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六月 18 2020

光电传感器的工作原理


目录

1.工作原理

2.光电效应原理

2.1外光电效应

2.2光电导效应

2.3光生伏特效应

  光电传感器是一种小型电子设备,各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件。它主要是利用光的各种性质,检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点,因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。下面将介绍其的工作原理:

光电传感器

光电传感器

  1.工作原理

  光电传感器的基本原理是以光电效应为基础,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非电信号转换成电信号。光电效应是指用光照射某一物体,可以看作是一连串带有一定能量为的光子轰击在这个物体上,此时光子能量就传递给电子,并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子所吸收,电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化,从而使受光照射的物体产生相应的电效应。

基本原理图

  基本原理图

  2.光电效应原理

  光电元件是光电传感器中最重要的组成部分,它的核心工作原理是不同类型的光电效应。根据波粒二象性,光是由光速运动的光子所组成,当物体受到光线照射时,其内部的电子吸收了光子的能量后改变状态,自身的电性质也会发生改变,这样的现象称为光电效应。根据电属性状态的不同变化,将光电效应分为以下三种:

  2.1外光电效应

  在光线作用下使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。基于外光电效应的光电元件有光电管,光电倍增管等。

外光电效应图

  外光电效应图

  2.2光电导效应

  半导体内的电子吸收光子后不能跃出半导体,使物体的电导率发生变化,或产生光生电动势的现象称为内光电效应。内光电效应按其工作原理可分为光电导效应和光生伏特效应。基于光电导效应的光电元件有光敏电阻,光敏晶体管等。

光电导效应图

  光电导效应图

  2.3光生伏特效应

  在光线作用下,物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应。基于光生伏特效应的光电元件有光电池和光敏二极管、三极管等。

光生伏特效应图

  光生伏特效应图

  以上就是光电传感器的工作原理介绍了。光电传感器可以用于检测直接引起光量变化的非电量,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他非电量,如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度,以及物体的形状、工作状态的识别等。

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