光电传感器的结构原理与典型应用

2017-08-18 86 0

光电传感器(又称光电开关)是一种小型电子设备,它可以检测出接收到的光强的变化,通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制:首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。

一、光电传感器的结构原理

在一般情况下,光电传感器由三部分构成:发送器、接收器和检测电路,其结构如图 1 所示。

光电传感器的结构原理与典型应用

图 1 光电传感器结构示意图

发送器对准目标发射光束,发射的光束一般来源于半导体光源,包括发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。接收器包括光电二极管、光电三极管、光电池等;在接收器的前面装有光学元件如透镜和光圈等,在其后面是检测电路,它能滤出有效信号并加以应用。

光电传感器的结构原理与典型应用

图 2 光电传感器的检测电路

二、光电传感器的应用

光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点,传感器结构简单、形式灵活多样、体积小。近年来随着光电技术的发展,光电传感器已成为系列产品,其品种及产量日益增加,在各种轻工自动机上获得广泛应用。典型案例如下。

(1)烟尘浊度监测仪

防止工业烟尘污染是环保的重要任务之一,而要消除工业烟尘污染,首先要知道烟尘排放量,因此必须对烟尘源进行监测、自动显示和超标报警。烟道里烟尘的浊度是用光在烟道中传输过程的变化大小来检测的:如果烟道浊度增加,光源发出的光被烟尘颗粒吸收和折射的量增加,到达光检测器的光减少,因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。

(2)光电转速传感器

在待测转速轴上固定一个带孔的转速调制盘,在调制盘一边由白炽灯产生恒定光,光透过盘上小孔到达光敏二极管组成的光电转换器上,转换成相应的电脉冲信号,再经过放大整形电路输出整齐的脉冲信号,转速由该脉冲频率决定。

(3)光电池

光电池作为光电探测器件使用时,其基本原理与光敏二极管相同,但基本结构和制造工艺不完全相同。由于光电池工作时不需要外加电压,且光电转换效率高、光谱范围宽、频率特性好、噪声低,已广泛用于光电读出、光电耦合、光栅测距、激光准直、电影还音、紫外光监视器和燃气轮机的熄火保护装置等。

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