主頁 > 技術(shù)文章 > 光電傳感器創(chuàng)新應(yīng)用 2024-10-14

光電傳感器創(chuàng)新應(yīng)用

摘要：光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器,具有反應(yīng)快、精度高、非接觸等優(yōu)點,而且可測參數(shù)多,傳感器的結(jié)構(gòu)簡單,形式靈活多樣,因此,光電式傳感器在檢測和控制領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛。
一、光電傳感器基本知識：
　　光電傳感器最根本的原理是光電效應(yīng),光電效應(yīng)又分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)外光電效應(yīng):在光線作用下,物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。在光線作用下,物體的導(dǎo)電性能發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動勢的效應(yīng)稱為內(nèi)光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)又可分為以下兩類:(1)光電導(dǎo)效應(yīng)。在光線作用下,對于半導(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,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)光生伏特效應(yīng)。在光線的作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)�；谠撔�(yīng)的光電器件有光電池。
　　常用的光電傳感器有光敏電阻、光電池、光敏二極管、光敏三極管等。利用這些傳感器各自的特點加上巧妙的設(shè)計,光電傳感器幾乎被應(yīng)用于生活的各個方面。光電傳感器特點有:(1)檢測距離長。如果在對射型中保留10m以上的檢測距離等,便能實現(xiàn)其他檢測手段(磁性、超聲波等)無法離檢測。(2)對檢測物體的限制很少。由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理,所以不象接近傳感器等將檢測物體限定在金屬,它可對玻璃.塑料.木材.液體等幾乎所有物體進行檢測。(3)響應(yīng)時間短。光本身為高速,并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成,所以不包含機械性工作時間,響應(yīng)時間非常短。(4)分辨率高。能通過高級設(shè)計技術(shù)使投光光束集中在小光點,或通過構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng),來實現(xiàn)高分辨率。也可進行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。(5)可實現(xiàn)非接觸的檢測�？梢詿o須機械性地接觸檢測物體實現(xiàn)檢測,因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。因此,傳感器能長期使用。(6)可實現(xiàn)顏色判別。通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合而有所差異。利用這種性質(zhì),可對檢測物體的顏色進行檢測。(7)便于調(diào)整。在投射可視光的類型中,投光光束是眼睛可見的,便于對檢測物體的位置進行調(diào)整。
二、創(chuàng)新應(yīng)用舉例：
　　 1.測溫功能：
　　應(yīng)用時,將感溫頭插入被測溫環(huán)境中,外部法蘭安裝密封。傳感器輸出端與二次儀表輸入端經(jīng)輻射至光電轉(zhuǎn)換器接收, 轉(zhuǎn)換成毫伏電壓信號。感溫管一般為經(jīng)過特殊處理的高剛玉管或特殊材質(zhì)管。光電轉(zhuǎn)換器由光學(xué)透鏡、光欄、硅光電池,溫度穩(wěn)定性網(wǎng)絡(luò)組成。高壓密封器將感溫管開口端高壓密封,防止感溫管透氣或斷裂產(chǎn)生高壓泄露, 不影響輻射光傳輸,所以傳感器在現(xiàn)場工作時,可拆卸光電轉(zhuǎn)換器通過高壓密封器觀察感溫管狀況或檢修光電轉(zhuǎn)換器, 信號傳輸導(dǎo)線為雙芯屏蔽銅電纜, 將傳感器輸出端按正負(fù)端與儀表信號輸入端相接,接地端與地線相接,儀表上電即可實現(xiàn)測溫。　　
2.火焰探測報警器：
　　硫化鉛光敏電阻的暗電阻為1 MΩ,亮電阻為 0.2 MΩ,峰值響應(yīng)波長為2.2μm。硫化鉛光敏電阻處于V1管組成的恒壓偏置電路,其偏置電壓約為 6 V,電流約為 6μΑ。V2管集電極電阻兩端并聯(lián) 68μF的電容,可以抑制 100 Hz以上的高頻,使其成為只有幾十赫茲的窄帶放大器。V2、V3構(gòu)成二級負(fù)反饋互補放大器,火焰的閃動信號經(jīng)二級放大后送給中心控制站進行報警處理。采用偏置電路是為了在更換光敏電阻或長時間使用后,器件阻值的變化不致于影響輸出信號的幅度, 確�；鹧鎴缶髂荛L期穩(wěn)定地工作。
　　3.光控大門
　　我們都有這樣的苦惱每次開車到了小區(qū)大門都要等門衛(wèi)來開門或者等其按動電動門的開關(guān),既費時又費人力,如果巧妙地利用光電傳感器就可以實現(xiàn)光控大門。這里要用到一種電子元件——干簧繼電器,它由干簧管和繞在干簧管外的線圈組成。當(dāng)線圈內(nèi)有電流時,線圈產(chǎn)生的磁場使密封在干簧管內(nèi)的兩個鐵質(zhì)簧片磁化,兩個簧片在磁力作用下由原來的分離狀態(tài)變成連接狀態(tài),線圈內(nèi)沒有電流時,磁場消失,瓷片在彈力的作用下,回復(fù)到分離狀態(tài)。把光敏電阻裝在大門上汽車燈光能照到的地方,把帶動大門的電動機接在干簧管的電路中,那么夜間汽車開到大門前,燈光照射光敏電阻時,干簧繼電器接通電動機電路,電動機帶動大門打開。
三、小結(jié)：
　　以上介紹了光電傳感器的基本原理和其特點,并列舉了一些在生活實際中的創(chuàng)新應(yīng)用實例。從這些實例中我們可窺見光電傳感器無限的發(fā)展應(yīng)用前景。光電式傳感器在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。人類社會對傳感器提出的要求越來越高是其發(fā)展的強大動力,突飛猛進現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的則為其提供了堅強的后盾,我們相信在不懈地探索中,光電傳感器的應(yīng)用定會有新的飛躍。

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光電傳感器創(chuàng)新應(yīng)用

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