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)是在光線作用下，電子逸出物體表面向外發(fā)射稱外光電效應(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：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到紅外線光的能量，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，經(jīng)過(guò)反射后，還是從這根反射線返回。

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)就稱為對(duì)射分離式光電開(kāi)關(guān)，簡(jiǎn)稱對(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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