光電轉(zhuǎn)換技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：光電轉(zhuǎn)換技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：光電傳感器；應(yīng)用；發(fā)展；光電效應(yīng)

引言

光電傳感器的研究與應(yīng)用是當(dāng)前科技時(shí)代最為重要的一項(xiàng)技術(shù)，光電式傳感器是基于光電效應(yīng)，在受到可見光波的照射后，感應(yīng)光波，然后將這種光波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)傳輸出去。光電傳感器在眾多技術(shù)設(shè)備中都有應(yīng)用，應(yīng)用范圍十分廣泛，能夠滿足信息的傳遞、收發(fā)、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等多種需求。傳感器通過不同的感應(yīng)原理可以分為多種感應(yīng)裝置，光電傳感器是感應(yīng)傳感器中的一種。光電傳感器具有感應(yīng)精度高、傳輸速度快、非接觸等眾多優(yōu)點(diǎn)，因此光電傳感器是感應(yīng)傳感器中應(yīng)用最為廣泛、應(yīng)用最多的一種感應(yīng)裝置。

1 光電傳感器概述

光電傳感器又稱為光傳感器，光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，光電傳感器的可測(cè)數(shù)據(jù)眾多，而且組裝結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在眾多設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛。光電傳感器是各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把可見光波信號(hào)轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的器件。光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。它可用于檢測(cè)直接引起光量變化的非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成分分析等；也可用來檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。新的光電器件不斷涌現(xiàn)，尤其是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁(yè)光電感應(yīng)器是通過可見光波照射到我提的表面，引起物體發(fā)生電性質(zhì)變化，從而傳輸信號(hào)的，其實(shí)是自然界的一種能量轉(zhuǎn)換，把光能量轉(zhuǎn)換成電能量的轉(zhuǎn)換過程，這類轉(zhuǎn)換效應(yīng)被統(tǒng)稱為光電效應(yīng)。

2 光電傳感器的應(yīng)用

光電傳感器作為感應(yīng)傳感器中應(yīng)用最為廣泛的一種感應(yīng)裝置，因此被眾多設(shè)備使用，光電傳感器的應(yīng)用主要有以下幾種。

2.1 煙塵濁度監(jiān)測(cè)儀

煙塵濁度檢測(cè)儀是檢測(cè)工業(yè)煙塵污染的重要工具，能夠防止工業(yè)煙塵對(duì)于大氣的污染。煙塵濁度檢測(cè)儀能夠針對(duì)煙塵源進(jìn)行檢測(cè)，自動(dòng)顯示和自動(dòng)超標(biāo)報(bào)警。工業(yè)煙塵排放通道每時(shí)段的光傳輸大小變化都不一樣，因此，煙塵濁度檢測(cè)儀就是通過這種光的傳輸變化來感知工業(yè)煙塵排放。如果煙道濁度增加，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達(dá)光檢測(cè)器的光減少，因而光檢測(cè)器輸出信號(hào)的強(qiáng)弱便可反映煙道濁度的變化。

2.2 條形碼掃描筆

條形碼掃描儀在超市或商場(chǎng)中應(yīng)用最多，主要是通過掃描筆頭在條形碼上移動(dòng)時(shí)，通過對(duì)條形碼上黑白線條的顏色吸收來來傳輸信號(hào)，條形碼上的黑白線條會(huì)對(duì)發(fā)光二極管呈現(xiàn)不同的發(fā)射光，二極管把這種發(fā)射光在發(fā)射到發(fā)光三極管中，發(fā)光三極管會(huì)產(chǎn)生電流，從而形成電流信號(hào)，在經(jīng)過計(jì)算機(jī)識(shí)別來完成對(duì)信息的識(shí)別。

2.3 產(chǎn)品計(jì)數(shù)器

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。

2.4 光電式煙霧報(bào)警器

沒有煙霧時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)出的光線直線傳播，光電三極管沒有接收信號(hào)，沒有輸出。有煙霧時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)出的光線被煙霧顆粒折射，使三極管接受到光線，有信號(hào)輸出，發(fā)出報(bào)警。

2.5 測(cè)量轉(zhuǎn)速

在電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上涂上黑白兩種顏色，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反射光與不反射光交替出現(xiàn)，光電傳感器相應(yīng)地間斷接收光的反射信號(hào)，并輸出間斷的電信號(hào)，再經(jīng)放大器及整形電路放大整形輸出方波信號(hào)，最后由電子數(shù)字顯示器輸出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

3 光電傳感器的發(fā)展

光電傳感器在當(dāng)前應(yīng)用十分廣泛，但其實(shí)它也經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展。美國(guó)一家咨詢公司的報(bào)告顯示，2007年全球的光電傳感器市場(chǎng)值為500億美元，到2001年它的價(jià)值達(dá)到了近610億美元，這種發(fā)展的速度是十分迅速的。其中美國(guó)、中國(guó)、日本和加拿大是需求最多的地區(qū)，中國(guó)是光電傳感器市場(chǎng)增長(zhǎng)最快的地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，光電傳感器在汽車上的應(yīng)用增長(zhǎng)速度最快，其次是遠(yuǎn)程控制設(shè)備。近幾年來，光電傳感的技術(shù)發(fā)展最為迅速，人們對(duì)其需求也越來越大，要求也越來越高。光電傳感器已經(jīng)由最初的笨重型，遲緩型向著小型化、智能化和系統(tǒng)化法相發(fā)展。在我國(guó)，由于國(guó)家的支持，政府的鼓勵(lì)，光電傳感器已經(jīng)形成了自我研發(fā)，自我生產(chǎn)和自我應(yīng)用為一體的統(tǒng)一流程，我們已經(jīng)做到了自給自足，不需要再引進(jìn)國(guó)外的光電傳感技術(shù)，我們的光電傳感器在世界也得到了基本認(rèn)可，但是我們還需要不斷努力，不斷改進(jìn)我國(guó)光電傳感器的技術(shù)，完善光管傳感器在設(shè)備中的應(yīng)用，因?yàn)殡m然我們能夠自行研制光電傳感器，但是不可否認(rèn)我國(guó)的光電傳感器還與國(guó)外的有一定差距，所以還需要不斷進(jìn)行改善，爭(zhēng)取早日超越國(guó)外的先進(jìn)光電傳感器技術(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

光電傳感器作為一種新型的傳感裝置，在眾多設(shè)備中都有應(yīng)用。光電傳感器具有檢測(cè)距離長(zhǎng)、對(duì)檢測(cè)物體的限制少、響應(yīng)時(shí)間短、分辨率高、可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè)、可實(shí)現(xiàn)顏色判別、便于調(diào)整等眾多優(yōu)點(diǎn)，因此我們可以預(yù)見其在未來傳感裝置中有著良好的市場(chǎng)。因此我們必須加緊研究完善這種光電傳感器技術(shù)，為我國(guó)的核心競(jìng)爭(zhēng)力貢獻(xiàn)自己的一份力量。

參考文獻(xiàn)

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[5]郁有文，常健，程繼紅.傳感器原理及工程應(yīng)用[M].西安：電子科技大學(xué)出版社.

第2篇：光電轉(zhuǎn)換技術(shù)范文

光電轉(zhuǎn)換器的作用是轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)。

光電轉(zhuǎn)換器是一種類似于基帶MODEM（數(shù)字調(diào)制解調(diào)器）的設(shè)備，和基帶MODEM不同的是接入的是光纖專線，是光信號(hào)。具有光口配置靈活等特點(diǎn)。千兆光纖收發(fā)器（又名光電轉(zhuǎn)換器）是一種快速以太網(wǎng)，其數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)1Gbps，仍采用CSMA/CD的訪問控制機(jī)制并與現(xiàn)有的以太網(wǎng)兼容，在布線系統(tǒng)的支持下，可以使原來的快速以太網(wǎng)平滑升級(jí)并能充分保護(hù)用戶原來的投資。千兆網(wǎng)技術(shù)已成為新建網(wǎng)絡(luò)和改造的首選技術(shù)，由此對(duì)綜合布線系統(tǒng)的性能要求也提高。光電轉(zhuǎn)換器使用時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器只能與單模收發(fā)器配對(duì)使用，且使用的光纖線只能用SM（黃色）的光纖線；多模轉(zhuǎn)換器只能與多模轉(zhuǎn)發(fā)器配對(duì)使用，且使用時(shí)只能采用MM(桔紅色)的光纖線。

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第3篇：光電轉(zhuǎn)換技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】光纖語(yǔ)音通信1前言

由于LED光源具有耐候性、抗震性、密封性好，以及體積小、熱輻射低、便于攜帶等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于野外作業(yè)、防爆、軍事行動(dòng)、設(shè)備測(cè)試、礦山等特殊工作場(chǎng)所或惡劣工作環(huán)境之中。

2LED基礎(chǔ)知識(shí)

2.1發(fā)光原理。 LED發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體光電器件，可以直接把電能轉(zhuǎn)化為光能。其發(fā)光原理包括兩部分：其發(fā)光原理包括兩部分：正向偏壓下的載流子注入、復(fù)合輻射和光能傳輸。微小的半導(dǎo)體晶片被封裝在潔凈的環(huán)氧樹脂物中，當(dāng)電子經(jīng)過該晶片時(shí)，帶負(fù)電的電子移動(dòng)到帶正電的空穴區(qū)域并與之復(fù)合，電子和空穴消失的同時(shí)產(chǎn)生光子。電子和空穴之間的能量（帶隙）越大，產(chǎn)生的光子的能量就越高。光子的能量反過來與光的顏色對(duì)應(yīng)，可見光的頻譜范圍內(nèi)，藍(lán)色光、紫色光攜帶的能量最多，桔色光、紅色光攜帶的能量最少。由于不同的材料具有不同的帶隙，從而能夠發(fā)出不同顏色的光。

2.2 LED優(yōu)點(diǎn)

2.2.1小體積。 LED是制造結(jié)構(gòu)是：整體被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它非常小而輕。

2.2.2低耗電量。 LED耗電相當(dāng)?shù)?，直流電壓?qū)動(dòng)，光電功率轉(zhuǎn)換接近31%，功耗很低（單管0.031-0.061瓦）。一般來說LED的工作工作電流是0.021-0.032A，電壓是1.51V-3.61V；這就是說，它消耗的電能不超過0.11W。

2.2.3低熱量、亮度高。 LED使用技術(shù)是：冷發(fā)光，發(fā)熱量比普通燈泡低很多。

2.2.4耐用、防震性強(qiáng)。 LED內(nèi)芯完全被封裝在環(huán)氧樹脂里面，比普通熒光燈管、照明燈泡、都堅(jiān)固。而且燈體內(nèi)芯也沒有松動(dòng)的部分，使得LED不易損壞。

3LED光纖語(yǔ)音通信總體設(shè)計(jì)方案

3.1經(jīng)濟(jì)性。 伴隨著LED不斷的發(fā)展，價(jià)格也隨之下降，考慮到惡劣環(huán)境中的使用設(shè)備總體經(jīng)濟(jì)效益，依據(jù)LED的優(yōu)點(diǎn)可以達(dá)到投資不易過大，容易操作和免維護(hù)經(jīng)濟(jì)效果。

3.2可靠性 。 光纖語(yǔ)音通信設(shè)備設(shè)計(jì)要求：具有暴露在野外，環(huán)境惡劣中。因此必須能夠抵御高、低、日曬、雨淋、風(fēng)雪、冰雹和雷電等自然環(huán)境的侵襲。同時(shí)，也具有抵抗電磁干擾，保證長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地工作，并要求停電時(shí)，通信設(shè)備能夠應(yīng)急正常工作。

3.3設(shè)計(jì)理念。 根據(jù)以上，3.1經(jīng)濟(jì)性、3.2可靠性 使用設(shè)備設(shè)計(jì)要求，LED作為光纖語(yǔ)音通信設(shè)計(jì)應(yīng)用首選關(guān)鍵器件之一，設(shè)計(jì)理念如下：

該設(shè)計(jì)基于發(fā)射電路板、接收電路板，LM358和LM7805的光纖傳輸語(yǔ)音電路，通過1μm的玻璃光纜傳送語(yǔ)音。發(fā)射器電路板上有一個(gè)麥克風(fēng)和調(diào)制LED發(fā)光的線路。LED發(fā)光二極管裝在塑料殼模具中以便于連接玻璃光纜進(jìn)行光電信號(hào)發(fā)送。在接收電路板上有光電管接收器、揚(yáng)聲器以及用于將檢測(cè)到的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換為可需要的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。語(yǔ)音信號(hào)以光波形式在玻璃光纜內(nèi)傳輸、不受任何磁場(chǎng)和電場(chǎng)的干擾，傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)。

發(fā)射電路板、接收電路板，需要一個(gè)9V鋰電池，連續(xù)使用時(shí)建議使用整流穩(wěn)壓電源。裝置中安裝有1μm的玻璃光纜。此設(shè)計(jì)線路能很好地通過32km光纜進(jìn)行傳送語(yǔ)音信號(hào)。注意：這里使用的不是1μm的塑料光纜，而是使用1μm玻璃光纜，可以實(shí)現(xiàn)距離(約32km)內(nèi)通信。

3.5工作原理。依據(jù)設(shè)計(jì)理念，由發(fā)送器電子麥克風(fēng)，將音頻信號(hào)（聲波），轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。此信號(hào)通過由LM358組成的音頻放大器進(jìn)行放大，將（聲波）電信號(hào)轉(zhuǎn)換為可需要的光電信號(hào)。光電信號(hào)通過1μm的玻璃光纜進(jìn)行傳輸。在玻璃光纜的接收端，（聲波）光電信號(hào)照射到光電管的接收器上。光電管接收器接收到的光電信號(hào)通過語(yǔ)音A/D音頻轉(zhuǎn)換電路再將其轉(zhuǎn)換為音頻信號(hào)，被放大調(diào)制并送入揚(yáng)聲器轉(zhuǎn)換為聲波信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離(約32km)的語(yǔ)音通訊。

4結(jié)束語(yǔ)

LED在光纖語(yǔ)音通信應(yīng)用中。其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，價(jià)格低廉，適用于室外，能夠抵御電磁干擾、低溫、高溫、風(fēng)雪、雨淋、日曬、雷電和冰雹等惡劣的自然環(huán)境，所以可以通過擴(kuò)展而達(dá)到實(shí)際的應(yīng)用。為了保證LED光纖語(yǔ)音通信長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，服務(wù)于人類科學(xué)，還需進(jìn)一步的研究探討。參考文獻(xiàn)

第4篇：光電轉(zhuǎn)換技術(shù)范文

[關(guān)鍵詞]光電式傳感器創(chuàng)新應(yīng)用

一、光電傳感器基本知識(shí)

光電傳感器最根本的原理是光電效應(yīng)，光電效應(yīng)又分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)外光電效應(yīng)：在光線作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。在光線作用下，物體的導(dǎo)電性能發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)稱為內(nèi)光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)又可分為以下兩類：(1)光電導(dǎo)效應(yīng)。在光線作用下，對(duì)于半導(dǎo)體材料吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，就激發(fā)出電子-空穴對(duì)，使載流子濃度增加，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性增加，阻值減低，這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。光敏電阻就是基于這種效應(yīng)的光電器件。(2)光生伏特效應(yīng)。在光線的作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。基于該效應(yīng)的光電器件有光電池。

常用的光電傳感器有光敏電阻、光電池、光敏二極管、光敏三極管等。利用這些傳感器各自的特點(diǎn)加上巧妙的設(shè)計(jì)，光電傳感器幾乎被應(yīng)用于生活的各個(gè)方面。光電傳感器特點(diǎn)有：(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)無法離檢測(cè)。(2)對(duì)檢測(cè)物體的限制很少。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)?？梢詿o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。

二、創(chuàng)新應(yīng)用舉例

1.測(cè)溫功能

應(yīng)用時(shí)，將感溫頭插入被測(cè)溫環(huán)境中，外部法蘭安裝密封。傳感器輸出端與二次儀表輸入端經(jīng)輻射至光電轉(zhuǎn)換器接收，轉(zhuǎn)換成毫伏電壓信號(hào)。感溫管一般為經(jīng)過特殊處理的高剛玉管或特殊材質(zhì)管。光電轉(zhuǎn)換器由光學(xué)透鏡、光欄、硅光電池，溫度穩(wěn)定性網(wǎng)絡(luò)組成。高壓密封器將感溫管開口端高壓密封，防止感溫管透氣或斷裂產(chǎn)生高壓泄露，不影響輻射光傳輸，所以傳感器在現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)，可拆卸光電轉(zhuǎn)換器通過高壓密封器觀察感溫管狀況或檢修光電轉(zhuǎn)換器，信號(hào)傳輸導(dǎo)線為雙芯屏蔽銅電纜，將傳感器輸出端按正負(fù)端與儀表信號(hào)輸入端相接，接地端與地線相接，儀表上電即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。

2.火焰探測(cè)報(bào)警器

硫化鉛光敏電阻的暗電阻為1MΩ，亮電阻為0.2MΩ，峰值響應(yīng)波長(zhǎng)為2.2μm。硫化鉛光敏電阻處于V1管組成的恒壓偏置電路，其偏置電壓約為6V，電流約為6μΑ。V2管集電極電阻兩端并聯(lián)68μF的電容，可以抑制100Hz以上的高頻，使其成為只有幾十赫茲的窄帶放大器。V2、V3構(gòu)成二級(jí)負(fù)反饋互補(bǔ)放大器，火焰的閃動(dòng)信號(hào)經(jīng)二級(jí)放大后送給中心控制站進(jìn)行報(bào)警處理。采用偏置電路是為了在更換光敏電阻或長(zhǎng)時(shí)間使用后，器件阻值的變化不致于影響輸出信號(hào)的幅度，確保火焰報(bào)警器能長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作。

3.光控大門

我們都有這樣的苦惱每次開車到了小區(qū)大門都要等門衛(wèi)來開門或者等其按動(dòng)電動(dòng)門的開關(guān)，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)人力，如果巧妙地利用光電傳感器就可以實(shí)現(xiàn)光控大門。這里要用到一種電子元件——干簧繼電器，它由干簧管和繞在干簧管外的線圈組成。當(dāng)線圈內(nèi)有電流時(shí)，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)使密封在干簧管內(nèi)的兩個(gè)鐵質(zhì)簧片磁化，兩個(gè)簧片在磁力作用下由原來的分離狀態(tài)變成連接狀態(tài)，線圈內(nèi)沒有電流時(shí)，磁場(chǎng)消失，瓷片在彈力的作用下，回復(fù)到分離狀態(tài)。把光敏電阻裝在大門上汽車燈光能照到的地方，把帶動(dòng)大門的電動(dòng)機(jī)接在干簧管的電路中，那么夜間汽車開到大門前，燈光照射光敏電阻時(shí)，干簧繼電器接通電動(dòng)機(jī)電路，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)大門打開。

三、小結(jié)

以上介紹了光電傳感器的基本原理和其特點(diǎn)，并列舉了一些在生活實(shí)際中的創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)例。從這些實(shí)例中我們可窺見光電傳感器無限的發(fā)展應(yīng)用前景。光電式傳感器在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。人類社會(huì)對(duì)傳感器提出的要求越來越高是其發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力，突飛猛進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的則為其提供了堅(jiān)強(qiáng)的后盾，我們相信在不懈地探索中，光電傳感器的應(yīng)用定會(huì)有新的飛躍。

第5篇：光電轉(zhuǎn)換技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：89051單片機(jī)；光電傳感器；氣缸

一、研究背景及意義

沈陽(yáng)某玻璃集團(tuán)有限公司平板玻璃生產(chǎn)線裝箱工序中，所使用的三自由度機(jī)械手目前存在玻璃板碼垛邊緣對(duì)齊精度不高問題，甚至導(dǎo)致5％的大尺寸平板玻璃產(chǎn)品破損，是該廠長(zhǎng)期以來亟待解決的對(duì)齊精度控制技術(shù)問題。生產(chǎn)玻璃成品的最后一道工序是自動(dòng)裝箱，自動(dòng)裝箱質(zhì)量的好壞直接影響玻璃的質(zhì)量。

由于玻璃板在裝箱前偏離準(zhǔn)確位置的最大誤差為12ram，本設(shè)計(jì)將在玻璃板工作臺(tái)上安裝氣缸，通過單片機(jī)控制氣缸行程來推動(dòng)玻璃板，使其回到準(zhǔn)確位置等待裝箱。并在工作臺(tái)一側(cè)安裝光電傳感器，應(yīng)用光電傳感器隨光線的明暗發(fā)生變化，對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，再由TLCl543將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并送入到89C51中，89C51對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理，再通過單片機(jī)發(fā)出指令對(duì)氣缸動(dòng)作進(jìn)行控制。本項(xiàng)目對(duì)于開發(fā)玻璃行業(yè)生產(chǎn)用測(cè)控實(shí)用技術(shù)也有極好的原理適用意義。

二、玻璃板自動(dòng)裝箱機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1　89C51單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 　采用單片機(jī)作為主要控制系統(tǒng)。ATMEL89C51是51系列單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛、價(jià)格低廉、性能比較穩(wěn)定的單片機(jī)之一，這是一個(gè)CMOS8位的單片機(jī)，片上帶有4KFlash存儲(chǔ)器，允許在系統(tǒng)改寫或用編程器編程，且指令系統(tǒng)和89C51完全兼容。還帶有128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C51是一種高效微控制器，為控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。這些配置能夠很好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能指標(biāo)，故選擇89C51作為控制的MCPU。

單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性是由多種因素決定的，其中系統(tǒng)的抗干擾性能是系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)。工業(yè)生產(chǎn)中的干擾一般都是以脈沖的形式進(jìn)入單片機(jī)，干擾竄入系統(tǒng)的渠道主要有三條，即空間干擾(場(chǎng)干擾)，通過電磁波輻射竄入系統(tǒng)；I／O通道干擾；供電系統(tǒng)干擾，包括用電設(shè)備的頻繁啟動(dòng)造成的電火花及用電設(shè)備對(duì)電源的污染等等干擾都可以從系統(tǒng)的電源竄入。

從設(shè)計(jì)制造的角度來分，造成容易受干擾的主要原因是：系統(tǒng)電源的抗干擾能力差或功率不足；程序沒有采取抗干擾措施或措施不足：器件驅(qū)動(dòng)功率不，處在臨界狀態(tài)；元件質(zhì)量差㈩。

為了解決單片機(jī)在使用時(shí)的干擾問題，采用了輸入、輸出信號(hào)加光電耦合器件隔離，防止器件動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的回流；中擊系統(tǒng)電路。光電耦合隔離放大電路。同時(shí)，還注意了路線和元件布局，地線和電源線盡可能布粗線，線路的走向盡量按輸入到輸出分布，以免造成信號(hào)的混亂；另外，類似繼電器之類的會(huì)產(chǎn)生電磁干擾和需較大電流驅(qū)動(dòng)的元件也要遠(yuǎn)離單片機(jī)。

2　光電傳感器的選擇

本設(shè)計(jì)采用的是德國(guó)FESTO公司SOEG-RT-M12-PS-K-L型號(hào)的光電傳感器。該光電傳感器屬于三芯帶電纜的漫射光電式接近開關(guān)，集發(fā)射器與接收器于一體，內(nèi)置保護(hù)電路和LED。漫射式傳感器能對(duì)物體進(jìn)行無接觸式檢測(cè)，發(fā)射器發(fā)出一束可調(diào)制度不可見紅外光(880nm)。當(dāng)被測(cè)物體經(jīng)過光束時(shí)，光線被物體表面反射回接收器，傳感器便有電信號(hào)輸出。 　3A／D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 　由于計(jì)算機(jī)直接執(zhí)行的是機(jī)器語(yǔ)言，也就是只能處理數(shù)字量，因此計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中凡是遇到模擬量的地方，就要進(jìn)行模擬量向數(shù)字量或數(shù)字量向模擬量的轉(zhuǎn)換。大部分的傳感器的輸出都是電流信號(hào)，計(jì)算機(jī)要對(duì)這些傳感器的信號(hào)進(jìn)行處理，就要先進(jìn)行電流／電壓轉(zhuǎn)換(1／V)，然后再通過ADC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。

選用TLCl543進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。采用它的主要目的是將光電傳感器被物體遮擋后輸出的電流值(最大為200mA)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，從而傳送給89c51進(jìn)行運(yùn)算處理。由于它是采用串行接口的，因此在硬件連接上非常簡(jiǎn)單。

第6篇：光電轉(zhuǎn)換技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】光電技術(shù)，偵察，光電干擾，發(fā)展趨勢(shì)

光電技術(shù)（PhotoelectricTechnology）是一門以光電子學(xué)為基礎(chǔ)，將光學(xué)技術(shù)、電子學(xué)技術(shù)、精密機(jī)械及計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合在一起的新技術(shù)，它為獲取光子信息或借助光子提取其他信息提供了一種重要手段。它將電子學(xué)中的許多基本概念與技術(shù)移植到光頻段，解決光電信息系統(tǒng)中的工程技術(shù)問題。這一先進(jìn)技術(shù)使人類能更有效地?cái)U(kuò)展自身的視覺能力，將長(zhǎng)波延伸到亞毫米波，短波延伸至紫外線、X射線、γ射線，乃至高能粒子，并可在飛秒級(jí)的速度下記錄超快現(xiàn)象的變化過程。

光電技術(shù)的研究?jī)?nèi)容可以分為光電基礎(chǔ)技術(shù)和光電信息技術(shù)兩部分。光電基礎(chǔ)技術(shù)體系是多門學(xué)科為基礎(chǔ)，以器件物理技術(shù)為依托，如高光電轉(zhuǎn)換效率的太陽(yáng)能電池、高速低噪的PIN與APD二極管、高像素與高圖像質(zhì)量的CCD與CMOS圖像傳感器等基礎(chǔ)光電器件的研制。光電信息系統(tǒng)技術(shù)包括了光電信息的產(chǎn)生、獲取、變換、傳輸、處理和控制等過程。光電技術(shù)在現(xiàn)代科技、經(jīng)濟(jì)、軍事、文化、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用，以此為支撐的光電子產(chǎn)業(yè)是當(dāng)今世界各國(guó)家爭(zhēng)相發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，是競(jìng)爭(zhēng)激烈、發(fā)展最快的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主力軍。隨著光電技術(shù)的迅速發(fā)展，半導(dǎo)體激光器、千萬像素的CCD與CMOS固體圖像傳感器、PIN與APD光敏二極管、LED、太陽(yáng)能電池、液晶顯示等在工業(yè)與民用領(lǐng)域隨處可見，紅外成像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事和工業(yè)領(lǐng)域。

光電技術(shù)的基本功能是將光學(xué)參量或非光學(xué)參量進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，完成工業(yè)檢測(cè)、軍事光電對(duì)抗、紅外探測(cè)、控制跟蹤等。光電技術(shù)在光通信、大容量光存儲(chǔ)、生物工程與醫(yī)學(xué)、工業(yè)在線檢測(cè)、危險(xiǎn)環(huán)境檢測(cè)、遙測(cè)遙感、光纖傳感、精密計(jì)量、太赫茲波技術(shù)等方面有著廣泛應(yīng)用。下面著重介紹光電技術(shù)在光電對(duì)抗上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)。

各種基于光電技術(shù)的武器系統(tǒng)被應(yīng)用于現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中。在光電武器裝備的較量中，出現(xiàn)了一種全新的作戰(zhàn)手段，這就是――光電對(duì)抗（Electro-opticalCountermeasure）。敵對(duì)雙方在光波段范圍內(nèi)，利用光電器材和設(shè)備，偵查告警光電制導(dǎo)武器和光電偵查設(shè)備等光電武器，并實(shí)施干擾，使敵方武器降低、削弱或完全喪失作戰(zhàn)效能。同時(shí)，利用光電器材和設(shè)備，從而有效地保護(hù)己方光電設(shè)備和人員免遭敵方的偵查告警和干擾。光電對(duì)抗是技術(shù)可以分為光電偵察與反光電偵察、光電干擾與抗光電干擾等，如圖1。

1光電偵察

光電偵察（PhotoelectricDetection），主要是搜索、截獲、測(cè)量、分析、識(shí)別以及光電設(shè)備測(cè)向、定位敵方輻射或散射的光譜信號(hào)，以獲取敵方光電設(shè)備類型、位置、參數(shù)、功能、用途，及時(shí)提供情報(bào)并發(fā)出警告。光電偵察分為被動(dòng)、主動(dòng)偵察。利用各種光電探測(cè)裝置截獲和跟蹤敵方光電裝置的光輻射，并加以分析識(shí)別，從而獲取敵方目標(biāo)信息情報(bào)的一種手段，叫做光電被動(dòng)偵察（PassiveDetection），如激光告警、紅外告警、紫外告警和光電綜合告警等。利用敵方光電裝備的光學(xué)特性而進(jìn)行的偵察，稱為光電主動(dòng)偵察（ActiveDetection），即向敵方發(fā)射光束，再對(duì)反射回來的光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)、分析和識(shí)別，從而獲得敵方情報(bào)，如激光雷達(dá)、激光測(cè)距機(jī)。

2光電干擾（PhotoelectricityInterference）

采取某些技術(shù)措施可以破壞或抑制敵方光電設(shè)備的正常工作，其稱為光電干擾，這種手段同時(shí)也可以保護(hù)己方目標(biāo)。光電干擾分為有源干擾（ActiveJamming）和無源干擾（PassiveJamming）兩種方式。有源干擾是利用己方光電設(shè)備發(fā)射或轉(zhuǎn)發(fā)敵方光電設(shè)備相應(yīng)波段的光波，對(duì)敵方光電裝備進(jìn)行壓制或欺騙干擾。如紅外干擾機(jī)、紅外干擾彈、強(qiáng)激光干擾和激光欺騙干擾。無源干擾是利用特制器材或材料，反射（Reflection）、散射（Scattering）或吸收（Absorption）光波能量，或人為改變己方目標(biāo)的光學(xué)特性，使敵方光電裝備效能降低或被欺騙而失效，以保護(hù)己方目標(biāo)為目的的一種干擾手段，如煙幕（Smokescreen）、光電隱身（Electro-opticStealthy）和光電假目標(biāo)。

3反光電偵察

反光電偵察就是抓住光電系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，使敵方的光電偵察裝備無法看見己方的軍事設(shè)施。主要方法有遮擋和欺騙、偽裝與隱身。反光電偵察的具體技術(shù)包括煙幕、假目標(biāo)、偽裝（Camouflage）、隱身、摧毀與致盲、編碼技術(shù)和改變光束傳輸方向等。

4抗光電干擾

抗光電干擾是在光電對(duì)抗環(huán)境中為保證己方光頻譜而采取的行動(dòng)。其在己方目標(biāo)上，通過采取光電防護(hù)材料、抗干擾電路等措施，衰減或過濾敵方發(fā)射的強(qiáng)激光或其他干擾光波，保護(hù)己方設(shè)備或作戰(zhàn)人員免遭干擾和損傷。它包括反多光譜技術(shù)（MultispectralTechnique）、隱身技術(shù)、信息融合技術(shù)（InformationFusionTechnology）、自適應(yīng)技術(shù)（AdaptiveTechnology）、編碼技術(shù)、選通技術(shù)等。

第7篇：光電轉(zhuǎn)換技術(shù)范文

太陽(yáng)能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，也是清潔能源，不產(chǎn)生任何的環(huán)境污染。在太陽(yáng)能的有效利用當(dāng)中，大陽(yáng)能光電利用是近些年來發(fā)展最快，最具活力的研究領(lǐng)域，制作太陽(yáng)能電池主要是以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)，其工作原理是利用光電材料吸收光能后發(fā)生光電子轉(zhuǎn)換反應(yīng)，根據(jù)所用材料的不同，太陽(yáng)能電池可分為：硅太陽(yáng)能電池；以無機(jī)鹽如砷化鎵IIIV化合物、硫化鎘、銅銦硒等多元化合物為材料的電池；功能高分子材料制備的太陽(yáng)能電池；納米晶太陽(yáng)能電池等。對(duì)太陽(yáng)能電池材料的要求有：半導(dǎo)體材料的禁帶不能太寬；要有較高的光電轉(zhuǎn)換效率；材料本身對(duì)環(huán)境不造成污染；材料便于工業(yè)化生產(chǎn)且材料性能穩(wěn)定。隨著新材料的不斷開發(fā)和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，除了傳統(tǒng)硅材料，新型材料的太陽(yáng)能電池也愈來愈顯示出誘人的前景。本書描述了制作太陽(yáng)能電池的技術(shù)和材料，包括傳統(tǒng)的光伏材料、新型無機(jī)材料，以及有機(jī)材料、納米材料。本書涵蓋了新型太陽(yáng)能電池的材料及其研究現(xiàn)狀，并討論了太陽(yáng)能電池的發(fā)展及趨勢(shì)。

在本書中，讀者可了解到先進(jìn)光伏技術(shù)進(jìn)展以及多種太陽(yáng)能電池材料，主要介紹了如下幾類太陽(yáng)能電池材料：（1）單晶硅材料及單晶硅太陽(yáng)能電池：?jiǎn)尉Ч杼?yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率最高，但由于單晶硅材料成本高，價(jià)格居高不下，電池工藝繁瑣，因而單晶硅太陽(yáng)能電池沒有得到很大的發(fā)展；（2）多晶硅薄膜電池：多晶硅薄膜電池使用的硅遠(yuǎn)較單晶硅少，其成本遠(yuǎn)低于單晶硅電池，能量轉(zhuǎn)換效率高于非晶硅薄膜電池、無效率衰退問題，因此多晶硅薄膜電池有望在太陽(yáng)能電地市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位；（3）非晶硅太陽(yáng)能電池：非晶硅太陽(yáng)能電池具有較高的轉(zhuǎn)換效率和較低的成本，重量輕等特點(diǎn)，但其穩(wěn)定性不高影響了其實(shí)際應(yīng)用；（4）多元化合物薄膜電池：多元化合物薄膜作為太陽(yáng)能電池的半導(dǎo)體材料，具有價(jià)格低廉、性能良好和工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，將成為太陽(yáng)能電池的一個(gè)重要方向；（5）有機(jī)太陽(yáng)能電池：有機(jī)太陽(yáng)能電池具有柔性好、制作容易、材料來源廣泛、成本低等優(yōu)勢(shì)，對(duì)大規(guī)模利用太陽(yáng)能、提供廉價(jià)電能具有重要意義；（6）第三代太陽(yáng)能電池：第三代太陽(yáng)能電池技術(shù)隨著科技的不斷進(jìn)步正在迅速發(fā)展，具有巨大的應(yīng)用潛力。

本書主要內(nèi)容如下：1.引言；2.基本物理原理對(duì)光電轉(zhuǎn)換效率的限制；3.對(duì)光伏材料的物理表征；4.晶體硅太陽(yáng)能電池的發(fā)展；5.非晶硅和微晶硅太陽(yáng)能電池；6.III-V族太陽(yáng)能電池；7.硫族薄膜太陽(yáng)能電池；8.印刷有機(jī)太陽(yáng)能電池；9第三代太陽(yáng)能電池。

本書適合于光伏行業(yè)的科研工作者以及相關(guān)專業(yè)的研究生閱讀。

楊盈瑩，助理研究員

第8篇：光電轉(zhuǎn)換技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站光電互感器組成傳統(tǒng)互感器有源式無源式電能計(jì)量

數(shù)字化變電站就是將信息采集、傳輸、處理、輸出過程完全數(shù)字化的變電站。全站采用統(tǒng)一的通訊規(guī)約構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)、測(cè)控、計(jì)量、監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)、VQC等系統(tǒng)，均用同一網(wǎng)絡(luò)接收電流、電壓和狀態(tài)信息，各個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息共享。常規(guī)綜自站的一次設(shè)備采集模擬量，通過電纜將模擬信號(hào)傳輸?shù)綔y(cè)控保護(hù)裝置，裝置進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后處理數(shù)據(jù)，然后通過網(wǎng)線上將數(shù)字量傳到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和測(cè)控保護(hù)裝置對(duì)一次設(shè)備的控制通過電纜傳輸模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)其功能。數(shù)字化變電站一次設(shè)備采集信息后，就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過光纜上傳測(cè)控保護(hù)裝置，然后傳到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，而監(jiān)控系統(tǒng)和測(cè)控保護(hù)裝置對(duì)一次設(shè)備的控制也是通過光纜傳輸數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)其功能。

隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)電壓等級(jí)的不斷提高，對(duì)電壓、電流的測(cè)量要求也在不斷提高，而互感器作為連接高壓與低壓的一種電器設(shè)備也不斷地改進(jìn)和發(fā)展，其中對(duì)于衡量互感器先進(jìn)與否的一個(gè)重要指標(biāo)就是互感器的絕緣問題。對(duì)于傳統(tǒng)的電磁式互感器來說，由于絕緣成本隨著絕緣等級(jí)的升高成指數(shù)增長(zhǎng)，因此原有的空氣絕緣、油紙絕緣、氣體絕緣和串級(jí)絕緣已經(jīng)不能滿足超高壓設(shè)備的絕緣要求，同時(shí)傳統(tǒng)互感器存在磁飽和的問題，造成繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)或拒動(dòng)，而且鐵磁諧振、易燃易爆及動(dòng)態(tài)范圍小等缺點(diǎn)一直是傳統(tǒng)互感器難以克服的困難。于是，各種針對(duì)高電壓、大電流信號(hào)的測(cè)量方法便應(yīng)運(yùn)而生，其中，基于光學(xué)和電子學(xué)原理的測(cè)量方法，經(jīng)過近三十年的發(fā)展，成為相對(duì)比較成熟、最有發(fā)展前途的一種超高壓條件下的測(cè)量方法。

光電互感器指輸出為小電壓模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)的電流電壓互感器。由于模擬輸出的光電互感器仍存在傳統(tǒng)互感器的一些固有缺點(diǎn)，現(xiàn)在發(fā)展的高電壓等級(jí)用光電互感器一般都用光纖輸出數(shù)字信號(hào)。光電互感器與傳統(tǒng)互感器外形相似，但體積小，重量輕，主要由傳感頭、絕緣支柱和光纜三部分組成。①傳感頭部件有羅科夫斯基線圈、采集器、A/D轉(zhuǎn)換器和光發(fā)生器LED。工作原理是由羅科夫斯基線圈從一次傳變信號(hào)，采集器采樣后，AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，由LED轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過光纜送回主控室。羅科夫斯基線圈一般有保護(hù)、計(jì)量和測(cè)量、能量線圈，羅科夫斯基線圈形狀是空心螺線管，無鐵芯，填充非晶體材料，主要起支撐作用。②絕緣支柱采用硅橡膠絕緣子，內(nèi)部填充固態(tài)硅膠，起到支撐、絕緣和固定光纜作用。③光纜分為數(shù)據(jù)光纜和能量光纜，從傳感頭通過絕緣支柱內(nèi)部引下，送回主控室。④能量問題。傳感頭部件的電源是光電互感器的難點(diǎn)之一。傳感頭部件（采集器、A/D轉(zhuǎn)換器和光發(fā)生器LED）使用微功耗裝置，功率30毫瓦。

光電互感器可分為兩種型式。一種是用磁光效應(yīng)和電光效應(yīng)直接將電流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，一般稱無源式；另一種是用電磁感應(yīng)或分壓原理將電流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樾‰妷盒盘?hào)，再將小電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)傳輸給二次設(shè)備，一般稱有源式。無源式由于存在穩(wěn)定性和可生產(chǎn)性較差、電子回路復(fù)雜等問題，現(xiàn)在主要處在實(shí)驗(yàn)室階段，推廣運(yùn)用還有待時(shí)日。有源式的難點(diǎn)是提供高壓端需要的工作電源，但隨著激光供能和高壓取能技術(shù)的突破，已得到根本上的解決。光電互感器傳感頭部件的能量來源有兩種途徑。一是從一次取能，由能量線圈感應(yīng)出電流來提供能量；當(dāng)一次電流太小，不足以提供能量時(shí)，使用能量光纜，由戶內(nèi)激光發(fā)生器通過光纜上送能量。兩種方式可互為備用，自動(dòng)切換。

相對(duì)于傳統(tǒng)的電磁式互感器，光電互感器有明顯的優(yōu)點(diǎn)：（1）在高電壓、大電流的測(cè)量環(huán)境中，光纖或光介質(zhì)是良好的絕緣體，它可以滿足高壓工作環(huán)境下的絕緣要求；（2）沒有傳統(tǒng)電流互感器二次開路產(chǎn)生高壓的危險(xiǎn)，以及傳統(tǒng)充油電壓、電流互感器漏油、爆炸等危險(xiǎn)；（3）不會(huì)產(chǎn)生磁飽和及鐵磁共振現(xiàn)象，它尤其適用于高電壓、大電流環(huán)境下的故障診斷；（4）頻帶寬，可以從直流到幾百千赫，適用于繼電保護(hù)和諧波檢測(cè)；（5）動(dòng)態(tài)范圍大，能在大的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)產(chǎn)生高線性度的響應(yīng)；（6）適應(yīng)了現(xiàn)在電力系統(tǒng)的數(shù)字化信號(hào)處理要求，它還可用于以保護(hù)、監(jiān)控和測(cè)量為目的高速遙感、遙測(cè)系統(tǒng)；（7）整套測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積??；（8）各個(gè)功能模塊相對(duì)獨(dú)立，便于安裝和維護(hù)，適于網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量。

由于光電互感器的諸多優(yōu)點(diǎn)，光電互感器取代傳統(tǒng)互感器將只是一個(gè)時(shí)間問題。國(guó)際上，光電互感器已逐步成熟，正已越來越快的速度推廣運(yùn)用。其中ABB、西門子等公司生產(chǎn)的光電互感器已有十幾年的成功運(yùn)行業(yè)績(jī)。采用光電互感器的數(shù)字化變電站在歐洲也已經(jīng)投入運(yùn)行。我國(guó)光電互感器的研制和運(yùn)用相對(duì)比較落后，僅有為數(shù)不多的變電站使用了一些進(jìn)口的光電互感器。國(guó)內(nèi)有二十余家企業(yè)和高校涉足了光電互感器的開發(fā)，經(jīng)過多年的努力，已有若干套設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行。

我國(guó)在有源式光電互感器的研究已走在無源式的前面，有的產(chǎn)品已在多個(gè)變電站試運(yùn)行近一年的經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行情況良好，可滿足保護(hù)和計(jì)量的要求，并通過了部級(jí)鑒定，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。同時(shí)國(guó)內(nèi)的二次設(shè)備制造商開發(fā)了可與光電互感器直接接口的數(shù)字接口繼電保護(hù)裝置、數(shù)字接口電能表等二次設(shè)備，為光電互感器的實(shí)際應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

光電互感器目前存在的問題對(duì)電能計(jì)量方面的影響：

（1）由于處在研究開發(fā)中，光電互感器性能仍不穩(wěn)定。對(duì)于電能計(jì)量來說，光電互感器的穩(wěn)定運(yùn)行是保障計(jì)量準(zhǔn)確的前提，尤其是一些在變電站計(jì)費(fèi)的電能表，更加不能忽視光電互感器的性能穩(wěn)定性。

（2）溫度對(duì)光電互感器的精度有較大的影響。電能計(jì)量是對(duì)精度要求較高的專業(yè)，其對(duì)精度的要求往往要高于其他專業(yè)。而絕大多數(shù)的光電互感器均是裝設(shè)在戶外，南方春秋兩季夜晚與白天溫差較大，不可避免的對(duì)電能計(jì)量帶來一定影響。

第9篇：光電轉(zhuǎn)換技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：光電效應(yīng) 外光電效應(yīng) 內(nèi)光電效應(yīng) 光電子

中圖分類號(hào)：TP212.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（c）-0117-01

在高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會(huì)中，科技突飛猛進(jìn)，信息瞬息萬變，生產(chǎn)過程自動(dòng)化已成為社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。而這些必須建立在強(qiáng)大的信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)之上，人們只有獲取大量準(zhǔn)確、可靠的信息，再經(jīng)過一系列科學(xué)分析、加工、處理，才能正確認(rèn)識(shí)和掌握自然界的發(fā)展規(guī)律，帶動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。生產(chǎn)過程中，我們主要依靠檢測(cè)技術(shù)獲取、篩選和傳輸信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，光子以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)速度快，頻寬、信息容量大，信息效率高，具有越大越大的競(jìng)爭(zhēng)力，光子技術(shù)與微電子技術(shù)相互結(jié)合、相互滲透，已成為現(xiàn)代信息技術(shù)的支柱之一。應(yīng)用這種技術(shù)做成的光電傳感器具有精度高、反應(yīng)快、非接觸、高可靠性、高精度、可測(cè)參數(shù)多、形式靈活等優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用。

光電傳感器是一種以光電效應(yīng)為理論基礎(chǔ)，采用光電元件作為檢測(cè)器件的傳感器。它可以把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件，把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。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。

1 理論基礎(chǔ)——光電效應(yīng)

光電效應(yīng)分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)。外光電效應(yīng)是指當(dāng)光照射到某些物體上，電子從這些物體表面逸出的現(xiàn)象，外電光效應(yīng)也稱為光電發(fā)射效應(yīng)?；谕夤怆娦?yīng)的光電元件有光電管、光電倍增管等。內(nèi)光電效應(yīng)指的是物體在光線作用下，其內(nèi)部的原子釋放電子，但是這些電子并不逸出物體表面，仍然留在物體內(nèi)部，從而使物體的電阻率發(fā)生變化或產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)?；趦?nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電阻、光敏二極管、光電池等。

1.1 外光電效應(yīng)

光照在光電材料上，材料表面的電子吸收能量。如果電子吸收的能量足夠多，電子就會(huì)克服束縛逸出表面而進(jìn)入外界空間，這就是外光電效應(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，每個(gè)光子的能量為h（h為普朗克常數(shù)，h=6.63×1034 J/HZ，為光波頻率）。不同頻率的光子具有不同的能量，光波頻率越高，光子的能量就越大。如果光子的能量全部交給電子，那么電子的能量就會(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；w為逸出功。

因此，要使光電子逸出物體表面，前提是。不同材料具有不同的逸出功，對(duì)每一種材料，入射光都有一個(gè)確定的頻率限，只有當(dāng)入射光的頻率大于此頻率限時(shí)，才會(huì)有光電子發(fā)射，否則，不論光強(qiáng)多大，都不會(huì)有光電子發(fā)射，此頻率限稱為“紅限”。

2 內(nèi)光電效應(yīng)

半導(dǎo)體材料的價(jià)帶與導(dǎo)帶之間有一個(gè)帶隙，能量間隔為。一般情況下，價(jià)帶中的電子不會(huì)自發(fā)地躍遷到導(dǎo)帶，所以半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不如導(dǎo)體。但是，如果通過某種方式給價(jià)帶中的電子提供能量，就可以將其激發(fā)到導(dǎo)帶中，形成載流子，增加導(dǎo)電性。光照就是一種激勵(lì)方式。當(dāng)入射光的能量時(shí)，價(jià)帶中的電子就會(huì)吸收光子的能量，躍遷到導(dǎo)帶，而在價(jià)帶中留下一個(gè)空穴，形成一對(duì)可以導(dǎo)電的電子—— 空穴對(duì)。這里的電子雖然沒有逸出形成光電子，但顯然存在著由于光照而產(chǎn)生的電效應(yīng)。這就是內(nèi)光電效應(yīng)。

要使價(jià)帶中的電子躍遷到導(dǎo)帶，也存在一個(gè)入射光的極限能量，即（是低頻限）或者。入射光的頻率大于或者波長(zhǎng)小于時(shí)，才會(huì)發(fā)生電子的帶間躍遷。光入射光能量較小，不能使光子由價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶時(shí)，也可能在一個(gè)能帶內(nèi)的亞能級(jí)結(jié)構(gòu)間躍遷。

3 光電傳感器的應(yīng)用

光電傳感器可以直接檢測(cè)光量變化和引起光量變化的非電量，在檢測(cè)技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化及智能控制等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，下面我們就來舉例說明這種傳感器在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。

3.1 光電隔離器

光電隔離器是由發(fā)光二級(jí)管和光敏晶體管安裝在同一個(gè)管殼內(nèi)構(gòu)成的。發(fā)光二級(jí)管輻射能量能有效地耦合到光敏晶體管上?？梢杂卸喾N形式，比如：發(fā)光二級(jí)管—光敏晶閘管、發(fā)光二極管—光敏電阻、發(fā)光二極管—光敏三極管。其中發(fā)光二級(jí)管—光敏三極管應(yīng)用最為廣泛，常應(yīng)用于一般信號(hào)的隔離；發(fā)光二級(jí)管—光敏晶閘管常用在大功率的隔離驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合；發(fā)光二級(jí)管—達(dá)林頓管或者復(fù)合管常用在低功率負(fù)載的直接驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合。

3.2 文具盒的測(cè)光電路

學(xué)生在光線不均的環(huán)境中學(xué)習(xí)，很容易損害視力。應(yīng)用光電池這種光電元件做成的文具盒測(cè)光電路能顯示光線的強(qiáng)弱，指導(dǎo)學(xué)生保護(hù)視力。把硅光電池安裝在文具盒的表面，直接感受光的強(qiáng)弱，用兩只發(fā)光二極管作為光照強(qiáng)弱的指示燈。當(dāng)光照小于100 lx時(shí)，光電池產(chǎn)生的電壓比較小，兩只發(fā)光二級(jí)管都不亮；當(dāng)光照在100～200 lx時(shí)，其中一個(gè)發(fā)光二級(jí)管點(diǎn)亮，表示光照適中；當(dāng)光照大于200 lx時(shí)，光電池產(chǎn)生的電壓比較高，兩只發(fā)光二級(jí)管都點(diǎn)亮，表示光照太強(qiáng)了。

3.3 條形碼掃描筆

當(dāng)掃描筆筆頭在條形碼上移動(dòng)時(shí)，若遇到黑色線條，發(fā)光二極管的光線將被黑線吸收，光敏三極管接收不到反射光，呈現(xiàn)高阻抗，處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)遇到白色間隔時(shí)，發(fā)光二極管所發(fā)出的光線，被反射到光敏三極管的基極，光敏三極管產(chǎn)生光電流而導(dǎo)通。

整個(gè)條形碼被掃描之后，光敏三極管將條形碼變成一個(gè)個(gè)電脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大、整形后便形成脈沖列，再經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，就完成了對(duì)條形碼信息的識(shí)別。

3.4 光電式緯線探測(cè)器

光電式緯線探測(cè)器是應(yīng)用于噴氣織機(jī)上，判斷緯線是否斷線的一種探測(cè)器。當(dāng)緯線在噴氣作用下前進(jìn)時(shí)，紅外發(fā)射管發(fā)出紅外光，經(jīng)緯線反射，被光電池接收，如果光電池接收不到反射信號(hào)，則說明緯線已斷。因此，利用光電池的輸出信號(hào)，通過后續(xù)電路放大、脈沖整形等，控制機(jī)器是正常運(yùn)轉(zhuǎn)還是關(guān)機(jī)報(bào)警。

由于緯線很細(xì)，又是擺動(dòng)著前進(jìn)，形成光的漫反射，削弱了反射光的強(qiáng)度，還伴有背景雜散光，因此要求探緯器具備高的靈敏度和分辨力。為此，紅外發(fā)光管采用占空比很小的強(qiáng)電流脈沖供電，這樣既保證發(fā)光管使用壽命，又能在瞬間射出強(qiáng)光，以提高檢測(cè)靈敏度。

光電傳感器用途廣泛，還有一些等待我們?nèi)パ芯俊⑷グl(fā)現(xiàn)。比如我們?cè)陉?yáng)光下看不清手機(jī)和電腦，這時(shí)我們可以利用光敏器件來改變手機(jī)和電腦的屏幕亮度。再如我們的空調(diào)，可以通過檢測(cè)紅外線自動(dòng)調(diào)節(jié)至人體的舒適溫度，當(dāng)溫度過高或者過低時(shí)，開啟空調(diào)調(diào)節(jié)裝置，而當(dāng)人體處在舒服范圍內(nèi)，則可關(guān)閉調(diào)節(jié)裝置，以節(jié)省能源。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光電傳感器會(huì)使我們的生活更加方便。

參考文獻(xiàn)