透射式光电传感器

基本结构与光路

透射式光电传感器由光源、被测对象、光敏器件及必要的光学元件（透镜、滤光片等）组成。光源发出恒定光通量的光，穿过被测对象后，部分光被吸收或遮挡，其余到达光敏器件并转换为电信号输出。光敏器件输出的光电流是被测对象所吸收（或遮挡）光通量的函数。

典型光路为：光源发出的光经透镜准直后穿过被测物，再由透镜聚焦至光电探测器。准直透镜的作用是使光束成为平行光，聚焦透镜的作用是把透射光集中到光敏器件感光面上，以提高接收效率。

吸收与透射的基本关系

光通量（luminous flux）指人眼所能感觉到的光信号辐射功率，单位为流明（lm）。设入射光通量为 $I_0$，穿过厚度为 $d$ 的均匀介质后透射光通量为 $I$，则吸收遵循指数衰减规律：

式中 $\alpha$ 为介质吸收系数（单位长度的吸收能力），$d$ 为介质厚度。该式表明：介质越厚、吸收系数越大，透射光越弱。

透射率可表示为 $T=I\mathrm{/}{I}_0=e^{-\alpha d}$，它描述光穿过介质后保留的比例。被测对象对光的衰减由吸收和散射共同贡献，在烟尘、浊液等含颗粒介质中，颗粒对光的吸收和散射都使到达探测器的光减少。

浓度检测原理

当入射光通量 $I_0$ 恒定、吸收系数 $\alpha$ 与介质浓度成正比、且介质厚度 $d$ 一定时，透射光通量 $I$ 仅与介质浓度有关。因此探测器接收到的光通量（或光电流）可作为介质浓度的度量。据此可检测液体或气体的浓度、透明度、浑浊度，以及透明薄膜的厚度。

遮挡式检测

当被测物置于光源与光敏器件之间、部分或全部遮挡光束时，到达探测器的光通量随被遮挡面积变化。根据被遮挡光通量的大小可确定被测物的大小或位移量；根据光束被遮挡的次数可确定物体个数或运动速度。此类方式用于产品计数、光控开关、防盗报警等。

圆轴直径测量即属此类：平行光照射圆轴，圆轴遮挡部分光束，接收器接收剩余光强；物体直径不同，到达接收器的总光强不同，据此判断直径。小尺寸可用单侧光源单接收器，大尺寸可用双侧光源双接收器。

烟尘浊度检测

在烟道两侧分别安装发射端与接收端，平行光源穿过烟道后由光电探测器接收。烟道浊度增加时，烟尘颗粒对光的吸收和散射增加，到达探测器的光减少，探测器输出信号强弱即反映浊度变化。信号经放大后送显示或报警，并可通过刻度校正环节标定。

透明薄膜检测

透明薄膜检测采用透射式原理，通过检测穿过薄膜的光强进行测量。光源波长需根据薄膜材料的光谱透射特性、膜厚及探测器响应共同选择；紫外光（波长较短）对部分材料穿透力较弱，并非普遍适用。系统可采用差动式检测以提高精确度。

适用范围与条件

指数衰减模型 $I=I_0{e}^{-\alpha d}$ 适用于均匀介质、单色平行光、忽略界面反射的理想情形。实际测量中需保证光源光通量恒定、光路准直、探测器接收面积覆盖透射光束；介质厚度或被测物位置应固定，否则会引入额外误差。