光電傳感器檢測(cè)技術(shù)調(diào)研報(bào)告

1、 光電傳感器檢測(cè)技術(shù)調(diào)研報(bào)告 在“超越杯”產(chǎn)品中的應(yīng)用 一、光電傳感器的定義 光電傳感器是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。 二、光電傳感器的概述 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(jiàn)及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的器件。 光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件 的

2、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、氣體成分分析等；也可用來(lái)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(lái)，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(kāi)創(chuàng)了新的一頁(yè)。 三、光電傳感器的原理 由光通量對(duì)光電元件的作用原理不同所制成的光學(xué)測(cè)控系統(tǒng)是多種多樣的 ，按光電元件 （光學(xué)測(cè)控系統(tǒng)）輸出量性質(zhì)可分二類，即模擬式光電傳感器和脈沖 （開(kāi)關(guān)）式

3、光電傳感器.模擬 式光電傳感器是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流 ，它與被測(cè)量間呈單值關(guān)系.模擬式光電傳 感器按被測(cè)量（檢測(cè)目標(biāo)物體）方法可分為透射 所謂透射式是指被測(cè)物體放在光路中 ，恒光源 發(fā)出的光能量穿過(guò)被測(cè)物，部份被吸收后，透 射光投射到光電元件上；所謂漫反射式是指恒 光源發(fā)出的光投射到被測(cè)物上，再?gòu)谋粶y(cè)物體 表面反射后投射到光電元件上 ；所謂遮光式是 指當(dāng)光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測(cè)物光遮其中一 部份,使投射到光電元件上的光通量改變 ，改 變的程度與被測(cè)物體在光路位置有關(guān) . 光敏二極管是最常見(jiàn)的光傳感器。光敏 二極管的外型與一般二極管一樣，只是它的 管殼上開(kāi)有一個(gè)嵌著玻璃的窗口，以便于光（

4、吸收）式，漫反射式，遮光式（光束阻檔）三大類. 斷室椅電篇 線射入，為增加受光面積， PN結(jié)的面積做得較大，光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài) 下，并與負(fù)載電阻相串聯(lián)，當(dāng)無(wú)光照時(shí)，它與普通二極管一樣，反向電流很小(v µA), 稱為光敏二極管的暗電流； 當(dāng)有光照時(shí)，載流子被激發(fā)，產(chǎn)生電子-空穴，稱為光電載流子。 在外電場(chǎng)的作用下， 光電載流子參于導(dǎo)電， 形成比暗電流大得多的反向電流， 該反向電流稱 為光電流。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比， 于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而 變化的電信號(hào)。 光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的功能外， 還有對(duì)電信號(hào)放大

5、 的功能。光敏三級(jí)管的外型與一般三極管相差不大， 一般光敏三極管只引出兩個(gè)極 一一發(fā)射 極和集電極，基極不引出，管殼同樣開(kāi)窗口，以便光線射入。為增大光照，基區(qū)面積做得很 大，發(fā)射區(qū)較小，入射光主要被基區(qū)吸收。工作時(shí)集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。在無(wú)光照時(shí)管 子流過(guò)的電流為暗電流 Iceo= (1 + 6) Icbo (很小)，比一般三極管的穿透電流還小；當(dāng)有光 照時(shí)，激發(fā)大量的電子-空穴對(duì)，使得基極產(chǎn)生的電流 Ib增大，此刻流過(guò)管子的電流稱為光 電流，集電極電流Ic= (1 + 6) Ib,可見(jiàn)光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度。 四、光電傳感器的分類 (一) 標(biāo)準(zhǔn)光電傳感器 1漫反射型：一般

6、型或能量型 (-8)，聚焦式(-8-H)，帶背景抑制功能型 (-8-H),帶背景 分析功能型(-8-HW) 2反射板型：一般型(-6),帶偏振濾波功能型 (-54, -55),帶透明體檢測(cè)功能型 (-54-G), 帶前景抑制功能型 (-54-V) 3對(duì)射型 4槽型 5光纖傳感器：塑料光纖型，玻璃光纖型 6色標(biāo)傳感器，顏色傳感器，熒光傳感器 7光通訊 8激光測(cè)距：三角反射原理型，相位差原理型，時(shí)間差原理型 9光柵 10防爆/隔爆型 (二) 安全光電傳感器 1安全對(duì)射光電 2安全光柵 3安全光幕 4安全控制器 門控光電傳感器 1雷達(dá)傳感器：區(qū)域檢測(cè)型 2主動(dòng)式傳感器：?jiǎn)喂馐?，多光束型，區(qū)域檢測(cè)型

7、 3被動(dòng)式傳感器：區(qū)域檢測(cè)型 五、光電傳感器的應(yīng)用 (一) 光電式帶材跑偏檢測(cè)器 帶材跑偏檢測(cè)器用來(lái)檢測(cè)帶型材料在加工中偏離正確位置的大小及方向， 從而為糾 偏控制電路提供糾偏信號(hào)，主要用于印染、送紙、膠片、磁帶生產(chǎn)過(guò)程中。 （二） 包裝充填物高度檢測(cè) 用容積法計(jì)量包裝的成品，除了對(duì)重 量有一定誤差范圍要求外，一般還對(duì)充填 高度有一定的要求，以保證商品的外觀質(zhì) 量，不符合充填高度的成品將不許出廠。 （三） 物件計(jì)數(shù)器 生產(chǎn)流水線上用于對(duì)產(chǎn)品數(shù)量的計(jì)數(shù)。 六、光電傳感器在“超越杯”參賽作品中的應(yīng)用 我組參加“超越杯”的作品一一自動(dòng)化便捷儲(chǔ)物柜，為了準(zhǔn)確辨別和定位儲(chǔ)物單元, 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，當(dāng)中就采用

8、了紅外光電傳感器。 我們之所以采用光電傳感器是因?yàn)檩^其它 傳感器，它有精度高、反應(yīng)快、非接觸、體積小、成本低、便于調(diào)整等特點(diǎn)。 紅外光電傳感器應(yīng)用在本產(chǎn)品簡(jiǎn)介：外箱體上有對(duì)應(yīng)不同盒子的按鈕，且每個(gè)盒子 上方的橫桿都裝有一個(gè)紅外發(fā)射管 （圖中紅點(diǎn)處），無(wú)論按下哪個(gè)按鈕都能先使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng), 盒子開(kāi)始隨著鏈條傳動(dòng)，且與按鈕對(duì)應(yīng)的存放單元橫桿上的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外，在外 箱體出口上方內(nèi)部合適高度（紅色箭頭所指部分內(nèi)部）安有紅外接收器，當(dāng)所需盒子運(yùn) 動(dòng)到出口處時(shí)，紅外接收器也將接收到其上方紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外信號(hào)，此時(shí)紅外接 收器將信號(hào)傳送到控制模塊（PIC單片機(jī)），此時(shí)控制器將停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。盒子便會(huì)停于

9、 出口處。 我通過(guò)此次產(chǎn)品設(shè)計(jì)對(duì)光電傳感器有了進(jìn)一步的了解， 也對(duì)光電傳感器的應(yīng)用有了 更深入的認(rèn)識(shí)。 七、光電傳感器的研究發(fā)展前景 新技術(shù)革命的到來(lái)，世界開(kāi)始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過(guò)程中，首先要 解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主 要途徑與手段。 目前，全球的傳感器市場(chǎng)在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。有 關(guān)專家指出，傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高， 各國(guó)將黨 相加速新一代傳感器的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化， 競(jìng)爭(zhēng)也將日益激烈。新技術(shù)的發(fā)展將重新 定義未來(lái)的傳感器市場(chǎng)，比如無(wú)線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屆氧化 傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與市場(chǎng)份額的擴(kuò)大。 其中光電傳感器采用非接觸的檢 測(cè)形式，響應(yīng)速度可達(dá)毫秒級(jí)，同時(shí)高端型可用于距離檢測(cè)并配備不同的通訊接 口可直接將信息傳送到控制系統(tǒng)上。光電