光电传感器的基础知识及术语重点

光电传感器的基础知识和术语光电传感器是小型电子设备，能检测其受光强度的变化。 早期检测物体有无的光电传感器是小金属圆筒形的设备，发射机拿着校正透镜，将光会聚到接收机上，接收机输出电缆，将该装置连接到真空管放大器上。 金属圆筒中有一个小白炽度把灯作为光源。 这些小巧结实的白炽灯传感器是今天光电传感器的原型。LED (发光二极管)发光二极管最初出现于19世纪60年代，现在在电气和电子设备中很常见。 LED是一种半导体元件，除了在LED中流过电流时会发光这一点外，与通常的二极管具有电气性能相同。 因为LED是固体的，所以可以延长传感器的寿命。 使用LED的光电传感器更小，比白炽灯传感器可靠性更高。 像白炽灯一样，LED耐振动，也没有灯丝。 另外，LED发出的光能只相当于同尺寸的白炽灯发出的光能一部分。 (除了激光二极管以外，与通常的LED原理相同，但会产生数倍的光能，能得到更远的检测距离。) LED发射人看不见的红外光，发射绿色光、黄色光、红色光、蓝色光、蓝色光、白色光。调制的LED传感器1970年，发现LED有比寿命更好的优点。 它能以非常快的速度打开开关，开关的速度达到KHz。 当接收机放大器被调制到发射机的调制频率时，可以仅放大在该频率处振荡的光信号。我们可以把光波的调制比作电波的收发。 把收音机转到某台，就可以无视其他的电波信号。 经调制的LED发射器类似于无线电发射器，其接收器相当于无线电。因为看不到红外光LED发出的红外光，所以经常被误解为红外光的能量很强。 所调制的光电传感器的能量大小与LED光波的波长没有太大关系。 因为一个LED的光能很少，所以只有调制后能量才变高。 未调制的传感器只使用长焦距透镜的机械遮蔽单元只有在受光器接收到来自投光器的光时能量才变高。 相反，调制接收器忽略周围的光，并仅响应自己的光或相同调制频率的光。未经调制的传感器被用于检测周围的光和红外光的辐射。 例如，像刚出来的红瓶子一样，在这种应用的情况下，如果使用别的传感器的话，有可能会误动作。如果金属发出的光比周围的光强，就能用周围光源的受光器可靠地检测出。 周围的光源接收器也可以用于检测室外光。但是，经调制的传感器并不是不受周围光的干扰，在强光环境下使用会有问题。 例如，未经调制的光电传感器直接面向阳光操作。 我们都知道，用有扩大作用的玻璃把阳光聚集到纸上，就容易点燃纸。 如果假设将玻璃替换为传感器的透镜，将纸替换为光电晶体管，则容易理解调制后的受光器朝向太阳时无法发挥功能的理由，周围的光源饱和。调制的LED改进了光电传感器的设计，增加了检测距离，扩大了光束的角度，人们逐渐接受了这种可靠的容易定位的光束。 到了1980年，未经调制的光电传感器逐渐退出历史舞台。红外光LED是效率最好的光束，也是在光谱上与光电晶体管最匹配的光束。 但是，也有些传感器需要区分颜色，如色标检测，需要可见光源。最初，色标传感器以白炽灯为光源，使用光电池光接收器，后来发明了高效的可见光LED。 现在，很多色块传感器都使用各种颜色调制的可见光LED发光器。 调制传感器往往以响应速度为代价来获得更长的检测距离，因为检测距离是非常重要的参数。 未经调制的传感器可以用于检测小的物体和非常快的物体，在这种情况下，所需的响应速度非常快。 然而，当前的快速调制传感器可以提供非常快的响应速度，从而满足许多检测应用。超声波传感器声波传感器发出的声波和接收的声波的振动频率超过了人的耳朵能听到的范围。 发射声波，通过计算反射被测量物返回接收机所需的时间来判断物体的位置。 在透射型超声波传感器中，当物体遮挡从发送机到接收机的声波时，传感器能检测到物体。 与光电传感器不同，超声波传感器不受被测量物的透明度和反射率的影响，所以多使用超声波传感器，不适合使用光电传感器进行检测。光纤如果安装空间非常有限，或者使用环境非常差，可以考虑使用光纤。 光纤与传感器结合使用，是无源元件，并且光纤不受到任何电磁信号的干扰，并且可以将传感器的电子元件与其它电干扰隔离开。光纤有塑料的光芯和玻璃的光芯，光芯外有金属的外皮。 因为这个金属外皮的密度比光芯低，所以折射率低。 光束到达这两种材料的边界(入射角在一定范围内)，全部反射回来。 根据光学原理，所有的光束都可以用光纤传输。两根入射光束(入射角在受光角以内)在光纤的长度方向上多次反射后，从另一端出射。 另一入射角超过受光角范围的入射光在金属外皮内损失。 该接受角比2倍的最大入射角稍大。 这是因为，光纤从空气入射到密度大的光纤材料时，会发生微小的折射。 光纤内部的光传输不受光纤是否弯曲的影响(弯曲半径大于最小弯曲半径)。 大多数光纤都是可弯曲的，容易安装在狭小的空间里。玻璃纤维。玻璃光纤由非常细(直径约50m )的玻璃光纤束组成。 典型的光缆由数百根单个的带金属包复的玻璃光纤组成，光缆的外部保护着护套。 光缆的端部有各种各样的尺寸和外形，封装着坚固的透明树脂。 检测面被光学研磨，非常平滑。 这种精细的打磨技术可以显着提高光纤束之间的光耦合效率。玻璃光纤内的光纤束可以紧凑地配置，也可以自由地配置。 紧凑放置的玻璃光纤通常用于医疗设备和管道反射镜。 每个光纤必须从一端到另一端小心地放置，在另一端获得非常清晰的图像。 这条光纤非常昂贵，如果应用了很多光纤，则不需要得到非常清晰的图像，所以许多玻璃光纤随机地配置光纤的束，该光纤非常廉价，当然，得到的图像也仅是很少的光。玻璃光纤外部的保护层通常是柔性的不锈钢套，也有PVC和其他柔性塑料材料。 一些特殊的光纤可以用于特殊的空间和环境，其检查头可以形成不同的形状，适用于不同的检查要求。玻璃光纤坚固可靠，可以在高温化学成分的环境中使用，可以透过可见光和红色外光。 常见的问题是玻璃线经常弯曲，弯曲半径太小，折断。 对于这种用途，推荐使用塑料光纤。塑料光纤塑料光纤由单根光纤束(典型的光束直径为0.25到1.5mm )组成，通常有PVC鞘。 可以设置在狭小的空间里，可以弯曲成小的角度。很多塑料光纤的检查头为探针形或带螺钉的圆柱形，另一端没有加工，所以客户可以根据使用情况进行短切。 邦纳公司的塑料光纤带有光纤刀。 与玻璃光纤不同，塑料光纤具有较高的灵活性，带防护盖的塑料光纤适合安装在往复运动的机械结构上。 由于塑料光纤吸收包含红外光的波长的光波，所以塑料光纤只能透过可见光。与玻璃光纤相比，塑料光纤更容易受到高温、化学物质、溶剂的影响。透射型和直反射型的光纤玻璃光纤和塑料光纤有“单一”透射型和“分支”直反射型。 单光纤可以从发射机向检测区发射光，或从检测区向接收机传输光。 分支光纤具有两种明显的分支，可以分别传输发射光和接收光，传感器可以经由一个分支向检测区域传输发射光，同时经由另一个分支向接收器传输反射光。直线型玻璃光纤，检测头的光纤束是随机配置的。 直线型塑料光纤中，光纤束沿光纤的长度方向一根一根地排列着。光纤的特殊用途光纤受使用环境