技术干货：一文搞懂光电传感器的原理，对射、漫反、镜反等案例

1、什么是光电传感器？

所谓光电传感器，就是通过感应自身投射光的受光量(遮光量)，实现非接触式的检测物体的有/无的传感器。

如图所示，左边投光器投射出光线，右边的受光器接收到足够的光亮（受光量）时判断为ON，否则判定为OFF。

2、光电传感器的特点是什么？

可以非接触检测

长距离检测

可以检测微小物体

响应速度高

大部分物体都可以检测

缺点是容易受到油污/粉尘的影响。

3、常见的光电传感器检测类型分类和应用举例

对射型：发射器和接收器分离。主要以「投射的光线是否被遮挡阻断」为检测依据，因此不收检测物体的形状、颜色、倾斜等影响。

案例

在食品包装生产线上，很多食品的密封包装是透明材质，使用传感器透过透明包装材质可以检测包装内是否有封装入食品。

镜发射型：该型光电传感器配置为一个发射和接收一体的本体和一个反光镜，主要是以「传感器发射向反光镜的光线是否被遮挡阻断」为检测依据。因为只有一个传感器本体相比对射式光电传感器布线要简单，相对成本要低一点。

案例

可以通过镜反射光电传感器检测物品在生产线上的有无，并且仅用在一侧布线另一侧安装反光板即可。

漫反射型：该型光电传感器配置为一个发射和接收一体的本体。发射的光线经过被测物体反射到接受端上。但这类传感器容易受到物体的形状、颜色、倾斜等影响使用时一定要注意。

案例

金属加工过程中可以用到漫反射型光电传感器，确认金属加工过程中的打孔是否有无。如果发射的光线投射到孔洞中就不会发射给传感器，没有打孔则会发射给传感器，这样可以非常方便的检测出加工孔的有无。

背景抑制型：该类传感器采用PSD/C-MOS感光原件，以距离而不是受光量作为检测依据。因此可以有效的避免普通漫反射型光电传感器容易受到检测物体颜色的影响。该型传感器检测距离比普通漫反射型相对较短。

案例

检测托盘内物品的有无。通过检测高度差来确认托盘内物品的有无，即使物品和托盘发生颜色改变也可以稳定的检测，而无需进行调整。

透明体检测型：该型传感器属于镜面发射传感器中的一种。不过由于光线容易穿透透明物体，因此普通的的镜面发射型光电传感器无法检测透明体。而专用于透明体检测的传感器应差距离较小，受光量发生微小变化也能检测出来。

案例

PET瓶检测。检测透明瓶子的有无，普通光电传感器和接近开关都不能检测透明玻璃、透明塑料瓶。另外特别是在瓶子的壁体越薄透明度越高该传感器越有优势。

限定反射性/广角反射型：该传感器属于漫反射型中的一种。光学系统特别设计使得传感器只能再指定范围内检测出物体。

案例

检测晶片是否存在缺口。即使狭小空间中存在背景物体，限定反射型传感器也可以稳定检测。

颜色判别型：采用RGB三色光源通过RGB各种颜色的发射光量来识别出被检测的颜色。

这类传感器一般有两种检测模式：颜色模式和色标模式。

颜色模式应用

RGB三色光源同时投光识别被测颜色，可以高精度的检测出指定颜色。

色标模式的应用

分别对被测色标和背景进行示教，传感器从RGB三色中选择出最佳的光源作为透射光。常用语检测单一颜色北京上的某种色标的有无。

4、各类光电传感器检测类型特征对比。

以上为奥泰斯自动化的光电传感器基础知识学习阅读笔记。奥泰斯作为以光电传感器技术见长的专业传感器制造商，其光电类传感器的技术资料有非常高的参考价值。我们将陆续为您带来个更多的小编传感器学习笔记，光电传感器结构、选型流程、参数解读、特性术语等。我们大多阅读的是来自使用者分享的传感器知识，这个系列我们带来的是来自传感器设计和生产厂家工程师整理的专业知识。

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光电传感器的工作原理

　　光电传感器概述

　　光电传感器在光通信系统中实现了将光转化为电的功能，主要是基于半导体材料的光伏效应。所谓光伏效应，是指光使不均匀的半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。(光电导向效应是指在光的作用下，电子吸收光子能量从关键状态过度到自由状态，从而导致材料电导率的变化。也就是说，当光照射到光电导体时，如果光电导体是一种基本的半导体材料，光辐射能量足够强，光电材料价带上的电子会被激发到导带，使光电导体的电导率变大，是指辐射引起被照射材料电导率变化的物理现象。光子作用于光电导体，形成本征吸收或杂质吸收，产生额外的光生载流子，从而改变半导体的电导率，产生光电导率。

　　工作原理

　　光电传感器的基本工作机理包括三个过程:(1)光生载流子在光下产生;(2)载流子扩散或漂移形成电流;(3)光电流在放大电路中放大并转化为电压信号。当传感器表面有光时，如果材料的禁带宽度小于入射光子的能量，即Eg当光在半导体中传输时，光波的能量会随着传播而逐渐减少，原因是光子在半导体中被吸收。半导体对光子的吸收最重要的是本征吸收，本征吸收分为直接跳跃和间接跳跃。通过测试半导体的本征吸收光谱，不仅可以获得半导体的禁带宽度等信息，还可以用来区分直接带隙半导体和间接带隙半导体。本征吸收导致材料的吸收系数通常比较高，因为半导体的能带结构，所以半导体有连续的吸收光谱。从吸收光谱可以看出，当本征吸收开始，半导体的吸收光谱有明显的吸收光谱，但是半导体和间接带隙半导体的吸收光谱半导体的吸收光谱很多。

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