光電傳感器應(yīng)用光電傳感器是一種小型電子設(shè)備， 它可以檢測(cè)出其接收到的光強(qiáng)的變化。 早期的用來檢測(cè)物體有無的光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設(shè)備， 發(fā)射器帶一個(gè)校準(zhǔn)鏡頭， 將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個(gè)真空管放大器上。 在金屬圓筒內(nèi)有一個(gè)小的白熾燈做為光源。 這些小而堅(jiān)固的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器的雛形。 LED （發(fā)光二極管）發(fā)光二極管zui早出現(xiàn)在19世紀(jì)60年代， 現(xiàn)在我們可以經(jīng)常在電氣和電子設(shè)備上看到這些二極管做為指示燈來用。 LED 就是一種半導(dǎo)體元件， 其電氣性能與普通二極管相同， 不同之處在于當(dāng)給LED 通電流時(shí)， 它會(huì)發(fā)光。 由于LED 是固態(tài)的， 所以它能延長傳感器的使用壽命。 因而使用LED 的光電傳感器能被做得更小， 且比白熾燈傳感器更可靠。 不象白熾燈那樣， LED 抗震動(dòng)抗沖擊， 并且沒有燈絲。 另外， LED 所發(fā)出的光能只相當(dāng)于同尺寸白熾燈所產(chǎn)生光能的一部分。 （激光二極管除外， 它與普通LED 的原理相同， 但能產(chǎn)生幾倍的光能， 并能達(dá)到更遠(yuǎn)的檢測(cè)距離） 。 LED 能發(fā)射人眼看不到的紅外光， 也能發(fā)射可見的綠光、 黃光、 紅光、 藍(lán)光、 藍(lán)綠光或白光。經(jīng)調(diào)制的LED 傳感器 1970年， 人們發(fā)現(xiàn)LED 還有一個(gè)比壽命長更好的優(yōu)點(diǎn)， 就是它能夠以非常快的速度來開關(guān)， 開關(guān)速度可達(dá)到K H z。 將接收器的放大器調(diào)制到發(fā)射器的調(diào)制頻率， 那么它就只能對(duì)以此頻率振動(dòng)的光信號(hào)進(jìn)行放大。我們可以將光波的調(diào)制比喻成無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線電波信號(hào)。 經(jīng)過調(diào)制的LED 發(fā)射器就類似于無線電波發(fā)射器， 其接收器就相當(dāng)于收音機(jī)。人們常常有一個(gè)誤解： 認(rèn)為由于紅外光LED 發(fā)出的紅外光是看不到的， 那么紅外光的能量肯定會(huì)很強(qiáng)。 經(jīng)過調(diào)制的光電傳感器的能量的大小與LED 光波的波長無太大關(guān)系。 一個(gè)LED 發(fā)出的光能很少， 經(jīng)過調(diào)制才將其變得能量很高。 一個(gè)未經(jīng)調(diào)制的傳感器只有通過使用長焦距鏡頭的機(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。如果一個(gè)金屬發(fā)射出的光比周圍的光強(qiáng)很多的話， 那么它就可以被周圍光源接收器可靠檢測(cè)到。 周圍光源接收器也可以用來檢測(cè)室外光。但是并不是說經(jīng)調(diào)制的傳感器就一定不受周圍光的干擾， 當(dāng)使用在強(qiáng)光環(huán)境下時(shí)就會(huì)有問題。 例如，未經(jīng)過調(diào)制的光電傳感器， 當(dāng)把它直接指向陽光時(shí)， 它能正常動(dòng)作。 我們每個(gè)人都知道， 用一塊有放大作用的玻璃將陽光聚集在一張紙上時(shí)， 很容易就會(huì)把紙點(diǎn)燃。 設(shè)想將玻璃替換成傳感器的鏡頭， 將紙?zhí)鎿Q成光電三極管， 這樣我們就很容易理解為什么將調(diào)制的接收器指向陽光時(shí)它就不能工作了， 這是周圍光源使其飽和了。調(diào)制的LED 改進(jìn)了光電傳感器的設(shè)計(jì)， 增大了檢測(cè)距離， 擴(kuò)展了光束的角度， 人們逐漸接受了這種可靠易于對(duì)準(zhǔn)的光束。 到1980年， 非調(diào)制的光電傳感器逐步就退出了歷史舞臺(tái)。紅外光LED 是效率zui高的光束， 同時(shí)也是在光譜上與光電三極管zui匹配的光束。但是有些傳感器需要用來區(qū)分顏色（如色標(biāo)檢測(cè)） ， 這就需要用可見光源。在早期， 色標(biāo)傳感器使用白熾燈做光源， 使用光電池接收器， 直到后來發(fā)明了的可見光LED 。 現(xiàn)在， 多數(shù)的色標(biāo)傳感器都是使用經(jīng)調(diào)制的各種顏色的可見光LED 發(fā)射器。 經(jīng)調(diào)制的傳感器往往犧牲了響應(yīng)速度以獲取更長的檢測(cè)距離， 這是因?yàn)闄z測(cè)距離是一個(gè)非常重要的參數(shù)。 未經(jīng)調(diào)制的傳感器可以用來檢測(cè)小的物體或動(dòng)作非?？斓奈矬w， 這些場(chǎng)合要求的響應(yīng)速度都非?？臁?但是， 現(xiàn)在高速的調(diào)制傳感器也可以提供非常快的響應(yīng)速度， 能滿足大多數(shù)的檢測(cè)應(yīng)用。超聲波傳感器聲波傳感器所發(fā)射和接收的聲波， 其振動(dòng)頻率都超過了人耳所能聽到的范圍。 它是通過計(jì)算聲波從發(fā)射， 經(jīng)被測(cè)物反射回到接收器所需要的時(shí)間， 來判斷物體的位置。 對(duì)于對(duì)射式超聲波傳感器， 如果物體擋住了從發(fā)射器到接收器的聲波， 則傳感器就會(huì)檢測(cè)到物體。 與光電傳感器不同， 超聲波傳感器不受被測(cè)物透明度和反光率的影響， 因此在許多使用超聲波傳感器的場(chǎng)合就不適合使用光電傳感器來檢測(cè)。光纖安裝空間非常有限或使用環(huán)境非常惡劣的情況下， 我們可以考慮使用光纖。 光纖與傳感器配套使用，是無源元件， 另外， 光纖不受任何電磁信號(hào)的干擾， 并且能使傳感器的電子元件與其他電的干擾相隔離。光纖有一根塑料光芯或玻璃光芯， 光芯外面包一層金屬外皮。 這層金屬外皮的密度比光芯要低， 因而折射率低。 光束照在這兩種材料的邊界處（入射角在一定范圍內(nèi)， ） ， 被全部反射回來。 根據(jù)光學(xué)原理， 所有光束都可以由光纖來傳輸。兩條入射光束（入射角在接受角以內(nèi)） 沿光纖長度方向經(jīng)多次反射后， 從另一端射出。 另一條入射角超出接受角范圍的入射光， 損失在金屬外皮內(nèi)。 這個(gè)接受角比兩倍的zui大入射角略大， 這是因?yàn)楣饫w在從空氣射入密度較大的光纖材料中時(shí)會(huì)有輕微的折射。 光在光纖內(nèi)部的傳輸不受光纖是否彎曲的影響（彎曲半徑要大于zui小彎曲半徑） 。 大多數(shù)光纖是可彎曲的， 很容易安裝在狹小的空間。玻璃光纖玻璃光纖由一束非常細(xì)（直徑約50μ m ） 的玻璃纖維絲組成。 典型的光纜由幾百根單獨(dú)的帶金屬外皮玻璃光纖組成， 光纜外部有一層護(hù)套保護(hù)。 光纜的端部有各種尺寸和外形， 并且澆注了堅(jiān)固的透明樹脂。 檢測(cè)面經(jīng)過光學(xué)打磨， 非常平滑。 這道精心的打磨工藝能顯著提高光纖束之間的光耦合效率。玻璃光纖內(nèi)的光纖束可以是緊湊布置的， 也可隨意布置。 緊湊布置的玻璃光纖通常用在醫(yī)療設(shè)備或管道鏡上。 每一根光纖從一端到另一端都需要精心布置， 這樣才能在另一端得到非常清晰的圖像。 由于這種光纖費(fèi)用非常昂貴并且多數(shù)的光纖應(yīng)用場(chǎng)合并不需要得到一個(gè)非常清晰的圖像， 所以多數(shù)的玻璃光纖其光纖束是隨意布置的， 這種光纖就非常便宜了， 當(dāng)然其所得到的圖像也只是一些光。玻璃光纖外部的保護(hù)層通常是柔性的不銹鋼護(hù)套， 也有的是PV C 或其他柔性塑料材料。 有些特殊的光纖可用于特殊的空間或環(huán)境， 其檢測(cè)頭做成不同的形狀以適用于不同的檢測(cè)要求。玻璃光纖堅(jiān)固并且性能可靠， 可使用在高溫和有化學(xué)成分的環(huán)境中， 它可以傳輸可見光和紅外光。 常見的問題就是由于經(jīng)常彎曲或彎曲半徑過小而導(dǎo)致玻璃絲折斷， 對(duì)于這種應(yīng)用場(chǎng)合， 我們推薦使用塑料光纖。塑料光纖塑料光纖由單根的光纖束（典型光束直徑為0.25到1.5m m ） 構(gòu)成， 通常有PV C 外皮。 它能安裝在狹小的空間并且能彎成很小的角度。多數(shù)的塑料光纖其檢測(cè)頭都做成探針形或帶螺紋的圓柱形， 另一端未做加工以方便客戶根據(jù)使用將其剪短。 邦納公司的塑料光纖都配有一個(gè)光纖刀。 不像玻璃光纖， 塑料光纖具有較高的柔性， 帶防護(hù)外皮的塑料光纖適于安裝在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)上。 塑料光纖吸收一定波長的光波， 包括紅外光， 因而塑料光纖只能傳輸可見光。與玻璃光纖相比， 塑料光纖易受高溫， 化學(xué)物質(zhì)和溶劑的影響。對(duì)射式和直反式光纖玻璃光纖和塑料光纖既有“單根的” －對(duì)射式， 也有“分叉的” －直反式。 單根光纖可以將光從發(fā)射器傳輸?shù)綑z測(cè)區(qū)域， 或從檢測(cè)區(qū)域傳輸?shù)浇邮掌鳌?分叉式的光纖有兩個(gè)明顯的分支， 可分別傳輸發(fā)射光和接收光， 使傳感器既可以通過一個(gè)分支將發(fā)射光傳輸?shù)綑z測(cè)區(qū)域， 同時(shí)又通過另一個(gè)分支將反射光傳輸回接收器。直反式的玻璃光纖， 其檢測(cè)頭處的光纖束是隨意布置的。 直反式的塑料光纖， 其光纖束是沿光纖長度方向一根挨一根布置。光纖的特殊應(yīng)用由于光纖受使用環(huán)境影響小并且抗電磁干擾， 因而能被用在一些特殊的場(chǎng)合， 如： 適用于真空環(huán)境下的真空傳導(dǎo)光纖（V FT ） 和適用于爆炸環(huán)境下的光纖。 在這兩個(gè)應(yīng)用中， 特制的光纖安裝在特殊的環(huán)境中， 經(jīng)一個(gè)法蘭引出來接到外面的傳感器上， 光纖和法蘭的尺寸多種多樣。 本安型傳感器，如N A M U R 型的傳感器， 可直接用在特殊或有爆炸性危險(xiǎn)的環(huán)境中。