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1、光學傳感器創(chuàng)新應用
［摘 要］光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器,具有反應快、精度高、非接觸等 優(yōu)點,而且可測參數(shù)多,傳感器的結構簡單,形式靈活多樣,因此,光電式傳感器在檢測和控制領 域中應用非常廣泛。
［關鍵詞］光電式 傳感器 創(chuàng)新應用
一、光電傳感器基本知識
光電傳感器最根本的原理是光電效應,光電效應又分為外光電效應和內光電效應外光電 效應:在光線作用下,物體內的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應。在光線作 用下,物體的導電性能發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動勢的效應稱為內光電效應。內光電效應又可 分為以下兩類:(1)光電導效應。在光線作用下,對于半導體材料吸收了入射光子
2、能量,若光子能 量大于或等于半導體材料的禁帶寬度,就激發(fā)出電子-空穴對,使載流子濃度增加,半導體的導 電性增加,阻值減低,這種現(xiàn)象稱為光電導效應。光敏電阻就是基于這種效應的光電器件。(2) 光生伏特效應。在光線的作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效 應?；谠撔墓怆娖骷泄怆姵?。
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常用的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 各自的特點加上巧妙的設計,光電傳感器幾乎被應用于生活的各個方面。光電傳感器特點 有:(1)檢測距離長。如果在對射型中保留10m以上的檢測距離等
3、，便能實現(xiàn)其他檢測手段(磁 性、超聲波等)無法離檢測。 (2)對檢測物體的限制很少 。由于以檢測物體引起的遮光和反射 為檢測原理，所以不象接近傳感器等將檢測物體限定在金屬，它可對玻璃.塑料.木材.液體等幾 乎所有物體進行檢測。 (3)響應時間短。光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構成， 所以不包含機械性工作時間，響應時間非常短。 (4)分辨率高。能通過高級設計技術使投光光 束集中在小光點，或通過構成特殊的受光光學系統(tǒng)，來實現(xiàn)高分辨率。也可進行微小物體的檢 測和高精度的位置檢測。 (5)可實現(xiàn)非接觸的檢測?？梢詿o須機械性地接觸檢測物體實現(xiàn)檢 測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。因此，
4、傳感器能長期使用。 (6)可實現(xiàn)顏色判別。 通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合而 有所差異。利用這種性質，可對檢測物體的顏色進行檢測。 (7)便于調整。在投射可視光的類
型中,投光光束是眼睛可見的,便于對檢測物體的位置進行調整。
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硫化鉛光戟電陽火朋曲皤起8圖
二、創(chuàng)新應用舉例
1. 測溫功能 應用時,將感溫頭插入被測溫環(huán)境中,外部法蘭安裝密封。傳感器輸出端與二次儀表輸入端經(jīng)輻射至光電 轉換器接收, 轉換成毫伏電壓信號。感溫管一般為經(jīng)過特殊處理的高剛玉管或特殊材質管。光電轉換器由 光學透鏡、光欄、硅光電池,溫度穩(wěn)定性網(wǎng)絡
5、組成。高壓密封器將感溫管開口端高壓密封,防止感溫管透氣或 斷裂產(chǎn)生高壓泄露, 不影響輻射光傳輸,所以傳感器在現(xiàn)場工作時,可拆卸光電轉換器通過高壓密封器觀察 感溫管狀況或檢修光電轉換器, 信號傳輸導線為雙芯屏蔽銅電纜, 將傳感器輸出端按正負端與儀表信號輸 入端相接,接地端與地線相接,儀表上電即可實現(xiàn)測溫。
2. 火焰探測報警器
硫化鉛光敏電阻的暗電阻為1 MQ,亮電阻為0.2 MQ,峰值響應波長為2.2gm。硫化鉛光敏電阻處于VI 管組成的恒壓偏置電路，其偏置電壓約為6 V,電流約為6gA。V2管集電極電阻兩端并聯(lián)68嚇的電容，可以 抑制100 Hz以上的高頻，使其成為只有幾十赫茲的窄帶
6、放大器。V2、V3構成二級負反饋互補放大器，火焰 的閃動信號經(jīng)二級放大后送給中心控制站進行報警處理。采用偏置電路是為了在更換光敏電阻或長時間使 用后，器件阻值的變化不致于影響輸出信號的幅度， 確?；鹧鎴缶髂荛L期穩(wěn)定地工作。
3. 光控大門
我們都有這樣的苦惱每次開車到了小區(qū)大門都要等門衛(wèi)來開門或者等其按動電動門的開關，既費時又 費人力，如果巧妙地利用光電傳感器就可以實現(xiàn)光控大門。這里要用到一種電子元件——干簧繼電器，它由干 簧管和繞在干簧管外的線圈組成。當線圈內有電流時，線圈產(chǎn)生的磁場使密封在干簧管內的兩個鐵質簧片磁 化，兩個簧片在磁力作用下由原來的分離狀態(tài)變成連接狀態(tài)，線圈內沒有電流時
7、，磁場消失，瓷片在彈力的作用 下，回復到分離狀態(tài)。把光敏電阻裝在大門上汽車燈光能照到的地方，把帶動大門的電動機接在干簧管的電路 中，那么夜間汽車開到大門前，燈光照射光敏電阻時，干簧繼電器接通電動機電路，電動機帶動大門打開。
三、小結
以上介紹了光電傳感器的基本原理和其特點，并列舉了一些在生活實際中的創(chuàng)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(fā)展應用前景。光電式傳感器在科學技術領域、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活 中發(fā)揮著越來越重要的作用。人類社會對傳感器提出的要求越來越高是其發(fā)展的強大動力，突飛猛進現(xiàn)代科 學技術的則為其提供了堅強的后盾，我們相信在不懈地探索中，光電傳感器的應用定會有新的飛躍。
參考文獻:
[1]唐守鋒，童敏.檢測與轉換技術. 中國礦業(yè)大學出版社.
科技論文光學傳感器創(chuàng)新應用
