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1、什么是光电传感器
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物理量,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。
2、光电传感器的构成
光电传感器在一般情况下,有三部分构成,它们分为:发送器、接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束,发射的光束一般来源于半导体光源,发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路,它能滤出有效信号和应用该信号。
3、光电传感
(1)对射型光电传感器由发射器和接收器组成,结构上是两者相互分离的,在光束被中断的情况下会产生一个开关信号变化,典型的方式是位于同一轴线上的光电开关可以相互分开达50米。特征:辨别不透明的反光物体;有效距离大;因为光束跨越感应距离的时间仅一次;不易受干扰;可以可靠合适的使用在野外或者有灰尘的环境中;装置的消耗高;两个单元都必须敷设电缆。
(2)漫反射型光电传感器当传感器发射光束时,目标产生漫反射,发射器和接收器构成单个的标准部件,当光电传感器有足够的组合光返回接收器时,传感器状态发生变化,作用距离的典型值一直到3米。特征:有效作用距离是由目标的反射能力决定;由目标表面性质和和颜色决定;较小的装配开支;当传感器由单个元件组成时;通常是可以达到粗定位;采用背景抑制功能调节测量距离;对目标上的灰尘敏感和对目标变化了的反射性能敏感。
(3)镜面反射型光电传感器由发射器和接收器构成的情况是一种标准配置,从发射器发出的光束在对面的反射镜被反射,即返回接收器。当光束被中断时会产生一个开关信号的变化。光的通过时间是两倍的信号持续时间,有效作用距离从0.1米至20米。特征:辨别不透明的物体;借助反射镜部件;形成高的有效距离范围;不易受干扰;可以可靠合适的使用在野外或者有灰尘的环境中。
(4)槽式光电传感器 槽式光电传感器通常是标准的U字型结构,其发射器和接收器分别位于U型槽的两边,并形成光电传感器一光轴。当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时,光电传感器就产生了检测到的开关量信号。槽式光电传感器比较安全可靠的适合检测高速变化,分辨透明与半透明物体。
4、光电传感器的应用器的分类
用光电元件作敏感元件的光电传感器,其种类繁多,用途广泛。按光电传感器的输出量性质可分为两类:
(1)把被测量转换成连续变化的光电流而制成的光电测量仪器。可用来测量光的强度以及物体的温度、透光能力、位移及表面状态等物理量。例如:测量光强的照度计,光电高温计,光电比色计和浊度计,预防火灾的光电报警器,构成检查被加工零件的直径、长度、椭圆度及表面粗糙度等自动检测装置和仪器,其敏感元件均用光电元件。半导体光电元件不仅在民用工业领域中得到广泛的应用,在军事上更有它重要的地位。例如用硫化铅光敏电阻可做成红外夜视仪、红外线照相仪及红外线导航系统等。
(2)把被测量转换成继续变化的光电流。利用光电元件在受光照或无光照射时" 有" 或"无"电信号输出的特性制成的各种光电自动装置。光电元件用作开关式光电转换元件。例如电子计算机的光电输入器,开关式温度调节装置及转速测量数字式光电测速仪等。
5、光电传感器的研究发展
光电传感及其相关技术的迅速发展,满足了各类控制装置及系统的更高要求,使得各领域的自动化程度越来越高,同时光电传感器的重要性不断提高。目前,光电传感器研究的主要方向是:
(1)多用途。即一种光电传感器不仅能针对一种物理量,而且能够对多种物理量进行同时测量;
(2)新型传感材料、传感技术等的开发;
(3)在恶劣条件下(高温、高压等)低成本传感器(连接、安装等)的开发和应用;
(4)光电传感器与其它微技术结合的微光学技术的发展。
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