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光電傳感器

光電傳感器不可取代的優(yōu)越性

發(fā)布日期:2022-10-09 點(diǎn)擊率:101

  光電傳感器是一種以光電效應(yīng)為理論基礎(chǔ),由光電材料構(gòu)成的器件。在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天,人類已經(jīng)入瞬息萬變的信息時(shí)代,人們?cè)谌粘I睿a(chǎn)過程中,主要依靠檢測(cè)技術(shù)對(duì)信息經(jīng)獲取、篩選和傳輸,來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)控制,自動(dòng)調(diào)節(jié),目前我國(guó)已將檢測(cè)技術(shù)列入優(yōu)先發(fā)展的科學(xué)技術(shù)之一。

  由于微電子技術(shù),光電半導(dǎo)體技術(shù),光導(dǎo)纖維技術(shù)以及光柵技術(shù)的發(fā)展,使得光電傳感器的應(yīng)用與日俱增。這種傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、非接觸、高可靠性、高精度、可測(cè)參數(shù)多、反應(yīng)快以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,形式靈活多樣等優(yōu)點(diǎn),因此在自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用。

  光電傳感器是一種小型電子設(shè)備,它可以檢測(cè)出其接收到的光強(qiáng)的變化。早期的用來檢測(cè)物體有無的光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設(shè)備,發(fā)射器帶一個(gè)校準(zhǔn)鏡頭,將光聚焦射向接收器,接收器出電纜將這套裝置接到一個(gè)真空管放大器上。在金屬圓筒內(nèi)有一個(gè)小的白熾燈做為光源。這些小而堅(jiān)固的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器的雛形。LED發(fā)光二極管最早出現(xiàn)在19世紀(jì)60年代,現(xiàn)在我們可以經(jīng)常在電氣和電子設(shè)備上看到這些二極管做為指示燈來用。

  LED就是一種半導(dǎo)體元件,其電氣性能與普通二極管相同,不同之處在于當(dāng)給LED通電流時(shí),它會(huì)發(fā)光。由于LED是固態(tài)的,所以它能延長(zhǎng)傳感器的使用壽命。因而使用LED的光電傳感器能被做得更小,且比白熾燈傳感器更可靠。不象白熾燈那樣,LED抗震動(dòng)抗沖擊,并且沒有燈絲。另外,LED所發(fā)出的光能只相當(dāng)于同尺寸白熾燈所產(chǎn)生光能的一部分.激光二極管除外,它與普通LED的原理相同,但能產(chǎn)生幾倍的光能,并能達(dá)到更遠(yuǎn)的檢測(cè)距離。LED能發(fā)射人眼看不到的紅外光,也能發(fā)射可見的綠光、黃光、紅光、藍(lán)光、藍(lán)綠光或白光。

  經(jīng)調(diào)制的LED傳感器,1970年,人們發(fā)現(xiàn)LED還有一個(gè)比壽命長(zhǎng)更好的優(yōu)點(diǎn),就是它能夠以非常快的速度來開關(guān),開關(guān)速度可達(dá)到KHz。將接收器的放大器調(diào)制到發(fā)射器的調(diào)制頻率,那么它就只能對(duì)以此頻率振動(dòng)的光信號(hào)進(jìn)行放大。我們可以將光波的調(diào)制比喻成無線電波的傳送和接收。將收音機(jī)調(diào)到某臺(tái),就可以忽略其他的無線電波信號(hào)。經(jīng)過調(diào)制的LED發(fā)射器就類似于無線電波發(fā)射器,其接收器就相當(dāng)于收音機(jī).鏡頭的機(jī)械屏蔽手段,使接收器只能接收到發(fā)射器發(fā)出的光,才能使其能量變得很高。相比之下,經(jīng)過調(diào)制的接收器能忽略周圍的光,只對(duì)自己的光或具有相同調(diào)制頻率的光做出響應(yīng)。

  未經(jīng)調(diào)制的傳感器用來檢測(cè)周圍的光線或紅外光的輻射,如剛出爐的紅熱瓶子,在這種應(yīng)用場(chǎng)合如果使用其它的傳感器,可能會(huì)有誤動(dòng)作。如果一個(gè)金屬發(fā)射出的光比周圍的光強(qiáng)很多的話,那么它就可以被周圍光源接收器可靠檢測(cè)到。周圍光源接收器也可以用來檢測(cè)室外光.但是并不是說經(jīng)調(diào)制的傳感器就一定不受周圍光的干擾,當(dāng)使用在強(qiáng)光環(huán)境下時(shí)就會(huì)有問題。

  例如,未經(jīng)過調(diào)制的光電傳感器,當(dāng)把它直接指向陽光時(shí),它能正常動(dòng)作。我們每個(gè)人都知道,用一塊有放大作用的玻璃將陽光聚集在一張紙上時(shí),很容易就會(huì)把紙點(diǎn)燃。設(shè)想將玻璃替換成傳感器的鏡頭,將紙?zhí)鎿Q成光電三極管,這樣我們就很容易理解為什么將調(diào)制的接收器指向陽光時(shí)它就不能工作了,這是周圍光源使其飽和了。調(diào)制的LED改進(jìn)了光電傳感器的設(shè)計(jì),增大了檢測(cè)距離,擴(kuò)展了光束的角度,人們逐漸接受了這種可靠易于對(duì)準(zhǔn)的光束。

  紅外光LED是效率最高的光束,同時(shí)也是在光譜上與光電三極管最匹配的光束。但是有些傳感器需要用來區(qū)分顏色如色標(biāo)檢測(cè),這就需要用可見光源。

  在早期,色標(biāo)傳感器使用白熾燈做光源,使用光電池接收器,直到后來發(fā)明了高效的可見光LED。現(xiàn)在,多數(shù)的色標(biāo)傳感器都是使用經(jīng)調(diào)制的各種顏色的可見光LED發(fā)射器。經(jīng)調(diào)制的傳感器往往犧牲了響應(yīng)速度以獲取更長(zhǎng)的檢測(cè)距離,這是因?yàn)闄z測(cè)距離是一個(gè)非常重要的參數(shù)。未經(jīng)調(diào)制的傳感器可以用來檢測(cè)小的物體或動(dòng)作非常快的物體,這些場(chǎng)合要求的響應(yīng)速度都非常快。但是,現(xiàn)在高速的調(diào)制傳感器也可以提供非常快的響應(yīng)速度,能滿足大多數(shù)的檢測(cè)應(yīng)用。時(shí)代在發(fā)展,科學(xué)技術(shù)在更新,光電傳感器種類也日益增多,應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛,光電傳感器具有其他傳感器所不能取代優(yōu)越性,因此它發(fā)展前景非常好,應(yīng)用也會(huì)越來越廣泛。

  

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