O1D100型(xing)德(de)國(guo)IFM光電傳感器(qi)的(de)工(gong)作(zuo)原理:
由光(guang)通(tong)量(liang)對(dui)光電元(yuan)件(jian)的(de)作(zuo)用(yong)原理不同所制(zhi)成的(de)光(guang)學(xué)測控(kong)系統(tǒng)是(shi)多種(zhong)多樣(yang)的(de),按(an)光(guang)電元(yuan)件(jian)(光(guang)學(xué)測控(kong)系統(tǒng))輸出量(liang)性(xing)質(zhì)可分二類,即模擬(ni)式德(de)國(guo)IFM光電傳感器(qi)和(he)脈(mai)沖(開(kai)關(guān)(guan))式德(de)國(guo)IFM光電傳感器(qi)。模(mo)擬(ni)式德(de)國(guo)IFM光電傳感器(qi)是(shi)將被測量(liang)轉(zhuǎn)(zhuan)換(huan)成(cheng)連續(xù)(xu)變(bian)化的(de)光(guang)電流,它與被測量(liang)間(jian)呈(cheng)單值關(guān)(guan)系.模擬(ni)式德(de)國(guo)IFM光電傳感器(qi)按(an)被測量(liang)(檢(jian)測目(mu)標(biao)物(wu)體)方(fang)法可(ke)分(fen)為(wei)透射(she)(吸收(shou))式(shi),漫(man)反(fan)射(she)式(shi),遮(zhe)光式(shi)(光(guang)束(shu)阻(zu)檔)三(san)大(da)類(lei)。所(suo)謂透射(she)式(shi)是(shi)指被測物(wu)體放(fang)在光(guang)路(lu)中,恒(heng)光(guang)源(yuan)發(fā)(fa)出的(de)光(guang)能量(liang)穿過被測物(wu),部份被吸收(shou)後,透射(she)光(guang)投射(she)到(dao)光(guang)電元(yuan)件(jian)上(shang);所(suo)謂漫(man)反(fan)射(she)式(shi)是(shi)指恒(heng)光(guang)源(yuan)發(fā)(fa)出的(de)光(guang)投射(she)到(dao)被測物(wu)上(shang),再(zai)從被測物(wu)體表面(mian)反(fan)射(she)後投射(she)到(dao)光(guang)電元(yuan)件(jian)上(shang);所(suo)謂遮(zhe)光式是(shi)指當(dāng)光源(yuan)發(fā)(fa)出的(de)光(guang)通(tong)量(liang)經(jīng)(jing)被測物(wu)光遮(zhe)其中壹部份,使投射(she)到(dao)光(guang)電元(yuan)件(jian)上(shang)的(de)光(guang)通(tong)量(liang)改(gai)變,改變(bian)的(de)程(cheng)度(du)與被測物(wu)體在(zai)光(guang)路位置(zhi)有(you)關(guān)(guan)。
光敏二極管是(shi)最(zui)常(chang)見(jian)的(de)光(guang)傳感器(qi)。光(guang)敏二極管的(de)外(wai)型(xing)與壹般二極管壹(yi)樣(yang),當(dāng)無(wu)光照時,它與普通(tong)二極管壹(yi)樣(yang),反(fan)向(xiang)電流很(hen)小(xiao),稱為(wei)光敏(min)二極管的(de)暗電流;當(dāng)有光(guang)照時,載流子(zi)被激(ji)發(fā)(fa),產(chǎn)(chan)生電子(zi)-空穴,稱為(wei)光電載流子(zi)。在外(wai)電場(chang)的(de)作(zuo)用(yong)下,光電載流子(zi)參與導(dǎo)電,形成比(bi)暗電流大(da)得多的(de)反(fan)向(xiang)電流,該(gai)反(fan)向(xiang)電流稱為(wei)光電流。光(guang)電流的(de)大(da)小(xiao)與光照強度(du)成(cheng)正比,於是(shi)在負(fu)載電阻(zu)上(shang)就能得到隨光(guang)照強度(du)變(bian)化而(er)變化的(de)電信(xin)號。
光(guang)敏三(san)極管除了(le)具(ju)有(you)光(guang)敏(min)二極管能將(jiang)光(guang)信(xin)號轉(zhuǎn)(zhuan)換(huan)成(cheng)電信(xin)號的(de)功(gong)能外(wai),還(hai)有(you)對(dui)電信(xin)號放(fang)大的(de)功(gong)能。光(guang)敏(min)三(san)級(ji)管(guan)的(de)外(wai)型(xing)與壹般三(san)極管相差不(bu)大,壹(yi)般光敏三(san)極管只(zhi)引出兩(liang)個極——發(fā)(fa)射(she)極和集(ji)電極,基極不引出,管(guan)殼同樣(yang)開(kai)窗口(kou),以便光(guang)線射(she)入。為(wei)增大(da)光照,基(ji)區(qū)面(mian)積做(zuo)得很(hen)大(da),發(fā)(fa)射(she)區(qū)較小(xiao),入射(she)光(guang)主(zhu)要被基區(qū)吸收(shou)。工(gong)作(zuo)時集電結(jié)(jie)反(fan)偏(pian),發(fā)(fa)射(she)結(jié)(jie)正偏。在(zai)無(wu)光照時管子(zi)流過(guo)的(de)電流為(wei)暗電流Iceo=(1+β)Icbo(很(hen)小(xiao)),比壹般三(san)極管的(de)穿透電流還(hai)小;當(dāng)有光(guang)照時,激(ji)發(fā)(fa)大量(liang)的(de)電子(zi)-空穴對(dui),使得基極產(chǎn)(chan)生的(de)電流Ib增(zeng)大,此(ci)刻(ke)流過(guo)管子(zi)的(de)電流稱為(wei)光電流,發(fā)(fa)射(she)極電流Ie=(1+β)Ib,可(ke)見光(guang)電三(san)極管要(yao)比光電二極管具(ju)有(you)更(geng)高的(de)靈(ling)敏(min)度(du)。
德(de)國(guo)IFM光電傳感器(qi)壹(yi)般由處(chu)理(li)通路(lu)和處理元件(jian)2 部分(fen)組成(cheng)。其(qi)基本原理是(shi)以光(guang)電效應(yīng)為(wei)基礎(chǔ),把被測量(liang)的(de)變(bian)化轉(zhuǎn)(zhuan)換(huan)成(cheng)光(guang)信(xin)號(hao)的(de)變(bian)化,然(ran)後借助光(guang)電元(yuan)件(jian)進(jin)壹(yi)步(bu)將(jiang)非(fei)電信(xin)號轉(zhuǎn)(zhuan)換(huan)成(cheng)電信(xin)號。光(guang)電效應(yīng)是(shi)指用(yong)光(guang)照射(she)某(mou)壹物(wu)體,可(ke)以(yi)看作(zuo)是(shi)壹連串帶有壹定(ding)能量(liang)為(wei)的(de)光(guang)子(zi)轟擊(ji)在這個物(wu)體上(shang),此(ci)時光子(zi)能量(liang)就傳遞(di)給電子(zi),並且是(shi)壹個(ge)光(guang)子(zi)的(de)全(quan)部能量(liang)壹(yi)次性地(di)被壹個(ge)電子(zi)所吸收(shou),電子(zi)得到光子傳遞(di)的(de)能量(liang)後其(qi)狀(zhuang)態(tài)(tai)就會(hui)發(fā)(fa)生變(bian)化,從而(er)使受(shou)光照射(she)的(de)物(wu)體產(chǎn)(chan)生相應(yīng)的(de)電效應(yīng)。通常(chang)把(ba)光(guang)電效應(yīng)分為(wei)3 類:(1 )在(zai)光線作(zuo)用(yong)下能使(shi)電子(zi)溢出物(wu)體表面(mian)的(de)現(xiàn)(xian)象(xiang)稱為(wei)外光(guang)電效應(yīng),如(ru)光電管(guan)、光電倍(bei)增管(guan)等(deng);(2 )在光線作(zuo)用(yong)下能使(shi)物(wu)體的(de)電阻(zu)率改(gai)變的(de)現(xiàn)(xian)象(xiang)稱為(wei)內(nèi)光(guang)電效應(yīng),如(ru)光敏(min)電阻(zu)、光敏(min)晶(jing)體管(guan)等(deng);(3 )在光線作(zuo)用(yong)下,物(wu)體產(chǎn)(chan)生壹(yi)定(ding)方(fang)向(xiang)電動勢的(de)現(xiàn)(xian)象(xiang)稱為(wei)光生(sheng)伏(fu)效應(yīng),如(ru)光電池(chi)等(deng)。
德(de)國(guo)IFM光電傳感器(qi)在(zai)壹般情況下,有三(san)部分(fen)構(gòu)成(cheng),它們(men)分(fen)為(wei):發(fā)(fa)送(song)器(qi)、接(jie)收器(qi)和(he)檢(jian)測電路(lu)。發(fā)(fa)送(song)器(qi)對(dui)準目(mu)標(biao)發(fā)(fa)射(she)光(guang)束(shu),發(fā)(fa)射(she)的(de)光(guang)束(shu)壹(yi)般來源(yuan)於半導(dǎo)(dao)體光(guang)源(yuan),發(fā)(fa)光二極管(LED)、激(ji)光(guang)二極管及(ji)紅(hong)外(wai)發(fā)(fa)射(she)二極管。光(guang)束(shu)不(bu)間斷(duan)地(di)發(fā)(fa)射(she),或者(zhe)改(gai)變(bian)脈(mai)沖寬(kuan)度。接收器(qi)有(you)光電二極管、光(guang)電三(san)極管、光(guang)電池(chi)組成(cheng)。在(zai)接收(shou)器(qi)的(de)前(qian)面(mian),裝有(you)光(guang)學(xué)元(yuan)件(jian)如(ru)透鏡和光圈(quan)等(deng)。在其後面(mian)是(shi)檢(jian)測電路(lu),它能濾(lv)出有(you)效信號和應(yīng)用該(gai)信(xin)號。
實物(wu)如(ru)下圖所示:
