光电传感器的应用(1)

光电传感器的原理及应用作者:2011级 应用物理 向舟望摘要:光电传感器，基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。

它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等，因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。

关键词:光电传感器、光电效应、敏感器件。

正文引言：在科学技术高速发展的现代社会中，人类已经入瞬息万变的信息时代，人们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。

由于微电子技术，光电半导体技术，光导纤维技术以及光栅技术的发展，使得光电传感器的应用与日俱增。

这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点，在自动检测技术中得到了广泛应用。

原理：1、光电效应光电效应一般有外光电效应、光导效应、光生伏特效应。

光照在照在光电材料上，材料表面的电子吸收的能量，若电子吸收的能量足够大是，电子会克服束缚脱离材料表面而进入外界空间，从而改变光电子材料的导电性，这种现象成为外光电效应根据爱因斯坦的光电子效应，光子是运动着的粒子流，每种光子的能量为hv(v 为光波频率，h 为普朗克常数，h ＝6.63*10-34 J/HZ)，由此可见不同频率的光子具有不同的能量，光波频率越高，光子能量越大。

假设光子的全部能量交给光子，电子能量将会增加，增加的能量一部分用于克服正离子的束缚，另一部分转换成电子能量。

根据能量守恒定律：式中，m 为电子质量,v 为电子逸出的初速度,A 微电子所做的功。

A -h m 212νν=由上式可知，要使光电子逸出阴极表面的必要条件是h>A 。

由于不同材料具有不同的逸出功，因此对每一种阴极材料，入射光都有一个确定的频率限，当入射光的频率低于此频率限时，不论光强多大，都不会产生光电子发射，此频率限称为“红限”。

浅析光电传感器在自动控制系统中的应用1. 引言1.1 光电传感器的概念光电传感器是一种能够将光信号转化为电信号的传感器。

其工作原理是利用光电效应或光电晶体效应，将光信号转变为电信号，从而实现对光照强度、光线位置等光学参数的检测和测量。

光电传感器可以感知光线的有无、颜色、亮度等特征，广泛应用于自动化控制系统中。

在自动控制系统中，光电传感器起到了至关重要的作用。

它可以实现光电信号的精准检测和反馈，帮助系统实现自动化控制、监测和调节。

光电传感器能够实现高精度的光学测量，提高系统的稳定性和可靠性。

光电传感器还可以实现对光照条件的实时监测，帮助系统及时调整工作状态，提高生产效率和产品质量。

光电传感器在自动控制系统中扮演着不可替代的角色，为系统的正常运行和高效工作提供了重要支持。

随着技术的不断发展和进步，光电传感器的应用范围将愈发广泛，未来有望在更多领域发挥重要作用。

1.2 自动控制系统的需求自动控制系统在工业生产和日常生活中扮演着至关重要的角色。

随着科技的不断发展和进步，人们对于自动化控制系统的需求也不断增加。

自动控制系统的需求主要体现在以下几个方面：1. 提高生产效率：自动控制系统可以帮助企业实现生产过程的自动化，从而减少人工操作，提高生产效率。

通过光电传感器等传感器的应用，可以实现对生产设备和生产流程的实时监控和控制，从而提高生产效率和降低生产成本。

2. 节约资源：自动控制系统能够有效地利用资源，降低能源消耗和减少物料浪费。

通过光电传感器等传感器的精准检测和控制，可以实现对资源的有效利用，达到节约资源的目的。

2. 正文2.1 光电传感器在自动控制系统中的作用光电传感器在自动控制系统中的作用是至关重要的。

通过光电传感器，系统可以实时检测物体的位置、颜色、形状等信息，实现对物体的精准识别和定位。

这对于自动控制系统来说是非常必要的，因为只有准确定位到物体，系统才能按照预先设定的程序进行自动化操作。

在工业自动化中，光电传感器常常被用于检测产品的存在与否、位置、流速等信息，广泛应用于包装、印刷、机械加工等领域。

探究漫反射光电传感器原理和应用漫反射光电传感器概述漫反射光电传感器是一种能够测量目标物体表面反射光强度的光电传感器。

它的原理是将目标物体发出的反射光通过光电二极管转换成电信号，从而实现测量目标物体和光电传感器之间距离的目的。

漫反射光电传感器通常使用红外线作为光源，因为红外线具有穿透能力强、散射现象少的特点，可以在降低杂散光干扰的情况下更准确地检测目标物体的反射光强度。

漫反射光电传感器还可以通过使用多种滤光片来选择特定波长的光，从而增强检测的准确性和稳定性。

漫反射光电传感器原理漫反射光电传感器的原理是利用反射光强度与距离之间的关系来测量物体与光电传感器之间的距离。

当红外光照射在物体表面时，它会被物体表面反射，反射的光线会被光电二极管所接收。

光电二极管将光转换成电流，这个电流会被变成电压输出，电压的大小与反射光强度成正比，因此可以通过测量电压的大小来反推出物体与光电传感器之间的距离。

漫反射光电传感器的反射光强度与物体的特性有关，如物体的颜色、材质等，因此需要在测量前选择合适的光源和滤光片，从而增强测量的准确性和稳定性。

漫反射光电传感器应用漫反射光电传感器具有广泛的应用领域，其中包括以下方面：工业自动化控制漫反射光电传感器可以用于工业自动化控制中，如检测机器人的位置和姿态，检测物体的存在和位置，控制生产线上的工序等。

电子产品漫反射光电传感器还可以用于电子产品中，如手机和平板电脑的自动屏幕亮度调节，以及手势和移动控制等。

家电、物流等领域漫反射光电传感器可以将生活中的一些家用电器，如自动马桶、智能电视等设备，与物流领域的货物体积计量等应用。

漫反射光电传感器优缺点优点漫反射光电传感器具有以下优点：1.非接触式检测，不容易受到目标物体形状、颜色、表面状态和污染等因素的影响。

2.可以在多种环境下使用，具有良好的适应性。

3.检测距离远，可以实现长距离测量。

缺点漫反射光电传感器的缺点在于：1.检测精度受到目标物体表面光泽、颜色和材质等因素的影响，容易出现误差。

光感传感器的工作原理及应用1. 工作原理光感传感器是一种能够感知周围光线强度的电子器件。

它利用光电效应或光敏材料的光电导特性，将光信号转化为电信号进行检测和测量。

光感传感器的工作原理如下：•光电效应原理：光电效应是指当光线照射到金属或半导体材料表面时，材料中的光子会激发材料中的电子，使其脱离原子，形成自由电子。

这些自由电子的运动产生电流，通过测量电流的大小可以确定光线的强度。

•光敏材料原理：光敏材料是一种通过光照射而改变电阻、电容、电流或电压的材料。

光感传感器利用光敏材料的光敏特性来感知周围光线的强度。

当光线照射到光敏材料上时，光相应的激发了材料中的电荷，导致电阻、电容等特性发生变化，通过测量这些变化可以确定光线的强度。

2. 应用领域光感传感器在日常生活和工业领域中有着广泛的应用。

以下是光感传感器的几个常见应用领域：•自动照明系统：光感传感器可以用于自动照明系统中，通过感知周围环境的光线强度来自动调节室内或室外的照明亮度。

在白天光线充足时可以降低照明亮度，节约能源；在天黑时可以增加照明亮度，提供足够的照明效果。

•智能家居系统：光感传感器可以用于智能家居系统中，通过感知室内光线强度来控制窗帘的开关，实现自动调节室内光线亮度。

当光线强度过弱时，窗帘自动打开，增加室内光线；当光线强度过强时，窗帘自动关闭，降低室内光线强度。

•光线测量和监控：光感传感器可以用于光线测量和监控领域，通过感知光线强度来进行光线的测量和分析。

例如，光感传感器可以用于太阳能电池板系统中，实时监测太阳光的强度和变化趋势，进行系统的优化和调节。

•自动车灯系统：光感传感器可以用于汽车行业中的自动车灯系统，通过感知周围环境的光线强度来自动控制车灯的开关。

在夜间或阴天光线不足时，自动打开车灯以增加安全性；在白天光线充足时，自动关闭车灯以节约能源。

•机器人导航：光感传感器可以用于机器人导航中，通过感知环境中的光线强度和方向来判断机器人的位置和朝向。

光电传感器的发展及其应用导言光电传感器是一类能够将光信号转化为电信号的设备，它具有高灵敏度、快速响应、低功耗等特点，广泛应用于工业自动化、生物医药、环境监测等领域。

本文将全面、详细、完整且深入地探讨光电传感器的发展历程及其在各个领域的应用。

光电传感器的发展历程光电传感器的起源光电传感器的起源可以追溯到19世纪末，当时科学家们发现某些物质在受到光照时会产生电流。

这一现象被称为光电效应，奠定了光电传感器的理论基础。

光电传感器的发展阶段1.第一代光电传感器：光电管20世纪初，人们发现某些物质对光的敏感性很高，可以将光信号转化为电信号。

光电管就是利用光电效应原理制成的光电转换器件，它具有简单、可靠的特点，被广泛用于光电报警、光电隔离等领域。

2.第二代光电传感器：光敏电阻20世纪50年代，人们发现某些半导体材料在受到光照时电阻发生变化。

光敏电阻是利用光敏材料的电阻特性制成的光电转换器件，它具有体积小、响应速度快的特点，被广泛用于光电测距、光电计数等领域。

3.第三代光电传感器：光电二极管20世纪60年代，人们发现某些半导体材料在受到光照时产生电压。

光电二极管是利用光电效应和PN结的原理制成的光电转换器件，它具有快速响应、高灵敏度的特点，被广泛用于光电开关、光电控制等领域。

4.第四代光电传感器：光电三极管20世纪70年代，人们发现在光电二极管的基础上添加一个感光区，可以进一步提高灵敏度。

光电三极管是利用光电效应和双极晶体管的原理制成的光电转换器件，它具有更高的灵敏度和更低的噪声，被广泛用于光电测量、光电传输等领域。

5.第五代光电传感器：光电二极管阵列20世纪80年代，人们发现将多个光电二极管排列在一起可以形成光电二极管阵列，提高光电转换的效率和精度。

光电二极管阵列被广泛用于图像传感、光谱分析等领域。

6.第六代光电传感器：光电三极管阵列20世纪90年代，人们发现在光电二极管阵列基础上添加一个感光区，可以进一步提高灵敏度。

《传感器与检测技术》教案项目七光电式传感器的应用一、教学目标1.了解光电效应。

2.了解各类光电元件。

3.掌握各类光电式传感器的工作原理。

4.掌握光电式传感器测量转速的方法。

二、课时分配本项目共2个任务，本项目安排4课时。

其中理论课时2课时，实践课时2课时。

三、教学重点通过本项目的学习，让学生理解能正确识别各类光电式传感器能根据任务要求，正确安装光电式传感器，正确完成光电式传感器测量转速的电路接线，正确测量转速并且读数正确。

的相关知识。

通过本项目的学习，新旧知识得以重新整合，使学生对传感器的认识更完整，更清晰。

四、教学难点1.能识别各类光电式传感器。

2.能根据任务要求，正确安装光电式传感器。

3.正确完成光电式传感器测量转速的电路接线。

4.正确测量转速并且读数正确。

五、教学内容任务一光电式传感器在转速检测中的应用知识链接一、光电效应用光照射某一物体，可以看作物体受到一连串具有能量（每个光子能量的大小等于普朗克常数h乘以光的频率γ，即E=hγ）的光子的轰击，组成这物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应的物理现象称为光电效应。

由于被光照射的物体材料不同，所产生的光电效应也不同，通常光照射到物体表面后产生的光电效应分为：外光电效应、内光电效应、光生伏特效应。

1.外光电效应在光线的作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，基于外光电效应的光电元件有紫外光电管、光电倍增管、光电摄像管等。

2.内光电效应半导体材料受到光照时，使其导电性能增强，光线越强，阻值越低，这种光照后电阻率发生变化的现象,称为内光电效应。

基于这种效应的光电器件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等。

3.光生伏特效应在光线作用下, 能使物体产生一定方向的电动势的现象，称为光生伏特效应。

具有光生伏特效应的光电器件有硅、硒、砷化镓、氧化铜、锗等材料做成的光电池。

二、光电元件1.基于外光电效应的光电元件（1）光电管光电管是基于外光电效应原理工作的光电元件。

一、引文光电传感器主要作为一种检测装置，目前常用的光传感器类型主要有光电管、光电倍增管和半导体光敏元件。

由于它具有精度高，反应快，非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵便多样，体积小，已经获得了广泛应用。

光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现的，普通情况下，它有三部份组成，可分为发送器、接收器和检测电路。

投光器发出的光束被物体阻断或者部份反射，受光器最终作出判断，发射器发射光束普通来源于半导体的光源——发光二极管和激光二极管，光束不间断的发射或者改变脉冲宽度，接收器有光电二极管或者光电三极管组成，在接收器前面装有光学元件——透镜或者光圈，在其后面检测电路，滤出有效信号和应用信号，实现控制。

图 1 光电传感器的四种基本形式光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器，它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成份分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。

如自动门传感、色标检出等。

在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电。

这种物理现象称为光电效应。

通常把光电效应分为三类：在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。

基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等。

图 2 光电管基本结构在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应。

基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等。

图 3 光敏电阻基本结构在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应。

基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。

二、研究现状与前景1) 检测距离长。

在对射型中保留10m 以上的检测距离等，便能实现其他检测手段。

2) 对检测物体的限制少。

由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理，所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属，它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。

光电传感器的应用
光电传感器是一种利用光电效应来检测物体的传感器，它可以检测物体的位置、速度、形状等信息。

1.
工业自动化：光电传感器可以用于检测物体的位置、速度、形状等信息，可以用于自动控制机器的运行，从而提高工业生产的效率。

2.
安全监控：光电传感器可以用于检测物体的位置、速度、形状等信息，可以用于安全监控，从而保证安全。

3.
汽车行业：光电传感器可以用于检测汽车的位置、速度、形状等信息，可以用于自动驾驶，从而提高汽车的安全性。

4.
医疗行业：光电传感器可以用于检测人体的位置、速度、形状等信息，可以用于医疗诊断，从而提高医疗效率。