反射式光电传感器

基本结构与工作过程

反射式光电传感器由光源、被测对象和光敏器件组成，光源和光敏器件位于被测对象的同一侧。恒定光源发出的光投射到被测对象表面，部分光被反射，由光敏器件接收其反射光通量，并转换为电信号输出。反射光通量的变化反映被测对象的特性。

两种反射形式

镜面反射：光按一定方向反射。当被测表面为镜面或近似镜面时，反射光方向确定，光敏器件只有在特定几何位置才能接收到反射光。常用于判断光信号的有无，例如在旋转体上设置反射与不反射区域，通过反射光的有无产生脉冲，测量转速或计数。

漫反射：光照射到粗糙表面后向多个方向散射，光敏器件接收其中一部分散射光。探测器接收到的光通量与表面材料性质、粗糙度及缺陷有关，因此可用于检测物体表面外观质量。

反射光通量的影响因素

对于漫反射，传感器接收到的光线强度与其距反射面的距离有关。距离变化、表面反射率变化、表面粗糙度变化都会引起接收光通量变化。在镜面反射条件下，接收光通量主要取决于反射面的方向和位置是否使反射光进入光敏器件。

典型检测应用

• 表面状态检测：漫反射光通量随表面材料性质、粗糙度和缺陷变化，可用于检测表面光洁度或外观质量。
• 转速与计数：在旋转体上制作黑白相间的反射标记，反射光通量随标记交替变化，光敏器件输出脉冲信号，脉冲频率反映转速，脉冲数反映转数。测量电路与对射式相同。
• 光电测距与循迹：反射式原理可用于光电测距、激光制导和循迹小车等。

光路与信号链

反射式光电检测的基本信号链为：被测量经光学变换转化为光照强度，再由光敏管转换为光生电流。光路中可加入透镜、滤光片等光学元件实现光参数的选择与处理。常用光源包括白炽灯、发光二极管和半导体激光器等，用以提供恒定的光照条件。光敏器件可选用光敏电阻、光电池、光敏二极管及光敏晶体管等，选用取决于所需灵敏度、响应速度、光源特性及测量环境条件。