光纤传感器和光电传感器有什么不同?

用户5076003169708


光纤传感器与光电传感器,都是以光线作为检测载体,并将光信号转变为电信号,进行计量的传感器,因而容易被混淆。

不过,由于二者的工作原理完全不同,因而导致,

①结构不同,测控距离不同,安装条件不同;

②对被测量对象和传感器安装环境条件要求的苛刻程度不同,测量精度不同,应用场合不同;

③成本价格不同。

既然如此诸多的不同,皆源于二者工作原理的不同,那么我们就在它们的工作原理不同上多着点笔墨,其它各种不同产生的道理,也就容易理解了。

光电传感器的核心部分是光电敏感元器件,被检测的物理量是光。随着光敏元器件使用材料的不同,原理也各不相同,它们中有光敏电阻器器、光敏二极管、光敏三极管、光电池、光电耦合器件、CCD器件。其中,最便宜、最常见的光敏元器件是光敏电阻器,光敏电阻器的核心材料是硫化镉,在光照射下硫化镉的电阻率会变小,电流变大,该变大了的电流经过放大后可以触发继电器,常用来制作路灯自动开关。光敏二极管是利用光对载流子的激发作用,改变二极管的导通状态;光电三极管利用光对载流子的激发作用,代替三极管的基极输入信号,控制三极管的工作状态。光电二极管和光电三极管所使用的材料都是硅或锗。光电池是利用光(生)伏(特)材料硫化铈,在光线照射下,直接将光能置换成电能;近来,越来越受欢迎的硅太阳能电池和碲化镉薄膜太阳能电池,也可以作为光电传感器使用。光电耦合器件的整体是个U形槽或V型形槽,槽的一侧有一个发光二极管,另一侧有一个光电二极管或光电三极管,当U型槽内有障碍物通过时,或者V形槽两侧面共同指向的某个空间范围出现可以反射回来光线的人或物体时,光电二极管(或光电三极管)受光激发的状态发生一次脉冲状改变,可以完成一次自动计数过程或者将自动开关门打开。CCD器件是由光电三极管组成的庞大阵列,属于数码相机、手机照相摄像不可缺少的器件,每当相机处于工作状态时,任一瞬间都仅有一只光电三极管得到供电进入工作过程,扫描电源轮流对每一个光电三极管供电,实现探测到整个视场范围内的全部图像信息。下面的图1~图6,依次分别是光敏电阻器原理图、光电二极管原理图、光电三极管原理图、光电池原理图、光电耦合器件原理图、CCD器件示意图。

光纤传感器离不开光纤、光源,同时也离不了光电元件(实际上就是光电传感器,不过因为它现在的身份是光纤传感器的一部分,所以在名称上不可与光纤传感器平起平坐,于是不再叫光电传感器,而称为光电元件)。按照其对被检测物理量的感应功能机理不同可分为,功能型光纤传感器(FF,Functional Fiber)和非功能型光纤传感器(NFF,Non Functional Fiber)。功能型光纤传感器是将多模光纤作为敏感元件,利用声音、光、电场、温度、压力、速度,位置等多种物理量能够对多模光纤内部最初传输进来的标准光线强度或相位、频率、偏振状态进行调制的原理,得到承载了被检测信息的光线,然后经解调,就得到了改变标准光线状态的被测因素信号。这种功能型光纤传感器结构紧凑,灵敏度高;成本也最高。常用于光纤陀螺、光纤水听器等场合。非功能型光纤传感器采用单模光纤,传输的光线从进入光纤到出光纤都不会改变,被检测的光线物理量的变化靠其它光纤敏感元件来置换测量,成本较低,因此成为光纤传感器实用化的主力,例如在变频电压传感器、变频电流传感器、变频功率传感器中,常可见到它的身影,复杂的电磁场环境对单模光纤内部传输的光线不产生影响。

图7和图8分别是功能型光纤传感器(多模光纤传感器)原理图与非功能型光纤传感器(单模光纤传感器)原理图。










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光纤传感器和光电传感器都是自动化设备上常用的传感器

光纤传感器和光电传感器都是通过光电原理设计传感器,广泛应用于自动化设备上。光电传感器较为简单一些,价格也较低,常用于检测较大的物体;光纤传感器可以检测较为精细的物体。

光电传感器

光电传感器由红外发射电路、红外接收电路、信号放大处理电路、信号输出电路组成。

红外发射电路:通过红外发射二极管对外发出红外线信号。

红外接收电路:接收红外发射二极管发出的红外线信号。

信号放大处理电路:对红外接收电路接收到红外信号进行放大处理。

信号输出电路:根据接收到的红外信号状态输出高、低电平信号。

分对射型、漫反射型和槽型。对射型需要将射器和接收器分开安装,漫反射是发射接收一体的,槽型也是

漫反射型:红外发射电路,红外接收电路,信号放大处理电路、信号输出电路都在同一个装置,当遇到检测物时,接收电路会接收到被反射回来的红外线信号。

对射型:红外发射电路在发射器,红外接收电路、信号放大处理电路和信号输出电路在接收器。没有被检测特时,接收器会收到发射器发出的红外线信号,当出现被检测时,红外线信号被阻挡。

槽型:原理是一样的,红外发射电路和红外接收电路分别设置在槽的两端,当被检测物进入检测槽时,红外线信号被阻挡。

光纤传感器

光纤传感器同样有着发射电路和接收电路,大多数光纤传感器使用红外线作为光源,使用光纤导光,发出的微弱光信号受到弱小物体的影响后,光的强度、波长、频率、相位、偏振态等就会发生变化,反射回的光信号经过光纤送回光电器件、经过解调器放大处理后就可以获得被检测的参数。

因为发出和返回的光信号都可以通过光纤传递,而光纤比较细小,可以弯折,安装就非常灵活,可以安装在适当的位置去检测非常细小的物体。

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 光电传感器

  光电传感器有反射型和对射型,需要有红外光(940nm)发射单元电路和红外光(940nm)接收单元电路,放大单元电路,信号处理单元电路和信号输出电路。

  对射型光电传感器,需要发射器和接收器配合使用。红外光发射电路装在发射器,红外光接收电路,放大电路,信号处理电路和信号输出电路装在接收器。当发射器发出的红外光被被检测物档住时,接收器收不到红外光信号时信号输出电路就会输出相应的电平信号

  反射型光电传感器,红外光发射电路,红外光接收电路,放大电路,信号处理电路和信号输出电路都装在同一个装置中。当被检测物把发射电路发出的红外光信号反射回来时,接收电路就会收到红外光信号,经过放大电路和信号处理电路处理后,输出电路就会输出相应的电平信号

  光纤传感器

  光纤传感器也叫光纤信号放大传感器,当纤传感器需要和光纤配合使用

  光纤传感器将发出的红外光信号导入到光纤中,光纤头可以放置在需要检测物的位置

  被检测物经过,或者被检测物发生变化时,红外光的光学性质会发生变化(比如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)

  红外光信号通过光纤导回到光纤传感器,经过信号接收电路、信号放大电路、信号处理电路的处理,输出电路就会输出相应的电平信号

  当纤放器也分对射型(双光纤线)和反射型(单光纤线)

  光纤传感器与光电传感器的区别

  由上面分析可知,光电传感器只能检测到比较大的不透明物体;光纤传感器可以检测到比较精细的物体,甚至还可以检测到半透明物和液体的变化;光纤传感器可以实现精确的检测.



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光纤传感器和光电传感器虽然都带“光”字,不同之处还是很明显的,下面我和朋友们谈谈这两种传感器之间的区别吧!我想从以下几点来说明。

第一点光电传感器和光纤传感器工作原理不同

首先从两者的工作原理来讲,首先说一下光电传感器它是依据光电效应的原理来工作的,也就是说当光照射到由半导体制成的光电传感器上时就会发出光电子的一种现象,可以把光能转化为电能。比如常用作光控场合的光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管等都是根据这种效应进行工作的。而光纤传感器是通过光的全反射原理来工作的,对于光的全反射原理在中学物理中就学过,比如光折射和反射的斯涅尔定律就用数学关系式很清楚地表达了光反射原理。所以我们运用光导纤维的传光特点就可以把被测量转化成光特性的改变,比如可以改变光的频率、波长、强度和相位等。

第二点是光电传感器和光纤传感器制作材料不同

光电传感器的制作材料主要是具有光电效应的半导体材料或者金属材料制作而成,比如光电二极管和光电三极管的制造材料一般有硅材料或者锗材料,光敏电阻的材料由硫化镉或者锑化铟等材料制作;而光纤传感器是由光透射率高的玻璃纤维(主要是由石英玻璃)构成,成分比较单一。

第三点是光电传感器和光纤传感器的结构不同

光电传感器的比较简单,比如光电二极管就有引脚、外壳、管芯以及玻璃聚光镜等部分构成;而光纤传感器的结构相对复杂些,除了光纤外还有一些复杂的外设作为辅助控制。

第四点是光电传感器和光纤传感器所测量的范围不同

光电传感器所测量的范围相对较少,一般有光强度、光照度、速度和应变位移等;而

光纤传感器所测量的范围比较广,大约可以测量70多个物理量,比如压力、震动、速度、电流、温度、流量、磁场等,所以光纤传感器今后发展的前潜力是巨大的,可谓是后来者居上。

以上就是我对这个问题的看法,欢迎朋友们参与讨论,敬请关注电子及工控技术,感谢点赞。


电子及工控技术


光纤传感器与光电传感器根本就是两种完全不同的东西,光纤是用来传输数据的,类似模拟量控制,当然也可以用作某临界点的开关控制;光电传感器、接近传感器是用来做控制的,即0/1信号。

1、结构不同

光电传感器:光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。其工作原理基于光电效应。光电效应是指光照射在某些物质上时,物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。

光纤传感器:光纤传感器是一种将被测对象的状态转变为可测的光信号的传感器。光纤传感器的工作原理是将光源入射的光束经由光纤送入调制器,在调制器内与外界被测参数的相互作用, 使光的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化,成为被调制的光信号,再经过光纤送入光电器件、经解调器后获得被测参数。

2、功能不同

光电传感器:暂态响应范围宽,谐波测量能力强,暂态特性的优劣是判断一种互感器能否在电力系统中获得应用的一个重要参数,特别是与继电保护动作时间的配合。传统电磁式互感器由于存在铁芯,对高频信号的响应特性较差,不能正确反映一次侧的暂态过程。

而光电互感器传测量的频率范围主要由电子线路部分决定,没有铁芯饱和的问题,因此能够准确反映一次侧的暂态过程。一般可设计到0.1 Hz到1 MHz,特殊的可设计到200 MHz的带通。光电传感器的结构可以测量高压电力线路上的谐波。而电磁感应互感器是难以达到的。


光电传感器

光纤传感器


3、用途不同

光纤传感器:城市建设中桥梁、大坝、油田等的干涉陀螺仪和光栅压力传感器的应用。光纤传感器可预埋在混凝土、碳纤维增强塑料及各种复合材料中,用于测试应力松弛、施工应力和动荷载应力,从而评估桥梁短期施工阶段和长期营运状态的结构性能。

在电力系统,需要测定温度、电流等参数,如对高压变压器和大型电机的定子、转子内的温度检测等,由于电类传感器易受电磁场的干扰,无法在这类场合中使用,只能用光纤传感器。

光电传感器:用光电元件作敏感元件的光电传感器,其种类繁多,用途广泛。按光电传感器的输出量性质可分为两类:把被测量转换成连续变化的光电流而制成的光电测量仪器,可用来测量光的强度以及物体的温度、透光能力、位移及表面状态等物理量。

例如:测量光强的照度计,光电高温计,光电比色计和浊度计,预防火灾的光电报警器,构成检查被加工零件的直径、长度、椭圆度及表面粗糙度等自动检测装置和仪器,其敏感元件均用光电元件。半导体光电元件不仅在民用工业领域中得到广泛的应用,在军事上更有它重要的地位。


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很高兴回答这个问题。下面我就对这两种传感器的认识分享一下我的看法。

概述

光纤传感器和光电传感器被广泛应用在自动化设备上。主要是给PLC或其它一些控制器提供开关量信号。那么它们有什么不同呢?我个人认为主要有以下几点不同。

工作原理不同

光纤传感器的工作原理:光纤传感器工作原理是用被测量的变化调制传输光光波的某一参数,使其随之变化,然后对已调制的光信号进行检测,从而得到被测物理量。

在光纤传感器中,由于光纤不仅可以作为光波的传播媒质,并且在光纤中传播的光波因外界因素的变化而改变,同时也可将光纤作为传感元件来探测如振幅、相位、偏振态、波长等物理量。

由于其独特的工作原理,导致光纤传感器具有很多优点:

  1. 高灵敏度

  2. 轻细柔韧便于安装

  3. 电绝缘性及化学稳定性。光纤本身是一种高绝缘、化学性稳定的物质,适用于电力系统及化学系统中需要高压隔离和易燃易爆等恶劣的环境中


  4. 良好的安全性。光纤传感器是电无源的敏感元件,在应用于测量时,不存在漏电及电击等安全隐患。

  5. 抗电磁干扰。一般情况下光波频率比电磁辐射频率高,因此光在光纤中传播不会受到电磁噪声的影响。

  6. 可分布式测量。一根光纤可以实现长距离连续测控,能准确测出任一点上的应变、损伤、振动和温度等信息,并由此形成很大范围内的监测区域,提高对环境的检测水平。

在我们公司使用的很多设备上有广泛的应用

光电传感器的工作原理:光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。在一般情况下,有三部分构成,它们是:发送器、接收器和检测电路。

应用场合不同

光纤传感器由光纤和光纤放大器组成。而光纤头仅需要占用很小的安装空间。从下面几张图片就能看出。

光电传感器为集成一体式,安装空间相对比较大。它分类和工作方式分为如下几种形式。

槽型光电传感器

对射型光电传感器

反射型光电传感器

反光板型光电传感器,由于没有找到应用场合。无图片说明。

希望我的回答对题主有帮助。


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光纤传感器和光电传感器的区别:

首先,分别介绍一下什么是光纤传感器和光电传感器。

光纤传感器:光纤传感器技术是20世纪70年代随着光通信技术的发展而逐步形成的一门科学技术。光纤传感器与传统的传感器相比有一些独特的特点:动态范围大,灵敏度高,抗电磁干扰,耐高温,耐腐蚀,结构简单,耗电少等一系列特点。

光纤传感器可以测量各种非电量,如位移,温度,速度,振动,磁场,电场,电压,化学量,振动等。

光纤传感器的基本组成如下图:

光纤是一种多层介质结构的同心圆柱体,包括纤芯,包层和保护层。纤芯由高度透明的材料制成,是光波的主要传输通道。纤芯材料主要成分为SiO2。

光电传感器:是指利用光电器件把光信号转换成电信号(如,电压,电荷,电阻,电流)的器件。

光电传感器工作时,先将被测量转换为光量的变化,然后通过光电器件把光量的变化转换为相应的电量变化,从而实现对非电量的测量。

光电传感器的特点:结构简单 ,高精度,高分辨率,高可靠性,高抗干扰能力,可实现非接触式测量。

光纤传感器和光电传感器的区别:光电传感器一般适用于检测较大的不透明物体。光纤传感器可以检测细小的物体,可以实现精确的检测。


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2款产品外观、特点、功能有不同。 光纤传感器特点:智能调整 简单稳定;只需一键即可完成设置;高速反应25um;稳定而精准的检测;投光量可调节;出线方式可调。 光纤传感器功能:节省维护工时,装备基准值追踪周期设定功能;窗口检测;可进行防止相互干扰;3种检测模式;简单的两点教导;全自动教导;备有3种类型的定时器;数字显示反转设定功能;可节省消耗电量。 光电传感器特点:多种规格、检测距离可选 光电传感器功能: 全新升级一键设定;高精度,节省空间;可视光源,可检测暗色物体;抗干扰,可有效应用于段差检测及异色工件的稳定检测。谢谢🙏


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光纤传感器

  • 光纤传感器简单来讲,是利用光纤自身受被测量影响出现光信号传输特性的变化或者利用其它敏感元件感受被测量变化,并对光信号的变化解调成相应电信号变化的传感器。
  1. 功能型光纤传感器(英文Functional Fiber,缩写为FF),又称传感型光纤传感器。光在光纤中传输都是有一定的传输特性,当光纤自身因被测量产生各种形式的传输特性(光强度、光相位、光频率、光波长、光偏振)的变化时,在传感器末端对变化的光信号进行相应的电信号转变,从而达到检测被测量的变化。这种光纤传感器不仅传输光线,而且充当敏感元件。例如长距离的主干管道泄漏位置检测,可以在管道下面沿线布置一条功能型光纤,当某一位置发生泄漏会产生温度、压力等物理量的变化,然后改变光纤内光信号的传输特性,通过解调确定泄漏位置。
  2. 非功能型光纤传感器(Non Functional Fiber缩写为NFF),又称传光型光纤传感器。这种传感器是利用其它敏感元件感受被测量的变化,光纤仅仅充当光信号的传输介质。例如在电力、矿井等高压、高磁性环境中,如果其他敏感元件产生的信号通过导线以电的形式进行传输,很容易受到环境的影响,对传输的信号产生干扰,这时候采用光纤以光的形式传输就可以保持信号的稳定。

光电传感器

光电传感器是直接将光信号转换成电信号的器件。该传感器是利用能产生光电效应的材料制成,当光线照射时,传感器内产生电压、电流、阻值等物理量的变化而达到检测被测量变化的功能。

  • 在日常生活中应用非常广泛,例如电视、空调、风扇、机顶盒等用红外遥控器进行遥控,就是利用安装在被遥控电器内的接受红外光二极管、三极管等光电传感器,将红外遥控编码后通过红外线发射器射出的红外线进行接受后解码,从而达到遥控的目的。

  • 工厂流水线上利用对射激光等光电传感器对产品数量、规格等数据进行智能检测。
  • 照明设备中利用光敏电阻、红外感应器等光电传感器,实现夜晚自动照明、人体感应亮灯的智能控制。

光纤传感器实际上在感应器的末端包含了光电传感器,光纤传感器可以看作是特殊的光电传感器,只是光信号的传输介质是光纤,而且光纤传感器在前端可以外接其他类型的传感器进行被测量检测。光纤传感器可以看成是一个系统的光电传感器,因此光纤传感器具有环境的干扰小、传输距离远、大范围分布式检测、功耗小、可传输信息量大、应用前景广等特点。


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简单来说,光纤传感器是由调制器将电能转换成光源,通过光纤传输并射到被测物上,使得光学特性发生变化,再重新通过光纤传回,经过调制器转换成电信号。

光纤传感器优点是,通过光纤传输过程中抗干扰好,也不容易干扰别的设备。再有不怕潮湿,可以弯曲等优点。缺点是,光纤头与被测物的距离比较近。

光电传感器,就是电源转换成光信号,直接射到被测物上,再直接反射回传感器。它的特点是,传感器与被测物之间只能是直线传输,但可以检测较远距离。


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