光電傳感器是一種將光信號轉換成電信號的裝置。 其工作原理是基于光電效應。 光電效應是指當光照射到某些物質上時，該物質的電子吸收光子的能量而發生相應的電效應的現象。 根據光電效應現象的不同，光電效應分為外光電效應、內光電效應和光伏效應三類。 光電器件包括光電管、光電倍增管、光敏電阻、光電二極管、光電晶體管、光伏電池等，對光電器件的性能和特性曲線進行了分析。
傳感器概述
光電傳感器一般由處理通道和處理元件兩部分組成。 其基本原理是基于光電效應，將測量到的變化轉換為光信號的變化，然后借助光電元件進一步將非電信號轉換為電信號。 光電效應是指用光照射物體。 可以看作是一系列具有一定能量的光子轟擊物體。 此時，光子能量轉移給電子，并且一個光子的全部能量一次轉移給一個光子。 當電子被吸收時，它們的狀態在接受光子傳輸的能量后會發生變化，從而對被光照射的物體產生相應的電效應。 光電效應通常分為三類：（1）電子在光的作用下從物體表面逸出的現象稱為外光電效應，如光電管、光電倍增管等； (2)電子在光的作用下從物體表面逸出的現象稱為電阻率變化的現象稱為內光電效應，如光敏電阻、光電晶體管等； (3)物體在光的作用下，沿一定方向產生電動勢的現象稱為光伏效應，如光伏電池等。
光電檢測方法具有精度高、響應快、非接觸、可測量參數多等優點。 該傳感器結構簡單，靈活多樣。 因此，光電傳感器廣泛應用于檢測和控制。
光電傳感器是各種光電檢測系統中實現光電轉換的關鍵部件。 它是一種將光信號（可見光和紫外激光）轉換為電信號的裝置。
光電傳感器是采用光電器件作為轉換元件的傳感器。 可用于檢測直接引起光量變化的非電物理量，如光強、照度、輻射測溫、氣體成分分析等； 還可用于檢測其他可轉化為光量變化的非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度，以及形狀和工作狀態的識別光電傳感器具有非接觸、響應速度快、性能可靠等特點，因此廣泛應用于工業自動化設備和機器人中。 新型光電器件不斷涌現，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進一步應用翻開了新的一頁。
原則
根據光通量對光電元件影響的不同原理，有多種光學測控系統。 根據光電元件（光學測控系統）的輸出性質，可分為兩類，即模擬光電傳感器和脈沖（開關）光電傳感器。 傳感器。 模擬光電傳感器將測量值轉換成連續變化的光電流，與測量值呈單值關系。 模擬光電傳感器根據被測量（檢測目標物體）的方式可分為三類：透射（吸收）型、漫反射型、遮光型（光束阻擋）。 所謂透射式是指將被測物體置于光路中，恒定光源發出的光能穿過被測物體。 部分被吸收后，透射光投射到光電元件上； 所謂漫反射型是指光源發出的光恒定。 投射到被測物體上，再從被測物體表面反射后投射到光電元件上； 所謂遮光型是指當光源發出的部分光通量被被測物體遮擋時，投射到光電元件上的光通量發生變化，變化程度與被測物體的位置有關。光路中的被測物體。
光電二極管是最常見的光傳感器。 光敏二極管的外觀與普通二極管相同。 無光時，具有與普通二極管相同的反向電流，稱為光電二極管的暗電流。 當有光時，載流子被激發，產生電子和空穴。 空穴，稱為光電載流子。 在外電場作用下，光電載流子參與傳導，形成遠大于暗電流的反向電流。 這種反向電流稱為光電流。 光電流的大小與光強成正比，因此在負載電阻上可以得到隨光強變化的電信號。
光電晶體管除了具有光敏二極管可以將光信號轉換為電信號的功能外，還具有放大電信號的功能。 光敏三極管的外觀與一般三極管沒有太大區別。 一般光敏三極管只引出兩個極——發射極和集電極，基極不引出。 管殼上還有一個窗口，可以讓光線進入。 為了增加照度，將基底面積做得更大，而發射面積則做得更小。 入射光主要被基底區域吸收。 工作期間，集電極結反向偏置，發射結正向偏置。 無光時，流過管子的電流為暗電流Iceo=(1+β)Icbo（很小），比一般三極管的穿透電流小； 當有光時，大量電子空穴對被激發，使基極產生的電流Ib增大。 此時流過管子的電流稱為光電流。 發射極電流Ie=(1+β)Ib。 可以看出光電晶體管比光電二極管具有更高的靈敏度。
工作準則
光電傳感器通過將光強度的變化轉化為電信號的變化來實現控制。
光電傳感器一般由發射器、接收器和檢測電路三部分組成。
發射器瞄準目標并發射光束。 發射的光束一般來自半導體光源、發光二極管(LED)、激光二極管和紅外發射二極管。 光束不間斷地發射，或者以不同的脈沖寬度發射。 接收器由光電二極管、光電晶體管和光伏電池組成。 接收器前面安裝有透鏡和光圈等光學元件。 它后面是檢測電路，濾除有效信號并應用。
另外，光電開關的結構部件包括發射板和光纖。
分類及工作方法
⑴槽式光電傳感器
光發射器和接收器面對面安裝在槽的兩側，形成槽形光電系統。 發射器可以發射紅外光或可見光，光接收器在沒有遮擋的情況下可以接收到光。 但當被檢測物體通過槽時，光線被阻擋，光電開關動作，輸出開關控制信號，切斷或接通負載電流，從而完成控制動作。 由于整體結構的限制，槽位開關的檢測距離一般只有幾厘米。
⑵ 對于對射型光電傳感器，如果發射器和接收器分開，可以增加檢測距離。 一個發射器和一個接收器組成對射式分離型光電開關，簡稱對射式光電開關。 對射型光電開關的檢測距離可以達到幾米甚至幾十米。 使用對射型光電開關時，發射器和受光器安裝在檢測物體通過路徑的兩側。 當檢測物體通過，遮擋光路時，光接收器動作，輸出開關控制信號。
⑶反射式光電開關
將發射器和接收器放入同一裝置中，前面安裝一個反射器，利用反射原理完成光電控制功能，稱為反射器反射式（或鏡面反射式）光電開關。 正常情況下，光發射器發出的光源經反射器反射后被光接收器接收； 一旦光路被檢測物體遮擋，光接收器無法接收到光線，光電開關就會動作，輸出開關控制信號。
⑷漫反射型光電開關
漫反射式光電開關的檢測頭也裝有光發射器和光接收器，但漫反射式光電開關前面沒有反射板。 正常情況下，發射器發出的光接收器是找不到的。 檢測時，當檢測物體穿過并遮擋光線，并將部分光線反射回來時，光接收器接收光信號并輸出??開關信號。
無信號輸出原因
首先要考慮的是接線或配置問題。 對于對射型光電傳感器，必須與發光部分和受光部分配合使用，兩端都需要供電； 而逆反射型必須與傳感器探頭和逆反射板配合使用； 同時，用戶必須為傳感器提供穩定的電源。 對于直流電源，必須確認正負極。 如果正負極接錯，將無輸出信號。
以上原因分析是基于光電傳感器本身的考慮。 我們還需要考慮的是檢測對象的位置。 如果檢測對象不在檢測區域內，則這種檢測是無效的。 被檢測物體必須在傳感器可以檢測到的區域內，即光電可以感應的范圍內。 其次，需要考慮傳感器光軸是否存在對準問題。 對射型發光部和受光部的光軸必須對準，并且相應的回歸反射型探頭部和反射器的光軸必須對準。 還需考慮檢測對象是否符合標準檢測對象或最低檢測對象的標準。 檢測物體不能小于最小檢測物體的標準，以免對射式和反射式不能很好地檢測透明物體，如反射式。 對被檢測物體的顏色有要求。 顏色越深，檢測距離越近。
如果能夠明確排除上述情況，我們需要做的就是檢測環境干擾因素。 例如，光強不能超過額定范圍； 如果現場環境有灰塵，需要定期清潔光電傳感器探頭表面； 或者多個傳感器安裝距離較近，相互干擾； 另一種影響是電氣干擾。 如果有大功率設備，當干擾發生時必須有相應的抗干擾措施。 如果經過上述一一排查，可以明確排除這些因素，仍然沒有信號輸出，建議退回廠家進行測試判斷。 [3]
結構分析
光電傳感器通常由發射器、接收器和檢測電路三部分組成。
發射器有一個準直透鏡，可將光聚焦到接??收器上，接收器通過電纜將設備連接到真空管放大器。 金屬圓筒內有一盞小型白熾燈作為光源。 這些小型而堅固的白熾燈傳感器是當今光電傳感器的原型。
接收器由光電二極管、光電晶體管和光伏電池組成。 光電二極管是當今最常見的傳感器。 光電傳感器的光電二極管的外觀與一般二極管相同，只是其管殼上有一個嵌入玻璃的窗口，以方便光線進入。 為了增加受光面積，將PN結的面積做大。 光電二極管工作在反向偏置工作狀態并與負載電阻串聯，無光時與普通二極管相同。 反向電流很小，稱為光敏二極管的暗電流； 當有光時，載流子被激發產生電子-空穴，稱為光電載流子。
另外，光電傳感器的結構部件包括發射板和光纖。 角反射器是一種結構堅固的發射器件，由小三角錐反射材料組成，可以準確地將來自反射器的光束返回。 它可以相對于光軸在0°到25°范圍內改變發射角度，使光束幾乎來自一條發射線。 反射后英語作文，仍然從這條反射線返回。
類型
⑴槽式光電傳感器
光發射器和接收器面對面安裝在槽的兩側，即槽型光電器件。 發射器可以發射紅外光或可見光，光接收器在沒有遮擋的情況下可以接收到光。 但當被檢測物體通過槽時，光線被阻擋光電效應知識點，光電開關動作。 輸出開關控制信號，切斷或接通負載電流，完成一次控制動作。 由于整體結構的限制，槽位開關的檢測距離一般只有幾厘米。
⑵對射型光電傳感器
如果發射器和接收器分開，則可以增加檢測距離。 由光發射器和光接收器組成的光電開關稱為對射型分離型光電開關，簡稱對射型光電開關。 其探測距離可達數米甚至數十米。 使用時，光發射器和光接收器安裝在檢測物體經過的路徑兩側。 當檢測物體通過，遮擋光路時，光接收器動作，輸出開關控制信號。
⑶反射式光電開關
將發射器和接收器放入同一裝置中，在其前面安裝一個反射器，利用反射原理完成光電控制功能的稱為反射器反射式（或鏡面反射式）光電開關。 正常情況下，光發射器發出的光經反射器反射后被光接收器接收； 一旦光路被檢測物體遮擋，光接收器無法接收到光線，光電開關就會動作，輸出開關控制信號。
⑷漫反射型光電開關
它的探測頭還裝有光發射器和光接收器，但前面沒有反射器。 正常情況下，發射器發出的光接收器是找不到的。 當檢測物體遮擋光線并將部分光線反射回來時，光接收器接收到信號并輸出??開關信號。
分類
標準型
1）漫反射型：普通型或能量型（-8）、聚焦型（-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：普通型（-6）、帶偏振濾光功能型（-54、-55）、帶透明體檢測功能型（-54-G）、帶前景抑制功能型（-54-V）
3) 對射型
4) 槽型
5）光纖傳感器：塑料光纖型、玻璃光纖型
6）色標傳感器、顏色傳感器、熒光傳感器
7) 光通信
8）激光測距：三角反射原理型、相位差原理型、時間差原理型
9) 光柵
10) 防爆/隔爆型
安全類型
1) 安全對射型光電
2）安全光柵
3）安全光幕
4) 安全控制器
澆口類型
1）雷達傳感器：區域探測型
2）有源傳感器：單光束型、多光束型、區域檢測型
3）無源傳感器：區域檢測型
4）電梯光幕
5）普通光電：槽式、對射式等。
特產
①檢測距離長
如果對射型保持10m以上的檢測距離，就可以實現其他檢測方式（磁力、超聲波等）無法實現的遠距離檢測。
② 檢測對象限制少
由于檢測原理是基于檢測物體造成的遮蔽和反射，與接近傳感器將檢測物體限制為金屬不同，它可以檢測玻璃、塑料、木材和液體等幾乎所有物體。
③響應時間短
光本身是高速的，傳感器的電路是由電子部件組成的，所以響應時間很短，不包括機械操作時間。
④高分辨率
通過先進的設計技術將投影光束集中在一個小光斑上或構建特殊的光接收光學系統，可以實現高分辨率。 它還可以檢測小物體并進行高精度位置檢測。
⑤ 可實現非接觸式檢測
無需與檢測物體進行機械接觸即可實現檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損壞。 因此，傳感器可以長期使用。
⑥ 可實現顏色辨別
檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據所發射的光的波長和檢測物體的顏色組合而變化。 利用該特性，可以檢測檢測對象的顏色。
⑦調整方便
在投射可見光的類型中，投射的光束是肉眼可見的，因此可以輕松調整檢測到的物體的位置。
應用
采用光電元件作為敏感元件的光電傳感器種類繁多，應用廣泛。 根據光電傳感器的輸出性質，可分為兩類：（1）將被測量轉換成連續變化的光電流而制成的光電測量儀器，可用于測量光的強度和溫度、光強等。物體的透射率和位移。 以及表面狀態和其他物理量。 例如：測量光強的照度計、光電高溫計、光電色度計和濁度計、防火用的光電報警器、檢查加工零件的直徑、長度、橢圓度和表面粗糙度的自動檢測裝置等。儀器的敏感元件全部使用光電元件。 半導體光電器件不僅廣泛應用于民用工業，而且在軍事上也發揮著重要作用。 例如，硫化鉛光敏電阻可用于制作紅外夜視儀、紅外攝像機和紅外導航系統； (2) 將測量的光電流轉換為連續變化的光電流。 利用光電元件的特性，在有光或無光照射時輸出“有”或“無”電信號而制成的各種光電自動裝置。 光電元件被用作開關光電轉換元件。 例如電子計算機的光電輸入裝置、開關溫度調節裝置以及測量轉速的數字光電測速儀等[2]
1.煙氣濁度監測儀
防治工業煙塵污染是環境保護的重要任務之一。 要消除工業煙霧污染，首先要知道煙霧排放量，因此必須對煙霧源進行監控、自動顯示、超標報警。 通過煙道內透光率的變化來檢測煙道內煙霧的渾濁度。 如果煙道的濁度增加，光源發出的光會被煙霧顆粒吸收和折射，到達光電探測器的光會減少。 因此，光電探測器輸出信號的強度可以反映煙道濁度的變化。
2.條碼掃描筆
當掃描筆頭在條碼上移動時，如果遇到黑線，發光二極管發出的光會被黑線吸收，光電三極管不會接收到反射光，呈現高阻抗，處于導通狀態。截止狀態。 當遇到白色區間時光電效應知識點，發光二極管發出的光反射到光電三極管的基極，光電三極管產生光電流并導通。 掃描整個條碼后，光電晶體管將條碼變形為電脈沖信號。 信號經過放大、整形后形成脈沖串，然后由計算機處理，完成條碼信息的識別。
3.產品柜臺
當產品在傳送帶上運行時，不斷阻擋從光源到光電傳感器的光路，使光電脈沖電路一一產生電脈沖信號。 每次產品被遮光時，光電傳感器電路都會產生一個脈沖信號。 因此，輸出脈沖的數量就代表了產品的數量。 脈沖由計數電路計數并由顯示電路顯示。
4.光電煙霧報警器
當沒有煙霧時，發光二極管發出的光沿直線傳播，光電晶體管不接收信號。 沒有輸出。 當有煙霧時，發光二極管發出的光線被煙霧顆粒折射，使三極管接收光線并輸出信號以發出警報。
5. 測量轉速
電機的轉軸涂有黑色和白色。 旋轉時，反射光和非反射光交替出現。 光電傳感器間歇地接收反射光信號，輸出間歇性電信號，經放大器和整形電路放大。 方波信號整形輸出，最后由電子數顯輸出電機轉速。
6、光伏電池在光電檢測與自動控制中的應用
光電池用作光電檢測時，其基本原理與光電二極管相同，但其基本結構和制造工藝并不完全相同。 由于光伏電池不需要外部電壓來工作； 它們具有光電轉換效率高、光譜范圍寬、頻率特性好、噪聲低等優點，已廣泛應用于光電讀出、光電耦合、光柵測距、激光準直、電影音頻再現等領域。 、紫外線監測器和燃氣輪機熄火保護裝置等。
特征
1）瞬態響應范圍寬，諧波測量能力強
暫態特性的好壞是判斷變壓器能否在電力系統中應用的重要參數，特別是與繼電保護動作時間的配合。 由于鐵芯的存在，傳統電磁變壓器對高頻信號的響應特性較差，無法正確反映原邊的瞬態過程。 光電互感器測量的頻率范圍主要由電子電路決定。 不存在磁芯飽和問題，因此能夠準確反映原邊瞬態過程。 一般可設計為0.1Hz～1MHz的帶通，也可設計的特殊帶通。 光電傳感器用于測量高壓電力線上的諧波。 然而，電磁感應變壓器很難實現。
2）數字接口，通訊能力強
由于光電傳感器傳輸的是光學數字信號，因此很容易與通信網絡接口，并且在傳輸過程中不存在測量誤差。 同時，隨著微機化保護測控設備的廣泛使用，光電互感器可以直接向二次設備提供數字量，從而省去了原有保護裝置中的轉換器和A/D采樣部分，使二次設備能夠獲得極大簡化并促進了新保護原理的研究。
3）體積小、重量輕、易于升級，滿足變電站小型化、緊湊化的要求。 由于光電傳感器依靠傳感頭和電子電路進行信號采集和處理，因此體積小，重量一般小于1000公斤，使用方便。 集成到AIS或GIS中，將大大減少變電站的占地面積，滿足變電站小型化、緊湊化的要求。 同時，光電變壓器通過少量光纜與二次設備連接，可大大減少電纜溝和電纜數量。
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