及其应用。
一、光电式传感器的概述光电式传感器是一种以光电效应为基础的传感器，通过元件内的光电效应来感知光信号，并将其转化为电信号进行处理。
光电式传感器通常由光源、敏感元件和信号处理部分组成。
二、光电式传感器的工作原理基于光电效应的物理原理。
当光照射到光电式传感器的敏感元件上时，光子会与敏感元件中的电子发生作用，导致电子从原子中脱离，并形成电流。
这个过程可以通过光电效应来解释。
光电效应是指，当光照射到金属表面或半导体材料中时，光子的能量被传递给金属或半导体晶格内的电子，使其脱离原子而形成自由电子。
当光照射强度增加时，脱离的电子数量也会相应增加。
在光电式传感器中，敏感元件通常采用半导体材料。
当光照射到半导体材料上时，光子的能量会将部分半导体晶格中的电子激发，使其跃迁到导带中形成自由电子。
这些自由电子可以被电极收集，从而形成电流信号。
通过测量电流信号的强度，可以确定光信号的强度。
三、光电式传感器的应用光电式传感器具有快速、高精度、高灵敏度等特点，因此在多个领域得到了广泛应用。
1. 工业自动化控制：光电式传感器可以用来检测物体的位置、距离和速度，实现自动化控制系统中的精确定位和测量。
2. 光电检测：利用光电式传感器的灵敏度和快速响应特性，可以实现对透明物体、颜色或表面特性变化的检测，例如反射式光电传感器可用于检测物体的存在或缺失。
3. 光学通信：光电式传感器在光学通信领域中起着至关重要的作用，可以将光信号转化为电信号进行处理和传输。
4. 医疗设备：光电式传感器被广泛应用于医疗设备中，例如血氧监测仪和心率监测器等，用于监测患者的生理参数。
5. 环境监测：光电式传感器可以用于测量环境中的光照强度、光质量等指标，对气候变化、自然灾害等进行监测和预警。
四、总结光电式传感器是一种将光信号转化为电信号的重要工具。
第9章光电式传感器一、单项选择题1、下列光电式传感器中属于有源光敏传感器的是（）。
A. 光电效应传感器B. 红外热释电探测器C. 固体图像传感器D. 光纤传感器2、下列光电器件是根据外光电效应做出的是（）。
A. 光电管B. 光电池C. 光敏电阻D. 光敏二极管3、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称为光电管的（）。
A. 伏安特性B. 光照特性C. 光谱特性D. 频率特性4、下列光电器件是基于光导效应的是（）。
A. 光电管B. 光电池C. 光敏电阻D. 光敏二极管5、光敏电阻的相对灵敏度与入射波长的关系称为（）。
A. 伏安特性B. 光照特性C. 光谱特性D. 频率特性6、下列关于光敏二极管和光敏三极管的对比不正确的是（）。
A. 光敏二极管的光电流很小，光敏三极管的光电流则较大B. 光敏二极管与光敏三极管的暗点流相差不大C. 工作频率较高时，应选用光敏二极管；工作频率较低时，应选用光敏三极管D. 光敏二极管的线性特性较差，而光敏三极管有很好的线性特性7、光电式传感器是利用（）把光信号转换成电信号。
A. 被测量B. 光电效应C. 光电管D. 光电器件8、光敏电阻的特性是（）A．有光照时亮电阻很大 B．无光照时暗电阻很小C．无光照时暗电流很大 D．受一定波长范围的光照时亮电流很大9、基于光生伏特效应工作的光电器件是（）A．光电管 B.光敏电阻C．光电池 D.光电倍增管10、CCD以（）为信号A. 电压B.电流C．电荷 D.电压或者电流11、构成CCD的基本单元是（）A. P型硅B.PN结C. 光电二极管D.MOS电容器12、基于全反射被破坏而导致光纤特性改变的原理，可以做成（）传感器，用于探测位移、压力、温度等变化。
A.位移B.压力C.温度D.光电13、光纤传感器一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和( )两个重要部件。
A.反射镜B.透镜C.光栅D.光探测器14、按照调制方式分类，光调制可以分为强度调制、相位调制、频率调制、波长调制以及( )等，所有这些调制过程都可以归结为将一个携带信息的信号叠加到载波光波上。
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。
09第九章光电式传感
器
第9章光电式传感器
9.1 概述
●光电式传感器是将光能转化为电能的传感器，称为光电器
件，它的物理基础是光电效应；
●用光电式传感器测量非电物理量时，先将非电物理量的变化
转换为光量的变化，再用光电式传感器进行测量；
●外光电效应：它是物体表面在光照时，有电子逸出物体表面
的现象，其光电器件有光电管和光电倍增管；
●内光电效应：它是物体在光照时，其电阻发生变化的现象，
其光电器件有光敏电阻；
●阻挡层光电效应（光伏效应）：它是物体在光照时，将产生
一定方向电动势的现象，其光电器件有光电池、光敏晶体
管；
●光电器件具有响应快、结构简单、可靠性高等特点。
9.2 光电管
●真空光电管原理：
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● 真空光电管伏安特性：
● 充气光电管原理：
● 充气光电管伏安特性：
阳极：正电位吸引电离负电粒子，排斥正电粒子
电子轰击惰性气体电离产生大量正负带点粒子
●光电倍增管原理：
●光电倍增管伏安特性与光电管的伏安特性基本相同。
9.3 光敏电阻
●光敏电阻原理：
●光敏电阻结构原理：
二次电子效应二次电子效应
二次电子效应
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● 光敏电阻特点：光电阻无极性、灵敏度高、体积小、重量轻、性能稳定（老化以后）、光谱特性好（从紫外直到红外）、但性能受潮湿影响大，可以用玻璃密封解决。
● 光敏电阻的主要参数：
✧ 暗电阻：室温和无光照条件下的电阻值，越大越好，一般为ΩΩM M 100~1；
✧ 亮电阻：室温和某一光照条件下的电阻值；越小越好，一般白昼约为Ωk 1；
✧ 暗电流：室温和无光照条件下通过的电流，与外加电压有关；
✧ 光电流：亮电流减去暗电流，与外加电压有关，越大越好，它越大灵敏度越高。
● 光敏电阻的伏安特性：线性无饱和，但有功耗限制。
(
mA I
)
4020
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● 光敏电阻的光照特性：
● 光敏电阻的光谱特性：光敏电阻对不同波长的光有不同的灵敏度。
● 光敏电阻的响应时间和频率特性：光敏电阻的响应时间一般为ms 100~10，它与材料和光照强度有关，光照越强响应时间越短，频率特性越好。
相对灵敏度
()
A
λ
50
相对灵敏度
t
下降时间
●温度对光敏电阻值的影响：
●温度对光敏电阻的光谱特性的影响：
9.4 光敏二极管和晶体管
●光敏二极管原理：
●
光敏晶体管原理：
I
(mA
I
C0
15
.0
1
.0
相对灵敏度
()A λ
50
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9.5 光电池
● 光电池原理：
9.6 光电式传感器的应用
● 模拟式光电传感器的应用
I
光源，通过光学系统设计可以改变光源位置
透镜 工件位置变化 透镜 光电池
脉冲式光电传感器的应用
光源光电器放大仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢8。
