第七章光电传感器.ppt

第七章第七章 光电传感器光电传感器目的要求：目的要求： 通过学习要求掌握光电传感器的通过学习要求掌握光电传感器的基本原理，学会选用方法和技巧，能基本原理，学会选用方法和技巧，能用其组成测量系统用其组成测量系统本次课主要讲述内容：本次课主要讲述内容： 本章主要讲述以下内容本章主要讲述以下内容 ：：1、光电传感器原理、光电传感器原理2、光电效应光电效应（重点）（重点）5、光电传感器的应用、光电传感器的应用3、外光电效应元件、外光电效应元件4、内光电效应元件、内光电效应元件一、光电传感器的原理及类型一、光电传感器的原理及类型1 1、原理、原理 光电传感器通常是指能敏感到由紫光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光能量，并能将光能外线到红外线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件，原理如下图转化成电信号的器件，原理如下图2、光电传感器的分类、光电传感器的分类        按光电元件输出量性质可分二类，即模按光电元件输出量性质可分二类，即模拟式光电传感器和脉冲拟式光电传感器和脉冲(开关开关)式光电传感器式光电传感器        模拟式光电传感器是将被测量转换成连续模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流，它与被测量间呈单值关系。

变化的光电流，它与被测量间呈单值关系         模拟式光电传感器按被测量模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体检测目标物体)方方法可分为透射法可分为透射(吸收吸收)式、漫反射式、遮光式式、漫反射式、遮光式(光束光束阻档阻档)三大类（（1）透射式是指被测物体放在光路中，恒光源发）透射式是指被测物体放在光路中，恒光源发出的光能量穿过被测物，部份被吸收后，透射光投出的光能量穿过被测物，部份被吸收后，透射光投射到光电元件上，因此又称之为吸收式射到光电元件上，因此又称之为吸收式       漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上，漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上，再从被测物体表面反射后投射到光电元件上再从被测物体表面反射后投射到光电元件上        遮光式是指当光源发出的光通量经被测遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份，使投射刭光电元件上的物光遮其中一部份，使投射刭光电元件上的光通量改变，改变的程度与被测物体在光路光通量改变，改变的程度与被测物体在光路位置有关位置有关 二、光电效应二、光电效应1 1、定义：、定义：对不同频率的光，其光子能量对不同频率的光，其光子能量E=E=hVhV是是不相同的，光波频率不相同的，光波频率V V越高，光子能量越大。

用越高，光子能量越大用光照射某一物体，可以看作是一连串能量为光照射某一物体，可以看作是一连串能量为AuAu的光子轰击在这个物体上，此时光子能量就传的光子轰击在这个物体上，此时光子能量就传递给电子，并且是一个光子的全部能量一次性递给电子，并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子所吸收，电子得到光子传递的能地被一个电子所吸收，电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化，从而使受光照射的量后其状态就会发生变化，从而使受光照射的物体产生相应的电效应，这种物理现象称为光物体产生相应的电效应，这种物理现象称为光电效应电效应2、光电效应的分类：、光电效应的分类： 1)1)在在光光线线作作用用下下能能使使电电子子逸逸出出物物体体表表面面的的现现象象称称为为外外光光电电效效应应，，基基于于外外光光电电效效应应的的光光电电元元件件有有光光电电管管、、光光电倍增管等电倍增管等 2)2)在在光光线线作作用用下下能能使使物物体体的的电电阻阻率率改改变变的的现现象象称称为为内内光光电电效效应应基基于于内内光光电电效效应应的的光光电电元元件件有有光光敏敏电电阻阻、、光敏晶体管等光敏晶体管等。

        3)在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象在光线作用下，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 三、光电管和光电倍增管三、光电管和光电倍增管1.1.结构原理结构原理 光电管是利用外光电效应制成的光电元件光电管是利用外光电效应制成的光电元件 如如下下图图所所示示：：半半圆圆筒筒形形金金属属片片制制成成的的阴阴极极K K和和位位于于阴阴极极轴轴心心的的阳阳极极A A封封装装在在抽抽成成真真空空的的玻玻壳壳内内，，当当入入射射光光照照射射在在阴阴极极上上时时，，单单个个光光子子就就把把它它的的全全部部能能量量传传递递给给阴阴极极材材料料中中的的一一个个自自由由电电子子，，从从而而使使自自由由电电子子的的能能量量增增加加h h当当电电子子能能量量大大于于阴阴极极材材料料的的逸逸出出功功A A时时，，它它就就逸逸出出，，形形成成电电子子发发射射这这种种电子称为光电子电子称为光电子 由于真空光电管的灵敏度低，因此人们研制了具由于真空光电管的灵敏度低，因此人们研制了具有放大光电流能力的光电倍增管。

有放大光电流能力的光电倍增管 光电倍增管主要由光阴极光电倍增管主要由光阴极K、、倍增极倍增极D和阳极和阳极A组成，并根据要求采用不同性能的玻璃壳进行组成，并根据要求采用不同性能的玻璃壳进行真空封装真空封装  K 当有光子入射到光阴极当有光子入射到光阴极K上，只要光子的能量大于光阴极上，只要光子的能量大于光阴极材料的脱出功，就会有电子从阴极的表面逸出而成为光电子材料的脱出功，就会有电子从阴极的表面逸出而成为光电子在在K和和D1之间的电场作用下，光电子被加速后轰击第一倍增极之间的电场作用下，光电子被加速后轰击第一倍增极D1，，从而使从而使D1产生二次电子发射，每一个电子的轰击约可产产生二次电子发射，每一个电子的轰击约可产生生3～～5个二次电子，这样就实现了电子数目的放大个二次电子，这样就实现了电子数目的放大D1产生产生的二次电子被的二次电子被D2和和D1之间的电场加速后轰击之间的电场加速后轰击D2，，…………这样这样的过程一直持续到最后一级倍增极的过程一直持续到最后一级倍增极Dn，，每经过一级倍增极，每经过一级倍增极，电子数目便被放大一次，倍增极的数目有电子数目便被放大一次，倍增极的数目有8～～13个，最后一级个，最后一级倍增极倍增极Dn发射的二次电子被阳极发射的二次电子被阳极A收集。

若倍增电极有收集若倍增电极有n级，级，各级的倍增率为各级的倍增率为б，，则光电倍增管的倍增率可以认为是则光电倍增管的倍增率可以认为是бn，，因因此，光电倍增管有极高的灵敏度此，光电倍增管有极高的灵敏度2.2.与与测量有关的两个参数测量有关的两个参数 (1) (1) 暗电流暗电流 光光电电倍倍增增管管接接上上工工作作电电压压后后，，在在没没有有光光照照的的情情况况下下阳阳极极仍仍会会有有一一个个很很小小的的电电流流输输出出，，此此电电流流即即称称为为暗电流 (2) (2) 光谱响应特征光谱响应特征 光光电电倍倍增增管管对对不不同同波波长长的的光光入入射射的的响响应应能能力力是是不不相相同同的的，，这这一一特特性性可可用用光光谱谱响响应应率率表表示示在在给给定定波波长长的的单单位位辐辐射射功功率率照照射射下下所所产产生生的的阳阳极极电电流流大大小小称称为光电倍增管的绝对光谱响应率，表示为：为光电倍增管的绝对光谱响应率，表示为： 四、光敏四、光敏电阻阻1 1. .工作原理工作原理 光光敏敏电电阻阻是是一一种种光光电电效效应应半半导导体体器器件件，，应应用用于于光光存存在在与与否否的的感感应应（（数数字字量量））以以及及光光强强度度的的测测量量（（模模拟拟量量））等等领领域域。

它它的的体体电电阻阻系系数数随随照照明明强强度的增强而减小，容许更多的光电流流过度的增强而减小，容许更多的光电流流过 光光敏敏电电阻阻是是薄薄膜膜元元件件，，它它是是由由在在陶陶瓷瓷底底衬衬上上覆覆一一层层光光电电半半导导体体材材料料金金属属接接触触点点盖盖在在光光电电半半导导体体面面下下部部这这种种光光电电半半导导体体材材料料薄薄膜膜元元件件有有很很高高的的电电阻阻所所以以在在两两个个接接触触点点之之间间，，做做的的狭狭小小、、交叉，使得在适度的光线时产生较低的阻值交叉，使得在适度的光线时产生较低的阻值  五、光敏二极管和三极管五、光敏二极管和三极管1.1.基本原理基本原理 其其结结构构如如下下图图所所示示，，只只是是它它的的PNPN结结装装在在管管壳壳顶顶部部，，光光线线通通过过透透镜镜制制成成的的窗窗口口，，可可以以集集中中照照射射在在PNPN结上，有光照时反向导通结上，有光照时反向导通 2 2. .主要特性主要特性 1)1)光谱特性光谱特性 在入射光照度一定时，光敏晶体管的相对灵在入射光照度一定时，光敏晶体管的相对灵敏度随光波波长的变化而变化，一种光敏晶体管敏度随光波波长的变化而变化，一种光敏晶体管只对一定波长范围的人射光敏感，这就是光敏晶只对一定波长范围的人射光敏感，这就是光敏晶体管的光谱特性。

体管的光谱特性        2)伏安特性伏安特性        光敏三极管在不同照度下的伏安特性，就象光敏三极管在不同照度下的伏安特性，就象普通三极管在不同基极电流下的输出特性一样，普通三极管在不同基极电流下的输出特性一样，在这里改变光照就相当于改变一般三极管的基极在这里改变光照就相当于改变一般三极管的基极电流，从而得到一簇输出曲线电流，从而得到一簇输出曲线 3)3)光电特性光电特性 它它指指外外加加偏偏置置电电压压一一定定时时，，光光敏敏晶晶体体管管的的输输出出电电流流和和光光照照度度的的关关系系光光敏敏二二极极管管的的线线性性较较好好，，而而光光敏敏三三极极管管在在照照度度小小时时，，光光电电流流随随照照度度增增加加较较小，并且在光照足够大时，输出电流有饱和现象小，并且在光照足够大时，输出电流有饱和现象 4) 4)频率特性频率特性 光敏晶体管受调制光照射时，相对灵敏度与光敏晶体管受调制光照射时，相对灵敏度与调制频率的关系称为频率特性减少负载电阻能调制频率的关系称为频率特性减少负载电阻能提高响应频率，但输出降低光敏三极管的频响提高响应频率，但输出降低。

光敏三极管的频响比光敏二极管差得多，锗光敏三极管的频响比硅比光敏二极管差得多，锗光敏三极管的频响比硅管小一个数量级管小一个数量级  六、六、光电池光电池 1 1. .工作原理工作原理 它是在一块它是在一块N型硅片上用扩散的方法掺人一型硅片上用扩散的方法掺人一些些P型杂质而形成一个大面积型杂质而形成一个大面积PN结，当光照射结，当光照射P区时，在区时，在P型区内每吸收一个光子便产生一个电型区内每吸收一个光子便产生一个电子子.空穴对，空穴对，P区表面吸收的光子最多，激发的区表面吸收的光子最多，激发的电子空穴最多，越向内部越少，这种浓度差便电子空穴最多，越向内部越少，这种浓度差便形成内部电场形成内部电场       2.主要特性主要特性        1)光谱特性光谱特性               光电池对不同波长的光，光电池对不同波长的光，灵敏度是不同的右图是硅灵敏度是不同的右图是硅光电池和硒光电池的光谱特光电池和硒光电池的光谱特性曲线从中可知，不同材性曲线从中可知，不同材料的光电池适用的入射光波料的光电池适用的入射光波长范围也不相同长范围也不相同2)2)光电特性光电特性 光电池在不同的光光电池在不同的光照度下，光生电动势和照度下，光生电动势和光电流是不相同的。

硅光电流是不相同的硅光电池的光电特性如图光电池的光电特性如图所示其中曲线所示其中曲线1是负是负载电阻无穷大时的开路载电阻无穷大时的开路电压特性曲线，曲线电压特性曲线，曲线2是负载电阻相对于光电是负载电阻相对于光电池内阻很小时的短路电池内阻很小时的短路电流特性曲线流特性曲线 3)3)温度特性温度特性 光光电电池池的的温温度度特特性性是是指指开开路路电电压压和和短短路路电电流流随随温温度度变变化化的的情情况况如如图图所所示示，，从从中中可可看看出出硅硅光光电电池池开开路路电电压压随随温温度度上上升升而而明明显显下下降降，，温温度度上上升升1 1℃℃，，开开路路电电压压约约降降低低3 3mVmV七、光电传感器七、光电传感器                   光电传感器通常由光源、光学通路和光电元件光电传感器通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成，如图所示图中，三部分组成，如图所示图中，Ф1是光源发出的光是光源发出的光信号，信号，Ф2是光电器件接受的光信号，被测量可以是是光电器件接受的光信号，被测量可以是x1或者或者x2，，它们能够分别造成光源本身或光学通路它们能够分别造成光源本身或光学通路的变化，从而影响传感器输出的电信号的变化，从而影响传感器输出的电信号I。

光电传感光电传感器在越来越多的领域内得到广泛的应用器在越来越多的领域内得到广泛的应用1. 光电传感器的类型光电传感器的类型1）） 模拟式光电传感器模拟式光电传感器 这这种种传传感感器器中中光光电电元元件件接接受受的的光光通通量量随随被被测测量量连连续续变变化化的的，，通通常常有有以以下四种结构形式下四种结构形式 (1)(1)光光源源本本身身是是被被测测物物，，如如右右图图所所示示这这种种型型式式的的光光电电传传感感器器可可用用于于光光电电比比色高温计和照度计色高温计和照度计 (2)(2)恒恒定定光光源源发发射射的的光光穿穿过过被被测测物物，，其其中中一一部部分分被被吸吸收收，，剩剩余余的的部部分分投投射射到到光光电电元元件件上上，，如如右右图图所所示示可可用用于于测量透明度、混浊度测量透明度、混浊度         (3)恒定光源发射的光通量投射到被测物上，由恒定光源发射的光通量投射到被测物上，由被测物表面反射后再投射到光电元件上，如左图所示被测物表面反射后再投射到光电元件上，如左图所示可用于测量工件表面粗糙度、纸张的白度等可用于测量工件表面粗糙度、纸张的白度等        (4)从恒定光源发射出的光通量在到达光电元件从恒定光源发射出的光通量在到达光电元件的途中受到被测物的遮挡，使投射到光电元件上的光的途中受到被测物的遮挡，使投射到光电元件上的光通量减弱，光电元件的输出反映了被测物的尺寸或位通量减弱，光电元件的输出反映了被测物的尺寸或位置。

如右图所示这种传感器可用于工件尺寸测量、置如右图所示这种传感器可用于工件尺寸测量、振动测量等场合振动测量等场合2. 脉冲式光电传感器脉冲式光电传感器 在这种传感器中，光电元件接受的光信号是断在这种传感器中，光电元件接受的光信号是断续变化的，因此光电元件处于开关工作状态，它输续变化的，因此光电元件处于开关工作状态，它输出的光电流通常是只有两种稳定状态的脉冲形式的出的光电流通常是只有两种稳定状态的脉冲形式的信号，多用于光电计数和光电式转速测量等场合信号，多用于光电计数和光电式转速测量等场合 六、六、光电传感器的常用光源光电传感器的常用光源 光光源源是是许许多多光光电电传传感感器器的的重重要要组组成成部部分分，，要要使使光光电电传传感感器器很很好好地地工工作作，，除除了了合合理理选选用用光光电电元元件件外外，，还必须配备合适的光源常用光源有以下几种还必须配备合适的光源常用光源有以下几种1 1. .发光二极管发光二极管 这这是是一一种种把把电电能能转转变变成成光光能能的的半半导导体体器器件件它它具具有有体体积积小小、、功功耗耗低低、、寿寿命命长长、、响响应应快快、、机机械械强强度度高等优点，并能和集成电路相匹配。

高等优点，并能和集成电路相匹配2.2.钨丝灯泡钨丝灯泡 这这是是一一种种最最常常用用的的光光源源，，它它具具有有丰丰富富的的红红外外线线如如果果选选用用的的光光电电元元件件对对红红外外光光敏敏感感，，构构成成传传感感器器时时可可加加滤滤色色片片将将钨钨丝丝灯灯泡泡的的可可见见光光滤滤除除，，而而仅仅用用它它的的红外线做光源，可有效防止其他光线的干扰红外线做光源，可有效防止其他光线的干扰3.3.激光激光 激激光光与与普普通通光光线线相相比比具具有有能能量量高高度度集集中中，，方方向向性好，频率单纯、相干性好等优点性好，频率单纯、相干性好等优点七、光电转换电路七、光电转换电路 半导体光敏电阻可以通过较半导体光敏电阻可以通过较大的电流，所以在一般情况下，大的电流，所以在一般情况下，无需配备放大器在要求较大的无需配备放大器在要求较大的输出功率时，可用右图所示的电输出功率时，可用右图所示的电路 右图右图a为带有温度补偿的光敏二为带有温度补偿的光敏二极管桥式测量电路当入射光强极管桥式测量电路当入射光强度缓慢变化时，光敏二极管的反度缓慢变化时，光敏二极管的反向电阻也是缓慢变化的。

向电阻也是缓慢变化的 光光敏敏三三极极管管在在低低照照度度入入射射光光下下工工作作时时，，或或者者希希望望得得到到较较大大的的输输出出功功率率时时，，也也可可以以配配以以放放大大电电路，如下左图所示路，如下左图所示 由于光敏电池即使在强光照射下，最大输出由于光敏电池即使在强光照射下，最大输出电压也仅电压也仅0.6V，，还不能使下一级晶体管有较大的还不能使下一级晶体管有较大的电流输出，故必须加正向偏压，如下右图所示电流输出，故必须加正向偏压，如下右图所示 半导体光电元件的光电转换电路也可以使用集成运算半导体光电元件的光电转换电路也可以使用集成运算放大器硅光敏二极管通过集成运放可得到较大输出幅度，放大器硅光敏二极管通过集成运放可得到较大输出幅度，如下左图所示下右图如下左图所示下右图b给出硅光电池的光电转换电路，给出硅光电池的光电转换电路，由于光电池的短路电流和光照成线性关系，因此将它接在由于光电池的短路电流和光照成线性关系，因此将它接在运放的正、反相输入端之间，利用这两端电位差接近于零运放的正、反相输入端之间，利用这两端电位差接近于零的特点，可以得到较好的效果。

在图中所示条件下，输出的特点，可以得到较好的效果在图中所示条件下，输出电压电压U0=2IФФR RF F 八、八、光电传感器的应用光电传感器的应用1 1. .透射式光电传感器在烟尘浊度监测上的应用透射式光电传感器在烟尘浊度监测上的应用 透透射射式式光光电电传传感感器器是是将将发发光光管管和和光光敏敏三三极极管管等等，，以以相相对对的的方方向向装装在在中中间间带带槽槽的的支支架架上上，，如如图图所所示示适适用用于于光光电电控控制制、、光光电电计计量量等等电电路路中中，，可可检检测测物物体体的有无、运动方向、转速等的有无、运动方向、转速等            下下图图是吸收式烟尘浊度监测系统的组成框图：是吸收式烟尘浊度监测系统的组成框图：为了检测出烟尘中对人体危害性最大的亚微米颗为了检测出烟尘中对人体危害性最大的亚微米颗粒的浊度和避免水蒸气与二氧二碳对光源衰减的粒的浊度和避免水蒸气与二氧二碳对光源衰减的影响，选取可见光作光源光检测器光谱响应范影响，选取可见光作光源光检测器光谱响应范围为围为400到到600nm的光电管，获取随浊度变化的的光电管，获取随浊度变化的相应电信号报警电路由多谐振荡器组成，当运相应电信号。

报警电路由多谐振荡器组成，当运算放大器输出浊度信号超过规定时，多谐振荡器算放大器输出浊度信号超过规定时，多谐振荡器工作，输出信号经放大后推动喇叭发出报警信号工作，输出信号经放大后推动喇叭发出报警信号2. 漫反射型光电传感器漫反射型光电传感器 漫射型光电传感器有时也称作接近传感器在漫射型光电传感器有时也称作接近传感器在这种传感器中，发光器和接收器装在同一个机壳中这种传感器中，发光器和接收器装在同一个机壳中发光器发出的光线射到目标物体上，目标物体光线发光器发出的光线射到目标物体上，目标物体光线反射回来，什么角度的反射光都有反射回来，什么角度的反射光都有 虽然该类传感器装简单置，即它不需要其他的虽然该类传感器装简单置，即它不需要其他的元器件，例如反射镜或者单独的接收器但敏感范元器件，例如反射镜或者单独的接收器但敏感范围及接收器的能力受目标物体的颜色、尺寸、表面围及接收器的能力受目标物体的颜色、尺寸、表面光洁度等因素的影响较大，故此着重研究其漫射聚光洁度等因素的影响较大，故此着重研究其漫射聚焦型传感器焦型传感器 1 1））漫射聚焦型传感器漫射聚焦型传感器 这这是是效效率率较较高高的的一一种种漫漫射射型型光光电电传传感感器器，，其其原原理理如如下下图图。

发发光光器器透透镜镜聚聚焦焦在在传传感感器器前前面面固固定定的的一一点点上上，，接接收收器器透透镜镜也也是是聚聚焦焦在在同同一一点点上上这这种种传传感感器器能能够够检检测测在在焦焦点点上上的的物物体体，，允允许许物物体体前前后后偏偏离离焦焦点点一一定定距距离离，，这这个个距离称作距离称作““敏感窗口敏感窗口””当物体在敏感窗口以外，当物体在敏感窗口以外，在焦点之前或者之后在焦点之前或者之后便检测不到便检测不到  对于具有电子式背景光抑制功能的漫射型对于具有电子式背景光抑制功能的漫射型传感器，在传感器中使用一只位置敏感元件传感器，在传感器中使用一只位置敏感元件(PSD)而不是使用机械元件，如下图所示发而不是使用机械元件，如下图所示发光器发出一束光线，光束反射回来，从目标物光器发出一束光线，光束反射回来，从目标物体反射回来的光线和从背景物体反射回来的光体反射回来的光线和从背景物体反射回来的光线到达位置敏感元件的两个不同位置线到达位置敏感元件的两个不同位置2 2）） 实用背景抑制漫反射光电传感器实用背景抑制漫反射光电传感器 这种传感器发光器和接收器装在同一个机壳中，采这种传感器发光器和接收器装在同一个机壳中，采用背景抑制技术，将由目标之外的物体反射光引起假切用背景抑制技术，将由目标之外的物体反射光引起假切换的危险降低到最小。

如果目标移动并且从离预设距离换的危险降低到最小如果目标移动并且从离预设距离更远的物体上得到反射时，接收的光线角度将改变该更远的物体上得到反射时，接收的光线角度将改变该背景抑制漫射光电传感器控制输出线路如下图所示背景抑制漫射光电传感器控制输出线路如下图所示 3）镜面反射式光电传感器）镜面反射式光电传感器 它它的的发发光光器器和和接接收收器器装装在在同同一一个个机机壳壳中中，，这这与与漫漫射射型型传传感感器器是是一一样样的的但但是是它它使使用用一一只只反反射射镜镜把把发发光光器器产产生生的的光光线线反反射射到到接接收收器器上上如如下下图图所所示示与与漫漫射射型型传传感感器器相相比比，，镜镜面面反射式传感器的敏感距离比较大反射式传感器的敏感距离比较大 下下图图是是镜镜面面反反射射式式光光电电传传感感器器使使用用示示意意图图：：应应先先将将传传感感器器和和反反射射镜镜面面对对面面安安装装后后，，连连接接电电源源；；后后再再调调节节传传感感器器或或反反射射镜镜面面的的上上下下左左右右位位置置，，使使传传感感器器的的指指示示灯灯变变亮亮；；最最后后可可靠靠安安装装两两者者后后，，并并校校对对使使其其检检测测到到目目标标；；如如果果被被测测物物的的反反射射率率比比发发射射镜镜面面高高，，它它会会发发生生误误动动作作，，在在传传感感器器和和被被测测物物留留有有足足够够的的空空间，或把被测物和光轴成间，或把被测物和光轴成30度的角度。

度的角度  3 3. . 遮光式光电传感器遮光式光电传感器 这这种种传传感感器器需需要要两两个个独独立立的的机机壳壳，，一一个个机机壳壳中中安安装装发发光光器器，，另另一一个个机机壳壳中中安安装装接接收收器器当当有有目目标标物物体体把把光光线线挡挡住住时时，，接接收收器器的的输输出出便便发发生生变变化化遮遮光光式式光光电电传传感感器器有有很很多多类类型型最最常常见见的的是是用用一一只只发发光光器器、、一一只只接接收收器器，，在在发发光光器器与与接接收收器器之之间间只只有有一一束束光光线线另另一一种种是是““槽槽式式””或或““叉叉式式””光光电电传传感感器器，，这这时时，，发发光光器器和和接接收收器器都都装装在在同同一一个个机机壳壳中中，，不不存存在在对对准准的的问问题题光光栅栅是是由由很很多多不不同同的的发发光光器器和和不不同同的的接接收收器器排排列列起起来来组组成成的的，，发发光光器器装装在在一一个个机机壳壳中中，，接接收收器器装装在在另另一一个个机机壳壳中中，，当当它它们们互互相相对对准准时时，，便便形成一片光束形成一片光束  九、光电传感器的应用九、光电传感器的应用1.光电式带材跑偏检测器光电式带材跑偏检测器 光电式带材跑偏检测光电式带材跑偏检测器原理如下图所示。

光器原理如下图所示光源发出的光线经过透镜源发出的光线经过透镜1会聚为平行光束会聚为平行光束,投向透投向透镜镜2,随后被会聚到光敏电随后被会聚到光敏电阻上在平行光束到达阻上在平行光束到达透镜透镜2的途中的途中,有部分光有部分光线受到被测带材的遮挡线受到被测带材的遮挡,使传到光敏电阻的光通使传到光敏电阻的光通量减少  下图是其测量电路简图当带材左偏时，遮光面积减下图是其测量电路简图当带材左偏时，遮光面积减少，光敏电阻Ｒ少，光敏电阻Ｒ1阻值减少，电桥失去平衡输出电压为负阻值减少，电桥失去平衡输出电压为负值，它反映了带材跑偏的方向及大小反之，输出正电压值，它反映了带材跑偏的方向及大小反之，输出正电压信号信号ｏｏ一方面由显示器显示出来，另一方面被送到执行机一方面由显示器显示出来，另一方面被送到执行机构，为纠偏控制系统提供纠偏信号构，为纠偏控制系统提供纠偏信号 2 2. .包装充填物高度检测包装充填物高度检测 下下图图所所示示为为借借助助光光电电检检测测技技术术控控制制充充填填高高度度的的原原理理，，当当充充填填高高度度ｈｈ偏偏差差太太大大时时，，光光电电接接头头没没有有电电信信号号，，即即由由执执行行机机构构将将包包装装物物品品推推出出进进行行处处理理。

利利用用光光电电开开关关还还可可以以进进行行产产品品流流水水线线上上的的产产量量统统计计、、对对装装配配件件是是否否到到位位及及装装配配质质量量进进行行检检测测，，例例如如灌灌装装时时瓶瓶盖盖是是否否压压上、商标是否漏贴，以及送料机构是否断料等上、商标是否漏贴，以及送料机构是否断料等 小结小结 本章主要学习了各种光电传感本章主要学习了各种光电传感器的结构原理，选用方法及其在自器的结构原理，选用方法及其在自动检测中的应用，并举了几个应用动检测中的应用，并举了几个应用实例，还做了相应的实训，希望同实例，还做了相应的实训，希望同学们能掌握光电传感器的性能特点，学们能掌握光电传感器的性能特点，灵活选用这类传感器组成高效的测灵活选用这类传感器组成高效的测量系统思考题思考题1 1．光电效应有哪几种．光电效应有哪几种? ?与之对应的光电元件各有哪些与之对应的光电元件各有哪些? ?2 2．．常常用用的的半半导导体体光光电电元元件件有有哪哪些些? ?它它们们的的电电路路符符号号如如何何? ?3 3．对每种半导体光电元件，画出一种测量电路．对每种半导体光电元件，画出一种测量电路4 4．什么是光电元件的光谱特性．什么是光电元件的光谱特性? ?5 5．．光光电电传传感感器器由由哪哪些些部部分分组组成成? ?被被测测量量可可以以影影响响光光电电传感器的哪些部分传感器的哪些部分? ?。