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1、班 级 学 号 本科毕业设计论文题 目 光电传感器技术的新发展及应用 学 院 专 业 学生姓名 导师姓名 毕业设计（论文）诚信声明书本人声明：本人所提交的毕业论文 光电传感器技术的新发展及应用 是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中加以说明；有关教师、同学和其他人员对本文的写作、修订提出过并为我在论文中加以采纳的意见、建议，均已在我的致谢辞中加以说明并深致谢意。本论文和资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者： （签字） 时间： 年 月 日指导教师已阅： （签字） 时间： 年 月 日西 安 电 子 科 技 大 学 长
2、 安 学 院毕业设计（论文）任务书学生姓名 学号 指导教师 职称 学院 专业 题目名称 光电传感器技术的新发展及应用 任务与要求本课题要求学生对光感应器技术及器件（包括器件的分类、分装、性能、应用场合等等）做初步了解，再介绍这些技术的具体应用，并结合资料分析其发展趋势。 要求： 1、查找与光电传感器技术相关的资料。认真阅读查找的文献资料。2、通过对文献资料的分析、总结、归纳、比较，确定本课题的研究方法。3、撰写论文的提纲和框架结构。4、撰写论文时结果与讨论中对所列的论据、现象等要作充分分析。做出结论时要有充足的论据作为依据，不可带有主观的牵强附会。5、论文内容要论点突出，论据充分，论证有力，数
3、据可靠，结构紧凑，层次分明，图表清晰，格式规范，语言流畅，结论正确。开始日期 2013年1月10日 完成日期 2013年5月24日 院长（签字） 2013年 月 日注：本任务书一式两份，一份交学院，一份学生自己保存。西 安 电 子 科 技 大 学 长 安 学 院毕业设计（论文）工作计划学生姓名 学 号 指导教师 职 称 学 院 专 业 题目名称 光电传感器技术的新发展及应用 一、毕业设计（论文）进度起 止 时 间 工 作 内 容2013年1月10日（起）1月10日 1月20日 选定毕业论文题目，和指导老师见面 1月21日 3月5日 上网查找资料，查找相关书籍，设计论文流程 3月6日 3月20日
4、 提交开题报告和写作提纲 3月21日 4月20日 撰写初稿，撰写二稿4月21日 5月24日 撰写终稿，准备答辩二、主要参考书目（资料） 1 刘笃仁, 传感器原理及应用技术(第2版), 西安电子科技大学出版社, 2009 2 余瑞芬, 传感器原理, 北京:航空工业出版社, 1995 3 张正伟, 传感器原理与应用, 北京：中央广播电视大学出版, 1991三、主要仪器设备及材料 计算机四、教师的指导安排情况（场地安排、指导方式等） 每周集中汇报，指导一次五、对计划的说明注：本计划一式两份，一份交学院，一份学生自己保存（计划书双面打印）西 安 电 子 科 技 大 学 长 安 学 院毕业设计（论文）中
5、期检查表学 院专 业学生姓名学 号班 级导师姓名职 称单 位西安电子科技大学题目名称光电传感器技术的新发展及应用检 查 内 容检 查 结 果题目是否更换及更换原因否学生出勤情况80%的出勤率，时间抓的很紧进 度 评 价（完成总工作量的百分比）70%质量评价、进度描述目前已完成数据资料的搜集和整理，以下正在进行的是毕业论文初稿的撰写，已完成部分质量较好总 体 评 价（按优、良、中、及格、不及格五挡评价）良存在的问题与建议论文涉及方面较广，建议在现有基础上能够更加翻阅和整理出更加完善的资料，以补充现有的不足，需要阅读更多书籍或查找资料来完成学 院 审 核（盖章）注：此表由指导教师填写，中期检查成绩
6、将作为毕业设计总成绩的一部分；此表装订入毕业设计（论文）中。西 安 电 子 科 技 大 学 长 安 学 院毕业设计（论文）成绩登记表学 院专 业姓 名学 号成 绩题目名称光电传感器技术的新发展及应用指导教师职 称指导教师评语及对成绩的评定意见本文主要介绍了光电传感器的基本原理和其特点,并列举了一些在生活实际中的创新应用实例及新型传感器，分析了光电传感器的发展趋势和动向，预见光电传感器无限的发展应用前景。 刘博宇同学在完成论文期间，查阅了大量专业资料和文献，选题难度适当，论文目的明确。在进行论文指导过程中，工作态度认真，遵守纪律，工作记录详细、具体。该论文用语规范，具有一定的质量和水平，符合本科
7、毕业生论文要求，同意参加答辩。签名 年 月 日评阅人评语及成绩评定意见论文的选题具有一定的理论价值和显著的工程应用价值，工作量充足。论文概括全面，撰写认真，格式规范，层次分明，反映出作者扎实的理论基础和系统的专业知识，具有一定的科研工作能力。 签名 年 月 日答辩小组意见签名 年 月 日学院答辩委员会意见答辩委员会主任签名 （学院盖章） 年 月 日注：学院、专业名均写全称；成绩登记表双面打印摘 要随着科学技术的不断进步，光电传感器以其具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应灵敏、形式灵活多样等优点，并依靠检测技术手段对信息进行获取、筛选和传输，来实现自动控制，广泛应用于生产、生
8、活、安防、军事等各个领域。信息革命的两大重要支柱是信息的采集和处理，而信息采集的关键是传感器，传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是摄取信息的关键器件。传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节，是现代信息技术的重要组成部分，是现代信息系统和各种装备不可缺少的信息采集手段，也是采用微电子技术改造传统产业的重要方法。它与通信技术和计算机技术构成了信息技术的三大支柱，是当前各发达国家竞相发展的高技术，是进入2l世纪以来优先发展的十大项尖技术之一。本文主要对光电传感器的基本原理和其特点进行了详细阐述,并综述了一些在生产、生活、安防、军事等领域中的创新应用实例和近几年高端前沿的新型传感器技术，分
9、析了光电传感器的发展趋势和应用前景。关键词：光电传感器 光电传感器技术 发展及应用 ABSTRACTThe rapid development of science technology, the photoelectric transducer has The photoelectric transducer has become a common in all kinds of photoelectric detection system of photoelectric conversion of the key components, and plays an important ro
10、le in the field of sensor, such as facilities of industry, living, defenses and security, military, because it has been a simple structure, and the form of non-contact, high-reliability, high-precision, responsive, flexible and diverse and it can be measured many parameters. The automatic control ha
11、s been achieve by the detection techniques of information acquisition, filtering and transmission about the photoelectric transducer. The acquisition and processing of information is the two important pillars of the information revolution, and the transducer is an important technical foundation betw
12、een the new technological revolution and the information society, which is a key device for intake information. Transducer technology is an important part of the testing and automatic control, which is an important part of modern information technology, modern information systems and various types o
13、f equipment indispensable means of information collection, microelectronics technology to transform traditional industries. The history of the development of photoelectric transducers and the basic principles of photoelectric transducers and features have been illustrated in this paper in detail, an
14、d the applications of a photoelectric sensor technology in some areas such as industry, agriculture, life, military has been summarized. At the same time, the development and applications of the photoelectric transducer technology have been analyzed.Keywords： Photoelectric transducer Technology of p
15、hotoelectric transducer Application and development目 录第一章 绪 论11.1 传感器技术的发展史与现状11.2 光电传感器概述2第二章 光电传感器52.1 光电传感器的原理与特点52.1.1 光电传感器的工作原理52.1.2 光电传感器的特点72.2光电传感器的分类8第三章 光电传感器技术的应用113.1 光电传感器在自动化生产线上的应用113.1.1 光电色质检测113.1.2 光电式带材跑偏检测器113.1.3 包装充填物高度检测123.1.4 彩塑包装制袋塑料薄膜位置控制133.1.5 产品计数器133.1.6 测量转速143.1.7
16、 测量温度143.1.8 测量工件表面的缺陷153.2 光电传感器在安防系统中的应用153.2.1 光电式烟雾报警器153.2.2 防盗报警电路153.3 光电传感器在生活中的应用163.3.1 条形码扫描笔163.3.2 公共汽车关门安全指示器173.3.3 自动门传感173.4 光电传感器的其他应用173.4.1 在烟尘浊度监测上的应用173.4.2 在高压大电流测试中的应用183.4.3光电传感器在继电保护中的应用183.4.4 光电传感器在军事领域的应用19第四章 几种新型光电传感器214.1 CCD传感器214.1.1 CCD的结构和基本原理214.1.2 电荷耦合器件224.1.3
17、 CCD图像传感器应用254.2 CMOS传感器274.2.1 CMOS的结构和基本原理274.2.2 CMOS图像传感器的应用284.2.3 CMOS与CCD光电传感器的性能比较284.3 光纤传感器294.3.1 光纤传感器的原理和组成294.3.2 光纤传感器的类型及特点304.3.3 光纤传感器的应用领域314.4 光电池334.4.1光电池的原理及结构334.4.2 光电池的分类及特性354.4.3 光电池的应用37第五章 光电传感器技术的发展趋势395.1 传感器改善性能的途径及发展方向395.2 光电传感器技术的新发展39第六章 结 论43致 谢44参考文献46第一章 绪 论1.
18、1 传感器技术的发展史与现状传感器技术是在20世纪的中期才刚刚同世的。在那时，与计算机技术和数字控制技术相比，传感技术的发展都落后于它们，不少先进的成果仍停留在实验研究阶段，并没有投入到实际生产与广泛应用中。传感器技术的发展经历了三个阶段,即结构型传感器、物性型传感器和智能型传感器。1、结构型传感器：以其结构部分变化或结构部分变化后而引起某种场的变化来反映被测量的大小及变化。 2、物性型传感器：利用构成传感器的某些材料本身的物理特性在被测量的作用下发生变化，从而将被测量转换为电信号或其它信号输出。 3、智能型传感器：把传感器与微处理器有机地结合成一个高度集成化的新型传感器。它以嵌入式微处理器为
19、核心,集成了传感单元、信号处理单元和网络接口单元,它与结构型、物性型传感器相比,能瞬时获取大量信息,对所获得的信息还具有信号处理的功能,使信息的质量大大提高,其功能也扩展了，由单一功能、单一检测向多功能和多点检测发展;从被动检测向主动进行信息处理方向发展;从孤立元件向系统化、网络化发展;从就地测量向远距离实时在线测控发展,已成为传感器技术发展的主要方向之一 刘笃仁, 传感器原理及应用技术(第2版), 西安电子科技大学出版社, 2009 。其测量技术、方法和特点的发展历程见表1.1 余瑞芬, 传感器原理, 北京:航空工业出版社, 1995。 表1.1 传感器的发展阶段时间传感器特点测量技术测量方
20、法测量特点测量变量4050年代结构型传感器模拟测量法单参数测量静态或工作参数温度、压力、流量、物位、电压、电流、功率60年代数字测量法复参数扫描测量动态、不接触式、质量指标重力、位移、尺寸、速度、加速度、湿度、气候、离子等70年代物性型传感器（直接变换）模拟、数字混合测量法图形测量（二维）振动、位移等机械运转状态；设备异常状态如过热、泄漏、绝缘等；产品在线检测如表面质量、形状等；80年代至今物性型传感器、智能型传感器（带微处理器）测量技术与信息处理技术相结合多层扫描、 数据处理、物体识别（三维）五官感觉我国于20世纪60年代开始传感技术的研究与开发经过“六五”到“九五”的国家攻关，在传感器研的
21、开发、设计、制造、可靠性改进等方面获得明显进步，并在数控机床攻关中取得了发明专利。初步形成了传感器研究、开发、生产和应用的体系。但从总体上讲，它还不能适应我国经济与科技的迅速发展，我国不少传感器、信号处理和识别系统仍然依赖进口。同时，我国传感技术产品的市场竞争力优势尚未形成，如产品的改进与革新速度慢、生产与应用系统的创新与改进少等。在国外，传感器技术早期多用于国家级项目的科研研发以及各国军事技术、航空航天领域的试验研究。然而随着各国机械工业、电子、计算机、自动化等相关信息化产业的迅猛发展以欧美和日本等西方国家为代表的传感器研发及其相关技术产业的发展已在国际市场中逐步占有了主要的份额。特别是近2
22、0年来，随着社会的进步，科学技术的发展，电子技术日新月异，计算机的普及和应用把人类带到了信息时代。新型传感器与计算机相结合，不但使计算机的应用进入了崭新时代，也为传感器技术展现了一个更加广阔的应用领域和发展前景。1.2 光电传感器概述近年来，随着各种新型光电器件的不断涌现，特别是激光技术和图像技术的迅猛发展。光电传感器已成为各种光电检测系统中常见的光电转换的关键元件，在传感器领域中扮演着重要角色,在非接触测量领域占据绝对统治地位。光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电
23、元件三部分组成。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。目前，光电式传感器已在国民经济和科学技术各个领域得到广泛的应用，并发挥着越来越重要的作用 张正伟, 传感器原理与应用, 北京：中央广播电视大学出版, 1991 。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、
24、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。第二章 光电传感器2.1 光电传感器的原理与特点2.1.1 光电传感器的工作原理 张燕, 曾光宇, 光电式传感器的应用与发展, 科技情报开发与应用, 2006年13期光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的，它的物理基础是光电效应。光电传感器的基本结构如图2.l，主要由光源，光通路、光电元件和测量电路四个部分组成。 光学 通路 输出量 测量电路光电元件 光 源 被测量1 被测量2 图2.1 光电传感器工作原理图 由于光电传感器是一种依靠被测物与光电元件和光源之间的关系，为达到测量目的，光电传感器的光源扮演着
25、很重要的角色，所以光电传感器的电源通常是一个恒光源，常用光源有以下几种：发光二极管、丝灯泡、激光。光电元件是将光能转换为电能的一种传感器件并负责把光信号(红外、可见及紫外光辐射)转变成为电信号。光电元件有光敏电阻、光电二极管、光电三极管、发光二极管(LED)、光电倍增管、光电池、光电耦合器件等。由光源、光学通路和光电元件组成的光电传感器在用于光电检测时，还必须配备适当的测量电路。测量电路能够把光电效应造成的光电元件电性能的变化转换成所需要的电压或电流，并对光电元件输出的电信号进行放大或转换。不同的光电元件，所要求的测量电路也不相同。下面介绍几种半导体光电元件常用的测量电路。半导体光敏电阻可以通
26、过较大的电流，所以在一般情况下，无需配备放大器。在要求较大的输出功率时，可用图2.2所示的电路。图2.3（a）给出带有温度补偿的光敏二极管桥式测量电路。当入射光强度缓慢变化时，光敏二极管的反向电阻也是缓慢变化的，温度的变化将造成电桥输出电压的漂移，必须进行补偿。图中一个光敏二极管做为检测元件，另一个装在暗盒里，置于相邻桥臂中，温度的变化对两只光敏二极管的影响相同，因此，可消除桥路输出随温度的漂移。光敏三极管在低照度入射光下工作时，或者希望得到较大的输出功率时，也可以配以放大电路，如图2.3所示。图2.3 光敏晶体管测量电路a)光敏二极管测量电路 b)光敏三极管测量电路 图2.2 光敏电阻测量电
27、路 由于光敏电池即使在强光照射下，最大输出电压也仅0.6V，还不能使下一级晶体管有较大的电流输出，故必须加正向偏压，如图2.3（a）所示。为了减小晶体管基极电路阻抗变化，尽量降低光电池在无光照时承受的反向偏压，可在光电池两端并联一个电阻。或者像图2.3（b）所示的那样利用锗二极管产生的正向压降和光电池受到光照时产生的电压叠加，使硅管e、b极间电压大于0.7V，而导通工作。这种情况下也可以使用硅光电池组，如图2.4所示。图2.4 光电池测量电路半导体光电元件的光电转换电路也可以使用集成运算放大器。硅光敏二极管通过集成运放可得到较大输出幅度，如图2.5（a）所示。当光照产生的光电流为时，输出电压为
28、了保证光敏二极管处于反向偏置，在它的正极要加一个负电压。图2.5（b）给出硅光电池的光电转换电路，由于光电池的短路电流和光照成线性关系，因此将它接在运放的正、反相输入端之间，利用这两端电位差接近于零的 特点，可以得到较好的效果。在图中所示条件下，输出电压 图2.5 使用放大器的光敏元件放大电路a)硅光敏二极管放大电路 b)硅光电池放大电路由于半导体材料的许多电学特性都因受到光的照射而发生变化，一般情况下，光电传感器由发送器、接收器和检测电路三部分构成(如图2.6)。图2.6 光电传感器构成示意图其中，发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外
29、发射二极管。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。 2.1.2 光电传感器的特点1、检测距离长：通过设计使投光光束集中从而提高分辨率，可以实现无机械接触地检测物体，能够实现其他检测手段(如：磁性、超声波等)不能检测的对象。2、非机械性接触检测：不会对检测物体和传感器造成损坏，从而提高传感器的寿命；3、检测物体种类多：对检测物体的限制少：利用被检测物对光束的遮挡或反射，因此物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测如玻璃、塑料、木材、液体等几乎所
30、有物体都能进行检测；4、可实现对检测物体的颜色辨别：通过检测物体形成的光的反射率和吸收率，根据被透光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质，可对检测物体的颜色进行检测；5、响应时间很短：传感器的电路都由电子元件构成，不包含机械性工作时间，加上光本身就高速，所以响应时间非常短；6、易于调整：在投射可视光的类型中，投光的光束是可见光，易于对检测物体的位置进行调整；7、由于光电传感器所使用的光敏元件是光敏电阻和光敏二极管等，所以具有精度高、性价比高、抗干扰能力强和可靠性强等优点。2.2光电传感器的分类光电传感器用于检测多种非电量，由于光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统
31、是多种多样的。按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类：即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器 徐伟, 光电传感器的研究与应用, 创新科技导报, 2010。按照工作方式可分为：第一类、漫反射式光电传感器：它的检测头里也装有一个发射器和一个接受器，没有反光板。正常情况下，发射器发出的光接受器是收不到的，只有当检测物通过时挡住了光，并把光部分反射回来，接受器才收到光信号，然后输出一个开关控制信号。特征：有效作用距离是由目标的反射能力决定，由目标表面性质和颜色决定。被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电传感器是首选的检测模式。第二类、反射式光电传感器：集发射器与接收器于一体，
32、光电开关发射器发出的光线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。特征：辨别不透明的物体；借助反射镜部件，形成高的有效距离范围；不易受干扰，使用在野外或者有灰尘的环境中比较可靠。第三类、对射式光电传感器：它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体为不透明时，对射式光电传感器是最可靠的检测装置。第四类、槽式光电传感器：又叫做U型光电开关，通常采用标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体
33、经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了开关信号。槽式光电开关比较适合检测高速运动的物体，并且它能分辨透明与半透明物体，使用安全可靠。第五类、光纤式光电传感器：把来自光源的光用光纤引导到检测点，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质发生变化再把检测到的光信号用光纤引导到光接收器就组成光纤式光电开关，主要对距离远的被检测物体进行检测 谭文杰, 崔日婷, 浅析光电传感器技术在地铁中的应用, 科技风, 2012。第三章 光电传感器技术的应用3.1 光电传感器在自动化生产线上的应用3.1.1 光电色质检测最早最成熟的应用主要是在粮食加工、分选领域的应用，主要是用于各类谷物、杂粮分选的色
34、选机。色选机是根据物料光学特性的差异，利用光电技术将颗粒物料中的异色颗粒自动分拣出来的设备，按照待分选物料种类的不同，色选机可分为大米色选机、杂粮色选机和茶叶色选机等。如图3.1所示，在产品包装前先由光电检测色质，物品颜色有偏差时就有比较电压差输出，接通电磁阀，由压缩空气将差异物品吹出 邓建云, 光电传感器在自动控制中的应用, 电子世界, 2012年09期。 图 3.1 色选机工作原理3.1.2 光电式带材跑偏检测器光电式带材跑偏检测器主要用于印染、送纸、胶片、磁带生产过程中。带材跑偏检测器用来检测带型材料在加工中偏离正确位置的大小及方向，从而为纠偏控制电路提供纠偏信号，光电式带材跑偏检测器原
35、理如图3.2(a)，光源发出的光线经过透镜2会聚为平行光束，投向透镜3，随后被会聚到光敏电阻上。在行光束到达透镜3的途中，有部分光线受到被测带材的遮挡。使传到光敏电阻的光通量减少。图3.2 光电式带材跑偏检测器原理图3.2(b)为测量电路简图，R1、R2是同型号的光敏电阻,R1作为测量元件装在带材的下方，R2用遮光罩罩住，起温度补偿作用。当带材处于正确位置时，由R1、R2、R3、R4组成的电桥平衡，使放大器输出电压U0为0。当带材跑偏时（左偏或右偏），遮光面积减少（增加），光敏电阻R1阻值减少（增加），电桥失去平衡。差动放大器将这一不平衡电压放大，输出电压为负值（正值），它反映了带 材跑偏的方
36、向及大小。输出信号U0一方面由显示器显示出来，另一方面被送到执行机构，为纠偏控制系统提供纠偏信号。3.1.3 包装充填物高度检测用容积法计量包装的成品，除了对重量有一定误差范围要求外，一般还对充填高度有一定的要求，以保证商品的外观质量。不符合充填高度的成品将不许出厂。如图3.3所示，当充填高度h偏差太大时，光电接头没有电信号，即由执行机构将包装物品推出进行处理。图3.3 包装充填物高度检测原理图利用光电开关还可以进行产品流水线上的产量统计、对装配件是否到位及装配质量进行检测，例如灌装时瓶盖是否压上、商标是否漏贴，以及送料机构是否断料等。 图3.4(a)3.1.4 彩塑包装制袋塑料薄膜位置控制
37、图3.4(b)图3.4(a)为包装机塑料薄膜位置控制系统原理。成卷的塑料薄膜上印有商标和文字,并有定位色标。包装时要求商标及文字定位准确,不得将图案在中间切断。薄膜上商标的位置由光电系统检测,并经放大后去控制电磁离合器。薄膜上色标（ 不透光的一小块面积,一般为黑色）未到达定位色标位置时,光电系统因投光器的光线能透过薄膜而使电磁离合器有电而吸合,薄膜得以继续运动,薄膜上的色标到达定位色标位置时,因投光器的光线被色标挡住而发出到位的信号,此信号经光电变换、放大后,使电磁离合器断电脱开,薄膜就准确地停在该位置,待切断后再继续运动。 当薄膜上的色标未到达光电管时,光电继电器线圈无电流通过,伺服电机转动
38、,带动薄膜继续前进；当色标到达光电管位置时,光电继电器线圈有电流,伺服电机立即停转,因而薄膜就停在那一个位置。当切断动作完成后,又使伺服电机继续转动，如图3.4(b)所示。 3.1.5 产品计数器如图3.5所示，产品在传送带上运行时，不断地遮挡光源到光电传感器的光路，使光电脉冲电路产生一个个电脉冲信号。产品每遮光一次，光电传感器电路便产生一个脉冲信号，因此，输出的脉冲数即代表产品的数目，该脉冲经计数电路计数并由显示电路显示出来。图3.5 产品计数器原理简图 图3.6 3.1.6 测量转速工业生产中对转速的检测应用的非常多，尤其是在电机控制领域，将光电传感器应用到转速测量里是运用将转速变换成光通
39、量的变化，再经过光电元件转换成电量的变化即可得到转速的原理，如图3.6所示。在被测的转动轴上装上光电编码器，它是由光栅盘和光电检测装置组成，编码器随轴转动，当光线通过编码器的夹缝时，光电检测装置就会产生一个电脉冲，转轴连续转动，光电元件就输出一列与转速成正比的电脉冲数。在孔或齿数一定时，脉冲数就和转速成正比。如果调制盘上的孔数为x，测量的时间为t秒，脉冲数为N，被测转速为n(r/min)，此时n=60N/xt 任海萍, 光电传感器的应用与发展, 科技风, 2011。3.1.7 测量温度温度测量在工业上应用也非常广泛，利用传感器的感温特性来实现对温度的测量，应用时将感温头放置于被测温环境中，传感
40、器输出端与仪表输入端经辐射至光电转换器接收，转换成标准电压信号。感温管一般为经过特殊处理的高刚玉管或特殊材质管。高压密封器将感温管开口端高压密封，防止泄露。信号输出导线为双芯屏蔽铜电缆，将传感器输出端按正负端与仪表信号输入端相接，接地端与地相接，仪表上电即可实现测温。 图3.73.1.8 测量工件表面的缺陷用光电传感器测量工件表面缺陷的工作原理，如图3.7所示。激光管1发出的光束经过透镜2和3变为平行光束，再由透镜4把平行光束聚焦在工件7的表面上，形成宽约0.1mm的细长光带。光栏5用于控制光通量。如果工件表面有缺陷(粗糙、裂纹等),则会引起光束偏转或散射，这些光被硅光电池6接收即可转换成电信
41、号输出 董晓娇, 苏绍兴, 颜晓河, 光电传感器器及其应用, 电子工业专用设备, 2006 。3.2 光电传感器在安防系统中的应用3.2.1 光电式烟雾报警器 图3.8如图13所示。没有烟雾时，发光二极管发出的光线直线传播，光电三极管没有接收信号，没有输出；有烟雾时，发光二极管发出的光线被烟雾颗粒折射，使三极管接受到光线，有信号输出，发出报警。3.2.2 防盗报警电路将光电断路器安装于抽屉的背后，并设一电源开关置于隐蔽的地方，当需要防盗时，将开关合上。平时由于挡板插入槽口，光电三极仅有暗电流，BG不导通，继电器J不吸合。当小偷撬开抽屉时，一拉开抽屉则挡板离开槽口，光电三 图3.9极管的光电流使
42、R2上产生接近电源的电压，BG导通，继电器吸合，发出报警信号，如图3.9所示。 3.3 光电传感器在生活中的应用3.3.1 条形码扫描笔 图3.10(a)如图所示，当扫描笔头在条形码上移动时，若遇到黑色线条，发光二极管的光线将被黑线吸收，光敏三极管接收不到反射光，呈高阻抗，处于截止状态。当遇到白色间隔时，发光二极管所发出的光线，被反射到光敏三极管的基极，光敏三极管产生光电流而导通。 图3.10(b)整个条形码被扫描过之后，如图3.10(b)。光敏三极管将条形码变形一个个电脉冲信号，该信号经放大、整形后便形成脉冲列，再经计算机处理，完成对条形码信息的识别。图 3.11 3.3.2 公共汽车关门安
43、全指示器如图3.11所示，当车门关好时，挡板插入光电断路器槽口，光电三极管无工作电流，其输出为高电平；当三个车门全关好时，则相应地输出三个高电平信号。则与门的输出为高电平 ，绿灯亮。若其中有一个车门没关好（或没关严），则与门输出为低电平，使红灯亮。 3.3.3 自动门传感自动门传感运用在地铁自动门或电梯自动门中。把1个发射器和1个接受器将它们分别装在对射距离内，发射器和接受器的镜头应该正对，且在同一高度。可以检测位于光轴上，且直径大于30mm的不透明物体。 图3.12对屏蔽门(或安全门)与列车车体之间，一旦乘客或大件物品有意、无意被夹在屏蔽门和列车车体之间的空隙，就会遮挡红外光线，判断出有障碍物，并及时输出声光报警信号，同时通知列车司机或车站管理人员。为了防止两对传感器相互干扰，发射器l和接受器1的频率都调整为频率A。发射器2和接受器2的频率都调整为频率B，如图3.12所示。 为了防止外部环境光(如太阳光)直射产生的干扰，或者灰尘落在镜头上以及长期积灰产生的影响，在发射器和接受器的镜头前加装长圆形套筒 陈照章,