光电传感器及其应用重点课件

光电传感器及其应用光电传感器及其应用 光电传感器按其接收状态可分为光电传感器按其接收状态可分为模拟式模拟式和和脉冲式脉冲式光电光电传感器两大类。传感器两大类。模拟式光电传感器模拟式光电传感器 模拟式光电传感器的工作原理是基于光电元件的光电特模拟式光电传感器的工作原理是基于光电元件的光电特性，其光通量是随被测量而变，光电流就成为被测量的函数，性，其光通量是随被测量而变，光电流就成为被测量的函数，故称为光电传感器的函数运用状态。它的形式有故称为光电传感器的函数运用状态。它的形式有吸收式、反吸收式、反射式、遮光式和辐射式。射式、遮光式和辐射式。光电传感器及其应用 光电传感器按1光源光源被测物被测物光电元件光电元件 吸收式吸收式被吸收的光通量与被测物体的透明度有关。常用来测物体的被吸收的光通量与被测物体的透明度有关。常用来测物体的混浊度混浊度光源被测物光电元件 吸收式被吸收的光通量与被测物体的透明度2光源光源被测物被测物光电元件光电元件 反射式反射式反射光通量取决于反向表面的性质、状态和光源之间的距离。反射光通量取决于反向表面的性质、状态和光源之间的距离。表面粗糙度表面粗糙度光源被测物光电元件 反射式反射光通量取决于反向表面的性质、3光源光源被测物被测物光电元件光电元件 遮光式遮光式 光原发出的光经过被测物体时被遮挡部分，使得光光原发出的光经过被测物体时被遮挡部分，使得光电元件上的光通量减弱，减弱的程度与被测物体在光学通电元件上的光通量减弱，减弱的程度与被测物体在光学通路中的位置有关。路中的位置有关。x测位移测位移例如：光电测微计。例如：光电测微计。光源被测物光电元件 遮光式 光原发出的光经4光电测微装置示意图光电测微装置示意图被测零件被测零件样板环样板环光源光源调制盘调制盘光电管光电管光电测微计光电测微计调制盘调制盘光电测微装置示意图被测零件样板环光源调制盘光电管光电测微计调5被测物（光源）被测物（光源）光电元件光电元件 辐射式辐射式被测物体本身就是辐射源，所发出的光直接照在光电元件上，被测物体本身就是辐射源，所发出的光直接照在光电元件上，（或经过一定的光通路照在光电元件上），辐射强度与温度（或经过一定的光通路照在光电元件上），辐射强度与温度具有一定的关系。具有一定的关系。高温计高温计例如：比色测温计。？例如：比色测温计。？被测物（光源）光电元件 辐射式被测物体本身就是辐射源，所发6WDS型光电比色高温计原理图型光电比色高温计原理图非接触式高温仪表非接触式高温仪表8002000WDS型光电比色高温计原理图非接触式高温仪表80020007脉冲式光电传感器脉冲式光电传感器 脉冲式光电传感器的作用方式是光电元件的输出仅有脉冲式光电传感器的作用方式是光电元件的输出仅有两种稳定状态，即两种稳定状态，即通通与与断断的开关状态，所以也称为光的开关状态，所以也称为光电元件的开关运用状态。电元件的开关运用状态。光电式转速计光电式转速计 天幕靶天幕靶例：例：脉冲式光电传感器 光电式转速计例：8光电开关光电开关光电开关9光电式转速计光电式转速计光电式转速计光电式转速计旋转物体旋转物体光源光源透镜透镜半透明膜半透明膜透镜透镜透镜透镜光电元件光电元件光电式转速计光电式转速计旋转物体光源透镜半透明膜透镜透镜光电10 光学编码器又称码盘，是一种光学编码器又称码盘，是一种数字式角位移传感数字式角位移传感器器。通常使用时，将其安装在旋转在旋转轴上，按旋。通常使用时，将其安装在旋转在旋转轴上，按旋转角度大小直接编码。其优点是结构简单，可靠性高，转角度大小直接编码。其优点是结构简单，可靠性高，在空间技术、数字控机械系统等方面有广泛应用。在空间技术、数字控机械系统等方面有广泛应用。光学编码器光学编码器 光学编码器又称码盘，是一种数字式角位移传感器11工作原理工作原理光源光源透镜透镜码盘码盘狭缝狭缝光电元件光电元件工作原理光源透镜码盘狭缝光电元件12码制与码盘码制与码盘C6C10码制与码盘C6C1013码盘按其所用码制可分为二进码、循环码、十进码、码盘按其所用码制可分为二进码、循环码、十进码、六十进（度、分、秒制）码等。图表示一种六十进（度、分、秒制）码等。图表示一种6位二进制位二进制码盘。最内圈称为码盘。最内圈称为C6码道，一半透光，一半不透光。码道，一半透光，一半不透光。最外圈称为最外圈称为C1码道，共分成码道，共分成26=64个黑白间隔。每一个个黑白间隔。每一个角度方位对应于不同的编码，例如，零方位对应于角度方位对应于不同的编码，例如，零方位对应于000000（全黑）；第一方位对应于（全黑）；第一方位对应于000001；第；第23方位方位对应于对应于010111。测量时，只要根据码盘的起始和终止位。测量时，只要根据码盘的起始和终止位置就可确定转角大小，而与转动的中间过程无关。置就可确定转角大小，而与转动的中间过程无关。码盘按其所用码制可分为二进码、循环码、十进码、六十进（度、分14n位二进制码盘具有位二进制码盘具有2 n种不同编码，其最小分辨力为：种不同编码，其最小分辨力为：若要提高码盘分辨力，必须增加若要提高码盘分辨力，必须增加n值。增大值。增大n值，必将值，必将给码盘制作造成很大困难。给码盘制作造成很大困难。n位二进制码盘具有2 n种不同编码，其最小分辨力为：若要提高15二进制码盘微小的制作误差，将会使个别码道提前或二进制码盘微小的制作误差，将会使个别码道提前或延后，这佞造成输出信号的误差。究其原因，是因为延后，这佞造成输出信号的误差。究其原因，是因为当某一较高位的数码改变时，所有比它低的各位数码当某一较高位的数码改变时，所有比它低的各位数码应同时改变。图表示应同时改变。图表示4位二进制码盘的展开图。当读数位二进制码盘的展开图。当读数窄缝处于窄缝处于A-A位置时，正确读数为位置时，正确读数为0111（十进制数（十进制数7）。）。若码道若码道C4 黑区制作得太短，就会误读为黑区制作得太短，就会误读为1111（十进制（十进制数数15）。反之，若码道）。反之，若码道C4的黑区太长，当窄缝处于的黑区太长，当窄缝处于A-A位置时，就会将位置时，就会将1000读为读为0000；在这两种情况下都；在这两种情况下都将产生粗误差。为了消除粗误差，较好的方法是用循将产生粗误差。为了消除粗误差，较好的方法是用循环码取代二进码。环码取代二进码。二进制码盘微小的制作误差，将会使个别码道提前或延后，这佞造成16图是光学码盘测角信的原理图。光学系统部分与图一图是光学码盘测角信的原理图。光学系统部分与图一样。光电元件输出的电信号经放大、鉴幅（鉴测样。光电元件输出的电信号经放大、鉴幅（鉴测“0”或或“1”电平）、整形后，再经当量变换，最后进行译电平）、整形后，再经当量变换，最后进行译码显示。需要时还应采用纠错电路和寄存电路。码显示。需要时还应采用纠错电路和寄存电路。图是光学码盘测角信的原理图。光学系统部分与图一样。光电元件输17空心轴编码器空心轴编码器空心轴编码器18绝对直线位移、角位移编码器绝对直线位移、角位移编码器绝对直线位移、角位移编码器19 天幕靶天幕靶天幕靶结构示意图天幕靶结构示意图光敏二极管光敏二极管光学狭缝光学狭缝光屏界限光屏界限不反射的表面不反射的表面弹丸弹丸柱面透镜柱面透镜前表面反射镜前表面反射镜 天幕靶天幕靶结构示意图光敏二极管光学狭缝光屏界限不反射的表20天幕靶工作原理示意图天幕靶工作原理示意图天幕靶工作原理示意图21