光電傳感器的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

1、光電傳感器的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息， 按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。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)。一、應(yīng)用背景光電傳感器設(shè)計(jì)靈活，形式多樣，在越來(lái)越多的領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。光電傳感器的敏感范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了電感、電容、磁力、超聲波傳感器的敏感范圍。 此外，光電傳感器的體積很小，而敏感范圍很寬，加上機(jī)殼有很多樣式，幾乎可 以到處使

2、用。最后，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，光電傳感器在價(jià)錢(qián)方面可以同用其他 技術(shù)制造的傳感器競(jìng)爭(zhēng)。因而光電傳感器得到了廣泛的應(yīng)用與長(zhǎng)足的發(fā)展。二、光電效應(yīng)光照射到某些物質(zhì)上，引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化，也就是光能量轉(zhuǎn)換成 電能。這類光致電變的現(xiàn)象被人們統(tǒng)稱為光電效應(yīng)（ Photoelectric effect ）, 一般包括外光電效應(yīng)、光導(dǎo)效應(yīng)與光生伏特效應(yīng)。根據(jù)愛(ài)因斯坦的光電子效應(yīng)，光子是運(yùn)動(dòng)著的粒子流，每種光子的能量為 hv（v為光波頻率，h為普朗克常數(shù)，h = 6.63*10-34 J/HZ），由此可見(jiàn)不同頻率 的光子具有不同的能量，光波頻率越高，光子能量越大。假設(shè)光子的全部能量交 給光子，電子能量將

3、會(huì)增加，增加的能量部分將克服正離子束縛， 另一部分將轉(zhuǎn) 換成電子能量。根據(jù)能量守恒定律：1/2mv2=hv-A（m為電子質(zhì)量,v為電子逸出的 初速度,A微電子所做功），要使光電子逸出陰極表面的必要條件是 h>A由于不 同材料具有不同的逸出功，因此對(duì)每一種陰極材料，入射光都有一個(gè)確定的頻率 限，當(dāng)入射光的頻率低于此頻率限時(shí)，不論光強(qiáng)多大，都不會(huì)產(chǎn)生光電子發(fā)射。當(dāng)受到光照射時(shí)，吸收電子能量，其電阻率降低的導(dǎo)電現(xiàn)象稱為光導(dǎo)效應(yīng)。 它屬于內(nèi)光電效應(yīng)。當(dāng)光照在半導(dǎo)體上，若電子的能量與半導(dǎo)體禁帶的能級(jí)寬度， 則使電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶形成電子。 同時(shí)，價(jià)帶留下相應(yīng)的空穴，導(dǎo)致電子空 穴仍留在半導(dǎo)體內(nèi)，

4、并參與導(dǎo)電在外電場(chǎng)作用形成的電流。除金屬外，多數(shù)絕緣體和半導(dǎo)體都有光電效應(yīng)， 半導(dǎo)體尤為顯著，根據(jù)光導(dǎo) 效應(yīng)制造的光電元件的固有入射光頻率，當(dāng)其光照在光電阻上時(shí)，導(dǎo)電性增強(qiáng)， 電阻值下降。光強(qiáng)度愈強(qiáng)，其阻值愈小，若停止光照，具阻值恢復(fù)到原阻值。半導(dǎo)體受光照射產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)，據(jù)此效應(yīng)制造的光電器件有光電池，光電二極管，管控晶閘管和光耦合器等。三、光電傳感器光電傳感器是通過(guò)把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的， 其結(jié)構(gòu)如下：圖 1 光電傳感器的結(jié)構(gòu)由上可知，其首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào), 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)；其次，光電傳感器一般由光源, 光學(xué)通

5、路和光電元件三部分組成；再次，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 , 使光電式傳感器在檢測(cè)和控制中廣泛應(yīng)用。1 . 光源光電傳感器是一種依靠被測(cè)物與光電元件和光源來(lái)達(dá)到測(cè)量目的的關(guān)系， 因此光電傳感器的光源有著重要的地位，常用光源有以下幾種：發(fā)光二極管是一種把電能轉(zhuǎn)變成光能的半導(dǎo)體器件。它具有體積小、功耗低、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、 機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)， 并能和集成電路相匹配。 因此， 廣泛地用于計(jì)算機(jī)、儀器儀表和自動(dòng)控制設(shè)備中。絲燈泡這是一種最常用的光源， 它具有豐富的紅外線。 如果選用的光電元件對(duì)紅外光敏感， 構(gòu)成傳

6、感器時(shí)可加濾色片將鎢絲燈泡的可見(jiàn)光濾除， 而僅用它的紅外線做光源，這樣，可有效防止其他光線的干擾。激光激光與普通光線相比具有能量高度集中， 方向性好， 頻率單純、 相干性好等優(yōu)點(diǎn)，是很理想的光源。由光源、 光學(xué)通路和光電器件組成的光電傳感器在用于光電檢測(cè)時(shí)， 還必須 配備適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路。測(cè)量電路能夠把光電效應(yīng)造成的光電元件電性能的變化轉(zhuǎn) 換成所需要的電壓或電流。另外，不同的光電元件，所要求的測(cè)量電路是不相同， 并且在各種導(dǎo)體的光電元件常用測(cè)量電路與各種紅外線傳感器的工作方式更是 各有所異，在此就不一一描述。2 .電子測(cè)量電路由光源、光學(xué)通路和光電器件組成的光電傳感器在用于光電檢測(cè)時(shí)，還必須配備

7、適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路。半導(dǎo)體光敏電阻可以通過(guò)較大的電流，所以在一般情況下， 無(wú)需配備放大器。在要求較大的輸出功率時(shí)，可用圖2所示的電路。圖2光敏電阻測(cè)量電路圖3給出帶有溫度補(bǔ)償?shù)墓饷舳O管橋式測(cè)量電路。當(dāng)入射光強(qiáng)度緩慢變化 時(shí)，光敏二極管的反向電阻也是緩慢變化的， 溫度的變化將造成電橋輸出電壓的 漂移，必須進(jìn)行補(bǔ)償。圖中一個(gè)光敏二極管作為檢測(cè)元件，另一個(gè)裝在暗盒里， 置于相鄰橋臂中，溫度的變化對(duì)兩只光敏二極管的影響相同， 因此，可消除橋路 輸出隨溫度的漂移。圖3光敏晶體管測(cè)量電路半導(dǎo)體光電元件的光電轉(zhuǎn)換電路也可以使用集成運(yùn)算放大器。硅光敏二極管 通過(guò)集成運(yùn)放可得到較大輸出幅度，如圖 4 (a)所示。

8、當(dāng)光照產(chǎn)生的光電流為I 時(shí)，輸出電壓U0=IRF為了保證光敏二極管處于反向偏置，在它的正極要加一個(gè)負(fù)電壓。圖4 (b)給出硅光電池的光電轉(zhuǎn)換電路，由于光電池的短路電流 和光照成線性關(guān)系，因此將它接在運(yùn)放的正、反相輸入端之間，利用這兩端電位 差接近于零的特點(diǎn)，可以得到較好的效果。在圖中所示條件下，輸出電壓U0=2IRE力硅先敏二椽管放大也路b)畦光電池，放大電路圖4 使用運(yùn)放的光敏元件放大電路3 .光電元件1 .光電管光電管有真空光電管和充氣光電管兩類， 在此只介紹光電管的結(jié)構(gòu)、電路及 特性。(1)光電管結(jié)構(gòu)圖5光電管結(jié)構(gòu)示意圖圓筒形金屬片制成的陰極K和位于陰極軸心的金屬絲制成的陽(yáng)極 A封裝在抽

9、 成真空的玻殼內(nèi)，當(dāng)入射光照射在陰極上時(shí)，單個(gè)光子就把它的全部能量傳遞給 陰極材料中的一個(gè)自由電子，使自由電子能量增加到ho當(dāng)電子獲得的能量大于陰極材料的逸出功A時(shí)，它就可以克服金屬表面束縛而逸出， 形成電子發(fā)射。這 種電子稱為光電子，光電子逸出金屬表面后的初始動(dòng)能為(1/2) mv2(2)電管測(cè)量電路光電管正常工作時(shí)，陽(yáng)極電位高于陰極，其電路如下所示:圖6光電管測(cè)量電路在人射光頻率大于“紅限”的前提下，從陰極表面逸出的光電子被具有正電 位的陽(yáng)極所吸引，在光電管內(nèi)形成空間電子流，稱為光電流。此時(shí)若光強(qiáng)增大， 轟擊陰極的光子數(shù)增多，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)也就增多， 光電流變大。在 上圖電路中，

10、電流和電阻上的電壓和光強(qiáng)成函數(shù)關(guān)系， 從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。當(dāng)光 線照射到光電陰極K上時(shí)，電子從陰極表面逸出，并被光電陽(yáng)極的正電廠吸收， 外電路產(chǎn)生電流I,在負(fù)載電阻RL上的電壓U0(3)光電管的光電特性3g (圖7光電管的光電特性從圖中可知，在光通量不太大時(shí)，光電特性基本呈現(xiàn)一條直線2 .光電倍曾管由于真空光電管的靈敏度低，因此人們研制了具有放大光電流能力的光電倍 增管。其結(jié)構(gòu)如下：n.ij.rt圖8光電倍增結(jié)構(gòu)圖從圖中可知光電倍增管有一個(gè)陰極 K和一個(gè)陽(yáng)極A,與光電管不同的是在它 的陰極和陽(yáng)極間設(shè)置了若干個(gè)二次發(fā)射電極，D1 D2 D3它們稱為第一倍增電 極、第二倍增電極、，倍增電極通常為 1

11、015級(jí)。光電倍增管工作時(shí)，相鄰 電極之間保持一定電位差，其中陰極電位最低，各倍增電極電位逐級(jí)升高時(shí)，陽(yáng) 極電位最高。當(dāng)入射光照射陰極 K時(shí)，從陰極逸出的光電子被第一倍增電極 D1 加速，以高速轟擊D1 ,引起二次電子發(fā)射，一個(gè)入射的光電子可以產(chǎn)生多個(gè)二 次電子，D1發(fā)射出的二次電子又被 D1、D2的電場(chǎng)加速，射向D2并再次產(chǎn)生二 次電子發(fā)射，這樣逐級(jí)產(chǎn)生的二次電子發(fā)射，使電子數(shù)量迅速增加，這些電子最 后到達(dá)陽(yáng)極，形成較大的陽(yáng)極電流。若倍增電極有 n級(jí)，各級(jí)的倍增率為6， 則光電倍增管的倍增率可以認(rèn)為是6N,因此，光電倍增管有極高的靈敏度。在 輸出電流小于1mA的情況下，它的光電特性在很寬的范

12、圍內(nèi)具有良好的線性關(guān) 系。光電倍增管的這個(gè)特點(diǎn)，使它多用于微光測(cè)量。3 .光敏電阻特性光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。 在半導(dǎo)體光敏材料的兩端裝上電極 引線，將其封在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成了光敏電阻。 光敏電阻的特性和參數(shù) 如下：(1)暗電阻光敏電阻置于室溫、全暗條件下的穩(wěn)定電阻值稱為暗電阻， 此時(shí)流過(guò)電阻的 電流稱為暗電流。(2)亮電阻光敏電阻置于室溫和一定光照條件下測(cè)得穩(wěn)定電阻值稱為亮電阻，此時(shí)流過(guò)電阻的電流稱為亮電流。(4)伏安特性光敏電阻兩端所加的電壓和流過(guò)光敏電阻的電流間的關(guān)系稱為伏安特性，其特性如下圖：405 00 mW30圖9光敏電阻的伏安特性從上可知，伏安特性近似直線，但

13、使用時(shí)應(yīng)限制光敏電阻兩端的電壓， 以免 超過(guò)虛線所示的功耗區(qū)。(5)光電特性光敏電阻兩極間電壓固定不變時(shí)，光照度與亮電流間的關(guān)系稱為光電特性。光敏電阻的光電特性呈非線性，這是光敏電阻的主要缺點(diǎn)之一。(6)光譜特性入射光波長(zhǎng)不同時(shí)，光敏電阻的靈敏度也不同。入射光波長(zhǎng)與光敏器件相對(duì) 靈敏度間的關(guān)系稱為光譜特性。(7)響應(yīng)時(shí)間和頻率性光敏電阻的光電流不能隨著光照量得改變而立即改變， 即光敏電阻產(chǎn)生的光 電流有一定的惰性，這個(gè)惰性通常用時(shí)間常數(shù)來(lái)描述。因此，時(shí)間常數(shù)越小，響 應(yīng)越迅速。但大多數(shù)光敏電阻的時(shí)間常數(shù)較大，這是它缺點(diǎn)之一。(8)溫度特性 光敏電阻受溫度影響甚大，溫度上升，暗電流增大，靈敏度

14、下降，這也是光敏電阻的另一缺點(diǎn)。四、光電傳感器的分類1 .模擬式光電傳感器這種傳感器中光電元件接受的光通量隨被測(cè)量連續(xù)變化， 因此，輸出的光電 流也是連續(xù)變化的，并與被測(cè)量呈確定的函數(shù)關(guān)系，這類傳感器通常有以下四種 形式。(1)光源本身是被測(cè)物，它發(fā)出的光投射到光電元件上，光電元件的輸出反 映了光源的某些物理參數(shù)，如圖10 (a)所示。這種型式的光電傳感器可用于光 電比色高溫計(jì)和照度計(jì)。(2)恒定光源發(fā)射的光通量穿過(guò)被測(cè)物，其中一部分被吸收，剩余的部分投 射到光電元件上，吸收量取決于被測(cè)物的某些參數(shù)。如圖 10 (b)所示?？捎糜?測(cè)量透明度、混濁度。(3)恒定光源發(fā)射的光通量投射到被測(cè)物上，

15、由被測(cè)物表面反射后再投射到 光電元件上，如圖10 (c)所示。反射光的強(qiáng)弱取決于被測(cè)物表面的性質(zhì)和狀態(tài)， 因此可用于測(cè)量工件表面粗糙度、紙張的白度等。(4)從恒定光源發(fā)射出的光通量在到達(dá)光電元件的途中受到被測(cè)物的遮擋， 使投射到光電元件上的光通量減弱，光電元件的輸出反映了被測(cè)物的尺寸或位 置。如圖10 (d)所示。這種傳感器可用于工件尺寸測(cè)量、振動(dòng)測(cè)量等場(chǎng)合。10 模擬式光電傳感器常見(jiàn)形式2 . 脈沖式光電傳感器在這種傳感器中， 光電元件接受的光信號(hào)是斷續(xù)變化的， 因此光電元件處于開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)， 它輸出的光電流通常是只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的脈沖形式的信號(hào)， 多 用于光電計(jì)數(shù)和光電式轉(zhuǎn)速測(cè)量等場(chǎng)合。五

16、、常見(jiàn)光電傳感器及應(yīng)用1 .透射式光電傳感器及在煙塵濁度監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用透射式光電傳感器是將發(fā)光管和光敏三極管等， 以相對(duì)的方向裝在中間帶槽的支架上。 當(dāng)槽內(nèi)無(wú)物體時(shí)， 發(fā)光管發(fā)出的光直接照在光敏三極管的窗口上， 從 而產(chǎn)生一定大的電流輸出， 當(dāng)有物體經(jīng)過(guò)槽內(nèi)時(shí)則擋住光線， 光敏管無(wú)輸出， 以 此可識(shí)別物體的有無(wú)。 適用于光電控制、 光電計(jì)量等電路中， 可檢測(cè)物體的有無(wú)、運(yùn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)速等方面。防止工業(yè)煙塵污染是環(huán)保的重要任務(wù)之一。 為了消除工業(yè)煙塵污染， 首先要知道煙塵排放量，因此必須對(duì)煙塵源進(jìn)行監(jiān)測(cè)、自動(dòng)顯示和超標(biāo)報(bào)警。煙道里的煙塵濁度是通過(guò)光在煙道在傳輸過(guò)程中的變化大小來(lái)檢測(cè)的。 如果煙道濁度

17、增加， 光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加， 到達(dá)光檢測(cè)器的光減少。 因此光檢測(cè)器輸出信號(hào)的強(qiáng)弱便可反映煙道濁度的變化。 本應(yīng)中應(yīng)用奧托尼克斯（Autonics）公司的BYD3M-TDTS射式小型光電彳感器，具光源（發(fā)光器）與接收器不在同一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，見(jiàn)圖 11 使用示意圖：先將發(fā)射器和接收器對(duì)準(zhǔn)并固定好后才可以通電（12.24）VDC;接著在ON狀態(tài)設(shè)定好發(fā)射器的中心位置，然后左右上下方向調(diào)節(jié)接收器和發(fā)射器的位置； 最后檢測(cè)目標(biāo)穩(wěn)定后固定好發(fā)射器和接收器。圖 12 是吸收式煙塵濁度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成框圖：為了檢測(cè)出煙塵中對(duì)人體危害性最大的亞微米顆粒的濁度和避免水蒸氣與二氧二碳對(duì)光源衰減的影響，

18、 選 取可見(jiàn)光作光源（400.700nm波長(zhǎng)的白熾光）。光檢測(cè)器光譜響應(yīng)范圍為 400.600nm 的光電管，獲取隨濁度變化的相應(yīng)電信號(hào)。為了提高檢測(cè)靈敏度，采用具有高增閃、高輸入阻抗、低零漂、高共模抑制比的運(yùn)算放大器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。 刻度校正被用來(lái)進(jìn)行調(diào)零與調(diào)滿刻度， 以保證測(cè)試準(zhǔn)確性。 顯示器可顯示濁度瞬時(shí)值。 報(bào)警電路由多諧振蕩器組成， 當(dāng)運(yùn)算放大器輸出濁度信號(hào)超過(guò)規(guī)定時(shí)，多諧振蕩器工作，輸出信號(hào)經(jīng)放大后推動(dòng)喇叭發(fā)出報(bào)警信號(hào)。左右調(diào)節(jié)接收器*光軸發(fā)射器F上下調(diào)節(jié)圖12吸收式煙塵濁度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成框圖2 .漫射聚焦型傳感器漫射聚焦型傳感器是效率較高的一種漫射型光電傳感器。發(fā)光器透鏡聚焦在傳

19、感器前面固定的一點(diǎn)上。接收器透鏡也是聚焦在同一點(diǎn)上。敏感的范圍是固定 的，取決于聚焦點(diǎn)的位置。這種傳感器能夠檢測(cè)在焦點(diǎn)上的物體， 允許物體前后 偏離焦點(diǎn)一定距離，這個(gè)距離稱作“敏感窗口”。當(dāng)物體在敏感窗口以外，在焦 點(diǎn)之前或者之后時(shí)便檢測(cè)不到。敏感窗口取決于目標(biāo)的反射性能和靈敏度的調(diào)節(jié) 狀況。因?yàn)樗涑鰜?lái)的光能是聚焦在一個(gè)點(diǎn)上面，增益增大了很多，于是傳感器很容易地就檢測(cè)到窄小的物體或者反射性能差的物體，具原理示意圖見(jiàn)圖13所示。具有背景光抑制功能的漫射型光電傳感器只能檢測(cè)一定距離的目標(biāo)物體，在這個(gè)距離以外的物體它便檢測(cè)不到。在各種漫射型光電傳感器中，這種類型的傳 感器敏感目標(biāo)物體顏色的靈敏度是

20、最低的。 這種傳感器的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是，它不 會(huì)檢測(cè)背景物體。而普通的漫射型光電傳感器往往會(huì)把背景物體誤認(rèn)為是目標(biāo)物 體。對(duì)于具有機(jī)械式背景光抑制功能的漫射型光電傳感器，它里面有兩個(gè)接收元件：一個(gè)接收來(lái)自目標(biāo)物體的光，另一個(gè)接收背景光。目標(biāo)接收器E1上的反射光的強(qiáng)度超過(guò)背景光接收器 E2上的反射光時(shí)，便把目標(biāo)檢測(cè)出來(lái)，產(chǎn)生輸出信號(hào)。當(dāng)背景光接收器上的反射光的強(qiáng)度超過(guò)目標(biāo)接收器上的反射光時(shí)， 不檢測(cè)目 標(biāo)，輸出狀態(tài)不發(fā)生變化。在距離可變的傳感器中，焦點(diǎn)可以用機(jī)械的方法進(jìn)行 調(diào)節(jié)。對(duì)于具有電子式背景光抑制功能的漫射型傳感器， 在傳感器中使用一只位置 敏感元件（PSD）而不是使用機(jī)械元件。發(fā)光器發(fā)出一

21、束光線，光束反射回來(lái)，從 目標(biāo)物體反射回來(lái)的光線和從背景物體反射回來(lái)的光線到達(dá)位置敏感元件的兩 個(gè)不同位置。傳感器對(duì)到達(dá)位置敏感元件這兩點(diǎn)的光進(jìn)行比較， 并將這個(gè)信號(hào)與 事先設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，從而決定輸出的狀見(jiàn)圖 14所示。圖13漫射光聚焦型光電傳感器應(yīng)用原理圖圖14電子方法抑制背景光3 .條形碼掃描筆當(dāng)掃描筆頭在條形碼上移動(dòng)時(shí)，若遇到黑色線條，發(fā)光二極管的光線將被黑 線吸收，光敏三極管接收不到反射光，呈高阻抗，處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)遇到白色問(wèn) 隔時(shí)，發(fā)光二極管所發(fā)出的光線，被反射到光敏三極管的基極，光敏三極管產(chǎn)生 光電流而導(dǎo)通。整個(gè)條形碼被掃描過(guò)之后，光敏三極管將條形碼變形一個(gè)個(gè)電脈 沖信號(hào)，該

22、信號(hào)經(jīng)放大、整形后便形成脈沖列，再經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，完成對(duì)條形碼 信息的識(shí)別。4 .產(chǎn)品計(jì)數(shù)器產(chǎn)品在傳送帶上運(yùn)行時(shí)，不斷地遮擋光源到光電傳感器的光路，使光電脈沖 電路產(chǎn)生一個(gè)個(gè)電脈沖信號(hào)。產(chǎn)品每遮光一次，光電傳感器電路便產(chǎn)生一個(gè)脈沖 信號(hào)，因此，輸出的脈沖數(shù)即代表產(chǎn)品的數(shù)目， 該脈沖經(jīng)計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)并由顯示 電路顯示出來(lái)。5 .光電式煙霧報(bào)警器沒(méi)有煙霧時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)出的光線直線傳播，光電三極管沒(méi)有接收信號(hào)。沒(méi)有輸出，有煙霧時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)出的光線被煙霧顆粒折射， 使三極管接受到光線，有信號(hào)輸出，發(fā)出報(bào)警6 .測(cè)量轉(zhuǎn)速在電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上涂上黑白兩種顏色， 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反射光與不反射光交替出 現(xiàn)，光電傳感

23、器相應(yīng)地間斷接收光的反射信號(hào)， 并輸出間斷的電信號(hào)，再經(jīng)放大 器及整形電路放大整形輸出方波信號(hào)，最后由電子數(shù)字顯示器輸出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。7 .光電池在光電檢測(cè)和自動(dòng)控制方面的應(yīng)用光電池作為光電探測(cè)使用時(shí)，其基本原理與光敏二極管相同，但它們的基本 結(jié)構(gòu)和制造工藝不完全相同。由于光電池工作時(shí)不需要外加電壓； 光電轉(zhuǎn)換效率 高，光譜范圍寬，頻率特性好，噪聲低等，它已廣泛地用于光電讀出、光電耦合、 光柵測(cè)距、激光準(zhǔn)直、電影還音、紫外光監(jiān)視器和燃?xì)廨啓C(jī)的熄火保護(hù)裝置等。六、光電傳感器的發(fā)展隨著自動(dòng)化生產(chǎn)程度的不斷提高，對(duì)傳感器的要求也在不斷提高，這就促使 光電傳感器不得不隨著時(shí)代步伐而更新，改善光電傳感器性

24、能必須朝著高靈敏 度、高精確度、響應(yīng)速度快、互換性好的方向發(fā)展。因此，未來(lái)的光電傳感器將 向以下幾個(gè)方向發(fā)展1 .開(kāi)發(fā)利用新材料傳統(tǒng)的光電傳感器主要是利用硅和錯(cuò)這類半導(dǎo)體制成，可以說(shuō)硅和錯(cuò)開(kāi)啟了 人類的數(shù)字化時(shí)代，是人類20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一。但近年來(lái)，硅材料固有 的缺點(diǎn)開(kāi)始出現(xiàn)，成為了半導(dǎo)體發(fā)展的瓶頸。為此，人們開(kāi)始應(yīng)用新技術(shù)開(kāi)發(fā)新 的半導(dǎo)體材料，以替代硅2 .往數(shù)字化方向發(fā)展傳統(tǒng)的光電傳感器的輸出，都是模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)相比，有著一些缺點(diǎn)， 如容易受到干擾，抗干擾能力差，保密性差，不能長(zhǎng)距離傳輸?shù)取６鴶?shù)字信號(hào)與 模擬信號(hào)相比，具有抗干擾能力強(qiáng)，保密性高，長(zhǎng)距離傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。未來(lái)的光電 傳感

25、器必定會(huì)朝著數(shù)字化的方向發(fā)展。3 .往嵌入式方向發(fā)展采用數(shù)字信號(hào)處理，要求的是光電傳感器必須要有數(shù)字信號(hào)的處理電路，或處理芯片。鑒于傳感器一般都安裝在工業(yè)生產(chǎn)的前線， 不可能用龐大的計(jì)算機(jī)進(jìn) 行處理，所以嵌入式系統(tǒng)是光電傳感器數(shù)字化的唯一發(fā)展道路。常見(jiàn)的嵌入式系統(tǒng)可以用單片機(jī)，F(xiàn)PGA ARM DSP PLC等。4 .向微型化發(fā)展各種控制儀器設(shè)備的功能越來(lái)越大，要求各個(gè)部件體積能占位置越小越好， 因而傳感器本身體積也是越小越好， 這就要求發(fā)展新的材料及加工技術(shù)，目前利 用硅材料制作的傳感器體積已經(jīng)很小。 如傳統(tǒng)的加速度傳感器是由重力塊和彈簧等制成的，體積較大、穩(wěn)定性差、壽命也短，而利用激光等各種微細(xì)加工技術(shù)制成的硅加速度傳感器體積非常小、互換性可靠性都較好。5 . 向高可靠性、寬溫度范圍發(fā)展傳感器的可靠性直接影響到電子設(shè)備的抗干擾等性能， 研制高可靠性、 寬溫度范圍的傳感器將是永久性的方向。 提高溫度范圍歷來(lái)是大課題， 大部分傳感器其工作范圍都在-20 C70C,在軍用系統(tǒng)中要求工作溫度在-40 C85c范圍，而汽車(chē)鍋爐等場(chǎng)合要求傳感器的溫度要求更高， 因此發(fā)展新興材料 （如陶瓷） 的 傳感器將很有前途。6 . 向低功耗或無(wú)源化方向發(fā)展傳感器一般都是非電量向電量的轉(zhuǎn)化， 工作時(shí)離不開(kāi)電源， 在野外