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光電傳感器在車輛自動(dòng)控制過程中充當(dāng)著重要的角色分類：光束傳感器、反射傳感器、散射傳感器原理：通過發(fā)射器發(fā)出可見、不可見或紅外光，被接收器所接收，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。特點(diǎn)：

(1)無接觸檢測，減少了被測物及探頭的磨損，確保產(chǎn)品的使用壽命與安全操作。(2)被測物的材料不受限制，可測玻璃、塑料、木質(zhì)及液體等各種的被測材料。(3)長距離檢測，反射傳感器的檢測距離可達(dá)１０ｍ。(4)反應(yīng)速度快，其反應(yīng)能力在50μs之內(nèi)。**(5)可分辨顏色。高精度檢測，利用奇特的視覺系統(tǒng)和精確的電子線路可以實(shí)現(xiàn)對物體的精確測量。光電傳感器分為亮通型與暗通型兩類。2.7.1光電器件分類：光電發(fā)射器、光電探測器2.7.1.1光電發(fā)射器件

(1)熱輻射光源：如白熾燈。光譜連續(xù)、價(jià)格便宜

(2)氣體放電光源：如氙燈光源等。氣體超高壓放電發(fā)光。特點(diǎn)：效率高，發(fā)熱少。

(3)電致發(fā)光器：PN結(jié)發(fā)光（發(fā)光二極管）。特點(diǎn)：功率低，驅(qū)動(dòng)電壓低，效率高，可直接調(diào)制，小型化等。**(4)激光器：a.氦氖激光器：特點(diǎn)：輸出連續(xù)，頻率穩(wěn)定，相干性與方向性極強(qiáng)，居各類激光之首。但效率低體積大，電源復(fù)雜。b.半導(dǎo)體激光器：特點(diǎn)：效率相當(dāng)高，容易調(diào)制，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，抗振性能好，但方向性差，PN結(jié)摻雜影響大。2.7.1.1光電探測器件原理：光電探測器件是利用物體的光電效應(yīng)。分類：光電導(dǎo)效應(yīng)，光伏效應(yīng)和光電子發(fā)射效應(yīng)三種。**1.光電導(dǎo)器件(光敏電阻)注意：光敏電阻必須在適當(dāng)?shù)牟ㄩL光照射下，電阻才會(huì)改變。圖2-7-1光敏電阻的原理圖2-7-2CdS、CdSe光譜響應(yīng)曲線

**2.光伏效應(yīng)器件(光電二極管與光敏三極管)原理：利用光照在半導(dǎo)體器件上產(chǎn)生伏特效應(yīng)而制成的器件，應(yīng)用極廣。

(1)光電二極管原理：在光的照射下，光電二極管產(chǎn)生光電流。注意：光電流向光電二極管的反方向流動(dòng)。伏安特性：見圖2-7-3（a）。等效電路：電流源與二極管的并聯(lián)，如圖2-7-3(b)所示光譜特性：如圖2-7-4。**(2)光電三極管工作原理：①光電轉(zhuǎn)換，其功能同光電二極管；②光電流放大，將光電流放大幾十部至幾百倍。分類：無基極引線、有極基引線兩種。a)無基極引線光電管——靠光的注入代替基極的信號(hào)輸入，并將集電結(jié)產(chǎn)生的光電流放大。圖2-7-3光電二極管伏安特性圖2-7-4光電二極管光譜響應(yīng)曲線**b)有基極引線光電管——設(shè)置基極的主要目的是為了預(yù)置一個(gè)基極電流優(yōu)點(diǎn)： ①減小了光電三極管發(fā)射極的電阻，可以改善弱光下的響應(yīng)時(shí)間；②使光電三極管的交流放大系數(shù)進(jìn)入線性區(qū)，這對調(diào)制光的檢測特別有利。(3)光電池分類：硅光電池（最受歡迎）、硒光電池、硫化鎘光電池、氧化亞銅光電池、砷化鉀光電池等。硅光電池：性能穩(wěn)定，光譜范圍寬；頻率特性好；換能效率高；能耐高能輻射等。**圖2-7-5光電三極管輸出特性圖2-7-6硅光電池光照特性曲線**2.7.2光束傳感器特點(diǎn)：發(fā)射器與接收器分開。圖2-7-7光束傳感的電氣結(jié)構(gòu)圖

**2.7.3反射傳感器特點(diǎn)：發(fā)射器與接收器放于同一個(gè)外殼內(nèi)。常規(guī)反射傳感器：不能檢測反光體，易產(chǎn)生誤動(dòng)作。帶偏振片的反射傳感器：無論是否反射體在遮住光通路后就一定能被檢出。與常規(guī)反射傳感器的區(qū)別：(1)在發(fā)射器與接收器的光通道上分別安裝互成直角的偏振片；(2)采用三角反射鏡，經(jīng)它反射的偏振光其振蕩面旋轉(zhuǎn)90°。圖2-7-8帶偏振片的反射傳感器工作原理及電氣結(jié)構(gòu)

**2.7.4散射傳感器，結(jié)構(gòu)：發(fā)射器與接收器也置于同一個(gè)外殼內(nèi)，發(fā)出的光照在被測物體上，并被反射回來，被接收器接收。特點(diǎn)：對傳感區(qū)域內(nèi)發(fā)光與不發(fā)光的物體只要在傳感器的靈敏度范圍內(nèi)，都可被檢測。圖2-7-9散射傳感器的工作原理

**2.7.5紅外傳感器圖2-7-10曲型紅外傳感器的電氣結(jié)構(gòu)構(gòu)成：光電管、前置放大器、比較整形及輸出級(jí)構(gòu)成用途：紅外傳感器用于高溫物體遠(yuǎn)距離、非接觸檢測*2.8光纖傳感器*2.8光纖傳感器2.8.1光纖傳感器概述起步：光纖傳感器技術(shù)是70年代末發(fā)展起來的一項(xiàng)新型傳感技術(shù)。技術(shù)構(gòu)成：光纖傳感技術(shù)是傳統(tǒng)的光檢測技術(shù)和纖維光學(xué)應(yīng)用的結(jié)合應(yīng)用范圍：位移、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、溫度、壓力、電場、流量、濃度、PH值等70多項(xiàng)參數(shù)的檢測。適用：普通光電傳感器所不能適應(yīng)的條件，例如有限空間、高溫、或危險(xiǎn)地區(qū)，因而具有廣泛的應(yīng)用潛力。測量原理：外界待測信號(hào)→調(diào)制→光參數(shù)→光纖→光電探測器。*2.8光纖傳感器*調(diào)制參數(shù)：光可以看成簡諧振蕩的電磁波，其電場分量表達(dá)式為：E=E0sin(ωt+φ)因此光可以被調(diào)制的參數(shù)有四個(gè)，即光強(qiáng)度、相位、偏振角及頻率。按調(diào)制形式分類：強(qiáng)度調(diào)制型、相位調(diào)制型、偏振調(diào)制型、頻率調(diào)制型。大部分傳感器屬于前三類。按光纖光纖作用分類：非功能型傳感、功能傳感兩種。（1）非功能型傳感器：利用外加的敏感元件對光進(jìn)行調(diào)制而光纖僅僅作為傳光之用。（2）能型光纖傳感器：光纖不僅有用作傳光，本身也是敏感元件。功能型光纖傳感器的調(diào)制原理：溫度、壓力、振動(dòng)→光纖→光纖的長度、形狀、折射率等發(fā)生變化→光纖中傳輸光的強(qiáng)度、相位、偏振態(tài)等發(fā)生變化*2.8光纖傳感器*特點(diǎn)：(1)檢則精度與靈敏度高。強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器的靈敏度與一般傳感器不相上下，而相位調(diào)制型光纖傳感器的靈敏度比普通傳感器高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)，具有較大的動(dòng)態(tài)范圍。(2)響應(yīng)速度高，頻響寬，可實(shí)現(xiàn)非接觸高速檢測。(3)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，由于光纖具有可撓曲、耐高溫、耐腐蝕、抗電磁干擾，本質(zhì)安全防暴，因而光纖傳感器適用于一切場合。(4)體積小、重量輕，因而具有可集成的替力。隨著集成光學(xué)的發(fā)展，將有可能出現(xiàn)將敏感元件、光學(xué)元件、光纖等集成一體的光纖傳感器。*2.8光纖傳感器*圖2-8-1強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器的幾種基本形式及工作原理

*2.8光纖傳感器*2.8.2光纖傳感器工作原理

(1)強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、對光纖要求不高，信號(hào)檢測簡單等。

(2)相位調(diào)制型光纖傳感器原理：外界待測信號(hào)作用于光纖時(shí)，引起光纖中傳輸?shù)墓獾南辔槐厣兓y量：光相位變化難以直接檢測出來，通常用光的干涉效應(yīng)將光相位的變化轉(zhuǎn)換為干涉強(qiáng)度的變化來檢測。相位調(diào)制型光纖傳感器又稱為干涉型光纖傳感器。相位調(diào)制型光纖傳感器一般具有極高的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍。光纖干涉儀可以檢測出小于10-6rad的相位變化。*2.8光纖傳感器*[例]溫度變化1℃→1m長的光纖中光相位變化100rad→分辨率達(dá)到10-8℃圖2-8-2相位調(diào)制型光纖傳感器的干涉系統(tǒng)及基本結(jié)構(gòu)

*2.8光纖傳感器*(3)偏振調(diào)制型光纖傳感器原理：法拉弟旋光效應(yīng)（檢測磁場與電場）；泡克爾效應(yīng)（檢則電場與電壓）；光彈效應(yīng)（測量應(yīng)力）光彈效應(yīng)原理：透明晶體在受到應(yīng)力時(shí)，其內(nèi)部對光的折射率發(fā)生變化。圖2-8-3偏振調(diào)制原理*2.8光纖傳感