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邦納光電傳感器檢測原理及術語
點擊次數(shù)：882 發(fā)布時間：2013-7-6
邦納光電傳感器檢測原理及術語
美國邦納光電傳感器是一種小型電子設備，它可以檢測出其接收到的光強的變化。早期的用來檢測物體有無的光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設備，發(fā)射器帶一個校準鏡頭，將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個真空管放大器上（見圖1）。在金屬圓筒內(nèi)有一個小的白熾燈做為光源。這些小而堅固的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器的雛形。
早期的光電傳感器使用白熾燈做為光源；隨著技術的進步，現(xiàn)在使用非常小的LED做為光源發(fā)光二極管zui早出現(xiàn)在19世紀60年代，現(xiàn)在我們可以經(jīng)常在電氣和電子設備上看到這些二極管做為指示燈來用。LED就是一種半導體元件，其電氣性能與普通二極管相同，不同之處在于當給LED通電流時，它會發(fā)光。
由于LED是固態(tài)的，所以它能延長傳感器的使用壽命。因而使用LED的光電傳感器能被做得更小，且比白熾燈傳感器更可靠。不象白熾燈那樣，LED抗震動抗沖擊，并且沒有燈絲。另外，LED所發(fā)出的光能只相當于同尺寸白熾燈所產(chǎn)生光能的一部分。（激光二極管除外，它與普通LED的原理相同，但能產(chǎn)生幾倍的光能，并能達到更遠的檢測距離）LED能發(fā)射人眼看不到的紅外光，也能發(fā)射可見的綠光、黃光、紅光、藍光、藍綠光或白光。
到1970年，人們發(fā)現(xiàn)LED還有一個比壽命長更好的優(yōu)點，就是它能夠以非?？斓乃俣葋黹_關，開關速度可達到KHz。將接收器的放大器調(diào)制到發(fā)射器的調(diào)制頻率，那么它就只能對以此頻率振動的光信號進行放大。
我們可以將光波的調(diào)制比喻成無線電波的傳送和接收。將收音機調(diào)到某臺，就可以忽略其他的無線電波信號。經(jīng)過調(diào)制的LED發(fā)射器就類似于無線電波發(fā)射器，其接收器就相當于收音機。
人們常常有一個誤解：認為由于紅外光LED發(fā)出的紅外光是看不到的，那么紅外光的能量肯定會很強。經(jīng)過調(diào)制的光電傳感器的能量的大小與LED光波的波長無太大關系。一個LED發(fā)出的光能很少，經(jīng)過調(diào)制才將其變得能量很高。一個未經(jīng)調(diào)制的傳感器只有通過使用長焦距鏡頭的機械屏蔽手段，使接收器只能接收到發(fā)射器發(fā)出的光，才能使其能量變得很高。相比之下，經(jīng)過調(diào)制的接收器能忽略周圍的光，只對自己的光或具有相同調(diào)制頻率的光做出響應。
未經(jīng)調(diào)制的傳感器用來檢測周圍的光線或紅外光的輻射，如剛出爐的紅熱瓶子，在這種應用場合如果使用其它的傳感器，可能會有誤動作。
如果一個金屬發(fā)射出的光比周圍的光強很多的話，那么它就可以被周圍光源接收器可靠檢測到。周圍光源接收器也可以用來檢測室外光。
但是并不是說經(jīng)調(diào)制的傳感器就一定不受周圍光的干擾，當使用在強光環(huán)境下時就會有問題。例如，未經(jīng)過調(diào)制的光電傳感器，當把它直接指向陽光時，它能正常動作。我們每個人都知道，用一塊有放大作用的玻璃將陽光聚集在一張紙上時，很容易就會把紙點燃。設想將玻璃替換成傳感器的鏡頭，將紙?zhí)鎿Q成光電三極管，這樣我們就很容易理解為什么將調(diào)制的接收器指向陽光時它就不能工作了，這是周圍光源使其飽和了。
調(diào)制的LED改進了光電傳感器的設計，增大了檢測距離，擴展了光束的角度，人們逐漸接受了這種可靠易于對準的光束。到1980年，非調(diào)制的光電傳感器逐步就退出了歷史舞臺。
紅外光LED是效率zui高的光束，同時也是在光譜上與光電三極管zui匹配的光束但是有些傳感器需要用來區(qū)分顏色（如色標檢測），這就需要用可見光源。