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光電傳感器的組成及分類
點擊次數：174 發(fā)布時間：2025-3-19
光電傳感器一般由處理通路和處理元件2 部分組成。其基本原理是以光電效應為基礎，把被測量的變化轉換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將非電信號轉換成電信號。光電效應是指用光照射某一物體，可以看作是一連串帶有一定能量為的光子轟擊在這個物體上，此時光子能量就傳遞給電子，并且是一個光子的全部能量一次性地被一個電子所吸收，電子得到光子傳遞的能量后其狀態(tài)就會發(fā)生變化，從而使受光照射的物體產生相應的電效應。通常把光電效應分為3 類：
（1 ）在光線作用下能使電子逸出物體表面的現象稱為外光電效應，如光電管、光電倍增管等；
（2 ）在光線作用下能使物體的電阻率改變的現象稱為內光電效應，如光敏電阻、光敏晶體管等；
（3 ）在光線作用下，物體產生一定方向電動勢的現象稱為光生伏*應，如光電池等。
光電檢測方法具有精度高、反應快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數多，傳感器的結構簡單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在檢測和控制中應用非常廣泛。
光電傳感器是各種光電檢測系統中實現光電轉換的關鍵元件，它是把光信號（可見及紫外鐳射光）轉變成為電信號的器件。
光電式傳感器是以光電器件作為轉換元件的傳感器。它可用于檢測直接引起光量變化的非電物理量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點，因此在工業(yè)自動化裝置和機器人中獲得廣泛應用。新的光電器件不斷涌現，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進一步應用開創(chuàng)了新的一頁。
光電傳感器
光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。 把被測量的變化轉換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。
光電效應原理
光電元件是光電傳感器中重要的組成部分，它的核心工作原理是不同類型的光電效應。根據波粒二象性，光是由光速運動的光子所組成， 當物體受到光線照射時，其內部的電子吸收了光子的能量后改變狀態(tài)，自身的電性質也會發(fā)生改變，這樣的現象稱為光電效應。
根據電屬性狀態(tài)的不同變化，將光電效應分為以下三種：
1）外光電效應
在光線作用下使電子逸出物體表面的現象稱為外光電效應?；谕夤怆娦墓怆娫泄怆姽?，光電倍增管等
2）光電導效應
半導體內的電子吸收光子后不能躍出半導體，使物體的電導率發(fā)生變化，或產生光生電動勢的現象稱為內光電效應。內光電效應按其工作原理可分為光電導效應和光生伏*應?；诠怆妼墓怆娫泄饷綦娮?，光敏晶體管等
3）光生伏*應
在光線作用下，物體產生一定方向電動勢的現象稱為光生伏*應?；诠馍?應的光電元件有光電池和光敏二極管、三極管等
光電元件工作原理
基于不同的光電效應，我們來看一下他們分別是如何工作的：
外光電效應器件
利用物質在光的照射下發(fā)射電子的外光電效應而制成的光電器件，一般都是真空的或充氣的光電器件，如光電管和光電倍增管。
以光電管為例，當入射光照射在陰極上時，單個光子把它的全部能量傳遞給陰極材料中的一個自由電子，從而使自由電子的能量增加。當電子獲得的能量大于陰極材料的逸出功時，它就可以克服金屬表面束縛而逸出，形成電子發(fā)射，這種電子稱為光電子。 只有當入射光的頻率高于極限頻率時，才會產生光電子。
光電子產生之后，被真空管中的陽極所吸收，從而產生電流。若此時增加光照強度，更多的光子將會照射到陰極材料，從而產生更多光電子，光電流也會相應增加。在電阻R值確定的情況下，回路中的光電流與入射光的光照強度成函數關系，從而實現光電轉化，通過測量電路讀取電流數，即可算出光照強度。