光電傳感器的技術(shù)原理及應(yīng)用

　　光電傳感器是把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后，借助光電元件把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。如光電開(kāi)關(guān)、光感電阻、光感二極管、光電池、光纖等。

　　1、光電傳感器工作原理

　　光電傳感器是通過(guò)把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電 信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一般情況下，它有三部分組成，可分為發(fā)送器、接收器和檢測(cè)電路。投光器發(fā)出的光束被物體阻斷或部分反射，受光器最終作出判斷，發(fā)射器發(fā)射光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體的光源--發(fā)光二極管和激光二極管，光束不間斷的發(fā)射或改變脈沖寬度，接收器有光電二極管或光電三極管組成，在接收器前面裝有光學(xué)元件--透鏡或光圈，在其后面檢測(cè)電路，濾出有效信號(hào)和應(yīng)用信號(hào)，實(shí)現(xiàn)控制。

　　2、光電傳感器可用來(lái)測(cè)量什么量及作用

　　光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的 傳感器。它可用于檢測(cè)直接引起光量變化的非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成分分析等;也 可用來(lái)檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。如自動(dòng)門(mén)傳感、色標(biāo)檢出等。

　　3、光電傳感器測(cè)量具體過(guò)程以及分類(lèi)

　　由光通量對(duì)光電元件的作用原理不同，所制成 的光學(xué)測(cè)控系統(tǒng)是多種多樣的，按光電元件(光學(xué)測(cè)控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類(lèi)，即模擬式光電傳感器和脈沖(開(kāi)關(guān))式光電傳感器。模擬式光電傳感器是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流，它與被測(cè)量間呈單值關(guān)系。模擬式光電傳感器按被測(cè)量(檢測(cè)目標(biāo)物體)方法可分為透射(吸收)式、漫反射式、遮光式 (光束阻檔)三大類(lèi)。所謂透射式是指被測(cè)物體放在 光路中，恒光源發(fā)出的光能量穿過(guò)被測(cè)物，部份被吸收后，透射光投射到光電元件上。所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測(cè)物上，再?gòu)谋粶y(cè)物體表面反射后投射到光電元件上。所謂遮光式是指當(dāng)光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測(cè)物光遮其中一部份，使投射剄光電元件上的光通量改變，改變的程度與被測(cè)物體在光路位置有關(guān)。

　　4、光電傳感器優(yōu)點(diǎn)

　　4.1、檢測(cè)距離長(zhǎng)。在對(duì)射型中保留10m以上的檢測(cè)距離等，便能實(shí)現(xiàn)其他檢測(cè)手段。

　　4.2、對(duì)檢測(cè)物體的限制少。 由于以檢測(cè)物體引起的遮光和反射為檢測(cè)原 理，所以不象接近傳感器等將檢測(cè)物體限定在金屬，它可對(duì)玻璃.塑料.木材.液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測(cè)。

　　4.3、響應(yīng)時(shí)間短。光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機(jī)械性工作時(shí)間。

　　4.4、分辨率高。能通過(guò)高級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集 中在小光點(diǎn)，或通過(guò)構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)高分辨率。也可進(jìn)行微小物體的檢測(cè)和高精度的位置檢測(cè)。

　　4.5、可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè)?？梢詿o(wú)須機(jī)械性地接觸 檢測(cè)物體實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，因此不會(huì)對(duì)檢測(cè)物體和傳感器造成損傷。因此，傳感器能長(zhǎng)期使用。

　　4.6、可實(shí)現(xiàn)顏色判別。通過(guò)檢測(cè)物體形成的光的反 射率和吸收率根據(jù)被投光的光線(xiàn)波長(zhǎng)和檢測(cè)物體的顏色組合而有所差異。利用這種性質(zhì)，可對(duì)檢測(cè)物體的顏色進(jìn)行檢測(cè)。

　　4.7、便于調(diào)整。在投射可視光的類(lèi)型中，投光光束 是眼睛可見(jiàn)的，便于對(duì)檢測(cè)物體的位置進(jìn)行調(diào)整。

　　5、光電傳感器應(yīng)用

　　5.1、煙塵濁度監(jiān)測(cè)儀。防止工業(yè)煙塵污染是環(huán)保的 重要任務(wù)之一。為了消除工業(yè)煙塵污染，首先要知道煙塵排放量，因此必須對(duì)煙塵源進(jìn)行監(jiān)測(cè)、自動(dòng)顯示和超標(biāo)報(bào)警。煙道里的煙塵濁度是用通過(guò)光在煙道里傳輸過(guò)程中的變化大小來(lái)檢測(cè)的。如果煙道濁度增加，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達(dá)光檢測(cè)器的光減少，因而光檢測(cè)器輸出信號(hào)的強(qiáng)弱便可反映煙道濁度的變化。

　　5.2、光電池在光電檢測(cè)和自動(dòng)控制方面的應(yīng)用。光電池作為光電探測(cè)使用時(shí)，其基本原理與光敏二極管相同，但它們的基本結(jié)構(gòu)和制造工藝不完全相同。 由于光電池工作時(shí)不需要外加電壓;光電轉(zhuǎn)換效率高，光譜范圍寬，頻率特性好，噪聲低等，它已廣泛地用于光電讀出、光電耦合、光柵測(cè)距、激光準(zhǔn)直、電影還音、紫外光監(jiān)視器和燃?xì)廨啓C(jī)的熄火保護(hù)裝置。

　　6、光電傳感器改進(jìn)方法及前景

　　由于計(jì)算機(jī)應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)時(shí)，也必 須由傳感器提供準(zhǔn)確可靠的信息，如果傳感器的水平與計(jì)算機(jī)的水平不能相適應(yīng)，那么電子計(jì)算機(jī)便不能充分發(fā)揮應(yīng)有的作用。如果傳感器不能靈敏地感受被測(cè)量或不能把感受到的被測(cè)量精確地轉(zhuǎn)換成信號(hào)。其他儀表和裝置精度再高也無(wú)意義。近年來(lái)，新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進(jìn)步應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)了新的一頁(yè)。

　　7、光電傳感器常見(jiàn)故障及排除

　　7.1、一邊亮，一邊不亮。一般為接收端指示燈不亮。 發(fā)射端只要供電，燈就會(huì)亮。首先打開(kāi)光電開(kāi)關(guān)盒，觀(guān)察固定螺絲是否松動(dòng)，兩只開(kāi)關(guān)是否在一條直線(xiàn)上，一般情況下，重新調(diào)整緊固即可。如仍不能排除，可用 “萬(wàn)用表”量一下接收端的供電電源24伏是否正常，供電電源正常的情況下，可將接收端距發(fā)射端近一些再試驗(yàn)，應(yīng)能排除。如電源不正常，應(yīng)檢查電源。

　　7.2、指示燈兩邊都不亮。此現(xiàn)象應(yīng)該是光電開(kāi)關(guān)的供電不正常，檢查供電線(xiàn)路及電源即可。

　　7.3、擋住時(shí)，沒(méi)5V電壓輸出。首先用“萬(wàn)用表”量 公共端+5V和GND之間是否有電壓，如電壓不正常，檢查+5V供電電源和線(xiàn)路即可排除。電壓正常情況下，可量一下常閉端同GND間電壓為+5V，沒(méi)有電壓的情況下，再量一下常開(kāi)端同GND間電壓，如有+5V的話(huà)，將常開(kāi)常閉對(duì)調(diào)一下即可。如常開(kāi)常閉兩個(gè)都沒(méi)電壓，說(shuō)明光電開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)損壞，需要更換光電開(kāi)關(guān)方可排除。

　　7.4、若開(kāi)關(guān)完好，判斷PLC信號(hào)輸入線(xiàn)路有無(wú)問(wèn)題， 用表打到電源24伏，和線(xiàn)路端的信號(hào)線(xiàn)看是否為24伏。若有說(shuō)明信號(hào)線(xiàn)路沒(méi)開(kāi)路，用表打到電阻檔測(cè)信號(hào)線(xiàn)和負(fù)極和地有無(wú)電阻，若有說(shuō)明線(xiàn)路破損。