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解析光电式传感器原理及应用

2021年04月22日 12:47来源:乐清迪泰传感技术有限公司 >>进入该公司展台人气:551


光电传感器是采用光电原件作为检测元件的传感器,它首先把被测量的变化转换成光信号变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。

光电传感器是将光量转换为电量。光电器件的物理基础是光电效应。

1. 外光电效应

在光线作用下,物质内的电子逸出物体表面向外发射的现象,称为外光电效应。,光电子逸出时所具有的初始动能Ek与光的频率有关,频率高则动能大

由于不同材料具有不同的逸出功,因此对某种材料而言便有一个频率限,当入射光的频率低于此频率限时,不论光强多大,也不能激发出电子;反之,当入射光的频率高于此极限频率时,即使光线微弱也会有光电子发射出来,这个频率限称为“红限频率”。基于外光电效应的光电器件属于光电发射型器件,有光电管、光电倍增管等。光电管有真空光电管和充气光电管。

2.内光电效应

受光照物体(通常为半导体材料)电导率发生变化或产生光电动势的效应称为内光电效应。内光电效应按其工作原理分为两种:光电导效应和光生伏特xiao应。

  (1)光电导效应:半导体材料受到光照时会产生电子-空穴对,使其导电性能增强,光线愈强,阻值愈低,这种光照后电阻率发生变化的现象,称为光电导效应。基于这种效应的光电器件有光敏电阻(光电导型)和反向工作的光敏二极管、光敏三极管(光电导结型)

  (2)光生伏特xiao应:是指半导体材料P-N结受到光照后产生一定方向的电动势的效应。因此光生伏特型光电器件是自发电式的,属有源器件。以可见光作光源的光电池是常用的光生伏特型器件,硒和硅是光电池常用的材料,也可以使用锗。

光电式传感器的功能分类:光电式传感器根据检测方式不同分为四种,分别是:对射型、漫反射型、镜面反射型、偏正光镜面反射型。

  1. 对射型光电式传感器

  发光器和收光器在同一条光轴上相对安装,当两者之间有物体时,根据透过光亮的变化检测出物体并输出,这种传感器称为对射型光电式传感器。

  1. 漫反射型光电式传感器

  发光器和收光器一体型光电式传感器,发光器发出光后到检测物体,经过检测物体反射到收光器,通过反射回光的光量强度识别检测物体并输出。

   镜面反射型光电式传感器

  发光器和收光器一体型的光电式传感器,发光器发出的光经过反光板反射到收光器,光电式传感器和反光板中间有物体挡住时,通过反射回来收光量变化来判断物体并输出,这种光电式传感器是镜面反射型光电式传感器。 

  偏振光镜面反射型光电式传感器和镜面反射型动作方式相同,是在发光器和收光器安装了偏光滤波器,接收和发射滤波器偏角各位90.收光部分只接收发光部分发出的经过偏光90度后的光,利用这一特性,可以检测如金属反光的检测物体。

  1光电式传感器的消耗电流:光电式传感器工作状态所需的电流。

  2光电式传感器的响应时间:光电式传感器的收光器收到光后瞬间输出至ON的时间。

 3光电式传感器的动作模式:Dark ON(遮光动作:是指从发光器发出的光,收光器收不到光时输出,发光器和收光器两者之间检测到有物体)和Light ON (入光动作:是指从发光器发出的光,收光器收到光时输出,发光器和收光器两者之间没有物体挡住)。

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