光电传感器的应用论文：[专题]光电传感器应用论文：浅谈红外光电传感器的工作原理及应用_百度文库....doc

光电传感器应用论文：浅谈红外光电传感器的工作原理及应用_百度文库...本文由kanoy163贡献    doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。    2010 年 第 23 期    SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION    ○机 械 与 电 子○    科技信息    浅谈红外光电传感器的工作原理及应用    邹丽娟 （滨州职业学院    【摘    山东    滨州    ）    要】详 细 介 绍 了 红 外 光 电 传 感 器 的 工 作 原 理 ，以 及 用 红 外 光 电 传 感 器 探 测 棉 花 的 位 置 ，实 现 对 靶 喷 雾 的 注 意 事 项 及 其 设 计 思 路 。    【关 键 词】红 外 光 电 传 感 器 ；工 作 原 理；应 用 线 连 接 和 固 定 / 有 线 连 接 ，前 2 种 需 要 电 池 供 电 。 烟 雾 探 测 器 具 有 3 个 主 功 能 块 ：传 感 器 和 信 号 链 、处 理 器 和 通 信 接 口 。 最 基 本 的 独 立 式 探 测 器通常不需要处理器和通信接口。 功 耗 是 无 线 烟 雾 探 测 器 的 一 个 重 要 方 面 ，因 为 它 们 需 要 能 够 依 靠 一 个 电 池 长 时 间 运 行 。 这 使 得 微 控 制 器（例 如 MSP430 ）成 为 该 应 用 的 理 想 选 择 ；其 高 度 集 成 的 系 统 可 简 化 设 计 并 降 低 系 统 成 本 。 红外 (IR) 二极管和 IR 接 收 器 内 置 于 烟 箱 内 ，用 于 检 测 是 否 有 烟 雾 。 IR 二 极 管 会 定 期 发 出 脉 冲 ， 并 且系统 会检 测 IR 接 收 器 信 号 以 确 定 烟 箱 内 是 否 有 烟 雾 。 具有 互 阻抗 放 大器 功 能的 运算 放 大器 用 于将 IR 接 收 器 电 流 放 大，以 便 MSP430 中的 ADC 能 够 对 进 行 采 样 。 在 采 样 周 期 之 间 ，运 算放大器 和 IR 电 路 将 关 闭 ， 并 且 微 控 制 器 将 处 于 待 机 模 式 消 耗 不 足 在为应用选择外部运算放大器时， 应该使成本与 建立时间性能 达 到 平 衡 ，同 时 将 电 流 消 耗 降 至 最 低 。 建 立 时 间 对 于 允 许 探 测 器 在 短 时间 内 提供 多 个烟 雾 事件 报 告 （这 样 做 可 将 假 警 报 的 数 量 降 至 最 低 ） 至关重要。 为了进一步减小外部组件的电流消耗， 某些器件直接从 MSP430 端 口 引 脚 获 得 电 源 ，即 便 它 具 有 关 断 功 能 。当 MSP430 处 于 待 机 状 态 时 ，这 将 导 致 放 大 器 的 电 流 消 耗 降 为 零 ，从 而 显 著 延 长 此 应 用 的电池工作时间。 射 频 收 发 器 在 选 择 低 功 耗 无 线 (LPW) 解 决 方 案 时 ， 范 围 、 网 络 配 置 和 功 耗 都 是 应 该 考 虑 的 重 要 因 素 。 范 围 受 输 出 功 率 、敏 感 度 和 选 择 性 的 影 响 ，它 反 过 来 影 响 其 它 信 号 源 的 堵 塞 和 将 所 需 信 号 与 本 地 干 扰 区 分 开 来 的 能 力 。 在 射 频 设 计 中 ，选 择 性 同 样 很 重 要 ，在 设 计 2.4GHz 频 带 的 产 品 时 尤 其 如 此 （其 中 很 可 能 受 到 其 它 设 备 的 干 扰 ）。 在 选 择 射 频 无 线 电 时 ，了 解 烟 雾 探 测 器 所 使 用 的 网 络 配 置 也 很 重 要 ：点 对 点 、星 状 或 网 状 网 络 ，因 为 它 会 影 响 系 统 的 无 线 电 、处 理 器 、存 储 器 和 电 源 要 求。 线 路 供 电 以 太 网 供 电 (IEEE 802.3af) 通 过 标 准 LAN 连 接 将 数 据 和 电 源 相 集 成 。 它 为 连 接 至 系 统 的 设 备 提 供 不 间 断 的 最 大 15W （ 13W 负 载 ）、48V 的 额 定 电 源 。 烟 雾 探 测 器 的 电 源 要 求 远 低 于 有 源 器 件 的 12.5W 限 制 ，可 以 轻 松 从 PoE 获 得 电 源 。 此 类 实 施 无 需 在 传 感 器 位 置 运 行 AC 电 源 ，并 可 降 低 探 测 器 的 电 源 成 本 ，因 为 它 只 需 DC/DC 电 源 转换。 按照喷雾器喷雾的原理分为四种： 第一种用的是伯努

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光电传感器的应用与发展趋势
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
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。
一、应用背景
光电传感器设计灵活，形式多样，在越来越多的领域内得到广泛的应用。光电传感器的敏感范围远远超过了电感、电容、磁力、超声波传感器的敏感范围。此外，光电传感器的体积很小，而敏感范围很宽，加上机壳有很多样式，几乎可以到处使用。最后，随着技术的不断发展，光电传感器在价钱方面可以同用其他技术制造的传感器竞争。因而光电传感器得到了广泛的应用与长足的发展。
二、光电效应
光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，也就是光能量转换成电能。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应（Photoelectric effect），一般包括外光电效应、光导效应与光生伏特效应。
根据爱因斯坦的光电子效应，光子是运动着的粒子流，每种光子的能量为hv(v为光波频率，h为普朗克常数，h＝6.63*10-34 J/HZ)，由此可见不同频率的光子具有不同的能量，光波频率越高，光子能量越大。假设光子的全部能量交给光子，电子能量将会增加，增加的能量部分将克服正离子束缚，另一部分将转换成电子能量。根据能量守恒定律：1/2mv2=hv-A(m为电子质量,v为电子逸出的初速度,A微电子所做功)，要使光电子逸出阴极表面的必要条件是h>A。由于不同材料具有不同的逸出功，因此对每一种阴极材料，入射光都有一个确定的频率限，当入射光的频率低于此频率限时，不论光强多大，都不会产生光电子发射。
当受到光照射时，吸收电子能量，其电阻率降低的导电现象称为光导效应。它属于内光电效应。当光照在半导体上，若电子的能量与半导体禁带的能级宽度，则使电子从价带跃迁到导带形成电子。同时，价带留下相应的空穴，导致电子空穴仍留在半导体内，并参与导电在外电场作用形成的电流。
除金属外，多数绝缘体和半导体都有光电效应，半导体尤为显著，根据光导效应制造的光电元件的固有入射光频率，当其光照在光电阻上时，导电性增强，电阻值下降。光强度愈强，其阻值愈小，若停止光照，其阻值恢复到原阻值。
半导体受光照射产生电动势的现象称为光生伏特效应，据此效应制造的光电器件有光电池，光电二极管，管控晶闸管和光耦合器等。
三、光电传感器
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，其结构如下：
图1 光电传感器的结构
由上可知，其首先把被测量的变化转换成光信号,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号；其次，光电传感器一般由光源,光学通路和光电元件三部分组成；再次，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,使光电式传感器在检测和控制中广泛应用。
1.光源
光电传感器是一种依靠被测物与光电元件和光源来达到测量目的的关系，因此光电传感器的光源有着重要的地位，常用光源有以下几种：
⑴发光二极管
是一种把电能转变成光能的半导体器件。它具有体积小、功耗低、寿命长、响应快、机械强度高等优点，并能和集成电路相匹配。因此，广泛地用于计算机、仪器仪表和自动控制设备中。
⑵丝灯泡
这是一种最常用的光源，它具有丰富的红外线。如果选用的光电元件对红外光敏感，构成传感器时可加滤色片将钨丝灯泡的可见光滤除，而仅用它的红外线做光源，这样，可有效防止其他光线的干扰。
⑶激光
激光与普通光线相比具有能量高度集中，方向性好，频率单纯、相干性好等优点，是很理想的光源。
由光源、光学通路和光电器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。另外，不同的光电元件，所要求的测量电路是不相同，并且在各种导体的光电元件常用测量电路与各种红外线传感器的工作方式更是各有所异，在此就不一一描述。
2.电子测量电路
由光源、光学通路和光电器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。半导体光敏电阻可以通过较大的电流，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所示的电路。

图2  光敏电阻测量电路
图3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作为检测元件，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，

光电传感器的应用论文：光电传感器实验的论文

引言:光敏传感器是将光信号转换为电信号的传感器,也称为光电式传感器,它可用于检测直接引起光强度变化的非电量,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它非电量,如零件直径、表面粗糙度、位移、速度、加速度及物体形状、工作状态识别等。光敏传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点,因而在工业自动控制及智能机器人中得到广泛应用。
光敏传感器的物理基础是光电效应,即光敏材料的电学特性都因受到光的照射而发生变化。光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类。外光电效应是指在光照射下,电子逸出物体表面的外发射的现象,也称光电发射效应,基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。内光电效应是指入射的光强改变物质导电率的物理现象,称为光电导效应。大多数光电控制应用的传感器,如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等都是内光电效应类传感器。
1光电传感器的应用现状
1.1 电影发声系统
拍摄电影时的配音是把声音信号转换为光信号,用明暗不同的条纹记录在胶片边缘的声带上。放映电影时,光源发出的光通过移动声带后发生了强弱的变化,并被光电管所接收,光电管把强弱变化的光相应地转变为强弱变化的电流,经放大器放大后,由扬声器放出声音。
1.2 光控大门
干簧继电器由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成,为了易于识别电路,通常在电路图中把线圈和干簧管分开来画。当线圈内有电流时,线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质
簧片磁化,在磁力作用下由原来的分离状态变成连接状态,线圈内没有电流时,磁场消失,磁片在弹力的作用下,回复到分离状态。把光敏电阻装在大门上汽车灯光能照到的地方,带动大门的电动机接在干簧管的电路中。夜间,当汽车开到大门前,灯光照射光敏电阻时,干簧继电器接通电动机电路,带动大门打开。
1.3 天亮叫醒服务
蜂鸣器内装有发声电路,外边有负极和正极两极引线。使用时正极接电池正极。负极揍电池负极。当有电流通过时,能自动发出蜂鸣声。
1.4 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。当充填高度偏差太大时,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。
1.5 转速测量
将转速变换成光通量的变化,再经过光电元件转换成电量的变化即可得到转速。被测转轴上装有调制盘(带孔或带齿的圆盘),其一边设置光源,另一边设置光电元件。调制盘随轴转动,当光线通过小孔或齿缝时,光电元件就产生一个电脉冲。转轴连续转动,光电元件就输出一列与转速及调制盘上的孔(或齿)数成正比的电脉冲数。在孔(或齿)数一定时,脉冲数就和转速成正比。电脉冲输入测量电路后经放大整形,再送入频率计的计数显示。
1.6光电传感器在变电站通信控制系统中的应用
光电传感器作为一种新型的电压电流测量装置,与传统电磁式互感器相比较,具有绝缘强度高、动态范围、大频带宽、抗干扰能力强、不会产生磁饱和及铁磁谐振、体积小、重量轻、造价低等一系列优点。自20世纪60年代以来,光电传感器经历了原理性研究、试验样机和现场挂网运行等阶段。目前国外已经有部分实用化产品投入市场,但真正得到大规模的应用还有一个过程,而且国内变电站自动化系统的应用水平不一,如何让光电传感器在变电站自动化系统中得到应用并提高变电站自动化系统的水平,成为光电传感器研究的重点。变电站通信控制系统是变电站自动化系统的重要组成部分,其技术水平直接关系到变电站自动化系统的性能。随着电子技术和通信技术的飞速发展,变电站通信系统也经历了集中式、功能分布式和分散分布式等阶段。而通信系统的发展变化总是与变电站的测控、保护装置的发展变化相适应的。随着光电传感器在变电站中的应用,将对变电站通信控制系统产生深远的影响,并提高其自动化应用水平。
2光电传感器的发展趋势
近年来,由于传感器的广泛应用以及在日常生活中所起的越来越重要的作用,人们对传感器提出越来越高的要求。21世纪初期(2010前后)。敏感元件与传感器发展的总趋势是小型化、集成化、多功能化、智能化、系统化。传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高。并加速新一代传感器的开发和产业化。 纵观几十年传感技术领域的发展,不外乎分为两个方面:一是提高与改善传感器的技术性能;二是寻找新原理、新材料、新工艺及新功能等。
2.1 传感器改善性能的途径
一般常采用下列技术途径:差动技术,平均技术,补偿和修正技术,屏蔽、隔离与干扰抑制,稳定性处理。
2.2传感器的发展动向
2.2.1 开发新型传感器
a.采用新原理;
b.填补传感器空白;
c.仿生传感器等诸方面。
2.2.2开发新材料
a.从单晶体到多晶体、非晶体;
b.从单一型材料到复合材料;
c.原子(分子)型材料的人工合成。
2.2.3智能材料
是指设计和控制材料的物理、化学、机械、电学等参数,研制出生物体材料所具有的特性或者优于生物体材料性能的人造材料。
2.2.4新工艺的采用
新工艺的含义范围很广,这里主要指与发展新型传感器联系特别密切的维系加工技术。
2.2.5集成化、多功能化与智能化
3光敏传感器的基本特性及实验原理 3.1伏安特性 光敏传感器在一定的入射光强照度下,光敏元件的电流I与所加电压U之间的关系称为光敏器件的伏安特性。改变照度则可以得到一组伏安特性曲线,它是传感器应用设计时选择电参数的重要依据。光敏电阻类似一个纯电阻,其伏安特性线性良好,在一定照度下,电压越大光电流越大,但必须考虑光敏电阻的最大耗散功率,超过额定电压和最大电流都可能导致光敏电阻的永久性损坏。光敏二极管的伏安特性和光敏三极管的伏安特性类似,但光敏三极管的光电流比同类型的光敏二极管大好几十倍,零偏压时,光敏二极管有光电流输出,而光敏三极管则无光电流输出。
3.2光照特性
光敏传感器的光谱灵敏度与入射光强之间的关系称为光照特性,有时光敏传感器的输出电压或电流与入射光强之间的关系也称为光照特性,它也是光敏传感器应用设计时选择参数的重要依据之一。
4 实验仪器
DH-SJ3光电传感器设计实验仪由下列部分组成:光敏电阻板、硅光电池板、光敏二极管板、光敏三极管板、红光发射管LED3、接受管(包括PHD 101光电二极管和PHT 101光电
三极管)、Ф2.2和Ф2光纤、光纤座、测试架、DH-VC3直流恒压源、九孔板、万用表、电阻元件盒以及转接盒等组成。 实验时,测试架中的光源电源插孔以及传感器插孔均通过转接盒与九孔板相连,其它连接都在九孔板中实现;测试架中可以更换传感器板。

光电传感器的应用论文：光电传感器技术的新发展及应用毕业论文

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．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，
同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和
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