光电检测技术（第十章-光电信号的变换形式与检测方法）

第九章光电信号的变化形式与检测方法本章内容：光电变化的基本形式与类型几何变换的光电检测方法物理变换的光电检测方法光电编码器＆条形码重点内容：光电变化的基本形式与类型几何变换的光电检测方法难点内容：物理变换的光电检测方法第一节光电变化的基本形式与类型一、基本形式1、被测对象为辐射源的形式光电探测器件直接探测物体本身的辐通量以确定目标物的存在。如：火警、侦察、武器制导等。此外，由于物体的辐射与波长＆温度有关，故还可用于探测温度＆光谱分析。设物体全辐射通量密度为（1）在近距离测量时，前置放大器输出的电压信号为（2）将（1）代入（2）得表面前置放大器输出的电压值是温度的函数。

（二）光透过被测对象的形式当光透过均匀介质时，其光通量的变化为：则光电变换器的输出电压为：入射到介质表面的通量物质的浓度溶液和气体对光的吸收性质介质厚度透过率光电变换系数（三）光由被测对象反射的形式通常分为两种：镜面反射：用来判断光信号的有无。如光准直，转速等；漫反射：检测物体表面的外观质量。疵病信号电压被测表面的照度正品表面的反射率疵病表面的反射率光电接收器件有效视场内疵病所占地面积光电变化系数（四）光由被测对象遮挡的形式可用于检测物体的位移量＆尺寸。主要用在测微计，尺寸检测仪以及光电计数，光开关等领域。输出位移量的信号电压被测表面的照度光敏面的宽度＆高度物体遮挡光的位移量（五）被测对象经光信息量化的形式若长度信息量L量化为条纹信息量，则长度

L=qnq为量化单位，采用莫尔条纹变换时，其为光栅节距，达到微米量级；若采用激光干涉时，其等于激光波长的二分之一或四分之一；n为条纹个数。光学变换信息（六）光传输信息的形式光通讯技术即属此类。信息调制器解调器信息二、光电变换的类型（一）模拟量信息变换被测的非电信息量变为光信息量时，通常为光通量形式，光电变换后，输出光电流与光通量成正比。这类变换器要求光源、光学系统＆光电器件性能稳定。否则，由于光源辐射通量的波动＆光电器件特性的改变将明显引起输出光电流的变化，给光信号检测带来误差。（二）模数变换被测信息量通过光学变换量化为数字信息（如光脉冲、条纹个数等），经变换器输出的电信号通常为“0”＆“1”两个状态组成的一系列脉冲数字信号。它只取决于光通量的有无而与光通量的大小无关，故这类变换器对光源＆光电器件的要求不高。第二节几何变换的光电检测方法一、光电测长技术物体外形尺寸的测量其基本原理是首先通过瞄准确定被测物体的轮廓边缘，然后计算边缘标志间的长度。（一）瞄准测长方式瞄准＆测长分开。首先利用各种光电瞄准装置对准被测物体边缘，然后利用各种长度基准计量出两次瞄准间的长度间隔。（二）实时测长方式瞄准＆测长同时进行。它在几何量的自适应控制＆在线测量中应用广泛。另种分类方法：1、光度测量法：根据被测物体的遮光、反光等造成的光量变换，采用单个光电元件测量物体尺寸。精度不超过0.5%~5%。2、成像测量法：利用物镜对物体的成像关系，以CCD阵列或摄像管等成像器件在观察图像时确定轮廓的边缘＆边缘间的距离。精度可达0.1%~2%。3、扫描测量法：利用扫描光束周期性地照明被测物体，在物体边缘上形成强对比度随时间周期性变化的光分布，通过测量通光与遮光的时间差进行测长。精度可达0.01%~0.1%。一般系统由三部分组成：将激光束平行投射到被测物体上的激光扫描装置；放置在被测物体后方接收激光束的检测装置＆处理接收信号的电子装置。边缘检测脉宽测量输出显示扫描器接收器滤光片Fθ透镜激光器ω带有多面反射镜的电机反射镜物体聚光镜光电元件放大器处理器θ典型的激光扫描测量系统①激光光束入射到以固定角速度旋转的转镜反射面上，反射光束经反射光学系统变成平行于光轴的扫描光束，再通过接收光学系统被光电传感器接收。②由于转镜的旋转使激光光束在发射与接收光学系统之间形成一个扫描区域，在此区域中被测工件对扫描光束的遮挡起到了激光信号调制作用。③当扫描光束对被测工件进行高速连续扫描时，可以形成一个光强调制信号，这个信号携带被测量径向尺寸信息，接收器采集到这种光强调制信号后，经光电转换系统变成电信号，由微机实时数据处理，便可得到工件被测部位的直径测量结果。光电信号的变换形式与检测方法径向直径计算方法：①扫描激光光束在发射与接收系统之间被工件遮挡形成了有高低电平的原始脉冲信号。②经放大及检波器检出，输出一个代表待测量的标准脉冲信号。③此脉冲信号和高频振荡光电信号的变换形式与检测方法器的脉冲信号经过电路复合后，得到代表工件尺寸的高频脉冲数，经计算机处理可得到工件尺寸。透镜焦距时钟周期时钟脉冲计数器记录的脉冲数二、轴向测距（沿检测系统光轴方向的长度检测方法）（一）像点轴上偏移检测的光焦点法（以聚焦光斑光密度分布的集中程度判断物体轴向位移的方法）点光源通过成像镜头在被测物体表面成点像，该像点作为新的发光物点，折回成像物镜的光路中，在像面上成清楚像。像面的光照度分布呈衍射斑的形式。当被测物表面相对理想物面前后移动时，像点相对理想像面同方向地前后移动，像点的偏移引起原像面上的离焦，使像面照度分布扩散。如在初始像面设置针孔光栏，并使其直径小于光斑直径，这时，前后移动光栏，通过针孔的光通量将会改变。+ΔZ-ΔZZ0f+ΔZ’-ΔZ/IxabcabcEΔZccba（二）像点轴外偏移检测的像偏移法（光切法）当将光束照射到被测物体时，用成像物镜从另外的角度对物体上的光点位置成像，通过三角测量关系可以计算出物面的轴向偏移大小。驱动电路半导体激光器聚光透镜成像聚光镜光学滤光片PSD器件放大器模拟开关取样放大器A/D变换器输出信号电极距PSD光敏区中心距离入射光点距中心距离电脑半导体激光器通过高频调制到被测面上，反射面上被散射的光点由聚光镜接收，最后透过窄带滤光片由PSD（半导体位置检测器）接收。产生的信号电流进入信号处理装置。在这里，信号电流经前置放大器，一路反馈到电源驱动器，控制发光强度保持恒定。另一路经过模拟开关将PSD的两个输出端分别接入同一电路中。模拟开关的输出信号进入到取样放大器＆A/D转换器中，它们以光源调制频率将PSD信号变换成数字信号，最后，利用电脑计算出被测量的距离。第三节物理变换的光电检测方法一、光电干涉测量技术各种干涉现象都是以光波波长为基准，与形成它的外部几何参数包括长度、距离、角度、等存在着严格的内在联系。在这种变换过程中，光波作为物质的载体，载荷了待测信息及其变化，表现出随时间＆空间改变得外观特性。利用光电方法对光波的各种干涉现象进行检测＆处理，最后解算出被测几何＆物理参量的技术通称作光电干涉测量技术。二、单频光相干的条纹检测（一）条纹光强检测法：主要利用光学干涉仪的双光束或多光束的干涉作用，以光电元件直接检测条纹或同心圆环形干涉条纹的光强变化实现测量。（二）干涉条纹比较法见课本（三）干涉条纹跟踪法见课本VV12控制器AB12显示打印气压计温度计12光电放大整形辨向细分倍频可逆计数数字倍率有理化数字式激光干涉仪3456图中激光器1产生的相干光束经扩束镜2在半透明反射镜3上被光束分束。其中，反射光电元件5接收经激光电源控制器对激光器进行频率稳定＆功率稳定。透射光束由半反射镜6分束。由反射镜A反射的参考光束，经角反射镜4＆固定反射镜B反射的是测量光束。二个相干光束在二个光电检测器1＆2上分别形成干涉条纹。调整二检测器的相互位置，使处于干涉条纹空间分别周期的四分之一位置上，以便得到相差为90°电相位的二路光电信号。检测器的光电信号经前置放大、抵消直流分量、整形、辨向、细分倍频的电路处理后得到代表被测物体位移方向的加减计数脉冲，再通过可逆计数器累计计数脉冲。在数字倍率计中，通过气压计＆温度计对影响测量精度的空气折射率＆环境因素作精确修正。计算电路给出有理化计算，最后显示＆打印出实测的位移值，实际的测量装置得到0.1um以上的测长精度。三、双频光相干的差频检测基本原理：将包含有被测信息的相干光调制波＆作为基准的本机振荡光波在满足波前匹配的条件下，在光电探测器上进行光学混频，光电探测器的输出是频率为二光波的差频电信号。这个输出信号包含有调制信号的振幅、频率＆相位特征。1、光学多普勒差频检测：多普勒效应：运动物体改变入射于其上的波动性质的现象。Lasersf1f2M1M2F2M3F1f2f1-f2f1±ΔfM4VPD1PD2±Δf±ΔN双频干涉仪的原理示意图f1-f2(f2-f1)±Δf双频激光装置产生频率相差几兆赫兹的二种频率的激光f1＆f2。它们在基准光束分光镜M1上分光作二束，其中反射光在光检测器PD1混频得到二光频的差频信号作为参考信号。透射光受干涉反射镜M2反射，经反射镜M3反射后成为干涉仪的参考光束。透过M2的光束经光学滤波器F1后得f1的单频激光，经测量用角反射镜M4的反射，附加了镜面运动引起的多普勒频移Δf，以f1±Δf的光频在光检测器PD2中＆参考光频f2相混频。得到光学差频信号(f2-f1)±Δf。这相当于多普勒频移Δf对光学差频(f2-f1）的频率调制。然后将PD1＆PD2中检测到得两路光拍信号经过电信号混频或作频率计数相减运算，即可以得到表征物体运动速度的光学差频信号Δf并有Δf＝±2/ג•V。若用波数N表示，则：

L=2/ג•N这就是双频干涉测长装置的测量公式。2、萨格纳克效应（光程差随转速而改变得现象）＆转动差频3、二维平面的外差干涉测量第四节光电编码器与条形码定义：用光电方法将转角＆位移转换为各种代码形式的数字脉冲的传感器。分类：构造类型转动方式直线－线性编码器转动－轴角编码器光束利用投射光反射光信号性质增量式绝对式－绝对式编码器方向辨别可辨向的增量式编码器不可辨向的脉冲发生器零位信号有零位信号的无零位信号的图案均匀，光信号脉冲一样，无记忆功能图案不均匀，光信号脉冲不一样，有记忆功能一、最简单的编码器－光电开关通过被测物体改变电路的通断状态，引起电路的通断，其通断代表了“1”、“0”信号，因而又起到1bit的编码作用。1、结构光缝罩体红外发光二极管光敏三极管透过式反射式红外发光二极管光敏三极管基座2、基本工作原理在实际应用中，需要解决两个主要问题：光线的对准＆消除环境光的干扰。光线的对准可在机械安装上利用步枪的瞄准原理来设计，消除环境干扰可从结构＆线路两方面考虑，结构上可在红外光敏管上交套筒＆透镜。线路上采用脉冲源或经过高频调制的脉冲源去驱动发光器件，光敏管的电信号在放大、滤波后，经过与发光二极管的驱动脉冲同步开启的门电路送出所需脉冲信号，再经检波把由高频脉冲运载的真信号检出。最后，利用整形电路进行整形，输出合适的脉冲信号。透射或反射接收回路放大回路同步回路检波回路积分回路发射回路振荡回路电源回路驱动回路整形回路电源输入输出工作原理图3、应用（1）测速整形计数显示器M利用马达转轴上的反射小片，使发光管的发射光不断反射到光敏管上，通过计数显示可直观地记录下马达的运转速率。（2）读数整形变向可逆计数器二、绝对式编码器图案不均匀，光脉冲不一样，它是在可运动的光学元件的各位置坐标上刻制出表示相应坐标的代码形式的绝对地址，在元件运动过程中读取这些代码，即能实时测得坐标的变化。优点：无需起动时位置重合；抗干扰能力强；无误差累积；可靠性高；再现性好；通电后恢复原来状态；信号并行传送等。缺点：结构复杂，价格高；将任意位置取左零位时需进行一定的运算等。10码道光电绝对式码盘

绝对式编码器按照角度直接进行编码，可直接把被测转角用数字代码表示出来。根据内部结构和检测方式有接触式、光电式等形式。透光区不透光区零位标志绝对式接触式编码器演示4个电刷4位二进制码盘+5V输入公共码道

最小分辨角度为α=360°/2n

绝对式光电编码器

a）光电码盘的平面结构（8码道）b）光电码盘与光源、光敏元件的对应关系（4码道）

高位低位绝对式光电编码器的分辨力及分辨率

绝对式光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度，而这与码盘上的码道数n有关，即最小能分辨的角度及分辨率为：

α=360°/2n分辨率=1/2n三、增量式编码器图案均匀，光脉冲一样，可把任意位置作为基准点。从该点开始将位移或转角按一定的量化单位检测，计量脉冲数即可折算为位移或转角。多采用光栅技术的测长测角装置。优点：零点可任意予置，并且测量范围仅受计数器容量限制而与光学器件无关。缺点：一旦停电则失掉当前位置；高速移动时，高频脉冲使计数装置不能实时跟踪；噪声会造成计数误差积累。光栅光栅结构

在镀膜玻璃上均匀刻制许多有明暗相间、等间距分布的细小条纹（又称为刻线），这就是光栅。透射光栅示意图

图中a为栅线的宽度（不透光），b为栅线间宽（透光），a+b=W称为光栅的栅距（也称光栅常数）。通常a=b=W/2，也可刻成a∶b=1.1∶0.9。光栅分类按检测位移性质长光栅：用于长度或直线位移的测量，刻线相互平行。圆光栅：用来测量角度或角位移，在圆盘上刻线。透射光栅优点：光源垂直入射，信号幅值较大，信噪比好，光电转换器的结构简单；光栅每毫米的线纹数多，减轻了电子线路的负担。缺点：玻璃易破裂，热胀系数与机床金属部件不一致，影响测量精度。透射光栅尺的长度一般都在1～2m，常见的线纹密度为每毫米

4、10、25、50、100、200、250线。

反射光栅优点：光栅和机床金属部件的线膨胀系数一致，可用钢带做成长达数米的长光栅。安装面积小，调整方便，适应于大位移测量场所。缺点：为了使反射后的莫尔条纹反差较大，每毫米内线纹不宜过多，常用线纹数为4、10、25、40、50。按光源照射方法透射光栅反射光栅按制造光栅材料玻璃光栅金属光栅由三大部分组成：光源和透镜光栅副(主光栅和指示光栅)光电接收元件光栅传感器组成光栅检测装置基本结构示意图

1—光源2—透镜3—指示光栅6—标尺光栅4—光电元件5—驱动电路透射式光栅透射式圆光栅固定反射式光栅尺身尺身安装孔反射式扫描头（与移动部件固定）扫描头安装孔可移动电缆防尘保护罩的内部为长栅光栅的外形及结构光栅的外形及结构扫描头（与移动部件固定）光栅尺可移动电缆莫尔条纹

把两块栅距相等的光栅（光栅1、光栅2）面向对叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线之间形成一个很小的夹角θ，如图示。这样就可以看到在近于垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹，这些条纹叫莫尔条纹。光栅莫尔条纹的形式L

在d-d线上，两块光栅的栅线重合，透光面积最大，形成条纹的亮带，它是由一系列四棱形图案构成的；在f-f线上，两块光栅的栅线错开，形成条纹的暗带，它是由一些黑色叉线图案组成的。

莫尔条纹的形成是由两块光栅的遮光和透光效应形成的。测量原理

光栅横向移动一个节距W，莫尔条纹正好沿刻线上下移动一个节距L。用光电元件检测莫尔条纹信号的变化可测量光栅的位移。光栅莫尔条纹的形式L莫尔条纹的特点：⑴放大作用⑵使栅距的节距误差平均化⑶根据莫尔条纹的移动方向可以辨别光栅的移动方向莫尔条纹演示主光栅指示光栅莫尔条纹移动均匀刻线夹角明暗相间条纹（1）莫尔条纹的光学放大作用

在透射式直线光栅中，把主光栅与指示光栅的刻线面相对叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线保持很小的夹角θ。在两光栅的刻线重合处，光从缝隙透过，形成亮带；在两光栅刻线的错开处，由于相互挡光作用而形成暗带。光栅的刻线宽度W莫尔条纹的宽度LL≈W/θ（θ为主光栅和指示光栅刻线的夹角，弧度）

莫尔条纹光学放大作用举例

有一直线光栅，每毫米刻线数为50，主光栅与指示光栅的夹角

=1.8

。则：分辨力

=栅距W=1mm/50=0.02mm=20

m

（由于栅距很小，因此无法观察光强的变化）

莫尔条纹的宽度是栅距的32倍：

L≈W/θ=0.02mm/（1.8

×3.14/180

）

=0.02mm/0.0314=0.637mm

由于较大，因此可以用小面积的光电池“观察”莫尔条纹光强的变化。（2）莫尔条纹移动方向指示光栅沿着刻线垂直方向向右移动时，莫尔条纹将沿着主光栅栅线向下移动；指示光栅向左移动时，莫尔条纹沿着主光栅的栅线向上移动。（3）误差的平均效应莫尔条纹由光栅的大量刻线形成，对线纹的刻划误差有平均抵消作用，能在很大程度上消除短周期误差的影响。根据莫尔条纹移动方向可以对指示光栅的运动进行辨向主光栅相对指示光栅的转角方向为顺时针方向光栅细分技术

根据光栅测量原理可知，以移过的莫尔条纹的数量来确定位移量，其分辨率为光栅栅距。为了提高分辨率和测量比栅距更小的位移量，可采用细分技术。

细分技术能在不增加光栅刻线数及价格的情况下提高光栅的分辨力。

所谓细分，就是在莫尔条纹信号变化一个周期内，发出若干个脉冲，以减小脉冲当量，如一个周期内发出n个脉冲，即可使测量精度提高到n倍，而每个脉冲相当于原来栅距的1/n。由于细分后计数脉冲频率提高到了n倍，因此也称之为n倍频。细分方法有机械细分和电子细分两类。

所谓细分，就是在莫尔条纹信号变化一个周期内，发出若干个脉冲，以减小脉冲当量，如一个周期内发出n个脉冲，即可使测量精度提高到n倍，而每个脉冲相当于原来栅距的1/n。由于细分后计数脉冲频率提高到了n倍，因此也称之为n倍频。细分方法有机械细分和电子细分两类。细分前细分后脉冲细分光栅细分技术

在相差BH/4位置上安放四个光电元件来实现四倍频细分。采用4细分技术后，计数脉冲的频率提高了4倍，相当于原光栅的分辨力提高了3倍，测量步距是原来的1/4，较大地提高了测量精度。光栅细分技术四倍频细分电路原理框图光栅在机床上的安装位置（2个自由度）光栅在机床上的安装位置（3个自由度）数显表3自由度光栅数显表3自由度光栅数显表安装有直线光栅的数控机床加工实况防护罩内为直线光栅光栅扫描头被加工工件切削刀具角编码器安装在夹具的端部增量式编码器内部结构转轴盘码及狭缝光敏元件光栏板及辨向用的A、B狭缝LEDABC零位标志ABC四、角编码器

角编码器除了能直接测量角位移或间接测量直线位移外，可用于数字测速、工位编码、伺服电机控制等。角编码器外形角编码器外形（续）

拉线式角编码器利用线轮，能将直线运动转换成旋转运动。角编码器外形

（参考德国图尔克传感与自动化技术专业公司）安装套编码器的安装方式1.编码器的套式安装安装轴2.编码器的轴式安装编码器在定位加工中的应用1—绝对式编码器

2—电动机

3—转轴

4—转盘

5—工件

6—刀具

数控加工中心

编码器在数控加工中心的刀库选刀控制中的应用旋转刀库被加工工件刀具角编码器的输出为当前刀具号角编码器与旋转刀库连接

用不同的刀具加工复杂的工件编码器在伺服电机中的应用

利用编码器测量伺服电机的转速、转角，并通过伺服控制系统控制其各种运行参数。转速测量转子磁极位置测量角位移测量五、条形码光电编码器1、固定光电元件阵列：在条形码的方向，与码条相对应的确定位置上并排布置若干个光电元件，同时检查一个字码中码条的有无。这种方法分辨率低，扫描速度慢，定位要求严格。但成本低，用于粗读场合。放大器比较电路光电元件2、光束扫描法：采用激光束通过旋转多面镜，使扫描光束沿预定的方向＆角度振动，对条形码扫描。然后用光电倍增管检测出反射光强的模拟量。高速高分辨率的机械扫描读数方法。条形码转镜PMT激光器3、电视摄像读数法：采用电子束扫描的真空成像器件或CCD线阵传感器，将条形码成像在光电面上，通过电子束扫描或移位扫描取得图案的视频信号，通过信号处理解读出编码内容。扫描速度快，分辨率较高。偏转板电子轮光电面条形码照明灯成像透镜光电检测器件的应用

—、光源本身是被测物的应用实例

光的照度E的单位是lx（勒克斯），它是常用的光度学单位之一，它表示受照物体被照亮程度的物理量，可以用照度计来测量。

光电池（外加柔光罩）红外线辐射温度计

红外辐射温度计既可用于高温测量，又可用于冰点以下的温度测量，所以是辐射温度计的发展趋势。市售的红外辐射温度计的温度范围可以从-30℃~3000℃，中间分成若干个不同的规格，可根据需要选择适合的型号。红外线辐射温度计外形

激光仅用于瞄准红外线辐射温度计外形

红外线辐射温度计用于食品温度测量红外线辐射温度计

在非接触体温测量中的应用耳温仪红外线辐射温度计用于人体额温测量

红外线辐射温度计在非接触温度测量中的应用集成IC温度测量

红外线辐射温度计在非接触温度测量中的应用（续）利用红色激光瞄准被测物（冷藏牛奶和面食）红外线辐射温度计在非接触温度测量中的应用（续）利用红色激光瞄准被测物（电控柜、天花板内的布线层）温度采集系统比色式温度传感器温度非接触测量中的应用

比色式温度传感器采用比色式（双波段）测温原理实现对被测目标的非接触测温，用户不需知道物质的发射率。它抗烟雾、水蒸气和灰尘能力较强，不受窗口玻璃影响，能瞄准,测量小目标，可不考虑距离系数，可以不完全被目标充满，不需调焦就可准确测量。二、被测物吸收光通量的应用实例

光电式浊度计和含沙量测量将装有浊水的试管插入仪器中光电式浊度计工作原理1—恒流源2—半导体激光器3—半反半透镜4—反射镜5—被测水样6、7、10—电流/电压转换器8—标准水样

9—光电池参比通道

2.烟雾报警器外形

（参考南京千里通公司无线烟雾报警器资料）

无烟雾时，光敏元件接收到LED发射的恒定红外光。而在火灾发生时，烟雾进入检测室，遮挡了部分红外光，使光敏三极管的输出信号减弱，经阀值判断电路后，发出报警信号。

烟雾报警无线烟雾报警器内部结构

可发出高分贝笛鸣声的蜂鸣器无线火灾烟雾传感器

无线火灾烟雾传感器可以固定在墙体或者天花板上。它内部使用一节9伏层叠电池供电，工作在警戒状态时，工作电流仅为15微安，报警发射时工作电流为20毫安。当探测到初期明火或者烟雾达到一定浓度时，传感器的报警蜂鸣器立即发出90分贝的连续报警，工作指示灯快速连续闪烁，无线发射器发出无线报警信号，通知远方的接收主机，将报警信息传递出去。无线发射器的报警距离在空旷地可以达到200米，在有阻挡的普通家庭环境中可以达到20米。三、被测物体反射光通量的应用实例

1.反射式烟雾报警器

在没有烟雾时，由于红外对管相互垂直，烟雾室内又涂有黑色吸光材料，所以红外LED发出的红外光无法到达红外光敏三极管。

当烟雾进入烟雾室后，烟雾的固体粒子对红外光产生漫反射（图中只画出几个微粒的反射示意），使部分红外光到达光敏三极管，有光电流输出。2.光电式转速表

光电式转速表属于反射式光电传感器，它可以在距被测物数十毫米外非接触地测量其转速。

n=60(f/z)

水泵转速测量光电式转速表外形

3.色标传感器

色饱和图

色标传感器常用于检测特定色标或物体上的斑点，它是通过与非色标区相比较来实现色标检测，而不是直接测量颜色。人眼对各色光的敏感程度色标传感器的用途

现代化工业生产中，颜色检测和颜色识别等的应用越来越多。例如，在包装生产中机器要确定哪种产品放在什么颜色的包装中、如何保证产品的正面朝向包装盒的玻璃纸窗口等等。色标传感器常用于检测特定色标或物体上的斑点，它是通过与非色标区相比较来实现色标检测，而不是直接测量颜色。各种色标传感器外形色标传感器能识别红、绿、蓝等颜色色标传感器外形（续）色标传感器在流水线上检测产品的颜色

用多个色标传感器测量薄板的颜色产品包装色彩检测、分选4.光电自动门自动门光电传感器放大图有效检测区域四、被测物遮挡光通量的应用实例

光电式带材跑偏检测器

光电传感器

带材走偏时，边缘经常与传送机械发生碰撞，易出现卷边，造成废品。

当带材处于正确位置（中间位置）时，放大器输出电压Uo为零；当带材左偏时，遮光面积减小，输出电压反映了带材跑偏的方向及大小。

带材纠偏系统光电开关及光电断续器

从原理上讲，光电开关及光电断续器没有太大的差别，都是由红外线发射元件与光敏接收元件组成，只是光电断续器是整体结构，其检测距离只有几毫米至几十毫米，而光电开关的检测距离可达几米至几十米。

第六节光电开关的结构和分类

光电开关可分为遮断型和反射型两大类。遮断型光电开关的发射器和接收器相对安放，轴线严格对准。当有物体在两者中间通过时，红外光束被遮断，接收器接收不到红外线而产生一个负脉冲信号。遮断型光电开关的检测距离一般可达十几米，对所有能遮断光线的物体均可检测。

光电开关外形遮断型光电开关示意图遮断报警遮断式光电开关原理ObjectReceiver

遮断式光电开关由相互分离且相对安装的光发射器和光接受器组成。当被检测物体位于发射器和接受器之间时，光线被阻断，接受器接受不到红外线而产生开关信号。被检测物体光发射器光接收器光电开关在流水线上的应用送料器定区域式光电开关咖啡罐流水线运行方向罐装高度检测储料仓落料口遮断式光电开关（计数）光幕

两个柱形结构相对而立，每隔数十毫米安装一对发光二极管和光敏接收管，形成光幕，当有物体遮挡住光线时，传感器发出报警信号。接收器

光幕应用

当有物体遮挡住光线时，传感器发出报警信号，起保护、预警等作用。光线被遮断（报警）

光幕应用（续）产品高度测量

光幕应用（续）

三维尺寸检测宽度测量长度测量高度测量

光幕应用（续）木材外形截面积检测光幕应用（续）纠偏

光幕可检测出带材在卷曲过程中的偏移，经控制器和执行机构使带材向正确的方向运动（纠偏）。

光幕应用（续）光幕用于

自动收费系统的车辆检测

光幕应用（续）锻压机床的安全区域设置及入侵报警

光幕应用（续）安全区示警反射型光电开关

反射型光电开关分为两种情况：反射镜反射型及被测物漫反射型（简称散射型）。

反射镜反射型光电开关采用较为方便的单侧安装方式，但需要调整反射镜的角度以取得最佳的反射效果。反射镜通常使用三角棱镜，它对安装角度的变化不太敏感，有的还采用偏光镜，它能将光源发出的光转变成偏振光（波动方向严格一致的光）反射回去，提高抗干扰能力。定区域反射式光电开关原理

定区域式光电开关有一个非常确定的检测区域，不经过该区域的被测物体不会引起光电开关产生开关信号。检测距离检测距离反射型光电开关及反射镜外形三角反射镜集发射、接收器于一身反射镜反射型光电开关工作原理

反射镜反射型光电开关集光发射器和光接受器于一体，与反射镜相对安装配合使用。反射镜使用偏光三角棱镜，能将发射器发出的光转变成偏振光反射回去，光接收