[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領域中應用非常廣泛。文章發表在《無線電工程》上，是北京職稱論文發表范文，供同行參考。
[關鍵詞]光電式 傳感器 創新應用
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射的現象稱為外光電效應。在光線作用下,物體的導電性能發生變化或產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生一定方向的電動勢的現象稱為光生伏特效應。基于該效應的光電器件有光電池。
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,便能實現其他檢測手段(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,來實現高分辨率。也可進行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。(5)可實現非接觸的檢測。可以無須機械性地接觸檢測物體實現檢測,因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。因此,傳感器能長期使用。(6)可實現顏色判別。通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據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。
二、創新應用舉例
1.測溫功能
應用時,將感溫頭插入被測溫環境中,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,溫度穩定性網絡組成。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生高壓泄露, 不影響輻射光傳輸,所以傳感器在現場工作時,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,儀表上電即可實現測溫。
2.火焰探測報警器
硫化鉛光敏電阻的暗電阻為1 MΩ,亮電阻為 0.2 MΩ,峰值響應波長為2.2μm。硫化鉛光敏電阻處于V1管組成的恒壓偏置電路,其偏置電壓約為 6 V,電流約為 6μΑ。V2管集電極電阻兩端并聯 68μF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, 確保火焰報警器能長期穩定地工作。
3.光控大門
我們都有這樣的苦惱每次開車到了小區大門都要等門衛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變成連接狀態,線圈內沒有電流時,磁場消失,瓷片在彈力的作用下,回復到分離狀態。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展應用前景。光電式傳感器在科學技術領域、工農業生產以及日常生活中發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展的強大動力,突飛猛進現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. 中國礦業大學出版社.
北京職稱論文發表須知：《無線電工程》(月刊)創刊于1971年，是由工業和信息化部主管、中國電子科技集團公司第五十四研究所主辦的學術性電子科技期刊。本刊主要刊登內容為：國家基金項目論文、博(碩)士學術論文，跟蹤與報道信息系統與網絡、信號與信息處理、測控遙感與導航定位、電磁場與微波、專題技術與工程應用領域的最新科技成果和前沿技術，技術與市場緊密相結合。
