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传感器工作原理之光电传感器
来源:赛斯维传感器网 发表于 2014/9/26

  光电式传感器,基于光电效应的传感器,在受到可见光照射后即产生光电效应,将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外,还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量,如尺寸、位移、速度、温度等,因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。光电测量时不与被测对象直接接触,光束的质量又近似为零,在测量中不存在摩擦和对被测对象几乎不施加压力。因此在许多应用场合,光电式传感器比其他传感器有明显的优越性。其缺点是在某些应用方面,光学器件和电子器件价格较贵,并且对测量的环境条件要求较高。

  概 述

  光电式传感器是将光通量转换为电量的一种传感器,光电式传感器的基础是光电转换元件的光电效应。由于光电测量方法灵活多样,可测参数众多,具有非接触,高精度,高可靠性和反应快等特点,使得光电传感器在检测和控制领域获得了广泛的应用。

  类 型

  光电式传感器有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光电二极管和光电三极管、光电池、半导体色敏传感器、光电闸流晶体管、热释电传感器、光电耦合器件等光电元件。另外,光电式传感器还可分为模拟式光电式传感器和脉冲式光电式传感器两类。

  发展状况

  1839年A.E.贝可勒尔发现当光线落在浸没于电介液中的两个金属电极上,它们之间就产生电势,后来称这种现象为光生伏特效应。

  1873年W.史密斯和Ch.梅伊发现硒的光电导效应。1887年H.R.赫兹发现外光电效应。基于外光电效应的光电管和光电倍增管属真空电子管或离子管器件,曾在50~60年代广泛应用,直到目前仍在某些场合继续使用。虽然早在1919年T.W.凯斯就已取得硫化铊光导探测器的专利权,但半导体光敏元件却是在60年代以后随着半导体技术的发展而开始迅速发展的。

  在此期间各种光电材料都得到了全面的研究和广泛的应用。它们的结构有单晶和多晶薄膜的,也有非晶的,它们的成分有元素半导体的和化合物半导体的,也有多元混晶的。其中最重要的两种是硅和碲镉汞。硅的原料丰富,工艺成熟,是制造从近红外到紫外波段光电器件的优良材料。碲镉汞是碲化汞和碲化镉的混晶,是优良的红外光敏材料。通过对光电效应和器件原理的研究已发展了多种光电器件(如光敏电阻、光电二极管、光电三极管、场效应光电管、雪崩光电二极管、电荷耦合器件等),适用于不同的场合。光电式传感器的制造工艺也随薄膜工艺、平面工艺和大规模集成电路技术的发展而达到很高的水平,并使产品的成本大为降低。被称为新一代摄像器件的聚焦平面集成光敏阵列正在取代传统的扫描摄像系统。

  光电式传感器的最新发展方向是采用有机化学汽相沉积、分子束外延、单分子膜生长等新技术和异质结等新工艺。光电式传感器的应用领域已扩大到纺织、造纸、印刷、医疗、环境保护等领域。在红外探测、辐射测量、光纤通信,自动控制等传统应用领域的研究也有新发展。例如,硅光电二极管自校准技术的提出为光辐射的绝对测量提供了一种很有前途的新方法。

  构成特点

 

  光电传感器的构成

  光电传感器由光源、光学通路、光电元件构成。

  光电式传感器应用

  1、光量变化的非电量;
  2、能转换成光量变化的其他非电量。

  光电式传感器的应用可归纳为四种基本形式,即辐射式(直射式)、吸收式、遮光式、反射式。

  光电式传感器特点:非接触、响应快、性能可靠。

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