光電傳感器畢業(yè)論文

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1、光電傳感器 摘要 在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)中，人類已經(jīng)入瞬息萬(wàn)變的信息時(shí)代，人們?cè)谌粘Ｉ睿a(chǎn)過(guò)程中，主要依靠檢測(cè)技術(shù)對(duì)信息經(jīng)獲取、篩選和傳輸，來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)控制，自動(dòng)調(diào)節(jié)，目前我國(guó)已將檢測(cè)技術(shù)列入優(yōu)先發(fā)展的科學(xué)技術(shù)之一。 由于微電子技術(shù)，光電半導(dǎo)體技術(shù)，光導(dǎo)纖維技術(shù)以及光柵技術(shù)的發(fā)展，使得光電傳感器的應(yīng)用與日俱增。這種傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、非接觸、高可靠性、高精度、可測(cè)參數(shù)多、反應(yīng)快以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,形式靈活多樣等優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用，它一種是以光電效應(yīng)為理論基礎(chǔ)，由光電材料構(gòu)成的器件。 關(guān)鍵詞：光電元件；光電特性；傳感器分類；傳感器應(yīng)用

2、 目錄 1 引言………………………………………………………………………………5 2 光敏電阻…………………………………………………………6 2.1光敏電阻的工作原理………………………………………………………6 2.2光敏電阻的主要參數(shù)…………………………………………………7 2.3 光敏電阻的基本特性… …… …………………………… ………… …7 3 光敏二極管和光敏晶體管…………………………………………………9 3.1 光敏二極管結(jié)構(gòu)原理………………………… ……………………………9 3.2 光敏晶體管結(jié)構(gòu)原理………

3、………………………………………………10 3.3光譜特性光敏二極管和晶體管的基本特性………………………………10 4 光電池………………………………………………………………………12 4.1光譜特性光電池…………………………………………………………12 4.2光照特性光電池…………………………………………………………13 4.3溫度特性光電……………………………………………………………14 5光電傳感器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用……………………………………………………15 5.1光電傳感器的結(jié)構(gòu)…………………………………………………………15 5.2光電傳感器的應(yīng)用…………………………

4、………………………………16 5.2.1火焰探測(cè)報(bào)警器……………………… ………………… ………17 5.2.2光電式危險(xiǎn)探測(cè)器……………… ………………… ……………17 5.2.3燃?xì)鉄崴髦忻}沖點(diǎn)火控制器…………… ………… …………18 5.2.4透射式光電傳感器及在煙塵濁度監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用…… …… ……19 6 結(jié)論……………………………………………………… …………… ………20 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………21 致謝………………………………………………………………………………22 1 引言

5、 光電傳感器由于非接觸、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，在測(cè)量時(shí)對(duì)變被測(cè)物體損害小， 所以自其發(fā)明以來(lái)就在測(cè)量領(lǐng)域有著舉足輕重的地位，目前它已廣泛應(yīng)用于測(cè)量機(jī)械量、熱工量、成分量、智能車系統(tǒng)等?，F(xiàn)在它在電力系統(tǒng)自動(dòng)并網(wǎng)裝置中起到了非常重要的作用，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)運(yùn)行常采用準(zhǔn)同法，必須滿足：三相線序一致，頻率一致，相位一致，電壓幅值相等，其中的一個(gè)條件在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)滿足，后三個(gè)條件必須同時(shí)滿足才能并網(wǎng)，當(dāng)然人工并網(wǎng)比較困難，光電并網(wǎng)比較容易。 時(shí)代在發(fā)展，科學(xué)技術(shù)在更新，光電傳感器種類也日益增多，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛，例如近來(lái)一種紅外光電傳感器已在智能車方面得了到應(yīng)用，其中一種基于紅外傳感器的

6、智能車的核心就是反射式紅外傳感器，它運(yùn)用反射式紅外傳感器設(shè)計(jì)路徑檢測(cè)模塊和速度監(jiān)測(cè)模塊；另外一種基于紅外傳感器的自尋跡小車則利用紅外傳感器來(lái)采集數(shù)據(jù)． 光電傳感器具有其他傳感器所不能取代優(yōu)越性，因此它發(fā)展前景非常好，應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛。 2光敏電阻 光電器件是將光能轉(zhuǎn)換為電能的一種傳感器件, 它是構(gòu)成光電式傳感器最主要的部件。 光電器件響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 使用方便, 而且有較高的可靠性, 因此在自動(dòng)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)中, 應(yīng)用非常廣泛。  光電器件工作的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。 在光線作用下, 物體的電導(dǎo)性能改變的現(xiàn)

7、象稱為內(nèi)光電效應(yīng), 如光敏電阻等就屬于這類光電器件。在光線作用下, 能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng), 如光電管、光電倍增管就屬于這類光電器件。 在光線作用下, 能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng), 如光電管、光電倍增管就屬于這類光電器件。在光線作用下, 能使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng), 即阻擋層光電效應(yīng), 如光電池、 光敏晶體管等就屬于這類光電器件。 光敏電阻又稱光導(dǎo)管, 它幾乎都是用半導(dǎo)體材料制成的光電器件。 光敏電阻沒(méi)有極性, 純粹是一個(gè)電阻器件, 使用時(shí)既可加直流電壓, 也可以加交流電壓。無(wú)光照時(shí), 光敏電阻值（暗電阻）很大, 電路中電流（

8、暗電流）很當(dāng)光敏電阻受到一定波長(zhǎng)范圍的光照時(shí), 它的阻值（亮電阻）急劇減少, 電路中電流迅速增大。 一般希望暗電阻越大越好, 亮電阻越小越好,此時(shí)光敏電阻的靈敏度高。 實(shí)際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐級(jí), 亮電阻在幾千歐以下。 2.1光敏電阻的結(jié)構(gòu)與工作原理 圖2 - 1 為光敏電阻的原理結(jié)構(gòu)。它是涂于玻璃底板上的一薄層半導(dǎo)體物質(zhì), 半導(dǎo)體的兩端裝有金屬電極, 金屬電極與引出線端相連接, 光敏電阻就通過(guò)引出線端接入電路。 為了防止周圍介質(zhì)的影響, 在半導(dǎo)體光敏層上覆蓋了一層漆膜, 漆膜的成分應(yīng)使它在光敏層最敏感的波長(zhǎng)范圍內(nèi)透射率最大。 圖2

9、-1 2.2光敏電阻的主要參數(shù) （１） 暗電阻光敏電阻在不受光時(shí)的阻值稱為暗電阻, 此時(shí)流過(guò)的電流稱為暗電流。 （２） 亮電阻光敏電阻在受光照射時(shí)的電阻稱為亮電阻, 此時(shí)流過(guò)的電流稱為亮電流。  （３） 光電流亮電流與暗電流之差稱為光電流。 2.3光敏電阻的基本特性 （1） 伏安特性在一定照度下, 流過(guò)光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)系稱為光敏電阻的伏安特性。圖2 - 2 為硫化鎘光敏電阻的伏安特性曲線。 由圖可見(jiàn), 光敏電阻在一定的電壓范圍內(nèi), 其I-U曲線為直線，說(shuō)明其阻值與入射光量有關(guān), 而與電壓、電流無(wú)關(guān)。 圖2

10、-2硫化鎘光敏電阻的福安特性 （2） 光譜特性光敏電阻的相對(duì)光敏靈敏度與入射波長(zhǎng)的關(guān)系稱為光譜特性, 亦稱為光譜響應(yīng)。 圖2 - 3 為幾種不同材料光敏電阻的光譜特性。 對(duì)應(yīng)于不同波長(zhǎng), 光敏電阻的靈敏度是不同的。從圖中可見(jiàn)硫化鎘光敏電阻的光譜響應(yīng)的峰值在可見(jiàn)光區(qū)域, 常被用作光度量測(cè)量（照度計(jì)）的探頭。而硫化鉛光敏電阻響應(yīng)于近紅外和中紅外區(qū), 常用做火焰探測(cè)器的探頭。  圖2-3光敏電阻的光譜特性 （3） 溫度特性溫度變化影響光敏電阻的光譜響應(yīng), 同時(shí), 光敏電阻的靈敏度和暗電阻都要改變, 尤其是響應(yīng)于紅外區(qū)的硫化鉛光敏電阻受溫度影響更大。 圖2 - 4

11、為硫化鉛光敏電阻的光譜溫度特性曲線, 它的峰值隨著溫度上升向波長(zhǎng)短的方向移動(dòng)。因此, 硫化鉛光敏電阻要在低溫、恒溫的條件下使用。 對(duì)于可見(jiàn)光的光敏電阻, 其溫度影響要 圖2-4硫化鉛光敏電阻的光譜特性 3 光敏二極管和光敏晶體管 3.1 光敏二極管結(jié)構(gòu)原理 光敏二極管的結(jié)構(gòu)與一般二極管相似。 它裝在透明玻璃外殼中, 其PN結(jié)裝在管的頂部, 可以直接受到光照射（見(jiàn)圖3-1）。 光敏二極管在電路中一般是處于反向（圖3-2）工作狀態(tài), 在沒(méi)有光照射時(shí), 反向電阻很大, 反向電流很小, 這反向電流稱為暗電流。 當(dāng)光照射在P

12、N結(jié)上時(shí), 光子打在PN結(jié)附近, 使PN結(jié)附近產(chǎn)生光生電子和光生空穴對(duì)。它們?cè)赑N結(jié)處的內(nèi)電場(chǎng)作用下作定向運(yùn)動(dòng), 形成光電流。光的照度越大, 光電流越大。 因此光敏二極管在不受光照射時(shí), 處于截止?fàn)顟B(tài), 受光照射時(shí), 處于導(dǎo)通狀態(tài)。 圖3-1光敏二極管簡(jiǎn)圖和符號(hào) 圖3-2光敏二極管接地法 3.2 光敏晶體管結(jié)構(gòu)原理 光敏晶體管與一般晶體管很相似, 具有兩個(gè)PN結(jié), 只是它的發(fā)射極一邊做得很大, 以擴(kuò)大光的照射面積。圖3-3為NPN型光敏晶體管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和基本電路。大多數(shù)光敏晶體管的基極無(wú)引出線, 當(dāng)集電極加上相對(duì)于發(fā)射極為正的電壓

13、而不接基極時(shí), 集電結(jié)就是反向偏壓；當(dāng)光照射在集電結(jié)上時(shí), 就會(huì)在結(jié)附近產(chǎn)生電子-空穴對(duì), 從而形成光電流, 相當(dāng)于三極管的基極電流。由于基極電流的增加, 因此集電極電流是光生電流的β倍, 所以光敏晶體管有放大作用。  光敏二極管和光敏晶體管的材料幾乎都是硅（Si）。在形態(tài)上, 有單體型和集合型, 集合型是在一塊基片上有兩個(gè)以上光敏二極管, 比如在后面講到的CCD圖像傳感器中的光電耦合器件, 就是由光敏晶體管和其它發(fā)光元件組合而成的。 圖3-3NPN型光敏晶體管結(jié)構(gòu)圖和基本電路 （a） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型；（b）基本電路 3.3光譜特性

14、光敏二極管和晶體管的基本特性 光譜特性光敏二極管和晶體管的光譜特性曲線如圖3-4所示。從曲線可以看出, 硅的峰值波長(zhǎng)約為0.9 μm,, 此時(shí)靈敏度最大, 而當(dāng)入射光的波長(zhǎng)增加或縮短時(shí), 相對(duì)靈敏度也下降。一般來(lái)講, 鍺管的暗電流較大, 因此性能較差, 故在可見(jiàn)光或探測(cè)赤熱狀態(tài)物體時(shí), 一般都用硅管。 但對(duì)紅外光進(jìn)行探測(cè)時(shí), 鍺管較為適宜。  伏安特性圖3-5為硅光敏管在不同照度下的伏安特性曲線。從圖中可見(jiàn), 光敏晶體管的光電流比相同管型的二極管大上百倍。  圖3-4硅光敏晶體管光譜特性 圖3-5 硅光敏管的伏安特性 （a） 硅光敏二極管；（b）硅光敏晶體管

15、 溫度特性光敏晶體管的溫度特性是指其暗電流及光電流與溫度的關(guān)系。光敏晶體管的溫度特性曲線如圖3 - 6所示。 從特性曲線可以看出, 溫度變化對(duì)光電流影響很小, 而對(duì)暗電流影響很大, 所以在電子線路中應(yīng)該對(duì)暗電流進(jìn)行溫度補(bǔ)償, 否則將會(huì)導(dǎo)致輸出誤差。 圖3-6 光敏晶體管的溫度特性 4 光電池 光電池是一種直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件。 光電池在有光線作用下實(shí)質(zhì)就是電源, 電路中有了這種器件就不需要外加電源。  光電池的工作原理是基于“光生伏特效應(yīng)”。 它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)大面積的PN結(jié), 當(dāng)光照射到PN結(jié)的一個(gè)面, 例如p型面時(shí), 若光子能量大于半導(dǎo)體材料的

16、禁帶寬度, 那么p型區(qū)每吸收一個(gè)光子就產(chǎn)生一對(duì)自由電子和空穴, 電子空穴對(duì)從表面向內(nèi)迅速擴(kuò)散, 在結(jié)電場(chǎng)的作用下, 最后建立一個(gè)與光照強(qiáng)度有關(guān)的電動(dòng)勢(shì)。 圖4 - 1為工作原理圖。 圖4-1光電池工作原理 4.1光譜特性光電池 光譜特性光電池對(duì)不同波長(zhǎng)的光的靈敏度是不同的。圖4 - 1為硅光電池和硒光電池的光譜特性曲線。從圖中可知, 不同材料的光電池, 光譜響應(yīng)峰值所對(duì)應(yīng)的入射光波長(zhǎng)是不同的, 硅光電池在0.8μm附近, 硒光電池在0.5 μm附近。 硅光電池的光譜響應(yīng)波長(zhǎng)范圍為0.4~1.2 μm, 而硒光電池的范圍只能為0.38~0.75 μm。

17、 可見(jiàn)硅光電池可以在很寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)得到應(yīng)用。 圖4-1 光電池的光譜特性 4.2光照特性光電池 光照特性光電池在不同光照度下, 光電流和光生電動(dòng)勢(shì)是不同的, 它們之間的關(guān)系就是光照特性。 圖4 - 2為硅光電池的開路電壓和短路電流與光照的關(guān)系曲線。 從圖中看出, 短路電流在很大范圍內(nèi)與光照強(qiáng)度成線性關(guān)系, 開路電壓（負(fù)截電阻RL無(wú)限大時(shí)）與光照度的關(guān)系是非線性的, 并且當(dāng)照度在2000 lx時(shí)就趨于飽和了。因此光把電池作為測(cè)量元件時(shí), 應(yīng)把它當(dāng)作電流源的形式來(lái)使用, 不能用作電壓源。 圖4-2硅光電池的光照特性

18、 4.3 溫度特性光電池 溫度特性光電池的溫度特性是描述光電池的開路電壓和短路電流隨溫度變化的情況。由于它關(guān)系到應(yīng)用光電池的儀器或設(shè)備的溫度漂移, 影響到測(cè)量精度或控制精度等重要指標(biāo), 因此溫度特性是光電池的重要特性之一。光電池的溫度特性如圖4 - 3所示。從圖中看出, 開路電壓隨溫度升高而下降的速度較快, 而短路電流隨溫度升高而緩慢增加。由于溫度對(duì)光電池的工作有很大影響, 因此把它作為測(cè)量器件應(yīng)用時(shí), 最好能保證溫度恒定或采取溫度補(bǔ)償措施。 圖4-3硅光電池的溫度特性 （1） 開路路；（2）短路 5 光電傳

19、感器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用 5.1 光電傳感器的結(jié)構(gòu) 光電傳感器是通過(guò)把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的，它的基本結(jié)構(gòu)如圖5-1，它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化,然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào).光電傳感器一般由光源,光學(xué)通路和光電元件三部分組成.光電檢測(cè)方法具有精度高,反應(yīng)快,非接觸等優(yōu)點(diǎn),而且可測(cè)參數(shù)多,傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,形式靈活多樣,因此,光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛. 光電傳感器一般由三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測(cè)電路，如圖5-2所示，發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅

20、外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。此外，光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維，三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回，具有實(shí)用意義。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過(guò)反射后，還是從這根反射線返回。 圖5-1 圖5-2 5.2 光電傳感器的應(yīng)用

21、5.2.1 火焰探測(cè)報(bào)警器 圖 5-3 是采用硫化鉛光敏電阻為探測(cè)元件的火焰探測(cè)器電路圖。 硫化鉛光敏電阻的暗電阻為1 MΩ， 亮電阻為 0.2 MΩ(光照度 0.01 W/m2下測(cè)試的)，峰值響應(yīng)波長(zhǎng)為2.2μm。 硫化鉛光敏電阻處于V1管組成的恒壓偏置電路，其偏置電壓約為 6 V，電流約為 6μΑ。V2管集電極電阻兩端并聯(lián) 68 μF的電容， 可以抑制 100 Hz以上的高頻，使其成為只有幾十赫茲的窄帶放大器。V2、V3構(gòu)成二級(jí)負(fù)反饋互補(bǔ)放大器， 火焰的閃動(dòng)信號(hào)經(jīng)二級(jí)放大后送給中心控制站進(jìn)行報(bào)警處理。采用恒壓偏置電路是為了在更換光敏電阻或長(zhǎng)時(shí)間使用后，器件阻值的變化不致于影響輸出信

22、號(hào)的幅度， 保證火焰報(bào)警器能長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作。 圖5-3 火焰探測(cè)報(bào)警器電路圖 5.2.2 光電式危險(xiǎn)探測(cè)器 光電式緯線探測(cè)器是應(yīng)用于噴氣織機(jī)上， 判斷緯線是否斷線的一種探測(cè)器。圖 5-4 為光電式緯線探測(cè)器原理電路圖。當(dāng)緯線在噴氣作用下前進(jìn)時(shí)，紅外發(fā)射管VD發(fā)出的紅外光， 經(jīng)緯線反射，由光電池接收，如光電池接收不到反射信號(hào)時(shí)，說(shuō)明緯線已斷。因此利用光電池的輸出信號(hào)，通過(guò)后續(xù)電路放大、脈沖整形等，控制機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)還是關(guān)機(jī)報(bào)警。 由于緯線線徑很細(xì)，又是擺動(dòng)著前進(jìn)，形成光的漫反射， 削弱了反射光的強(qiáng)度，而且還伴有背景雜散光

23、，因此要求探緯器具備高的靈敏度和分辨力。為此，紅外發(fā)光管VD采用占空比很小的強(qiáng)電流脈沖供電，這樣既保證發(fā)光管使用壽命， 又能在瞬間有強(qiáng)光射出，以 提高檢測(cè)靈敏度。一般來(lái)說(shuō)，光電池輸出信號(hào)比較小，需經(jīng)放大、脈沖整形以提高分辨力。 圖5-4 光電式緯線探測(cè)器原理電路圖 5.2.3 燃?xì)鉄崴髦忻}沖點(diǎn)火控制器 由于煤氣是易燃、易爆氣體，所以對(duì)燃?xì)馄骶咧械狞c(diǎn)火控制器的要求是安全、穩(wěn)定、可靠。為此電路中有這樣一個(gè)功能， 即打火確認(rèn)針產(chǎn)生火花，才可打開燃?xì)忾y門；否則燃?xì)忾y門關(guān)閉， 這樣就保證使用燃?xì)馄骶叩陌踩?。? 圖 5-5 為燃?xì)?/p>

24、熱水器中的高壓打火確認(rèn)電路原理圖。 在高壓打火時(shí)，火花電壓可達(dá)一萬(wàn)多伏，這個(gè)脈沖高電壓對(duì)電路工作影響極大，為了使電路正常工作，采用光電耦合器VB進(jìn)行電平隔離，大大增強(qiáng)了電路抗干擾能力。當(dāng)高壓打火針對(duì)打火確認(rèn)針?lè)烹姇r(shí)，光電耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光， 耦合器中的光敏三極管導(dǎo)通， 經(jīng)V1、V2、V3放大，驅(qū)動(dòng)強(qiáng)吸電磁閥，將氣路打開，燃?xì)馀龅交鸹慈紵?若高壓打火針與打火確認(rèn)針之間不放電，則光電耦合器不工作，V1等不導(dǎo)通，燃?xì)忾y門關(guān)閉。 圖5-5 燃?xì)鉄崴鞯母邏捍蚧鸫_認(rèn)電路原理圖 5.2.4 透射式光電傳感器及在煙塵濁度監(jiān)

25、測(cè)上的應(yīng)用 透射式光電傳感器是將發(fā)光管和光敏三極管等，以相對(duì)的方向裝在中間帶槽的支架上。當(dāng)槽內(nèi)無(wú)物體時(shí)，發(fā)光管發(fā)出的光直接照在光敏三極管的窗口上，從而產(chǎn)生輸出電流，當(dāng)有物體經(jīng)過(guò)槽內(nèi)時(shí)則擋住光線，光敏管無(wú)輸出，以此可識(shí)別物體的有無(wú)。適用于光電控制、光電計(jì)量等電路中，可檢測(cè)物體的有無(wú)、運(yùn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)速等方面。 防止工業(yè)煙塵污染是環(huán)保的重要任務(wù)之一。為了消除工業(yè)煙塵污染，首先要知道煙塵排放量，因此必須對(duì)煙塵源進(jìn)行監(jiān)測(cè)、自動(dòng)顯示和超標(biāo)報(bào)警。 圖5-6 透射型BYD3M-TDT光電傳感器示意圖 煙道里的煙塵濁度是通過(guò)光在煙道在傳輸過(guò)程中的變化大小來(lái)檢測(cè)的。如果煙道濁度增加

26、，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達(dá)光檢測(cè)器的光減少。因此光檢測(cè)器輸出信號(hào)的強(qiáng)弱便可反映煙道濁度的變化。本應(yīng)中應(yīng)用奧托尼克斯(Autonics)公司的BYD3M-TDT透射式小型光電傳感器，其光源(發(fā)光器)與接收器不在同一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，先將發(fā)射 器和接收器對(duì)準(zhǔn)并固定好后才可以通電(12/24V)DC；接著在ON狀態(tài)設(shè)定好發(fā)射器的中心位 置，然后左右上下方向調(diào)節(jié)接收器和發(fā)射器的位置；最后檢測(cè)目標(biāo)穩(wěn)定后固定好發(fā)射器和接收器。 吸收式煙塵濁度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成框圖：為了檢測(cè)出煙塵中對(duì)人體危害性最大的亞微米顆粒的濁度和避免水蒸氣與二氧二碳對(duì)光源衰減的影響，選取可見(jiàn)光作光源(400.

27、700nm波長(zhǎng)的白熾光)。光檢測(cè)器光譜響應(yīng)范圍為400.600nm的光電管，獲取隨濁度變化的相應(yīng)電信號(hào)。為了提高檢測(cè)靈敏度，采用具有高增閃、高輸入阻抗、低零漂、高共模抑制比的運(yùn)算 放大器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大?？潭刃Ｕ挥脕?lái)進(jìn)行調(diào)零與調(diào)滿刻度，以保證測(cè)試準(zhǔn)確性。顯示器可顯示濁度瞬時(shí)值。報(bào)警電路由多諧振蕩器組成，當(dāng)運(yùn)算放大器輸出濁度信號(hào)超過(guò)規(guī)定時(shí)，多諧振蕩器工作，輸出信號(hào)經(jīng)放大后推動(dòng)喇叭發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 圖5-7吸收式煙塵濁度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成框圖 6 結(jié)論 光電傳感器是一種非接觸式測(cè)

28、小型電子測(cè)量設(shè)備,依靠檢測(cè)出其接收到的光強(qiáng)的變化，來(lái)達(dá)到測(cè)量目的，同時(shí)它也是一種容易受到外界干擾而失去測(cè)量準(zhǔn)確度的器件。所以在設(shè)計(jì)時(shí)除了選擇先進(jìn)光電元件，還必須設(shè)置參比信號(hào)和溫度補(bǔ)償措施，用來(lái)削弱或消除這些因素的影響。 光電傳感器必須經(jīng)過(guò)光波調(diào)制，光波的調(diào)制像無(wú)線電波的傳送和接收，將收音機(jī)調(diào)到某臺(tái),就可以忽略其他的無(wú)線電波信號(hào)未經(jīng)調(diào)制的傳感器只有通過(guò)使用長(zhǎng)焦距鏡頭的機(jī)械屏蔽手段,使接收器只能接收到發(fā)射器發(fā)出的光,才能使其能量變得很高.相比之下,經(jīng)過(guò)調(diào)制的接收器能忽略周圍的光,只對(duì)自己的光或具有相同調(diào)制頻率的光做出響應(yīng).未經(jīng)調(diào)制的傳感器用來(lái)檢測(cè)周圍的光線或紅外光的輻射,如剛出爐的紅熱瓶子,在這

29、種應(yīng)用場(chǎng)合如果使用其它的傳感器,可能會(huì)有誤動(dòng)作。 光電傳感器由于非接觸、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，在測(cè)量時(shí)對(duì)變被測(cè)物體損害小， 所以自其發(fā)明以來(lái)就在測(cè)量領(lǐng)域有著舉足輕重的地位，目前它已廣泛應(yīng)用于測(cè)量機(jī)械量、熱工量、成分量、智能車系統(tǒng)等。現(xiàn)在它在電力系統(tǒng)自動(dòng)并網(wǎng)裝置中起到了非常重要的作用，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)運(yùn)行常采用準(zhǔn)同法，必須滿足：三相線序一致，頻率一致，相位一致，電壓幅值相等，其中的一個(gè)條件在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)滿足，后三個(gè)條件必須同時(shí)滿足才能并網(wǎng)，當(dāng)然人工并網(wǎng)比較困難，光電并網(wǎng)比較容易。 光電傳感器具有其他傳感器所不能取代優(yōu)越性，因此它發(fā)展前景非常好，應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛．

30、 7 參考文獻(xiàn) [1] 趙燕 《傳感器原理及應(yīng)用》北京大學(xué)出版社 2010 第八章 [2] 吳建平《傳感器原理及應(yīng)用》 機(jī)械工業(yè)出版社 2009 第八章 [3] 曹光躍《傳感器原理及應(yīng)用》 化學(xué)工業(yè)出版社2110 第九章 [4] 強(qiáng)錫富 《傳感器》 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 第七章 [5] 徐科軍 《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》 電子工業(yè)出版社 2006 第四章 [6] 郁有文 《傳感器原理及工程應(yīng)用》 西安電子科技大學(xué)出版社 2003 第八章 [7] 胡向東 《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》機(jī)械工業(yè)出版社 2009 第九章 [8] 蘇家健 《自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)》 電子工業(yè)出版社 2009 第6章 [9] 薛永毅 姜余祥 何希才 《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》 北京航空大學(xué)出版社 2005 第三章 [10] 雷玉堂 《光電檢測(cè)技術(shù)》 中國(guó)計(jì)量出版社 2009 第一章 第二節(jié) [11] 沈聿農(nóng) 《傳感器及應(yīng)用技術(shù)》 化學(xué)工業(yè)出版社 2011 第八章 [12] 張巖 胡秀芳 張濟(jì)國(guó) 《傳感器應(yīng)用技術(shù)》 2006 第三章 19