监测与接口讲课讲稿.ppt

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1、监测与接口光具有波粒二象性。光的粒子学说认为光是由一群光子组成的，每一个光子具有一定的能量,光的能量为E=hf,其中h为普朗克常数。h=6.626×10-34Js,f为光的频率.因此,光的频率越高,光子的能量越大.光照射在物体上会产生一系列的物理或化学效应,如光合效应、光热效应、光电效应等。光电式传感器的理论基础就是光电效应,即光照射在某一物体上,可以看作物体受到一连串能量为hf的光子所轰击,被照射物体的材料吸收了光子的能量而发生相应电效应的物理现象.根据产生的电效应的不同,光电效应大致可以分为三类:1．外光电效应在光线作用

2、下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的物理现象称为外光电效应，也称为光电发射效应。逸出来的电子称为光电子。外光电效应可用爱因斯坦光电方程来描述式中，v是电子逸出物体表面时的初速度;m是电子的质量;W是金属材料的逸出功(金属表面对电子的束缚).上式为著名的爱因斯坦光电方程，它揭示了光电效应的本质。根据爱因斯坦的假设：一个光子的能量只能给一个电子，因此单个的光子把全部能量传给物体中的一个自由电子，使自由电子的能量增加为hf，这些能量一部分用于克服逸出功形，另一部分作为电子逸出时的初动能。由于逸出功与材料的性质有关，当材料选定后，

3、要使金属表面有电子逸出，入射光的频率f有一最低的限度。当hf小于W时，即使光通量很大，也不可能有电子逸出，这个最低限度的频率称为红限频率。当hf大于W时，光通量越大，逸出的电子数目也越多，光电流也就越大。根据外光电效应制成的光电元器件有光电管、光电倍增管、光电摄像管等。2．内光电效应在光线作用下，使物体导电能力发生变化的现象称为内光电效应，也称为光电导效应。根据内光电效应制成的光电元器件有光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管和光敏晶闸管等。3．光生伏特效应在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应。基于光生伏特效

4、应的光电元器件是光电池。光电开关光电开关是用来检测物体的靠近、通过等状态的光电式传感器。它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为开关信号的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的(即电绝缘)，所以它可以在许多场合得到应用。1．对射式光电开关它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就会产生开关信号。当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测装置，如图a所示。2．镜反射式光电开关它亦集发射器与接收

5、器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就会产生检测开关信号，如图b所示。3．漫反射式光电开关如图c所示，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就会产生开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。4．槽式光电开关(又称光电断续器)它通常采用标准的u字形结构，其发射器和接收器分别位于u形槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过u形槽且阻断光轴时，光电开关就会产生开关量信号。槽式光

6、电开关比较适合检测高速运动的物体，并能分辨透明与半透明的物体，其使用安全可靠，如图d所示。5．光纤式光电开关它采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，可以对距离远的被检测物体进行检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式，如图e所示。●防止相互干扰的方法及注意事项把光电传感器接近装置时，另一个传感器的光入射时造成的不稳定动作，叫相互干拢。排除有以下方法：1、投光器、受光器相互交叉安装；2、反射式并列使用时，相互间隔须维持设定距离在检测距离的1.4倍以上；3、对射式并列使用时，相互间隔须维持设定距离在检测距离的0.4倍以上；高压线、

7、动力线和光电传感器的配线，若在同一配管或用线槽时行配线，则会受到感应有时会造成误动作或损坏原因，所以原则上要另行分别配线或使用单独配管。直流形配用直流电流，必须使用绝缘，请勿使用自耦变压器，开关引线长度应在200m以内，以免电压降过大。电源电压请在使用电源电压范围内使用。下列安装场所会造成误动作原因，请注意：1、灰尘较大场所；2、腐蚀性气体较多的场所；3、户外或太阳光等有强光直射的场所；4、使用时的环境温度请在规定额定的范围内；5、请确认是否因振动、冲击等使安装产生松动或偏斜等；6、安装传感器时，用锤子敲打会损坏耐水结构，请

8、注意。三、实训原理在电子电路中，红外线的发射与接收一般是使用红外发光二极管和红外接收管完成的。这体器件体积可以做得很小，所以重量轻、功耗低、使用寿命长、发出的光均匀稳定。另外它特点是：这种发光二极管发出的光为不可见光，当发出的光束被某一特定的信号调制后，只有专门的解调电路才可收到，这就具有