光電傳感器基礎知識，你了解多少？

光電傳感器是各種光電檢測系統中實現光電轉換的關鍵元件，它是把光信號（紅外、可見及紫外光輻射）轉變成為電信號的器件。它可用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態的識別等。

光電傳感器一般由三部分組成，分為：發射器，接收器和檢測電路。

光電傳感器原理：

光電元件是光電傳感器中重要的組成部分，它的核心工作原理是不同類型的光電效應。根據波粒二象性，光是由光速運動的光子所組成， 當物體受到光線照射時，其內部的電子吸收了光子的能量后改變狀態，自身的電性質也會發生改變，這樣的現象稱為光電效應。光電傳感器通常包括光源，光路和光電元件。通過將光強度的變化轉換成電信號的變化來控制光電傳感器。

光電傳感器分類：

光電元件有光敏電阻、光電二極管、光電三極管、發光二極管、光電倍增管、 光電池、光電耦合器件等。由光通量對光電元件的作用原理不同所制成的光學測控系統是多種多樣的，按光電元件輸出量性質，光電傳感器可分二類，即模擬式光電傳感器和脈沖式光電傳感器；模擬式光電傳感器按被測量方法又可分為透射式、漫反射式、遮光式三大類。

光電傳感器應用原理:

1.光電傳感器在高壓大電流測試中的應用

近年來，采用光學設備進行高壓大電流測量在電力系統中發展很快，許多新型的光電式傳感器系統已相繼投入現場運行，為高壓大電流的監測帶來許多便利條件。OCT響應速度快，測量精度高。OCT不同于CT(傳統電流互感器) 的基點在于信號功率小，OCT產品在被測電流從高電位轉換到低電位的過程中都是用光來調制的，其光學儀器部分只有微瓦級的功率，而CT的次級線圈需要瓦級的功率。

2.光電傳感器在轉速測量系統中的應用

在機械自動化高速發展的今天，轉速是動力機械性能測試中的一個重要的特性參量，其大小和變化關系著機械運轉是否正常。動力機械的許多特性參數往往通過轉速來確定，例如電機的輸出功率，而且動力機械的振動、管道氣流脈動與各種工作零件的磨損狀態等也與轉速密切相關。及時監測轉速的變化可以及時排除機器運轉中的許多故障，避免造成更大損失。轉速測量方法按傳感器的安裝方式來分類，分為接觸式和非接觸式兩類。非接觸式轉速測量分盤式磁性測量、軸式磁性測量、遮斷式光電測量和反射式光電測量。其中應用廣泛的是光電式測速系統。

3.光電傳感器在繼電保護中的應用

隨著電力工業的發展，電力系統的輸送容量和電壓等級不斷提高，傳統的互感器對電網進行測量和監控存在著許多缺點。目前，應用光電傳感器的光纖互感器和光纖通訊網構成的光纖發變電站綜合自動化系統，已成為電力自動化技術有前景的發展方向之一。電力互感器是電力系統中重要的電量測量設備，也是實現電力自動化的關鍵設備。新型有源光電傳感器能夠克服傳統電力互感器的尺寸大、質量大、抗干擾差、信息傳輸容量小等缺陷，使得電力系統的安全運行和自動化水平均無法達到要求等缺陷，同時能以數字信號輸出，取消了大量的二次電纜，為電力系統的安全運行、節約成本、高壓設備無油化、優化二次設備提供了堅實的基礎。

4.光電傳感器在煙塵濁度監測的應用

防止煙塵污染是環保的重要任務之一，為了消除工業煙塵污染，首先要知道煙塵排放量，因此必須對煙塵源進行監測、自動顯示和超標報警。煙道里的煙塵濁度是用通過光在煙道里傳輸過程中的變化大小來檢測的，如果煙道濁度增加，光源發出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達光檢測器的光減少，因而光檢測器輸出信號的強弱便可反映煙道濁度的變化。

應用案例1：光電位置偏移檢測

光電式位置偏移檢測器主要是用于對帶型材料的檢測，可以利用這一技術對在具體加工過程中的材料進行檢測，檢測材料的位置、大小、方向是否符合標準；通過對這些方面的檢測，能提供具體的錯位位置的信號，有助于控制電路。這個技術人們通常用在對印染、膠片等方面的檢測。光電式帶材跑偏檢測器利用的基本原理如下列圖所示。當從光源點發出的光通過透鏡1時，光線由于聚光的原理會變成光束，然后投向透鏡2，之后會聚到光敏電阻上。平行光束到達透鏡2之前，一些光線會因為受到被測帶材的影響，最終到達光敏電阻的光通量會減少。

應用案例2：光電高度檢測

一般而言，在物品的包裝過程中，會有對充填高度的具體要求，以此來確保物品的外觀達到規定標準，而對于那些不符合充填高度的產品，將會被禁止出廠。下圖所示的是關于光電檢測這一技術在控制商品填充高度中的應用的基本原理。如果商品的充填高度超過了規定的標準值，光電的接頭就會出現沒有電信號的現象，然后就會讓其他機構對物品進行處理。

應用案例3：光電色質檢測

下圖所展示的是在包裝物料時候所采取的光電色質檢測的基本原理。假定所規定標準的包裝物品的底色是白色但由于質量沒有達到標準等原因，有的商品出現泛黃的現象，在對產品進行光電色質檢測的時候，商品泛黃部分就會出現電壓差；通過輸出的電壓量的差值，接通電磁閥，最后通過壓縮空氣將已經泛黃了的商品排出。

應用案例4：工業生產過程檢測

除上述光電傳感器的實際應用之外，光電傳感器還可用于進行對流水線上的產品進行產量的統計、檢測對裝的配件是否有配置好、檢測其配件的質量是否有達到規定的標準，例如，可以對瓶蓋是否壓緊進行具體檢測、對商標是否存在漏貼的情況進行檢測(見圖4)，能對送料機構中是否出現斷料情況進行具體檢測(見下圖)等。

審核編輯 黃宇