1、光電式傳感器的應(yīng)用解析一、光電式傳感器的應(yīng)用類型(4)圖b是檢測(cè)透射光。光源發(fā)出的光穿過被測(cè)物體時(shí)，局部被物體吸收后投射到光電元件上。吸收量與被測(cè)介質(zhì)的透明度或混濁度有關(guān)。圖a是被測(cè)物發(fā)出的光直接照射到光電元件上，光電元件將被測(cè)物輻射的能量轉(zhuǎn)換為光電流。如測(cè)液體、氣體透明度的光電比色計(jì)，減光式感煙火災(zāi)報(bào)警器等。圖c是檢測(cè)反射光。光源發(fā)出的光投射到被測(cè)物上后再反射到光電元件上。反射光的強(qiáng)度，取決于被測(cè)物反射外表的性質(zhì)和狀態(tài)，如外表粗糙度傳感器等。圖d是檢測(cè)位移。光源發(fā)出的光被被測(cè)物遮擋了一局部，使照射到光電元件上光的強(qiáng)度變化，光電流的大小以被測(cè)物遮光的多少有關(guān)。利用這一原理可以測(cè)量零件的直徑、長

2、度和圓度等。l)高溫比色溫度計(jì)是根據(jù)熱輻射定律，使用光電池進(jìn)展非接觸測(cè)溫的一個(gè)典型例子。根據(jù)有關(guān)的輻射定律，物體在兩個(gè)特定波長1、2上的輻射強(qiáng)度I1、I2之比與該物體的溫度成指數(shù)關(guān)系：二、應(yīng)用實(shí)例 一模擬量檢測(cè)式4-1 因此，我們只要測(cè)出I1與I2之比，就可根據(jù)式(41)算出物體的溫度了。圖4-1是光電高溫比色溫度計(jì)的原理圖。工作原理如下：式中 Kl、K2與l、2及物體的黑度有關(guān)的常數(shù)。測(cè)溫對(duì)象發(fā)出的輻射線經(jīng)物鏡2投射到半反半透鏡3上，它將光線分為兩路:第一路光線經(jīng)反射鏡4、目鏡5到達(dá)使用者的眼睛，以便瞄準(zhǔn)測(cè)溫對(duì)象。 第二路光線穿過半反半透鏡成像于光闌7，通過光導(dǎo)棒8混合均勻后投射到分光鏡9上

3、。分光鏡的功能是使紅外光通過，可見光反射。紅外光透過分光鏡到達(dá)濾光片10，濾光片的功能是進(jìn)一步起濾波作用，它只讓紅外光中的某一特定波長l的光線通過，最后被硅光電池ll所接收，轉(zhuǎn)換為與I1成正比的光電流I1。 濾光片12的作用是只讓可見光中的某一特定波長2的光線通過，最后被硅光電池13所接收，轉(zhuǎn)換與I2成正比的光電流I2。I1、I2分別經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換器14、15轉(zhuǎn)換為電壓Ul、U2，再經(jīng)過運(yùn)算電路算出UlU2值。由于UlU2值可以代表I1I2，故采用一定的方法可以進(jìn)一步根據(jù)式(41)計(jì)算出被測(cè)物的溫度T，由顯示器17顯示出來。2)光電式濁度計(jì) 水樣本的濁度是水文資料的重要內(nèi)容之一，以以下圖是光電

4、式濁度計(jì)的原理圖。 光源發(fā)出的光線經(jīng)半反半透鏡3分成兩束相等的光線。一路光線直接到達(dá)光電池7，產(chǎn)生作為被測(cè)水樣濁度的參比信號(hào)。另一路光線穿過被測(cè)樣品水到達(dá)光電池6，其中一局部光線被樣品介質(zhì)吸收，樣品水越混濁，光線的衰減量越大，到達(dá)光電池6的光通量就越小。兩路光信號(hào)均轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U1、U2，由運(yùn)算電路10計(jì)算出U1、U2的比值，并進(jìn)一步算出被測(cè)水樣的濁度。 采用半反半透鏡3及光電池7作為參比通道的好處是：當(dāng)光源的光通量由于種種原因有所變化(或環(huán)境溫度變化)引起光電池靈敏度發(fā)生改變時(shí)，由于兩個(gè)通道的構(gòu)造完全一樣，所以在最后運(yùn)算 U1U2值時(shí)，上述誤差可自動(dòng)抵消，減小了測(cè)量誤差。3)光電式邊緣位置

5、檢測(cè)裝置 用來檢測(cè)帶型材料在消費(fèi)過程中偏離正確位置的大小和方向，從而為糾偏控制電路提供糾偏信號(hào)。 圖4-12a是光電式邊緣位置檢測(cè)傳感器的原理圖。光源 1發(fā)出的光線經(jīng)透鏡2會(huì)聚為平行光束投射向透鏡3，從而又被會(huì)聚落到光敏電阻4上。在平行光束到達(dá)透鏡3的途中，有局部光線受到被測(cè)帶材的遮擋，從而使到達(dá)光敏電阻的光通量減小。圖4-12(b)是測(cè)量電路簡圖。圖中，R1、R2是同型號(hào)的光敏電阻，Rl作為測(cè)量元件裝在帶材下方。R2用遮光罩罩住，起溫度補(bǔ)償作用。當(dāng)帶材處于正確位置(中間位置)時(shí)，由Rl、R2、 R3、 R4組成的電橋平衡，放大器輸出電壓UO為零。當(dāng)帶材左偏時(shí)，遮光面積減小，光敏電阻Rl的阻值

6、隨之減小在光照下，阻值減小，稱為光導(dǎo)效應(yīng)，電橋失去平衡。差動(dòng)放大器將這一不平衡電壓加以放大，輸出電壓UO為負(fù)值，它反映了帶材跑偏的方向及大小。反之，當(dāng)帶材右偏時(shí)，UO為正值。輸出信號(hào) UO一方面由顯示器顯示出來，另一方面被送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為糾偏控制系統(tǒng)提供糾偏信號(hào)。二光電式傳感器的數(shù)字量檢測(cè)常用元件光電開關(guān)和光電斷續(xù)器，二者在原理上是一致的，都是由紅外發(fā)射元件與光敏接收元件組成，只是光電斷續(xù)器是整體構(gòu)造，其檢測(cè)間隔 只有幾毫米至幾十毫米。光電開關(guān)可以到達(dá)數(shù)十米。1光電開關(guān)2光電續(xù)斷器1 槽開光電開關(guān)把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收器面對(duì)面地裝在一個(gè)槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻

7、情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測(cè)物體從槽中通過時(shí)，光被遮擋，光電開關(guān)便動(dòng)作。輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動(dòng)作。槽形開關(guān)的檢測(cè)間隔 因?yàn)槭苷w構(gòu)造的限制一般只有幾厘米。 光斷續(xù)器是一種無接點(diǎn)開關(guān), 在發(fā)光器件和受光器件之間開有溝槽, 由探測(cè)物體切斷光路后起到開關(guān)作用。利用反射光來完成開關(guān)動(dòng)作的光反射器有時(shí)也包括在內(nèi)?？傊? 光斷續(xù)器具有半永久性壽命, 無噪聲無震顫, 且小型輕便, 因此廣泛用于辦公自動(dòng)化設(shè)備、照相機(jī)等家用電器和工業(yè)電子設(shè)備等。3)光電式轉(zhuǎn)速表 轉(zhuǎn)速是指每分鐘或每秒鐘內(nèi)旋轉(zhuǎn)物體轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)。機(jī)械式轉(zhuǎn)速表和接觸式電子轉(zhuǎn)速表精度不高，影響被測(cè)物的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，

8、已不能滿足自動(dòng)化的要求。光電式轉(zhuǎn)速表屬于反射式光電傳感器，它可以在距被測(cè)物數(shù)十毫米處非接觸地測(cè)量轉(zhuǎn)速。由于光電器件的動(dòng)態(tài)特性較好，所以可以用于高轉(zhuǎn)速的測(cè)量而又不干擾被測(cè)物的轉(zhuǎn)動(dòng)，以以下圖4-16是它的原理圖。 光源1發(fā)出的光線經(jīng)透鏡2會(huì)聚成平行光束，照射到旋轉(zhuǎn)物體上的反光紙4反射回來，經(jīng)透鏡5聚焦后落在光敏二極管6上。它產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的電脈沖信號(hào)，經(jīng)放大整形電路8得到了TTL 電平的脈沖信號(hào)，再經(jīng)頻率計(jì)電路9處理后由顯示器10顯示出每分鐘或每秒鐘的轉(zhuǎn)數(shù)即轉(zhuǎn)速。TTL電平，也就是邏輯電平。在數(shù)字電路里，只存在0和1兩種邏輯狀態(tài)，也就是低電平和高電平，分別用0-0.5V電壓代表低電平，即0狀態(tài)；用

9、3.5V-5V電壓代表高電平，即1狀態(tài)。白度儀光源發(fā)出的光線經(jīng)半反半透鏡3分成兩束相等的光線。一路光線直接到達(dá)光電池7，產(chǎn)生作為被測(cè)紙張白度的參比信號(hào)。另一路光線被紙反射到達(dá)光電池6，其中一局部光線被樣品介質(zhì)吸收，在；紙?jiān)胶?，光線的衰減量越大，到達(dá)光電池6的光通量就越小。兩路光信號(hào)均轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U1、U2，由運(yùn)算電路10計(jì)算出U1、U2的比值，并進(jìn)一步算出被測(cè)水樣的濁度。 采用半反半透鏡3及光電池7作為參比通道的好處是：當(dāng)光源的光通量由于種種原因有所變化(或環(huán)境溫度變化)引起光電池靈敏度發(fā)生改變時(shí)，由于兩個(gè)通道的構(gòu)造完全一樣，所以在最后運(yùn)算 U1/ U2值時(shí)，上述誤差可自動(dòng)抵消，減小了測(cè)量誤差。光源發(fā)出的光線經(jīng)半反半透鏡3分成兩束相等的光線。一路光線直接到達(dá)光電池7，產(chǎn)生作為被測(cè)水樣濁度的參比信號(hào)。另一路光線穿過被測(cè)樣品水到達(dá)光電池6，其中一局部光線被樣品介質(zhì)吸收，樣品水越混濁，光線的衰減量越大，到達(dá)光電池6的光通量就越小。兩路光信號(hào)均轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U1