光電傳感器介紹new

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1、傳感器與檢測(cè)技術(shù)論文光電式傳感器1.概述2.物理特性2.1外光電效應(yīng)2.1.1光子假設(shè)2.2內(nèi)光電效應(yīng)2.2.1光電導(dǎo)效應(yīng)2.2.2光電轉(zhuǎn)換元件3.光電式傳感器3.1工作原理3.2光電傳感器分類4.光電傳感器應(yīng)用4.1光電傳感器優(yōu)點(diǎn)4.1.1光電式帶材跑偏檢測(cè)器4.1.2包裝充填物高度檢測(cè)4.1.3光電色質(zhì)檢測(cè)4.1.4煙塵濁度監(jiān)測(cè)儀4.1.5其他方面的應(yīng)用5.光纖傳感器5.1基本工作原理5.2光纖的種類與特性5.3光纖傳感器的應(yīng)用6.常用光電傳感器及生產(chǎn)廠家和參數(shù)光電式傳感器第14頁共14頁傳感器與檢測(cè)技術(shù)論文1.概述光電傳感器是

2、采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此,光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。光電傳感器是各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號(hào)（紅外、可見及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的器件?！　」怆娛絺鞲衅魇且怨怆娖骷鳛檗D(zhuǎn)換元件的傳感器。它可用于檢測(cè)直接引起光量變化的非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、

3、氣體成分分析等；也可用來檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。近年來，新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁。2.物理特性2.1外光電效應(yīng)2.1.1光子假設(shè)1887年，赫茲發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)，愛因斯坦第一個(gè)成功解釋光電效應(yīng)。愛因斯坦根據(jù)普朗克量子假說而進(jìn)一步提出的光量子，即光子概念，對(duì)光電效應(yīng)研究做出了決定性的貢

4、獻(xiàn)。愛因斯坦光子假說的核心思想是：表面上看起來連續(xù)的光波是量子化的。單色光由大量不連續(xù)的光子組成。若單色光頻率為n，那么每個(gè)光子的能量為E＝hv,動(dòng)量為?！∮蓯垡蛩固构庾蛹僬f發(fā)展成現(xiàn)代光子論(photontheory)的兩個(gè)基本點(diǎn)是：　　(1)光是由一顆一顆的光子組成的光子流。每個(gè)光子的能量為E=hv，動(dòng)量為。由N個(gè)光子組成的光子流，能量為Nhv。　　(2)光與物質(zhì)相互作用，即是每個(gè)光子與物質(zhì)中的微觀粒子相互作用。根據(jù)能量守恒定律，約束得最不緊的電子在離開金屬面時(shí)具有最大的初動(dòng)能，所以對(duì)于電子應(yīng)有：第14頁共14頁傳感器與檢測(cè)技術(shù)論

5、文2.2內(nèi)光電效應(yīng)光電傳感器通常是指能敏感到由紫外線到紅外線光的光能量，并能將光能轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的器件。其工作原理是基于一些物質(zhì)的光電效應(yīng)。光電效應(yīng)：當(dāng)具有一定能量E的光子投射到某些物質(zhì)的表面時(shí)，具有輻射能量的微粒將透過受光的表面層，賦予這些物質(zhì)的電子以附加能量，或者改變物質(zhì)的電阻大小，或者使其產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，導(dǎo)致與其相連接的閉合回路中電流的變化，從而實(shí)現(xiàn)了光—電轉(zhuǎn)換過程。在光線作用下能使物體電阻率改變的稱為內(nèi)光電效應(yīng)。屬于內(nèi)光電效應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換元件有光敏電阻以及由光敏電阻制成的光導(dǎo)管等。2.2.1光電導(dǎo)效應(yīng)光照變化引起半導(dǎo)體材料電導(dǎo)變化的

6、現(xiàn)象稱光電導(dǎo)效應(yīng)（又稱為光電效應(yīng)、光敏效應(yīng)），即光電導(dǎo)效應(yīng)是光照射到某些物體上后，引起其電性能變化的一類光致電改變現(xiàn)象的總稱。當(dāng)光照射到半導(dǎo)體材料時(shí)，材料吸收光子的能量，使非傳導(dǎo)態(tài)電子變?yōu)閭鲗?dǎo)態(tài)電子，引起載流子濃度增大，因而導(dǎo)致材料電導(dǎo)率增大?！　≡诠饩€作用下，對(duì)于半導(dǎo)體材料吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，就激發(fā)出電子-空穴對(duì)，使載流子濃度增加，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性增加，阻值減低，這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。光敏電阻就是基于這種效應(yīng)的光電器件。2.2.2光電轉(zhuǎn)換元件光電轉(zhuǎn)換元件的種類很多，常用的元件有光電管，光敏

7、電阻，光電池等。限于篇幅這里我們著重講解光電管的有關(guān)特性。1.光電管光電管的特性主要取決于光電極的材料，其基本的特性是光譜特性，光電特性和伏安特性。①光譜特性用單位輻射通量不同波長的光分別照射光電管，在光電管上產(chǎn)生大小不同的光電流。這里，光電流I與光波波長λ的關(guān)系曲線稱為光譜特性曲線，又稱頻譜特性。對(duì)于不同波長區(qū)域的光，應(yīng)選用不同光電陰極的光電管。此外在測(cè)量與控制技術(shù)中，光電管可以擔(dān)負(fù)人眼不能勝任的工作。②光電特性光電管在固定陽極電壓下，光通量與光電流(陽極電流)之間的關(guān)系稱為光電特性。圖4—34為光電管的光電特性曲線。從圖4—34

8、可知，光電管的光電特性基本上呈線性關(guān)系，直線的斜率為其靈敏度。第14頁共14頁傳感器與檢測(cè)技術(shù)論文③伏安特性光電管在光通量一定的情況下，陽極電壓與陽極電流的關(guān)系稱為伏安特性。圖4—35為光電管的伏安特性曲線。在陽極電壓大于50V時(shí)，光