光電傳感器知識

光電傳感器知識光電傳感器是一種小型電子設備，它可以檢測出其接收到的光強的變化。早期的用來檢測物體有無的光電傳感器．光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設備，發(fā)射器帶一個校準鏡頭，將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個真空管放大器上。在金屬圓筒內有一個小的白熾燈做為光源。這些小而堅固的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器/＞光電傳感器的雛形。LED（發(fā)光二極管）發(fā)光二極管最早出現在19世紀60年代，現在我們可以經常在電氣和電子設備上看到這些二極管做為指示燈來用°LED就是一種半導體元件，其電氣性能與普通二極管相同，不同之處在于當給LED通電流時，它會發(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，＞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抗震動抗沖擊，并且沒有燈絲。另外，LED所發(fā)出的光能只相當于同尺寸白熾燈所產生光能的一部分。（激光二極管除外，它與普通LED的原理相同，但能產生幾倍的光能，并能達到更遠的檢測距離）。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、藍光、藍綠光或白光。經調制的LED傳感器1970年，人們發(fā)現LED還有一個比壽命長更好的優(yōu)點，就是它能夠以非?？斓乃俣葋黹_關，開關速度可達到KHz。將接收器的放大器調制到發(fā)射器的調制頻率，那么它就只能對以此頻率振動的光信號進行放大。我們可以將光波的調制比喻成無線電波的傳送和接收。將收音機調到某臺，就可以忽略其他的無線電波信號。經過調制的LED發(fā)射器就類似于無線電波發(fā)射器，其接收器就相當于收音機。人們常常有一個誤解：認為由于紅外光LED發(fā)出的紅外光是看不到的，那么紅外光的能量肯定會很強。經過調制的光電傳感器‘＞光電傳感器的能量的大小與LED光波的波長無太大關系。一個LED發(fā)出的光能很少，經過調制才將其變得能量很高。一個未經調制的傳感器只有通過使用長焦距鏡頭的機械屏蔽手段，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，經過調制的接收器能忽略周圍的光，只對自己的光或具有相同調制頻率的光做出響應。未經調制的傳感器用來檢測周圍的光線或紅外光的輻射，如剛出爐的紅熱瓶子，在這種應用場合如果使用其它的傳感器，可能會有誤動作。如果一個金屬發(fā)射出的光比周圍的光強很多的話，那么它就可以被周圍光源接收器可靠檢測到。周圍光源接收器也可以用來檢測室外光。但是并不是說經調制的傳感器就一定不受周圍光的干擾，當使用在強光環(huán)境下時就會有問題。例如，未經過調制的光電傳感器‘＞光電傳感器，當把它直接指向陽光時，它能正常動作。我們每個人都知道，用一塊有放大作用的玻璃將陽光聚集在一張紙上時，很容易就會把紙點燃。設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制的接收器指向陽光時它就不能工作了，這是周圍光源使其飽和了。調制的LED改進了光電傳感器'＞光電傳感器的設計，增大了檢測距離，擴展了光束的角度，人們逐漸接受了這種可靠易于對準的光束。到1980年，非調制的光電傳感器，＞光電傳感器逐步就退出了歷史舞臺。紅外光LED是效率最高的光束，同時也是在光譜上與光電三極管最匹配的光束。但是有些傳感器需要用來區(qū)分顏色（如色標檢測），這就需要用可見光源。在早期，色標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)明了高效的可見光LED?，F在，多數的色標傳感器都是使用經調制的各種顏色的可見光LED發(fā)射器。經調制的傳感器往往犧牲了響應速度以獲取更長的檢測距離，這是因為檢測距離是一個非常重要的參數。未經調制的傳感器可以用來檢測小的物體或動作非?？斓奈矬w，這些場合要求的響應速度都非常快。但是，現在高速的調制傳感器也可以提供非?？斓捻憫俣?，能滿足大多數的檢測應用。超聲波傳感器聲波傳感器所發(fā)射和接收的聲波，其振動頻率都超過了人耳所能聽到的范圍。它是通過計算聲波從發(fā)射，經被測物反射回到接收器所需要的時間，來判斷物體的位置。對于對射式超聲波傳感器，如果物體擋住了從發(fā)射器到接收器的聲波，則傳感器就會檢測到物體。與光電傳感器‘＞光電傳感器不同，超聲波傳感器不受被測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合就不適合使用光電傳感器＇＞光電傳感器來檢測。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，），被全部反射回來。根據光學原理，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）沿光纖長度方向經多次反射后，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。這個接受角比兩倍的最大入射角略大，這是因為光纖在從空氣射入密度較大的光纖材料中時會有輕微的折射。光在光纖內部的傳輸不受光纖是否彎曲的影響（彎曲半徑要大于最小彎曲半徑）。大多數光纖是可彎曲的，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（直徑約50叩）的玻璃纖維絲組成。典型的光纜由幾百根單獨的帶金屬外皮玻璃光纖組成，光纜外部有一層護套保護。光纜的端部有各種尺寸和外形，并且澆注了堅固的透明樹脂。檢測面經過光學打磨，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。由于這種光纖費用非常昂貴并且多數的光纖應用場合并不需要得到一個非常清晰的圖像，所以多數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，當然其所得到的圖像也只是一些光。玻璃光纖外部的保護層通常是柔性的不銹鋼護套，也有的是PVC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，其檢測頭做成不同的形狀以適用于不同的檢測要求。玻璃光纖堅固并且性能可靠，可使用在高溫和有化學成分的環(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常彎曲或彎曲半徑過小而導致玻璃絲折斷，對于這種應用場合，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1.5mm）構成，通常有PVC外皮。它能安裝在狹小的空間并且能彎成很小的角度。多數的塑料光纖其檢測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使用將其剪短。邦納公司的塑料光纖都配有一個光纖刀。不像玻璃光纖，塑料光纖具有較高的柔性，帶防護外皮的塑料光纖適于安裝在往復運動的機械結構上。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，化學物質和溶劑的影響。對射式和直反式光纖玻璃光纖和塑料光纖既有“單根的”－對射式，也有“分叉的”－直反式。單根光纖可以將光從發(fā)射器傳輸到檢測區(qū)域，或從檢測區(qū)域傳輸到接收器。分叉式的光纖有兩個明顯的分支，可分別傳輸發(fā)射光和接收光，使傳感器既可以通過一個分支將發(fā)射光傳輸到檢測區(qū)域，同時又通過另一個分支將反射光傳輸回接收器。直反式的玻璃光纖，其檢測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合，如：適用于真空環(huán)境下的真空傳導光纖（VFT）和適用于爆炸環(huán)境下的光纖。在這兩個應用中，特制的光纖安裝在特殊的環(huán)境中，經一個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NAMUR型的傳感器，可直接用在特殊或有爆炸性危險的環(huán)境中。光電傳感器基礎知識及術語更新時間：2009年01月10日瀏覽次數：11作者：來源：光電傳感器是一種小型電子設備，它可以檢測出其接收到的光強的變化。早期的用來檢測物體有無的光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設備，發(fā)射器帶一個校準鏡頭，將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個真空管放大器上。在金屬圓筒內有一個小的白熾燈做為光源。這些小而堅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)光二極管最早出現在19世紀60年代，現在我們可以經常在電氣和電子設備上看到這些二極管做為指示燈來用。LED就是一種半導體元件，其電氣性能與普通二極管相同，不同之處在于當給LED通電流時，它會發(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抗震動抗沖擊，并且沒有燈絲。另外，LED所發(fā)出的光能只相當于同尺寸白熾燈所產生光能的一部分。（激光二極管除外，它與普通LED的原理相同，但能產生幾倍的光能，并能達到更遠的檢測距離）。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、藍光、藍綠光或白光。經調制的LED傳感器1970年，人們發(fā)現LED還有一個比壽命長更好的優(yōu)點，就是它能夠以非常快的速度來開關，開關速度可達到KHz。將接收器的放大器調制到發(fā)射器的調制頻率，那么它就只能對以此頻率振動的光信號進行放大。我們可以將光波的調制比喻成無線電波的傳送和接收。將收音機調到某臺，就可以忽略其他的無線電波信號。經過調制的LED發(fā)射器就類似于無線電波發(fā)射器，其接收器就相當于收音機。人們常常有一個誤解：認為由于紅外光LED發(fā)出的紅外光是看不到的，那么紅外光的能量肯定會很強。經過調制的光電傳感器的能量的大小與LED光波的波長無太大關系。一個LED發(fā)出的光能很少，經過調制才將其變得能量很高。一個未經調制的傳感器只有通過使用長焦距鏡頭的機械屏蔽手段，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，經過調制的接收器能忽略周圍的光，只對自己的光或具有相同調制頻率的光做出響應。未經調制的傳感器用來檢測周圍的光線或紅外光的輻射，如剛出爐的紅熱瓶子，在這種應用場合如果使用其它的傳感器，可能會有誤動作。如果一個金屬發(fā)射出的光比周圍的光強很多的話，那么它就可以被周圍光源接收器可靠檢測到。周圍光源接收器也可以用來檢測室外光。但是并不是說經調制的傳感器就一定不受周圍光的干擾，當使用在強光環(huán)境下時就會有問題。例如，未經過調制的光電傳感器，當把它直接指向陽光時，它能正常動作。我們每個人都知道，用一塊有放大作用的玻璃將陽光聚集在一張紙上時，很容易就會把紙點燃。設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制的接收器指向陽光時它就不能工作了，這是周圍光源使其飽和了。調制的LED改進了光電傳感器的設計，增大了檢測距離，擴展了光束的角度，人們逐漸接受了這種可靠易于對準的光束。到1980年，非調制的光電傳感器逐步就退出了歷史紅外光LED是效率最高的光束，同時也是在光譜上與光電三極管最匹配的光束。但是有些傳感器需要用來區(qū)分顏色（如色標檢測），這就需要用可見光源。在早期，色標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)明了高效的可見光LED?，F在，多數的色標傳感器都是使用經調制的各種顏色的可見光LED發(fā)射器。經調制的傳感器往往犧牲了響應速度以獲取更長的檢測距離，這是因為檢測距離是一個非常重要的參數。未經調制的傳感器可以用來檢測小的物體或動作非?？斓奈矬w，這些場合要求的響應速度都非?？臁５?，現在高速的調制傳感器也可以提供非?？斓捻憫俣?，能滿足大多數的檢測應用。超聲波傳感聲波傳感器所發(fā)射和接收的聲波，其振動頻率都超過了人耳所能聽到的范圍。它是通過計算聲波從發(fā)射，經被測物反射回到接收器所需要的時間，來判斷物體的位置。對于對射式超聲波傳感器，如果物體擋住了從發(fā)射器到接收器的聲波，則傳感器就會檢測到物體。與光電傳感器不同，超聲波傳感器不受被測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合就不適合使用光電傳感器來檢測。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，），被全部反射回來。根據光學原理，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）沿光纖長度方向經多次反射后，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。這個接受角比兩倍的最大入射角略大，這是因為光纖在從空氣射入密度較大的光纖材料中時會有輕微的折射。光在光纖內部的傳輸不受光纖是否彎曲的影響（彎曲半徑要大于最小彎曲半徑）。大多數光纖是可彎曲的，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（直徑約50um）的玻璃纖維絲組成。典型的光纜由幾百根單獨的帶金屬外皮玻璃光纖組成，光纜外部有一層護套保護。光纜的端部有各種尺寸和外形，并且澆注了堅固的透明樹脂。檢測面經過光學打磨，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。由于這種光纖費用非常昂貴并且多數的光纖應用場合并不需要得到一個非常清晰的圖像，所以多數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，當然其所得到的圖像也只是一些光。玻璃光纖外部的保護層通常是柔性的不銹鋼護套，也有的是PVC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，其檢測頭做成不同的形狀以適用于不同的檢測要求。玻璃光纖堅固并且性能可靠，可使用在高溫和有化學成分的環(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常彎曲或彎曲半徑過小而導致玻璃絲折斷，對于這種應用場合，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至到1.5mm）構成，通常有PVC外皮。它能安裝在狹小的空間并且能彎成很小的角度。多數的塑料光纖其檢測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使用將其剪短。邦納公司的塑料光纖都配有一個光纖刀。不像玻璃光纖，塑料光纖具有較高的柔性，帶防護外皮的塑料光纖適于安裝在往復運動的機械結構上。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，化學物質和溶劑的影響。對射式和直反式光纖玻璃光纖和塑料光纖既有“單根的”—對射式，也有“分叉的”一直反式。單根光纖可以將光從發(fā)射器傳輸到檢測區(qū)域，或從檢測區(qū)域傳輸到接收器。分叉式的光纖有兩個明顯的分支，可分別傳輸發(fā)射光和接收光，使傳感器既可以通過一個分支將發(fā)射光傳輸到檢測區(qū)域，同時又通過另一個分支將反射光傳輸回接收器。直反式的玻璃光纖，其檢測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合，如：適用于真空環(huán)境下的真空傳導光纖（VFT）和適用于爆炸環(huán)境下的光纖。在這兩個應用中,特制的光纖安裝在特殊的環(huán)境中，經一個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NAMUR型的傳感器，可直接用在特殊或有爆炸性危險的環(huán)境中。光電傳感器是一種小型電子設備，它可以檢測出其接收到的光強的變化。早期的用來檢測物體有無的光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設備，發(fā)射器帶一個校準鏡頭，將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個真空管放大器上。在金屬圓筒內有一個小的白熾燈做為光源。這些小而堅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)光二極管最早出現在19世紀60年代，現在我們可以經常在電氣和電子設備上看到這些二極管做為指示燈來用。LED就是一種半導體元件，其電氣性能與普通二極管相同，不同之處在于當給LED通電流時，它會發(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抗震動抗沖擊，并且沒有燈絲。另外，LED所發(fā)出的光能只相當于同尺寸白熾燈所產生光能的部分。（激光二極管除外，它與普通LED的原理相同，但能產生幾倍的光能，并能達到更遠的檢測距離）。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、藍光、藍綠光或白光。經調制的LED傳感器1970年，人們發(fā)現LED還有一個比壽命長更好的優(yōu)點，就是它能夠以非?？斓乃俣葋黹_關，開關速度可達到KHz。將接收器的放大器調制到發(fā)射器的調制頻率，那么它就只能對以此頻率振動的光信號進行放大。我們可以將光波的調制比喻成無線電波的傳送和接收。將收音機調到某臺，就可以忽略其他的無線電波信號。經過調制的LED發(fā)射器就類似于無線電波發(fā)射器，其接收器就相當于收音機。人們常常有一個誤解：認為由于紅外光LED發(fā)出的紅外光是看不到的，那么紅外光的能量肯定會很強。經過調制的光電傳感器的能量的大小與LED光波的波長無太大關系。一個LED發(fā)出的光能很少，經過調制才將其變得能量很高。一個未經調制的傳感器只有通過使用長焦距鏡頭的機械屏蔽手段，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，經過調制的接收器能忽略周圍的光，只對自己的光或具有相同調制頻率的光做出響應。未經調制的傳感器用來檢測周圍的光線或紅外光的輻射，如剛出爐的紅熱瓶子，在這種應用場合如果使用其它的傳感器，可能會有誤動作。如果一個金屬發(fā)射出的光比周圍的光強很多的話，那么它就可以被周圍光源接收器可靠檢測到。周圍光源接收器也可以用來檢測室外光。但是并不是說經調制的傳感器就一定不受周圍光的干擾，當使用在強光環(huán)境下時就會有問題。例如，未經過調制的光電傳感器，當把它直接指向陽光時，它能正常動作。我們每個人都知道，用一塊有放大作用的玻璃將陽光聚集在一張紙上時，很容易就會把紙點燃。設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制的接收器指向陽光時它就不能工作了，這是周圍光源使其飽和了。調制的LED改進了光電傳感器的設計，增大了檢測距離，擴展了光束的角度，人們逐漸接受了這種可靠易于對準的光束。到1980年，非調制的光電傳感器逐步就退出了歷史舞臺。紅外光LED是效率最高的光束，同時也是在光譜上與光電三極管最匹配的光束。但是有些傳感器需要用來區(qū)分顏色（如色標檢測），這就需要用可見光源。在早期，色標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)明了高效的可見光LED?，F在，多數的色標傳感器都是使用經調制的各種顏色的可見光LED發(fā)射器。經調制的傳感器往往犧牲了響應速度以獲取更長的檢測距離，這是因為檢測距離是一個非常重要的參數。未經調制的傳感器可以用來檢測小的物體或動作非?？斓奈矬w，這些場合要求的響應速度都非?？?。但是，現在高速的調制傳感器也可以提供非?？斓捻憫俣?，能滿足大多數的檢測應用。超聲波傳感器聲波傳感器所發(fā)射和接收的聲波，其振動頻率都超過了人耳所能聽到的范圍。它是通過計算聲波從發(fā)射，經被測物反射回到接收器所需要的時間，來判斷物體的位置。對于對射式超聲波傳感器，如果物體擋住了從發(fā)射器到接收器的聲波，則傳感器就會檢測到物體。與光電傳感器不同，超聲波傳感器不受被測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合就不適合使用光電傳感器來檢測。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，），被全部反射回來。根據光學原理，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）沿光纖長度方向經多次反射后，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。這個接受角比兩倍的最大入射角略大，這是因為光纖在從空氣射入密度較大的光纖材料中時會有輕微的折射。光在光纖內部的傳輸不受光纖是否彎曲的影響（彎曲半徑要大于最小彎曲半徑）。大多數光纖是可彎曲的，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（直徑約50um）的玻璃纖維絲組成。典型的光纜由幾百根單獨的帶金屬外皮玻璃光纖組成，光纜外部有一層護套保護。光纜的端部有各種尺寸和外形，并且澆注了堅固的透明樹脂。檢測面經過光學打磨，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。由于這種光纖費用非常昂貴并且多數的光纖應用場合并不需要得到一個非常清晰的圖像，所以多數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，當然其所得到的圖像也只是一些光。玻璃光纖外部的保護層通常是柔性的不銹鋼護套，也有的是PVC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，其檢測頭做成不同的形狀以適用于不同的檢測要求。玻璃光纖堅固并且性能可靠，可使用在高溫和有化學成分的環(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常彎曲或彎曲半徑過小而導致玻璃絲折斷，對于這種應用場合，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至到1.5mm）構成，通常有PVC外皮。它能安裝在狹小的空間并且能彎成很小的角度。多數的塑料光纖其檢測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使用將其剪短。邦納公司的塑料光纖都配有一個光纖刀。不像玻璃光纖，塑料光纖具有較高的柔性，帶防護外皮的塑料光纖適于安裝在往復運動的機械結構上。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，化學物質和溶劑的影響。對射式和直反式光纖玻璃光纖和塑料光纖既有“單根的”－對射式，也有“分叉的”－直反式。單根光纖可以將光從發(fā)射器傳輸到檢測區(qū)域，或從檢測區(qū)域傳輸到接收器。分叉式的光纖有兩個明顯的分支，可分別傳輸發(fā)射光和接收光，使傳感器既可以通過一個分支將發(fā)射光傳輸到檢測區(qū)域，同時又通過另一個分支將反射光傳輸回接收器。直反式的玻璃光纖，其檢測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合，如：適用于真空環(huán)境下的真空傳導光纖（VFT）和適用于爆炸環(huán)境下的光纖。在這兩個應用中，特制的光纖安裝在特殊的環(huán)境中，經一個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NAMUR型的傳感器，可直接用在特殊或有爆炸性危險的環(huán)境中。光電傳感器是一種小型電子設備,它可以檢測出其接收到的光強的變化.早期的用來檢測物體有無的光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設備,發(fā)射器帶一個校準鏡頭,將光聚焦射向接收器,接收器出電纜將這套裝置接到一個真空管放大器上.在金屬圓筒內有一個小的白熾燈做為光源.這些小而堅固的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器的雛形.經調制的LED傳感器1970年，人們發(fā)現LED還有一個比壽命長更好的優(yōu)點,就是它能夠以非?？斓乃俣葋黹_關，開關速度可達到KHz?將接收器的放大器調制到發(fā)射器的調制頻率,那么它就只能對以此頻率振動的光信號進行放大.字串8我們可以將光波的調制比喻成無線電波的傳送和接收.將收音機調到某臺,就可以忽略其他的無線電波信號.經過調制的LED發(fā)射器就類似于無線電波發(fā)射器,其接收器就相當于收音機.人們常常有一個誤解:認為由于紅外光LED發(fā)出的紅外光是看不到的,那么紅外光的能量肯定會很強.經過調制的光電傳感器的能量的大小與LED光波的波長無太大關系?一個LED發(fā)出的光能很少,經過調制才將其變得能量很高.一個未經調制的傳感器只有通過使用長焦距鏡頭的機械屏蔽手段,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,經過調制的接收器能忽略周圍的光,只對自己的光或具有相同調制頻率的光做出響應.未經調制的傳感器用來檢測周圍的光線或紅外光的輻射,如剛出爐的紅熱瓶子,在這種應用場合如果使用其它的傳感器,可能會有誤動作.如果一個金屬發(fā)射出的光比周圍的光強很多的話,那么它就可以被周圍光源接收器可靠檢測到.周圍光源接收器也可以用來檢測室外光.但是并不是說經調制的傳感器就一定不受周圍光的干擾,當使用在強光環(huán)境下時就會有問題.例如,未經過調制的光電傳感器,當把它直接指向陽光時,它能正常動作.我們每個人都知道,用一塊有放大作用的玻璃將陽光聚集在一張紙上時,很容易就會把紙點燃.設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制的接收器指向陽光時它就不能工作了,這是周圍光源使其飽和了.調制的LED改進了光電傳感器的設計,增大了檢測距離,擴展了光束的角度,人們逐漸接受了這種可靠易于對準的光束.到1980年,非調制的光電傳感器逐步就退出了歷史舞臺.紅外光LED是效率最高的光束,同時也是在光譜上與光電三極管最匹配的光束.但是有些傳感器需要用來區(qū)分顏色（如色標檢測）,這就需要用可見光源.在早期,色標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)明了高效的可見光LED?現在，多數的色標傳感器都是使用經調制的各種顏色的可見光LED發(fā)射器?經調制的傳感器往往犧牲了響應速度以獲取更長的檢測距離,這是因為檢測距離是一個非常重要的參數.未經調制的傳感器可以用來檢測小的物體或動作非常快的物體,這些場合要求的響應速度都非?？?但是,現在高速的調制傳感器也可以提供非?？斓捻憫俣?能滿足大多數的檢測應用.超聲波傳感器聲波傳感器所發(fā)射和接收的聲波,其振動頻率都超過了人耳所能聽到的范圍.它是通過計算聲波從發(fā)射,經被測物反射回到接收器所需要的時間,來判斷物體的位置.對于對射式超聲波傳感器,如果物體擋住了從發(fā)射器到接收器的聲波,則傳感器就會檢測到物體.與光電傳感器不同,超聲波傳感器不受被測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合就不適合使用光電傳感器來檢測.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,）,被全部反射回來.根據光學原理,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）沿光纖長度方向經多次反射后,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.這個接受角比兩倍的最大入射角略大,這是因為光纖在從空氣射入密度較大的光纖材料中時會有輕微的折射.光在光纖內部的傳輸不受光纖是否彎曲的影響（彎曲半徑要大于最小彎曲半徑）.大多數光纖是可彎曲的,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（直徑約50pm）的玻璃纖維絲組成?典型的光纜由幾百根單獨的帶金屬外皮玻璃光纖組成,光纜外部有一層護套保護.光纜的端部有各種尺寸和外形,并且澆注了堅固的透明樹脂.檢測面經過光學打磨,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.由于這種光纖費用非常昂貴并且多數的光纖應用場合并不需要得到一個非常清晰的圖像,所以多數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,當然其所得到的圖像也只是一些光.玻璃光纖外部的保護層通常是柔性的不銹鋼護套,也有的是PVC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,其檢測頭做成不同的形狀以適用于不同的檢測要求.玻璃光纖堅固并且性能可靠,可使用在高溫和有化學成分的環(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常彎曲或彎曲半徑過小而導致玻璃絲折斷,對于這種應用場合,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1.5mm）構成,通常有PVC外皮?它能安裝在狹小的空間并且能彎成很小的角度.多數的塑料光纖其檢測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使用將其剪短.邦納公司的塑料光纖都配有一個光纖刀.不像玻璃光纖,塑料光纖具有較高的柔性,帶防護外皮的塑料光纖適于安裝在往復運動的機械結構上.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,化學物質和溶劑的影響.對射式和直反式光纖玻璃光纖和塑料光纖既有“單根的”-對射式,也有“分叉的”-直反式.單根光纖可以將光從發(fā)射器傳輸到檢測區(qū)域,或從檢測區(qū)域傳輸到接收器.分叉式的光纖有兩個明顯的分支,可分別傳輸發(fā)射光和接收光,使傳感器既可以通過一個分支將發(fā)射光傳輸到檢測區(qū)域,同時又通過另一個分支將反射光傳輸回接收器.直反式的玻璃光纖,其檢測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合，如:適用于真空環(huán)境下的真空傳導光纖（VFT）和適用于爆炸環(huán)境下的光纖.在這兩個應用中,特制的光纖安裝在特殊的環(huán)境中,經一個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NAMUR型的傳感器，可直接用在特殊或有爆炸性危險的環(huán)境中.標簽：無標簽光電傳感器工作原理（紅外線光電傳感器原理）光電傳感器工作原理（紅外線光電傳感器原理）光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現控制的。光電傳感器在一般情況下，有三部分構成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。發(fā)送器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(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，裝有光學元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號。此外，光電開關的結構元件中還有發(fā)射板和光導纖維。三角反射板是結構牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準確地從反射板中返回，具有實用意義。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，經過反射后，還是從這根反射線返回。分類和工作方式⑴槽型光電傳感器把一個光發(fā)射器和一個接收器面對面地裝在一個槽的兩側的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當被檢測物體從槽中通過時，光被遮擋，光電開關便動作。輸出一個開關控制信號，切斷或接通負載電流，從而完成一次控制動作。槽形開關的檢測距離因為受整體結構的限制一般只有幾厘米。⑵對射型光電傳感器若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大。由一個發(fā)光器和一個收光器組成的光電開關就稱為對射分離式光電開關，簡稱對射式光電開關。它的檢測距離可達幾米乃至幾十米。使用時把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側，檢測物通過時阻擋光路，收光器就動作輸出一個開關控制信號。⑶反光板型光電開關把發(fā)光器和收光器裝入同一個裝置內，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式（或反射鏡反射式）光電開關。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到；一旦光路被檢測物擋住，收光器收不到光時，光電開關就動作，輸出一個開關控制信號。⑷擴散反射型光電開關它的檢測頭里也裝有一個發(fā)光器和一個收光器，但前方沒有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。當檢測物通過時擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就收到光信號，輸出一個開關信號標簽：生物醫(yī)學技術血氧飽和度測量電路原理生物醫(yī)學技術之血氧測量技術（4）-血氧飽和度測量電路原理通過對脈搏血氧測量原理的研究，人們已經發(fā)現只要測量出兩種波長的透射光在一個完整的脈搏波中光強度的變化量就可以計算出血氧飽和度?，F代的光電和微電子技術為這種測量原理的實現提供了可能。根據脈搏血氧測量原理可以設計出各種各樣的血氧測量計，基本結構框架如下：光電驅動電路七mEDNCHINA.COkl/BLOG/GLLZ^光電驅動電路七邏輯控制部分4血氧測量計的基本結構包括兩部分：血氧傳感器器和血氧電路。從理論上來看，血氧傳感器的由簡單的兩部分組成：光發(fā)射和光接受部分組成。但是在臨床上使用的血氧傳感器除了包括這兩個核心的器件外，還包括相應的機械部件、信號傳輸電纜、探頭識別接口等。這些因素直接影響探頭的可靠性、舒適性。探頭能否在實際臨床上被可靠的穩(wěn)定的使用很大程度上取決于這些外圍的部件。因此，在工程設計是，除了對傳感器工作原理的分析外，對傳感器其他部件的分析，尋求一個合適的解決方案是一項技術能否實現產品化的關鍵。信號處理電路對來自傳感器的信號進行處理，信號經過放大、濾波，得到一定幅度的信號。這個信號送入到A/D轉化電路，實現模擬到數字量的轉化，被數字化之后的信號經過單片機按照血氧算法計算后得到血氧飽和度。在血氧測量原理我們提到，用兩種特定的波長就可以實現脈搏血氧飽和度的測量。這兩種光的波長是660nm和940nm。通過對人體生理波形的分析可以知道，人體的脈搏次數在30~250次/分鐘，對應的頻率是0.5?4.1HZ,。采樣定理指出：對于一個具有有限頻譜的連續(xù)信號進行采樣，當采樣頻率大于信號頻率的兩倍是，有采樣后得到的輸出函數能無失真的恢復到原來的信號。在實際上，我們取米樣頻率為120HZ，可以保證信號的無失真。即使是120HZ,對單片機控制電路來講，頻率也是比較低的，因此對與紅光和紅外光的采樣采用分時采樣的方法，即對紅光和紅外光的采樣在不同時刻，但是這兩個信號的采樣時刻非常的接近。此外，考慮到減少傳感器電纜線的芯線數量，降低成本和增強電纜的可靠性，因此在設計紅光和紅外光的連接方式式采用的紅光和紅外光反向并聯的方式。連接方式如下圖：傳感器采用發(fā)光二極管LED作為光源，以光電二極管作為光檢測器件。在前面的討論中我們提到采用660nm和940nm波長的LED時