光电传感器论文86094(2)

2020-02-20 21:00

半导体光电元件的光电转换电路也可以使用集成运算放大器。硅光敏二极管通过集成运放可得到较大输出幅度,如图11(a)所示。当光照产生的光电流为时,输出电压为了保证光敏二极管处于反向偏置,在它的正极要加一个负电压。图11(b)给出硅光电池的光电转换电路,由于光电池的短路电流和光照成线性关系,因此将它接在运放的正、反相输入端之间,利用这两端电位差接近于零的 特点,可以得到较好的效果。在图中所示条件下,输出电压

由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类,即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器.模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流,它与被测量间呈单值关系.模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻档)三大类.所谓透射式是指被测物体放在光路中,恒光源发出的光能量穿过被测物,部份被吸收后,透射光投射到光电元件上,如测液体、气体透明度和混浊度的光电比色计等;所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上,再从被测物体表面反射后投射到光电元件上,如光电比色温度计和光照度计等;所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光

遮其中一部份,使投射刭光电元件上的光通量改变,改变的程度与被测物体在光路位置有关,如振动测量、工件尺寸测量;而在脉冲式光电传感器中在这种传感器中,光电元件接受的光信号是断续变化的,因此光电元件处于开关工作状态,它输出的光电流通常是只有两种稳定状态的脉冲形式的信号,多用于光电计数和光电式转速测量等场合。

而红外线光电传感器分类和工作方式一般有以下几种:

1、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的是槽形光电。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。

2、对射型光电传感器 若把发光器和收光器分离开,就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关,简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧,检测物通过时阻挡光路,收光器就动作输出一个开关控制信号。

3、反光板型光电开关 把发光器和收光器装入同一个装置内,在它的前方装一块反光板,利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。正常情况下,发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到;一旦光路被检测物挡住,收光器收不到光时,光电开关就动作,输出一个开关控制信号。 4、扩散反射型光电开关 它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器,但前方没有反光板。正常情况下发光器发出的光收光器是找不到的。当检测物通过时挡住了光,并把光部分反射回来,收光器就收到光信号,输出一个开关信号。

四、我对光电传感器的想法

随着科学技术的发展人们对测量精度有了更高的要求,这就促使光电传感器不得不随着时代步伐而更新,改善光电传感器性能的主要手段就是应用新材料、新技术制造性能更优越的光电元件。例如今天光电传感器的雏形,是一种小的金属圆柱形设备,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作为光源的一种坚固的白炽灯传感器。由于这种传感器存在各种缺陷,逐渐在测量领域销声匿迹。到了光纤出现,因为它的各种优越的性能,于是出现了光纤与传感器配套使用的无源元件,另外光纤不受任何电磁信号的干扰,并且能使传感器的电子元件与其他电的干扰相隔离。光纤有一根塑料光芯或玻璃光芯,光芯外面包一层金属外皮,这层金属外皮的密度比光芯要低,因而折射率低,光束照在这两种材料的边界处(入射角在一定范围内,),被全部反射回来.根据光学原理,所有光束都可以由光纤来传输。两条入射光束(入射角在接受角以内)沿光纤长度方向经多次反射后,从另一端射出,另一条入射角超出接受角范围的入射光,损失在金属外皮内.这个接受角比两倍的最大入射角略大,这是因为光纤在从空气射入密度较大的光纤材料中时会有轻微的折射。光在光纤内部的传输不受光纤是否弯曲的影响(弯曲半径要大于最小弯曲半径)。大多数光纤是可弯曲的,很容易安装在狭小的空间。

光电传感器是一种非接触式测小型电子测量设备,依靠检测出其接收到的光

强的变化,来达到测量目的,同时它也是一种容易受到外界干扰而失去测量准确度的器件。所以在设计时除了选择先进光电元件,还必须设置参比信号和温度补偿措施,用来削弱或消除这些因素的影响。

光电传感器必须经过光波调制,光波的调制像无线电波的传送和接收,将收音机调到某台,就可以忽略其他的无线电波信号未经调制的传感器只有通过使用长焦距镜头的机械屏蔽手段,使接收器只能接收到发射器发出的光,才能使其能量变得很高.相比之下,经过调制的接收器能忽略周围的光,只对自己的光或具有相同调制频率的光做出响应.未经调制的传感器用来检测周围的光线或红外光的辐射,如刚出炉的红热瓶子,在这种应用场合如果使用其它的传感器,可能会有误动作。

光电传感器由于非接触、高可靠性等优点,在测量时对变被测物体损害小, 所以自其发明以来就在测量领域有着举足轻重的地位,目前它已广泛应用于测量机械量、热工量、成分量、智能车系统等。现在它在电力系统自动并网装置中起到了非常重要的作用,因为发电机投入电网运行常采用准同法,必须满足:三相线序一致,频率一致,相位一致,电压幅值相等,其中的一个条件在系统设计时已经满足,后三个条件必须同时满足才能并网,当然人工并网比较困难,光电并网比较容易。

时代在发展,科学技术在更新,光电传感器种类也日益增多,应用领域也越来越广泛,例如近来一种红外光电传感器已在智能车方面得了到应用,其中一种基于红外传感器的智能车的核心就是反射式红外传感器,它运用反射式红外传感器设计路径检测模块和速度监测模块;另外一种基于红外传感器的自寻迹小车则利用红外传感器来采集数据.

光电传感器具有其他传感器所不能取代优越性,因此它发展前景非常好,应用也会越来越广泛.

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