下面讲解基准目标标注的一般操作步骤。可得，热电偶的热电势等于两端温度分别为T和0℃以及T0和0℃的热电势之差。由此可以得出以下结论：①热电偶的回路总电势只与组成热电偶的材料及两端温度有关，而与热电偶的长度、粗细无关。③只有当热电偶两端温度不同，热电偶的两导体材料不同时，才有热电势产生。如果使EAB＝常数，则回路热电势EAB就只与温度T有关，而且是T的单值函数，这就是利用热电偶测温的原理。......
2025-09-29
光电型传感器的工作原理及应用解析
【摘要】：表3-6比较光电型传感器的输出器件续表6.幅值裕度幅值裕度也称为工作幅值裕度或额外增益，是光电型传感器中很重要的一个概念。幅值裕度是检测器实际检测到的光线与使得输出改变的最小幅度的光线的比率。数据表里通常以幅值裕度对检测距离的曲线图来表示光电型传感器的幅值裕度或额外增益参数。注意，幅值裕度在传感器的检测范围内并不是常数，中间位置处有一个最高点。
有效地使用光电型传感器以及正确解决光电型传感器故障的第一步就是掌握光电型传感器的工作原理。光电型传感器由5个基本部分组成，即光源或发射器、光检测器、镜头、逻辑电路、输出开关器件。
1.光源
很多光电型传感器都使用发光二极管（LED）作为光源。图3-11描述了光电型传感器中发光二极管的结构。为了实现不同的检测功能，在大部分光电型传感器中，使用红外线、可见红色光、绿光和蓝光或彩色光作为光源（光线发射器）。例如，红外线在所有发光二极管中，是效果最好的，产生的光线最强，散发的热量却最低。所以红外发光二极管用于检测范围最大的传感器。在很多场合中将可见红色光用于指示启动或者确认传感器的操作。其他颜色，比如可见的绿光和黄光，则用于特殊的场合，包括需要特殊颜色或颜色对比非常重要的领域。发光二极管是很好的光源，因为它们可以工作于很宽的温度范围，并且对于震动破坏具有较强的抵抗力。
图3-11 光电型传感器的LED光源
当光源和接收器之间距离较远时，传感器使用激光作为光源。激光作为光源能达到304.5m的检测距离。激光一般是红色，这样可以提高光源和接收器之间的相互作用力。
2.光线检测器
接收器或者光线检测器，用于检测光线是否存在。接收器直接使电流产生变化，电流变化与接收到的光线强度成正比。光电二极管或光电晶体管是经常用来检测光线的电晶体元件。一般要求光源和接收器的波长相互匹配，才能提高检测能力。
3.镜头
发光二极管发出的光线一般都覆盖比较大的区域（图3-12），光线检测器具有相同范围的检测区域，在此区域内检测器可以检测到光线。注意，锥形区域随着距离的伸长而扩大。因此，镜头通常与光源和光线接收器一起使用，可以使锥形区域变窄（图3-12），同时提高传感器的检测范围。当可见光区域内光源和接收器的光束变窄后，相互的对准变得困难。当光线的可见范围具有较宽的区域时，传感器检测的覆盖范围就会减小。
图3-12 光电型传感器镜头
4.逻辑电路
逻辑电路有3个功能，即调整LED光源，放大光线检测器发出的信号，决定输出状态的改变。LED发出的光与器件中的电流值有直接的正比关系。因为发光二极管的开关很快，用一个很短的开通周期就可以对它们进行调制（打开或关闭），所以瞬时电流值很高但平均电流要低得多。调制减少了热量，故允许更高的工作电流。
5.输出器件(https://www.chuimin.cn)
一旦通过接收器检测到光线强度的足够变化，光电型传感器逻辑电路就会控制传感器中的一个输出器件，给控制系统发出信号，告知工作环境发生改变。输出是离散和模拟的组合，有很多不同的开关器件。表3-6提供了一些不同的输出器件的比较。
表3-6 比较光电型传感器的输出器件
续 表
6.幅值裕度
幅值裕度也称为工作幅值裕度或额外增益，是光电型传感器中很重要的一个概念。幅值裕度是检测器实际检测到的光线与使得输出改变的最小幅度的光线的比率。幅值裕度值的例子如下：
（1）当光线检测器检测不到光源发出的光线时，幅值裕度为0。
（2）当检测到正好能使输出器件状态发生改变（从关到开或从开到关）的光线量时，幅值裕度为1。
（3）当检测到使输出发生变化的最低光强度的20倍的光线强度时，幅值裕度为20。传感器的输出和幅值裕度为0时相反。
幅值裕度用比率来表示，如8∶1，或用标记倍数的整数来表示，比如8×。两种方式都体现了检测到使输出发生变化的光线强度为最低光线强度值的8倍。
数据表里通常以幅值裕度对检测距离的曲线图来表示光电型传感器的幅值裕度或额外增益参数。图3-13描述了欧姆龙传感器的额外增益曲线。注意，幅值裕度在传感器的检测范围内并不是常数，中间位置处有一个最高点。
图3-13 典型的工作幅值裕度曲线
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