【正文】 檢測(cè)如表面質(zhì)量、形狀等； 五官感覺 —指人的五官感覺 測(cè)量技術(shù) 模擬測(cè)量法 數(shù)字測(cè)量法 模擬、數(shù)字混合測(cè)量法 測(cè)量技術(shù)與信息處理技術(shù)相結(jié)合 測(cè)量方法 單參數(shù)測(cè)量 復(fù)參數(shù)掃描測(cè)量 圖形測(cè)量（二維） 多層掃描、數(shù)據(jù)處理、物體識(shí)別（三維） 測(cè)量特點(diǎn) 靜態(tài)或工作參數(shù) 動(dòng)態(tài)、不接觸式、質(zhì)量指標(biāo) 傳感器特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)型傳感器 物性型傳感器（直接變換 ） 物性型傳感器、智能型傳感器（帶微處理器） 延安大學(xué) 西安創(chuàng)新學(xué)院 本科畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 2 工作原理 光電效應(yīng)一般有外光電效應(yīng)、光導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)。 光照在照在光電材料上，材料表面的電子吸收的能量，若電子吸收的能量足夠大是，電子會(huì)克服束縛脫離材料表面而進(jìn)入外界空間，從而改變光電子材料的導(dǎo)電性，這種現(xiàn)象成為外光電效應(yīng) 根據(jù)愛因斯坦的光電子效應(yīng)，光子是運(yùn)動(dòng)著的粒子流，每種光子的能量為 hv(v 為光波頻率， h 為普朗克常數(shù)， h＝ *1034 J/HZ)，由此可見不同頻率的光子具有不同的能量，光波頻率越高，光子能 量越大。假設(shè)光子的全部能量交給光子，電子能量將會(huì)增加，增加的能量一部分用于克服正離子的束縛，另一部分轉(zhuǎn)換成電子能量。根據(jù)能量守恒定律： () 式中， m 為電子質(zhì)量 ,v 為電子逸出的初速度 ,A 微電子所做的功。 由上式可知，要使光電子逸出陰極表面的必要條件是 hA。 由于不同材料具有不同的逸出功，因此對(duì)每一種陰極材料，入射光都有一個(gè)確定的頻率限，當(dāng)入射光的頻率低于此頻率限時(shí)，不論光強(qiáng)多大，都不會(huì)產(chǎn)生光電子發(fā)射，此頻率限稱為“紅限”。相應(yīng)的波長(zhǎng)為 () 式中， c 為光速， A 為逸出功 。 當(dāng)受到光照射時(shí)，吸收電子能量，其電阻率降低的導(dǎo)電現(xiàn)象稱為光導(dǎo)效應(yīng)。它屬于內(nèi)光電效應(yīng)。當(dāng)光照在半導(dǎo)體上是，若電子的能量大與半導(dǎo)體禁帶的能級(jí)寬度，則電子從 價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，形成電子，同時(shí)，價(jià)帶留下相應(yīng)的空穴。電子、空穴仍留在半導(dǎo)體內(nèi)，并參與導(dǎo)電在外電場(chǎng)作用下形成的電流。 除金屬外，多數(shù)絕緣體和半導(dǎo)體都有光電效應(yīng)，半導(dǎo)體尤為顯著，根據(jù)光導(dǎo)效應(yīng)制造的光電元件有固有入射光頻率，當(dāng)光照在光電阻上，其導(dǎo)電性增強(qiáng)，電阻值下降。光強(qiáng)度愈強(qiáng)，其阻值愈小，若停止光照，其阻值恢復(fù)到原阻值。 半導(dǎo)體受光照射產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)，據(jù)此效應(yīng)制造的光電器件Ahm21 2 ?? ?AhcK ??延安大學(xué) 西安創(chuàng)新學(xué)院 本科畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 3 有光電池，光電二極管，管控晶閘管和光耦合器等。 ⑴ 槽型光電傳感器 把一個(gè)接收器 以及 一個(gè)光發(fā)射器 面對(duì)面 的 裝在一個(gè)槽的兩 邊構(gòu) 成槽形光電。發(fā)光器 可以 發(fā)出可見光或紅外光，在無阻 的條件 下光接收器 可以 收到光。當(dāng)被檢測(cè) 的 物體從槽中通過時(shí)，光被遮擋，光電開關(guān)便動(dòng)作，輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動(dòng)作。槽形開關(guān)的檢測(cè)距離因?yàn)槭苷w結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。 ⑵ 對(duì)射型光電傳感器 若把 收 光器和 發(fā) 光器分開，就 能讓 檢測(cè)距離 變 大，一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的 對(duì)射分離式光電開關(guān)，簡(jiǎn)稱對(duì)射式光電開關(guān)。對(duì)射式光電開關(guān)的檢測(cè)距離可達(dá) 到 幾米 甚 至幾十米。使用對(duì)射式光電開關(guān)時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測(cè)物通過路徑 的兩 邊 ，檢測(cè)物通過時(shí)阻擋光路，收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。 ⑶ 反光板型光電開關(guān) 把發(fā)光器和收光器裝 在 同一個(gè)裝置內(nèi)，在前方 放置 一塊反光板，利用反射原理完成光電控制 的 作用，稱為反光板反射式 (或反射鏡反射式 )光電開關(guān)。 在 正常 的 情況下，發(fā)光器發(fā)出的光源被反光板反射回來再被收光器收到 。一旦被檢測(cè)物擋住光路，收光器收不到光時(shí)，光電 的 開關(guān)就 會(huì) 動(dòng)作，輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。 ⑷ 擴(kuò)散反射型光電開關(guān) 擴(kuò)散反射型光電開關(guān)的檢測(cè)頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器，但 是 擴(kuò)散反射型光電開關(guān)前方?jīng)]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。在檢測(cè)時(shí)，當(dāng)檢測(cè)物通過時(shí)擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就收到光信號(hào)，輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)。延安大學(xué) 西安創(chuàng)新學(xué)院 本科畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 4 ① 檢測(cè)距離長(zhǎng) 如果在對(duì)射型中保留 10m 以上的檢測(cè)距離等，便能實(shí)現(xiàn)其他檢測(cè)手段（磁性、超聲波等） 無法遠(yuǎn)距離檢測(cè)。 ② 對(duì)檢測(cè)物體的限制少 由于以檢測(cè)物體引起的遮光和反射為檢測(cè)原理，所以不象接近傳感器等將檢測(cè)物體限定 在金屬，它可對(duì)玻璃 .塑料 .木材 .液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測(cè)。 ③ 響應(yīng)時(shí)間短 光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機(jī)械性工作時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間非常短 。 ④ 分辨率高 能通過高級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)，或通過構(gòu)成特殊的受光 光學(xué)系統(tǒng) ，來實(shí)現(xiàn)高分辨率。也可進(jìn)行微小物體的檢測(cè)和高精度的位置檢測(cè)。 ⑤ 可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè) 可以無須機(jī)械性地接觸檢測(cè)物體實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，因此不會(huì)對(duì)檢測(cè)物體和傳感器造成損傷。因此，傳感器能長(zhǎng)期使用。 ⑥ 可實(shí)現(xiàn)顏色判別 通過檢測(cè)物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長(zhǎng)和檢測(cè)物體的顏色組合 而有所差異。利用這種性質(zhì)，可對(duì)檢測(cè)物體的顏色進(jìn)行檢測(cè)。 ⑦ 便于調(diào)整 在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對(duì)檢測(cè)物體的位置進(jìn)行調(diào)整。延安大學(xué) 西安創(chuàng)新學(xué)院 本科畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 5 煙塵濁度監(jiān)測(cè)儀 防止工業(yè)煙塵 的 污染是 環(huán)境保護(hù)的 的重要 工作 之一。為了消除工業(yè)煙塵污染，首先要知道煙塵排放量，因此必須對(duì)煙塵源進(jìn)行監(jiān)測(cè)、自動(dòng)顯示和超標(biāo)報(bào)警。 煙塵濃度監(jiān)測(cè)儀采用激光后向散射測(cè)試原理完成對(duì)被測(cè)煙道的煙塵濃度的測(cè)定其內(nèi)嵌的高穩(wěn)定激光信號(hào)源穿越煙道，照射煙塵粒子，被照射的煙塵粒子將反射激光信號(hào)，反射的信號(hào)強(qiáng)度與煙塵濃度成正變化。檢測(cè)煙塵反射的微弱激光信號(hào)，通過特定的算法即可計(jì)算出煙道煙塵的濃度。 它的特點(diǎn)是 智能化設(shè)計(jì)，適用于各種污染源煙塵的在線連續(xù)監(jiān)測(cè) 。 采用多種先進(jìn)技術(shù)。包括 ：光功率自適應(yīng)穩(wěn)定技術(shù)、大動(dòng)態(tài)自適應(yīng)鎖相放大技術(shù)、極低零點(diǎn)漂移設(shè)計(jì)技術(shù)、抗惡劣環(huán)境設(shè)計(jì)技術(shù)，提供快速、可靠和準(zhǔn)確的定量煙塵排放數(shù)據(jù) 。獨(dú)有在線校準(zhǔn)專利技術(shù)，無需將儀器拆下即可進(jìn)行零點(diǎn)和量程校準(zhǔn) 。結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡(jiǎn)單、抗雷擊、抗惡劣環(huán)境、成本低、維護(hù)量小 。提供多種輸出接口。 條形碼掃描筆 條 形碼是由寬度不同、反射率不同的條和空，按照一定的編碼規(guī)則（碼制）編制成的，用以表達(dá)一組數(shù)字或字母符號(hào)信息的圖形標(biāo)識(shí)符，即條形碼是一組粗細(xì)不同，按照一定的規(guī)則安排間距的平行線條圖形。常見的條形碼是由反射率相差很大的黑條（簡(jiǎn)稱條）和白條（簡(jiǎn)稱空）組成的。 由于不同顏色的物體，其反射的可見光的波長(zhǎng)不同，白色物體能反射各種波長(zhǎng)的可見光，黑色物體則吸收各種波長(zhǎng)的可見光，所以當(dāng)條形碼掃描器光源發(fā)出的光經(jīng)光闌及凸透鏡 1 后，照射到黑白相間的條形碼上時(shí)，反射光經(jīng)凸透鏡 2 聚焦后，照射到光電轉(zhuǎn)換器上，于是光電轉(zhuǎn)換器接收到與白條和黑條相應(yīng)的強(qiáng)弱不同的反射光信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)輸出到放大整形電路。白條、黑條的寬度不同，相應(yīng)的電信號(hào)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短也不同。但是，由光電轉(zhuǎn)換器輸出的與條形碼的條和空相應(yīng)的電信號(hào)一般僅 10mV 左右，不能直接使 用，因而先要將光電轉(zhuǎn)換器輸出的電信號(hào)送放大器放大。放大后的電信號(hào)仍然是一個(gè)模擬電信號(hào)，為了避免由條形碼中的疵點(diǎn)和污點(diǎn)導(dǎo)致錯(cuò)誤延安大學(xué) 西安創(chuàng)新學(xué)院 本科畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 6 信號(hào)，在放大電路后需加一整形電路，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號(hào)，以便計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能準(zhǔn)確判讀。 整形電路的脈沖數(shù)字信號(hào)經(jīng)譯碼器譯成數(shù)字、字符信息，它通過識(shí)別起始、終止字符來判別出條形碼符號(hào)的碼制及掃描方向；通過測(cè)量脈沖數(shù)字電信號(hào) 0、 1 的數(shù)目來判別出條和空的數(shù)目。通過測(cè)量 0、 1 信號(hào)持續(xù)的時(shí)間來判別條和空的寬度．這樣便得到了被辯讀的條形碼符號(hào)的條和空的數(shù)目及相應(yīng)的寬度和所用碼制，根據(jù) 碼制所對(duì)應(yīng)的編碼規(guī)則，便可將條形符號(hào)換成相應(yīng)的數(shù)字、字符信息，通過接口電路送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與管理，便完成了條形碼辨讀的全過程。 產(chǎn)品計(jì)數(shù)器 光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源，光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電傳感器是指能夠?qū)⒖梢姽廪D(zhuǎn)換成某種電量的傳感器。光敏二極管是最常見的光傳感器。光敏二極管的外型與一般二極管一樣，只是它的管殼上開有一個(gè)嵌著玻璃的窗口，以便于光線射入，為增 加受光面積，PN 結(jié)的面積做得較大，光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下，并與負(fù)載電阻相串聯(lián)，當(dāng)無光照時(shí)，它與普通二極管一樣，反向電流很?。ǎ?181。A），稱為光敏二極管的暗電流；當(dāng)有光照時(shí)，載流子被激發(fā)，產(chǎn)生電子 空穴，稱為光電載流子。在外電場(chǎng)的作用下，光電載流子參于導(dǎo)電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比，于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電 。 產(chǎn)品在傳送帶上運(yùn)行時(shí)，不斷地遮擋光源到光電傳感器的光路，使光電脈沖電路產(chǎn)生一個(gè)個(gè)電脈沖信號(hào)。產(chǎn)品每遮光一次，光電 傳感器電路便產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，因此，輸出的脈沖數(shù)即代表產(chǎn)品的數(shù)目，該脈沖經(jīng)計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)并由顯示電路顯示出來。 光電式煙霧報(bào)警器 光電式煙霧報(bào)警景氣由光源、光電元件和 電子 開關(guān)組成。利用光散射原理對(duì)火災(zāi)初期產(chǎn)生的煙霧進(jìn)行探測(cè)，并及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。按照光源不同，可分為一般光電式、激光光電式、紫外光光電式和 紅外 光光電式等 4 種。 延安大學(xué) 西安創(chuàng)新學(xué)院 本科畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 7 (1)一般光電式煙霧報(bào)警器根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為遮光型和散射型兩種。遮光型光電煙霧報(bào)警器由一個(gè)光源（燈泡或 發(fā)光二極管 ）和一個(gè)光電元件對(duì)應(yīng)裝在小暗室內(nèi)構(gòu)成。在無煙情況下，光源發(fā)出的光通過透 鏡聚成光束，照射到光電元件上，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，使整個(gè)電路維持在正常狀態(tài)，不發(fā)出報(bào)警。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生有煙霧進(jìn)入報(bào)警器，使光的傳播特性改變，光強(qiáng)明顯減弱，電路正常狀態(tài)被破壞，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。散射光電式煙霧報(bào)警器的發(fā)光二極管和光電元件設(shè)置的位置不是對(duì)應(yīng)的。光電元件設(shè)置在多孔的小暗室里。無煙霧時(shí)，光不能射到光電元件上，電路維持正常狀態(tài)。而發(fā)生火災(zāi)時(shí)，有煙霧進(jìn)入探測(cè)器，光通過煙霧粒子的 反射 或散射到達(dá)光電元件上，則光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大電路放大后，驅(qū)動(dòng)自動(dòng)報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 (2)激光式煙霧報(bào)警器。由激光發(fā)射機(jī) （包括脈沖電源和激光發(fā)生器）和激光 接收（包括光電接收器、脈沖放大及報(bào)警）組成。它利用激光方向性強(qiáng)、亮度高及單色性和相干性好的特點(diǎn)。在無煙情況下，脈沖激光束射到光電接收器上，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，報(bào)警器不發(fā)出報(bào)警。一旦激光束在發(fā)射過程中有煙霧遮擋而減弱到一定程度，使光電接收器信號(hào)顯著減弱，報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在種類繁多的激光光源中，半導(dǎo)體激光器由于具有所需激發(fā)電壓低、效率高、脈沖 功率 大、器件體積小、耐震、壽命長(zhǎng)和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)而受到重視。 (3)紫外光 煙霧報(bào)警器。它具有靈敏度高、性能穩(wěn)定 等優(yōu)點(diǎn) 。 （ 4）紅外光 煙霧報(bào)警 器 ，它具有靈敏度高