光電（diàn）傳感器創（chuàng）新應用

摘要：光電傳感器是采用光電元件（jiàn）作為檢測元件的（de）傳感器,具有反應快、精度高、非接觸等優點,而且可測參數多,傳感器的結構簡單,形式靈活多樣,因此,光電式傳感器在檢（jiǎn）測和控製領域中應用非常（cháng）廣泛。
一、光電傳感器基本知識：
　　光電傳感器最（zuì）根（gēn）本的原理是光電效（xiào）應,光電效應又分為外光電效應（yīng）和內光電效（xiào）應（yīng）外光電效應:在光（guāng）線作用下（xià）,物體內的電子逸出物體表麵向外（wài）發射的現象（xiàng）稱（chēng）為外光電效應。在（zài）光線作用下,物體的導電性能（néng）發生變化或產生光生電動勢的效應稱為內光電效應。內光電效應又可分為（wéi）以下兩類:(1)光電導效應。在光線作用（yòng）下,對於半導體（tǐ）材料吸收了入射光子能（néng）量,若光（guāng）子能量（liàng）大於（yú）或等於半導體材料的禁帶寬度,就激發出電子-空穴對（duì）,使載流子濃度增加,半導體（tǐ）的導（dǎo）電性增加,阻值減低,這種現象稱為光電導效應。光敏電（diàn）阻就是基於這種效應的光電器件。(2)光生伏特效應。在光（guāng）線的（de）作用下能夠（gòu）使物體產生一定方向的電動勢的現象稱為光生伏特效應。基於該效應（yīng）的光電器件有光（guāng）電池。
　　常用的（de）光電傳感器有光敏電阻、光電池、光敏二極管、光敏三極管等。利用這些傳感器各自的（de）特點加上巧妙（miào）的（de）設計,光電傳（chuán）感器幾乎被應用於生活的各個方麵。光電傳（chuán）感器特點有:(1)檢測距離長。如果在對（duì）射型中保留10m以（yǐ）上的檢測距離等,便能實（shí）現其他檢測手段(磁性（xìng）、超聲波等)無法離檢測。(2)對檢測物體的限製很少。由於以檢測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（jiāng）檢測物體限定在金屬,它可對（duì）玻璃.塑料.木材（cái）.液體（tǐ）等幾乎所有物體進行檢測。(3)響應時間短。光本身為高（gāo）速,並且傳感器的電路都由電子零件構成,所以不包含機械性（xìng）工作時（shí）間,響（xiǎng）應時間非常短（duǎn）。(4)分辨率高（gāo）。能（néng）通過高級設計技術使投光光束集中在小（xiǎo）光點,或通過構成特殊的（de）受光光學係統,來實現高分辨率。也可進行微小物（wù）體的檢（jiǎn）測和高精度（dù）的（de）位置檢測。(5)可實現非接觸（chù）的檢測。可以無須機械（xiè）性地接觸檢測（cè）物體實現檢測,因此不會對檢測物體和傳感器造（zào）成損傷。因此,傳感器能（néng）長期使用。(6)可實現顏（yán）色判別。通過（guò）檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據被投光（guāng）的光線波長和檢測物體的顏色組合而有所差（chà）異。利用這（zhè）種性質,可對檢測物體的顏色進行檢測。(7)便於調整。在投射可視光的類型中,投光光束是眼睛可見的,便於對（duì）檢（jiǎn）測物（wù）體的位置進行調整。
二、創新應用舉例：
　　 1.測溫功能：
　　應用時,將感溫頭插（chā）入被測溫環境中,外部法蘭安裝密封。傳感器輸（shū）出端與（yǔ）二次儀表輸入端經輻射至光電轉換器接收, 轉換成毫伏（fú）電（diàn）壓信號。感溫管（guǎn）一般為經過特殊處理的高剛玉管或特（tè）殊材質管。光電轉換器由光學透鏡、光欄、矽光電池,溫度穩定性網（wǎng）絡組成（chéng）。高（gāo）壓密封器將感溫（wēn）管開口端高壓密封,防止感溫管透氣或斷裂產生高（gāo）壓泄露, 不影響輻射光傳輸,所以（yǐ）傳感器在現場工作時,可（kě）拆卸光電轉換器通過高壓密封器觀（guān）察（chá）感溫管狀況（kuàng）或檢修光（guāng）電轉換器, 信號傳（chuán）輸導線（xiàn）為雙芯屏蔽銅電（diàn）纜, 將傳感（gǎn）器（qì）輸出（chū）端按正負（fù）端與儀表信號輸入端相（xiàng）接,接地端與地線（xiàn）相接,儀表上電（diàn）即可實現測溫。　　
2.火焰探測報警（jǐng）器：
　　硫化鉛光敏電阻的暗電阻（zǔ）為1 MΩ,亮（liàng）電阻為 0.2 MΩ,峰（fēng）值響應波長為2.2μm。硫化（huà）鉛光敏電阻處於V1管組成的恒壓偏置電路,其偏置電壓約為 6 V,電流約為 6μΑ。V2管集（jí）電極電阻（zǔ）兩端並聯 68μF的電容,可以抑製 100 Hz以上的高頻,使其成為隻有（yǒu）幾十赫茲的窄帶放大器。V2、V3構成二級負反饋（kuì）互補放大器,火（huǒ）焰的閃動信號經二級放大後送給（gěi）中（zhōng）心控製站（zhàn）進行報（bào）警處理（lǐ）。采用偏置電路是為了在更換光敏電阻或長時間使用後,器件阻值的變（biàn）化不（bú）致於影響輸出信號的（de）幅（fú）度, 確保火焰報警器能長期穩定地（dì）工作。
　　3.光控大門
　　我們都有這樣的苦惱每（měi）次開車到了小（xiǎo）區大門都要等（děng）門衛來開門或者等其（qí）按動電動門的開關,既費時（shí）又費人力,如果巧妙地利用光電傳感器就可以（yǐ）實現光控大門。這裏要（yào）用到一種（zhǒng）電子元件——幹簧繼電器,它（tā）由幹簧管和繞在幹簧管外的線圈組成。當線圈內有電流時（shí）,線圈產生（shēng）的磁場使（shǐ）密封在幹簧管內的兩個鐵質簧片磁（cí）化,兩個簧片在磁力作用下由原（yuán）來的分離狀態變成連接狀態,線圈內沒有電流時,磁場消失,瓷片在彈力的作用下,回複到（dào）分離狀態。把（bǎ）光敏電阻裝（zhuāng）在大門上汽車燈光能照到的地方（fāng）,把帶（dài）動（dòng）大門的電動機接在幹簧管（guǎn）的電路（lù）中（zhōng）,那麽夜間汽車開到大門前,燈光照射光敏電阻時,幹簧繼電器接（jiē）通電動機電路,電動機帶動大門（mén）打開。
三、小結：
　　以上介紹了光電傳感器的基本原理和其特點,並列舉了一些在生活實際中的創新應用實例。從這些實例中我們可窺見光電傳感器無限的發展應用前景。光電式傳感器在科學技術（shù）領域、工農業生（shēng）產以（yǐ）及日常生活中發揮著越來越重要的作用。人類社會對傳感器提出的（de）要求越來（lái）越高是其發展（zhǎn）的（de）強大動力,突飛猛進現代（dài）科學（xué）技（jì）術的則（zé）為（wéi）其提供了堅強的後盾,我們相信在不懈地探索（suǒ）中,光（guāng）電傳感器的應用定會有新的飛躍。

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