色差儀的光電傳感器原理

一般知道色差儀組成的人們都知道其中光電感應(yīng)器可以說(shuō)是這種儀器的主要核心技術(shù)之一，色差儀能否實(shí)現(xiàn)測(cè)量，測(cè)量的精度和分析的準(zhǔn)確度都靠這種儀器來(lái)完成。所以要想學(xué)習(xí)好色差儀的使用原理和組成結(jié)構(gòu)光電感應(yīng)器的研究是必不可少的。

光電傳感器的的物理基礎(chǔ)就是光電效應(yīng)。且光電效應(yīng)包括外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)。 外光電效應(yīng)是在光線(xiàn)作用下，電子逸出物體表面向外發(fā)射稱(chēng)外光電效應(yīng)，即為經(jīng)典歸納的愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程。 

內(nèi)光電效應(yīng)是當(dāng)光照射在物體上，使物體的電阻率1/R發(fā)生變化或產(chǎn)生光電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)又可以分為以下兩類(lèi)：一是半導(dǎo)體材料受光照時(shí)，材料的電導(dǎo)率增大的光電導(dǎo)效應(yīng)；二是不均勻半導(dǎo)體或均勻半導(dǎo)體中的光生電子和空穴，在空間分開(kāi)形成PN結(jié)并產(chǎn)生電位差的光生伏特效應(yīng)。

色差儀的工作原理中就是利用了光電傳感器靈敏感到由紫外線(xiàn)到紅外線(xiàn)光的能量，并能將光能轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的能力。色差儀應(yīng)用這種器件檢測(cè)時(shí)，是將其物理量的變化轉(zhuǎn)換為光量的變化，再通過(guò)光電器件轉(zhuǎn)化為電量。其工作原理是利用物質(zhì)的光電效應(yīng)。

 物質(zhì)在光的照射下釋放電子的現(xiàn)象稱(chēng)為光電效應(yīng)，工業(yè)生產(chǎn)中的光電積分色差儀主要就是采用這種原理研發(fā)而得的。從物理學(xué)得知，光具有波.粒二重性；光在傳播時(shí)體現(xiàn)出波動(dòng)性；當(dāng)光與物質(zhì)互相作用時(shí)體現(xiàn)出粒子性。此時(shí)，光可以被當(dāng)做是一種以光速運(yùn)動(dòng)的粒子流，每一束粒子流稱(chēng)為光子。光子運(yùn)動(dòng)的速度c=3×108m/s每一個(gè)光子的能量為 ：E=h.f 式子中，f為光的頻率；h為普朗克常數(shù)。 

式表明，光子的能量與光的頻率成正比。當(dāng)色差儀的標(biāo)準(zhǔn)光源發(fā)射光照射到某一物體時(shí)，就可以看做該物體受到一連串能量為E 光子的轟擊，而光電效應(yīng)就是構(gòu)成物體材料能吸收到光子能量的結(jié)果。由于被光照射的物體材料不同，所產(chǎn)生的光電效應(yīng)也不同。

 

色差儀的光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成。它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測(cè)電路。發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)被測(cè)產(chǎn)品目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)源于色差儀的標(biāo)準(zhǔn)照明系統(tǒng)中的半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外 發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)，這就是實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)箱電信號(hào)轉(zhuǎn)變的過(guò)程。此外，光電開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回，具有實(shí)用意義。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線(xiàn)，經(jīng)過(guò)反射后，還是從這根反射線(xiàn)返回。

工作方式

⑴槽型光電傳感器把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收器面對(duì)面地裝在一個(gè)槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見(jiàn)光，在無(wú)阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測(cè)物體從槽中通過(guò)時(shí)，光被遮擋，光電開(kāi)關(guān)便動(dòng)作。輸出一個(gè)開(kāi)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(kāi)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發(fā)光器和收光器分離開(kāi)，就可使檢測(cè)距離加大。由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的光電開(kāi)關(guān)就稱(chēng)為對(duì)射分離式光電開(kāi)關(guān)，簡(jiǎn)稱(chēng)對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)。它的檢測(cè)距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測(cè)物通過(guò)路徑的兩側(cè)，檢測(cè)物通過(guò)時(shí)阻擋光路，收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。

⑶反光板型光電開(kāi)關(guān)把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)裝置內(nèi)，在它的前方裝一 塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱(chēng)為反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開(kāi)關(guān)。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來(lái)被收光器收到；一旦光路被檢測(cè)物擋住，收光器收不到光時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就動(dòng)作，輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)它的檢測(cè)頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器，但前方?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。當(dāng)檢測(cè)物通過(guò)時(shí)擋住了光，并把光部分反射回來(lái)，收光器就收到光信號(hào)，輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。

了解以上的光電感應(yīng)器的相關(guān)信息，我們不難從中看出色差儀實(shí)現(xiàn)色彩光學(xué)信息向色彩數(shù)字信息轉(zhuǎn)變的過(guò)程，可以說(shuō)沒(méi)有光電感應(yīng)器，這種檢測(cè)原理是無(wú)法實(shí)現(xiàn)，色差儀的檢測(cè)和分析可能也就無(wú)法成功，所以說(shuō)光電感應(yīng)器是色差儀檢測(cè)的核心技術(shù)之一。

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