傳感器原理與應(yīng)用_第8章光電傳感器

1、主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：概述概述光信號光信號光電傳感器光電傳感器電信號電信號概述概述光電開關(guān)概述概述光柵光柵光電開關(guān)光電開關(guān)光敏電阻光敏電阻光光電電鼠鼠標(biāo)標(biāo)光敏管光敏管 8. 1 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 光敏器件主要利用各種光敏器件主要利用各種光電效應(yīng)光電效應(yīng)J 光電效應(yīng)可分為：光電效應(yīng)可分為： 外光電效應(yīng)外光電效應(yīng) 光電導(dǎo)效應(yīng)光電導(dǎo)效應(yīng) 內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng) 光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng) 外光電效應(yīng)外光電效應(yīng) 在光線作用下電子逸出物體表面向外發(fā)射稱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)外光電效應(yīng)。 Ehh 普朗克常數(shù)普朗克常數(shù) ( ) 光的頻率（光的頻率（Hz） 每個光子具有能量每個光子具有能量

2、 J.S1/波長短，頻率高，能量大。波長短，頻率高，能量大。式中：式中： 入射光的頻譜成分不變時，產(chǎn)生的光電子與光強(qiáng)成正比入射光的頻譜成分不變時，產(chǎn)生的光電子與光強(qiáng)成正比 。 光照射物體時電子吸收入射光子的光照射物體時電子吸收入射光子的能量能量 ，當(dāng)，當(dāng)物體吸入的能量超出物體物體吸入的能量超出物體逸出功逸出功A A 時，電子時，電子就會逸出物體表面，產(chǎn)生就會逸出物體表面，產(chǎn)生光電子發(fā)射光電子發(fā)射。 超出的能量就表現(xiàn)在電子逸出的動能上。超出的能量就表現(xiàn)在電子逸出的動能上。 能否產(chǎn)生光電效應(yīng)，取決于能否產(chǎn)生光電效應(yīng)，取決于光子的能量是否光子的能量是否大于物體表面的電子逸出功。大于物體表面的電子逸出

3、功。2012EhmvA 每個光子具有的能量可每個光子具有的能量可由能量守恒定律由能量守恒定律表示為表示為2012mv 為一個電子逸出的動能（能量）；為一個電子逸出的動能（能量）； m 為電子質(zhì)量為電子質(zhì)量 ，0電子逸出物體表面時的速度；電子逸出物體表面時的速度； A 為電子的逸出功。為電子的逸出功。 ( (愛因斯坦光電效應(yīng)方程愛因斯坦光電效應(yīng)方程) )外光電效應(yīng)外光電效應(yīng)光電子光電子光照射光照射e入射光強(qiáng)改變物質(zhì)導(dǎo)電率的物理現(xiàn)象稱入射光強(qiáng)改變物質(zhì)導(dǎo)電率的物理現(xiàn)象稱光電導(dǎo)效應(yīng)。光電導(dǎo)效應(yīng)。這種效應(yīng)幾乎所有高電阻率半導(dǎo)體都有，在入射光作用下這種效應(yīng)幾乎所有高電阻率半導(dǎo)體都有，在入射光作用下電子吸收

4、光子能量電子吸收光子能量，電子從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶過度到自由狀，電子從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶過度到自由狀態(tài)，同時價帶也因此形成自由空穴，使導(dǎo)帶電子和價帶空態(tài)，同時價帶也因此形成自由空穴，使導(dǎo)帶電子和價帶空穴濃度增大引起穴濃度增大引起電阻率減小電阻率減小。8.1.2 內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng) 為使電子從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶，為使電子從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶，入射光子的能量應(yīng)大于禁帶入射光子的能量應(yīng)大于禁帶 寬度的能量寬度的能量 E0Eg基于基于光電導(dǎo)效應(yīng)光電導(dǎo)效應(yīng)的光電器件有的光電器件有光敏電阻光敏電阻。1 1）光電導(dǎo)效應(yīng)）光電導(dǎo)效應(yīng) PN- - - -+ + + +- -+ +光源2 2） 光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng) 光生伏

5、特效應(yīng)是半導(dǎo)體材光生伏特效應(yīng)是半導(dǎo)體材料吸收光能后，在料吸收光能后，在PN結(jié)上結(jié)上 產(chǎn)生產(chǎn)生電動勢電動勢的效應(yīng)。的效應(yīng)。 基于這種效應(yīng)的器件有基于這種效應(yīng)的器件有光電池、光敏二極管、光電池、光敏二極管、光敏三極管。光敏三極管。8.2 光電器件光電器件 8.2.1 光電管光電管LRUI 光強(qiáng) 光電管是一個抽真空或充惰性氣體的玻璃管，內(nèi)部有光光電管是一個抽真空或充惰性氣體的玻璃管，內(nèi)部有光陰極陰極K、陽極、陽極A，光陰極涂有光敏材料；，光陰極涂有光敏材料； 當(dāng)光線照射在光敏材料上時，如果光子的能量當(dāng)光線照射在光敏材料上時，如果光子的能量E大于電大于電子的逸出功子的逸出功A（EA），會有電子逸出產(chǎn)生

6、光電子發(fā)射），會有電子逸出產(chǎn)生光電子發(fā)射. 電子被帶有正電的陽極電子被帶有正電的陽極吸引在光電管內(nèi)形成電吸引在光電管內(nèi)形成電子流，電流在回路電子流，電流在回路電阻阻 RL上產(chǎn)生正比于電流大上產(chǎn)生正比于電流大小的壓降。小的壓降。8.2.1 光電管光電管 光電管主要用于：分析儀器和各種光電管主要用于：分析儀器和各種自動控制裝置；如，分光光度計、自動控制裝置；如，分光光度計、光電比色計等光電比色計等 8.2.1 光電管光電管電子管電子管光電管外殼不透明光電管外殼不透明 光照很弱時，光電管產(chǎn)生的電流很小，為提高靈敏度常光照很弱時，光電管產(chǎn)生的電流很小，為提高靈敏度常常使用光電倍增管。常使用光電倍增管。

7、 光電倍增管是利用光電倍增管是利用二次電子釋放二次電子釋放效應(yīng)，高速電子撞擊固效應(yīng)，高速電子撞擊固體表面，發(fā)出二次電子，將光電流在管內(nèi)進(jìn)行放大。體表面，發(fā)出二次電子，將光電流在管內(nèi)進(jìn)行放大。8.2.2 光電倍增管光電倍增管光電倍增管與普通光電管不同光電倍增管與普通光電管不同,在光陰極和陽極之間加了在光陰極和陽極之間加了許多許多倍增極倍增極（10級左右），在陽極和陰極之間加有幾級左右），在陽極和陰極之間加有幾百上千伏的高壓，每個倍增極間分壓有百上千伏的高壓，每個倍增極間分壓有100200V。光電倍增管的電流增益很大在光電倍增管的電流增益很大在105106之間。倍增極外加之間。倍增極外加電壓電壓U

8、d與與增益增益G的關(guān)系近似為：的關(guān)系近似為：NdGKUKN8.2.2 光電倍增管光電倍增管光電倍增管不能直接受強(qiáng)光照光電倍增管不能直接受強(qiáng)光照射射,否則會損壞否則會損壞.通常密封使用。通常密封使用。式中：式中： 常數(shù)常數(shù) 倍增極數(shù)倍增極數(shù) 上式可見，倍增級外加電壓上式可見，倍增級外加電壓Ud的變化將引起光電倍的變化將引起光電倍增管增益的變化，因此對供給光電倍增管的電源電增管增益的變化，因此對供給光電倍增管的電源電壓要求較高，必須有極好的穩(wěn)定性。壓要求較高，必須有極好的穩(wěn)定性。 射線儀器的電源穩(wěn)定性要求較高，為減少光電倍增射線儀器的電源穩(wěn)定性要求較高，為減少光電倍增管受溫度影響，也可以采用穩(wěn)譜裝

9、置，在核探測技管受溫度影響，也可以采用穩(wěn)譜裝置，在核探測技術(shù)中術(shù)中“穩(wěn)譜穩(wěn)譜”是數(shù)據(jù)分析的一個重要內(nèi)容。是數(shù)據(jù)分析的一個重要內(nèi)容。/(/)ddG GNUU 增益變化與外加電壓（電源）有關(guān)增益變化與外加電壓（電源）有關(guān)8.2.2 光電倍增管光電倍增管基于光電倍增管的輸入設(shè)備滾筒掃描儀基于光電倍增管的輸入設(shè)備滾筒掃描儀X X射線熒光儀閃爍探測器射線熒光儀閃爍探測器8.2.2 光電倍增管光電倍增管 光電倍增管的陰極前面放一塊閃爍體就可構(gòu)成閃爍計數(shù)器光電倍增管的陰極前面放一塊閃爍體就可構(gòu)成閃爍計數(shù)器. 能譜儀、能譜儀、X 射線熒光儀等核儀器中的射線熒光儀等核儀器中的閃爍探測器閃爍探測器使用的使用的光電

10、倍增管做光電轉(zhuǎn)換元件。光電倍增管做光電轉(zhuǎn)換元件。8.2.2 光電倍增管光電倍增管 光敏電阻的工作原理是光敏電阻的工作原理是基于光電導(dǎo)效應(yīng)基于光電導(dǎo)效應(yīng) 光敏電阻結(jié)構(gòu)光敏電阻結(jié)構(gòu) 是在玻璃底版上涂一層對光敏感的半導(dǎo)體物質(zhì)，兩端是在玻璃底版上涂一層對光敏感的半導(dǎo)體物質(zhì)，兩端 有梳狀金屬電極，然后在半導(dǎo)體上覆蓋一層漆膜。有梳狀金屬電極，然后在半導(dǎo)體上覆蓋一層漆膜。光敏電阻結(jié)構(gòu)光敏電阻結(jié)構(gòu)8.2.3 光敏電阻光敏電阻光敏電阻符號光敏電阻符號光導(dǎo)體光導(dǎo)體8.2.3 光敏電阻光敏電阻 光敏電阻光照特性光敏電阻光照特性 無無光照光照時，內(nèi)部電子被原子束縛，具有很高的電阻值；時，內(nèi)部電子被原子束縛，具有很高的

11、電阻值； 有光照有光照時，電阻值隨光強(qiáng)增加而降低；時，電阻值隨光強(qiáng)增加而降低； 光照停止光照停止時，自由電子與空穴復(fù)合，電阻恢復(fù)原值。時，自由電子與空穴復(fù)合，電阻恢復(fù)原值。光敏電阻主要參數(shù)光敏電阻主要參數(shù) 暗電阻暗電阻、暗電流暗電流, ,無光照時的電阻、電流；無光照時的電阻、電流； 亮電阻亮電阻、亮電流亮電流, ,受光照時的阻值、電流；受光照時的阻值、電流； 亮電流亮電流與與暗電流暗電流之差稱之差稱光電流光電流。8.2.3 光敏電阻光敏電阻有光照時有光照時，光敏電阻，光敏電阻RgRg下降下降, ,繼電器斷開繼電器斷開; ; 無光照時無光照時，光敏電阻，光敏電阻RgRg上升上升,V,VDW1DW

12、1反向飽和導(dǎo)通反向飽和導(dǎo)通, ,繼電器閉合繼電器閉合. .光敏電阻開關(guān)控制電路光敏電阻開關(guān)控制電路Rg磁電式磁電式繼電器繼電器8.2.3 8.2.3 光敏電阻光敏電阻應(yīng)用應(yīng)用HVSVSB光敏電阻在聲光控開關(guān)中的應(yīng)用光敏電阻在聲光控開關(guān)中的應(yīng)用白天白天Rg小，小，VT2導(dǎo)通導(dǎo)通VT3截止截止VT4導(dǎo)通，晶閘管導(dǎo)通，晶閘管VS截截止止H滅；滅；晚上：晚上： Rg大，大，VT2截止失去對截止失去對VT3控制，控制，VT3由由VT1控制，待機(jī)控制，待機(jī); 晚上晚上壓電陶瓷片壓電陶瓷片B 接收聲音觸發(fā)信號，接收聲音觸發(fā)信號，VT3導(dǎo)通導(dǎo)通VT4截止，截止，晶閘管晶閘管VS導(dǎo)通燈亮導(dǎo)通燈亮 ；同時整流壓降

13、突然下降，；同時整流壓降突然下降，VT3集電極保集電極保持低電壓，使持低電壓，使VS處于導(dǎo)通狀態(tài)處于導(dǎo)通狀態(tài); H點亮后，點亮后，C3經(jīng)電阻緩慢放電，直到不再維持經(jīng)電阻緩慢放電，直到不再維持VT4截止。調(diào)截止。調(diào)節(jié)節(jié)C3可調(diào)節(jié)燈亮?xí)r間可調(diào)節(jié)燈亮?xí)r間. 光敏電阻在聲光控開關(guān)中的應(yīng)用光敏電阻在聲光控開關(guān)中的應(yīng)用 光敏晶體管包括光敏晶體管包括光敏二極管光敏二極管和和光敏三極管光敏三極管，其工作，其工作原理主要基于原理主要基于光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng)。 光敏晶體管特點：光敏晶體管特點： 響應(yīng)速度快、頻率響應(yīng)好、靈敏度高、可靠性高。響應(yīng)速度快、頻率響應(yīng)好、靈敏度高、可靠性高。 廣泛應(yīng)用于可見光和遠(yuǎn)紅外探

14、測，以及自動控制、廣泛應(yīng)用于可見光和遠(yuǎn)紅外探測，以及自動控制、自動報警、自動計數(shù)等領(lǐng)域和裝置。自動報警、自動計數(shù)等領(lǐng)域和裝置。8.2.4 光敏晶體管光敏晶體管 結(jié)構(gòu)：與一般二極管相似，它們都有一個結(jié)構(gòu)：與一般二極管相似，它們都有一個PN結(jié)，結(jié)，并且都是單向?qū)щ姷姆蔷€性元件。并且都是單向?qū)щ姷姆蔷€性元件。 為了提高轉(zhuǎn)換效率有大面積受光，為了提高轉(zhuǎn)換效率有大面積受光，光敏二極管光敏二極管P-N結(jié)結(jié)面積面積比一般二極管大。比一般二極管大。硅光敏二極管結(jié)構(gòu)硅光敏二極管結(jié)構(gòu) + -+ -+ -光敏二極管光敏二極管電路符號電路符號8.2.4 光敏晶體管光敏晶體管1）光敏二極管）光敏二極管1）光敏二極管）光

15、敏二極管 光敏二極管光敏二極管工作原理工作原理： 光敏二極管在電路中一般處于反向偏置狀態(tài)，光敏二極管在電路中一般處于反向偏置狀態(tài)， 無光照無光照時，反向電阻很大，反向電流很??；時，反向電阻很大，反向電流很??； 有光照有光照時，時，P-NP-N結(jié)處產(chǎn)生光生電子結(jié)處產(chǎn)生光生電子- -空穴對；空穴對； 在電場作用下形成光電流，在電場作用下形成光電流， 光照越強(qiáng)光電流越大；光照越強(qiáng)光電流越大； 光電流方向與反向電流一致光電流方向與反向電流一致。 光敏二極管基本電路光敏二極管基本電路 RE EDgDgI8.2.4 光敏晶體管光敏晶體管+ -發(fā)光二極管與光敏二極管工作原理不同，發(fā)光二極管是利用發(fā)光二極管與

16、光敏二極管工作原理不同，發(fā)光二極管是利用固體材料發(fā)光（電致發(fā)光），加正向電壓時，固體材料發(fā)光（電致發(fā)光），加正向電壓時，P-N結(jié)的電子和結(jié)的電子和空穴在結(jié)合過程中發(fā)射一定頻率的光信號?？昭ㄔ诮Y(jié)合過程中發(fā)射一定頻率的光信號。 材料不同發(fā)光顏色不同，是一種將材料不同發(fā)光顏色不同，是一種將電能電能光能光能的器件；的器件； + +- - -+ +光敏二極管符號光敏二極管符號 發(fā)光二極管符號發(fā)光二極管符號8.2.4 光敏晶體管光敏晶體管 發(fā)光二極管發(fā)光二極管（LED ）與）與光敏二極管光敏二極管發(fā)光二極管工作時加發(fā)光二極管工作時加正向電壓，正向電壓，光敏二極管工作時加光敏二極管工作時加反向電壓反向電壓。

17、 結(jié)構(gòu)：與普通晶體管不同的是，光敏晶體管是將結(jié)構(gòu)：與普通晶體管不同的是，光敏晶體管是將基極基極集電極集電極(集電結(jié)集電結(jié))作為光敏二極管（控制結(jié)），集電結(jié)做受作為光敏二極管（控制結(jié)），集電結(jié)做受光結(jié)，另外發(fā)射極的尺寸做的很大，以擴(kuò)大光照面積。光結(jié)，另外發(fā)射極的尺寸做的很大，以擴(kuò)大光照面積。 大多數(shù)光敏晶體管的基極無引線，無論大多數(shù)光敏晶體管的基極無引線，無論NPN、PNP一般一般集電結(jié)加反偏。玻璃封裝上有個小孔，讓光照射到基區(qū)。集電結(jié)加反偏。玻璃封裝上有個小孔，讓光照射到基區(qū)。光光敏敏三三極極管管結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) NNPc cb be e電路電路符號符號8.2.4 光敏晶體管光敏晶體管2）光敏三極管）

18、光敏三極管2）光敏三極管）光敏三極管 硅（硅（Si Si）光敏三極管）光敏三極管0gCLLUI Ri R晶體管電流放大系數(shù)；電流晶體管電流放大系數(shù)；電流ig與光強(qiáng)有關(guān)與光強(qiáng)有關(guān)NNPc cb be e+ +- -光敏三極管光敏三極管等效電路等效電路 在負(fù)載電阻上的輸出電壓為在負(fù)載電阻上的輸出電壓為遙控器檢測電路遙控器檢測電路: 100電阻限流在電阻限流在15mA， 無光照時復(fù)合管截止，無光照時復(fù)合管截止， LED不發(fā)光；不發(fā)光； 用遙控器對準(zhǔn)光敏管按鍵，用遙控器對準(zhǔn)光敏管按鍵， LED點亮?xí)r說明遙控器有紅點亮?xí)r說明遙控器有紅外線發(fā)射。外線發(fā)射。電視遙控器檢測電路電視遙控器檢測電路3 3）應(yīng)用）

19、應(yīng)用光電轉(zhuǎn)換電路光電轉(zhuǎn)換電路8.2.4 光敏晶體管光敏晶體管硅管壓降硅管壓降0.7V0.7V（兩只（兩只1.5V1.5V）10K10K紅紅外外光光敏敏管管100100復(fù)合管復(fù)合管LEDLED壓降壓降1.5V1.5V3V3VK K1.5V1.5V遙控器遙控器紅外光敏二極管檢測方法紅外光敏二極管檢測方法 用電視遙控器發(fā)射光信號用電視遙控器發(fā)射光信號檢測光敏二極管時，當(dāng)有檢測光敏二極管時，當(dāng)有紅外線光照射在光敏管時，紅外線光照射在光敏管時，光敏管的電流增加電阻值光敏管的電流增加電阻值減小。減小。 數(shù)字式萬用表應(yīng)表筆正極數(shù)字式萬用表應(yīng)表筆正極接光敏管負(fù)極，表筆負(fù)極接光敏管負(fù)極，表筆負(fù)極接光敏管正極。接

20、光敏管正極。 指針式萬用表表筆內(nèi)電池指針式萬用表表筆內(nèi)電池極性相反。極性相反。3 3）應(yīng)用）應(yīng)用光敏管檢測光敏管檢測8.2.4 光敏晶體管光敏晶體管光電器件檢測光電器件檢測 煙霧報警演示煙霧報警演示發(fā)射式煙霧報警器發(fā)射式煙霧報警器（被（被測物體反射光通量的應(yīng)用測物體反射光通量的應(yīng)用實例）實例） 光電池工作原理也是基于光電池工作原理也是基于光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng)，是直接將，是直接將光能轉(zhuǎn)換成電能的器件。光能轉(zhuǎn)換成電能的器件。 有光線作用時就是電源有光線作用時就是電源( (太陽能電池太陽能電池) )，所以廣泛，所以廣泛用于宇航用于宇航電源電源，另一類用，另一類用于檢測和于檢測和自動控制自動控制等

21、。等。8.2.5 光電池光電池光信號光信號光電池光電池電信號電信號太陽能手機(jī)充電器太陽能手機(jī)充電器太陽能電池太陽能電池8.2.5 光電池光電池 光電池種類很多，有光電池種類很多，有硒光電池硒光電池、鍺光電池鍺光電池、硅光電池硅光電池、砷化鎵砷化鎵、氧化銅氧化銅等等。等等。 硒、硅光電池轉(zhuǎn)換效率高、價廉；砷化鎵材料的光譜硒、硅光電池轉(zhuǎn)換效率高、價廉；砷化鎵材料的光譜響應(yīng)與太陽光譜吻合、耐高溫和宇宙射線，用于航天響應(yīng)與太陽光譜吻合、耐高溫和宇宙射線，用于航天器。器。8.2.5 光電池光電池 太陽能交通標(biāo)志有助于降低成本和減少二氧化碳排放太陽能交通標(biāo)志有助于降低成本和減少二氧化碳排放 8.2.5 光

22、電池光電池 光電池結(jié)構(gòu)：光電池結(jié)構(gòu)：光電池實質(zhì)是一個大面積光電池實質(zhì)是一個大面積PN結(jié)，上電極為柵狀結(jié)，上電極為柵狀受光電極，下面有一抗反射膜，下電極是一層襯底鋁。受光電極，下面有一抗反射膜，下電極是一層襯底鋁。 原理：原理：當(dāng)光照射當(dāng)光照射PN結(jié)的一個面時，電子結(jié)的一個面時，電子空穴對迅速擴(kuò)散，空穴對迅速擴(kuò)散，在結(jié)電場作用下建立一個與光照強(qiáng)度有關(guān)的電動勢。一般普在結(jié)電場作用下建立一個與光照強(qiáng)度有關(guān)的電動勢。一般普通光電池可產(chǎn)生通光電池可產(chǎn)生0.2V0.6V電壓，電壓，50mA電流電流。 光電池結(jié)構(gòu)光電池結(jié)構(gòu) 電路符號電路符號 光電池作為光電池作為控制元件，控制元件，通常接非線性負(fù)載，若控制鍺

23、管，通常接非線性負(fù)載，若控制鍺管，發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓為發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓為0.2V0.3V；若控制硅管，發(fā)射結(jié)導(dǎo)通；若控制硅管，發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓為電壓為0.6V0.7V，光電池的，光電池的0.5V電壓不能起到控制作用。電壓不能起到控制作用。 光電池電路連接光電池電路連接 光電池做電源時當(dāng)光電池做電源時當(dāng)電壓源電壓源使用使用; 用做控制元件時當(dāng)用做控制元件時當(dāng)電流源電流源使用。使用。光電池光電池電路符號電路符號光電池電路連接光電池電路連接 可將兩個光電池串聯(lián)后接入基極，或用偏壓電阻、二極管產(chǎn)可將兩個光電池串聯(lián)后接入基極，或用偏壓電阻、二極管產(chǎn)生附加電壓。有光照度變化時，引起基極電流生附加電壓。有光照度變化

24、時，引起基極電流Ib變化，集電變化，集電極電流發(fā)生極電流發(fā)生倍的變化。電流倍的變化。電流Ic與光照近似線性關(guān)系。與光照近似線性關(guān)系。光電池作為光電池作為電源使用電源使用，需要電壓高時應(yīng)將光電池，需要電壓高時應(yīng)將光電池串聯(lián)串聯(lián)使用；使用；需要大電流時應(yīng)將光電池需要大電流時應(yīng)將光電池并聯(lián)并聯(lián)使用。使用。 光電池電路連接光電池電路連接 光電池應(yīng)用光電池應(yīng)用 作檢測控制元件作檢測控制元件 光電池應(yīng)用光電池應(yīng)用 作檢測控制元件作檢測控制元件紅外反射式紅外反射式色差傳感器色差傳感器（DRSC-12-A），它的工作原理是依據(jù)），它的工作原理是依據(jù)不同顏色的物體表面對紅外線的吸收率和反射率。不同顏色的物體表面

25、對紅外線的吸收率和反射率。在相同的測試距離上，黑色的吸收率最高，白色的吸收率最低。在相同的測試距離上，黑色的吸收率最高，白色的吸收率最低。因此，可以根據(jù)物體對紅外線的反射率來判斷物體的表面顏色。因此，可以根據(jù)物體對紅外線的反射率來判斷物體的表面顏色。在標(biāo)準(zhǔn)測試距離上，隨輸送線提供的三種測試顏色樣品在色差在標(biāo)準(zhǔn)測試距離上，隨輸送線提供的三種測試顏色樣品在色差傳感器的測試結(jié)果如下。傳感器的測試結(jié)果如下。8.2.6 色敏傳感器色敏傳感器物體表面顏色識別原理物體表面顏色識別原理反射光物體反射光物體吸收率低吸收率低吸收率高吸收率高發(fā)射發(fā)射接收接收 當(dāng)有光照射時，當(dāng)有光照射時，P+、N、P三個區(qū)域三個區(qū)域

26、光子吸收效果不同，構(gòu)成可以測定光子吸收效果不同，構(gòu)成可以測定波長的半導(dǎo)體色敏傳感器。波長的半導(dǎo)體色敏傳感器。對紫外光吸收系數(shù)大穿透距離短對紫外光吸收系數(shù)大穿透距離短； 對紅外光吸收系數(shù)小穿透距離長。對紅外光吸收系數(shù)小穿透距離長。8.2.6 色敏傳感器色敏傳感器深結(jié)深結(jié)淺結(jié)淺結(jié) 一般光電器件是檢測在一般光電器件是檢測在一定波長范圍一定波長范圍內(nèi)的光強(qiáng)度或內(nèi)的光強(qiáng)度或光子數(shù)目。光子數(shù)目。 而而半導(dǎo)體色敏傳感器半導(dǎo)體色敏傳感器可以直接測量可以直接測量從可見光到近遠(yuǎn)從可見光到近遠(yuǎn)紅外波段內(nèi)紅外波段內(nèi)單色輻射波長。單色輻射波長。 光電耦合器件光電耦合器件 光電耦合器又稱光電耦合器又稱光電隔離器光電隔離器

27、（簡稱（簡稱 “光耦光耦” ） 由發(fā)光元件和接收光敏元件（光敏電阻、光敏晶體管等）由發(fā)光元件和接收光敏元件（光敏電阻、光敏晶體管等）集成集成在一起；在一起； 器件的器件的光信號封閉光信號封閉在器件內(nèi)，發(fā)光管輻射可見光或紅外在器件內(nèi)，發(fā)光管輻射可見光或紅外光，受光器件在光輻射作用下控制輸出電流大小。光，受光器件在光輻射作用下控制輸出電流大小。 器件通過器件通過電電光光、光光電電兩次轉(zhuǎn)換進(jìn)行輸入輸出耦合。兩次轉(zhuǎn)換進(jìn)行輸入輸出耦合。8.2.7 其他光電管其他光電管 輸入輸出完全隔離，有獨立的輸入輸出阻抗，絕緣電阻在輸入輸出完全隔離，有獨立的輸入輸出阻抗，絕緣電阻在1 1萬兆以上。器件有很強(qiáng)的抗干擾能

28、力和隔離性能，可避萬兆以上。器件有很強(qiáng)的抗干擾能力和隔離性能，可避免振動、噪聲干擾。免振動、噪聲干擾。特別適宜工業(yè)現(xiàn)場做數(shù)字電路開關(guān)信號傳輸；可作邏輯電特別適宜工業(yè)現(xiàn)場做數(shù)字電路開關(guān)信號傳輸；可作邏輯電路隔離器、計算機(jī)測量、控制系統(tǒng)中做無觸點開關(guān)等。路隔離器、計算機(jī)測量、控制系統(tǒng)中做無觸點開關(guān)等。F “光耦光耦” 集成器件的特點：集成器件的特點： 光電耦合器件結(jié)構(gòu)形式光電耦合器件結(jié)構(gòu)形式光電耦合器用于光電耦合器用于天然氣高壓點火器確認(rèn)電路天然氣高壓點火器確認(rèn)電路可避免失火時明火打開點燃天然氣?？杀苊馐Щ饡r明火打開點燃天然氣。 光電耦合器件光電耦合器件光電耦合器應(yīng)用光電耦合器應(yīng)用 光電耦合器件光

29、電耦合器件J 光電開關(guān)光電開關(guān)（光電斷續(xù)器）（光電斷續(xù)器）透射式透射式，當(dāng)不透明物質(zhì)位于中間時會阻斷光路，接受器件，當(dāng)不透明物質(zhì)位于中間時會阻斷光路，接受器件無光電信號輸出。無光電信號輸出。反射式反射式，光電開關(guān)的發(fā)射與接受器件光軸在同一平面上，光電開關(guān)的發(fā)射與接受器件光軸在同一平面上，并以某一角度相交，交點處為待測點，當(dāng)有物體經(jīng)過待測并以某一角度相交，交點處為待測點，當(dāng)有物體經(jīng)過待測點時，接受元件接收到物體表面反射的光線。點時，接受元件接收到物體表面反射的光線。 器件由發(fā)光元件和接收光敏元件組成，分為透射式和反射式；器件由發(fā)光元件和接收光敏元件組成，分為透射式和反射式； 光光路信號由外部光信

30、號控制，光敏器件是光敏電阻或光敏管。路信號由外部光信號控制，光敏器件是光敏電阻或光敏管。光電開關(guān)基本電路光電開關(guān)基本電路R Rx xR RL L+V+VCCCC8.2.7 8.2.7 其他光電管其他光電管光電開關(guān)結(jié)構(gòu)與外形光電開關(guān)結(jié)構(gòu)與外形限流限流電阻電阻I ID D=100mA, V=100mA, VCCCC=5V, R=5V, RX X=50=50 光電開關(guān)光電開關(guān)R Rx xR RL L+V+VCCCC限流限流電阻電阻光電開關(guān)基本電路光電開關(guān)基本電路ID=100mA, VCC=5V, RX=50光電開關(guān)檢測方法光電開關(guān)檢測方法電梯平層用光電開關(guān)電梯平層用光電開關(guān)光電開關(guān)器件光電開關(guān)器件 光電開關(guān)光電開關(guān)應(yīng)用應(yīng)用 光電開關(guān)光電開關(guān)應(yīng)用應(yīng)用 光電開關(guān)光電開關(guān)應(yīng)用應(yīng)用 光電開關(guān)光電開關(guān)應(yīng)用應(yīng)用 光電開關(guān)光電開關(guān)應(yīng)用應(yīng)用 光電開關(guān)反射式檢測方法光電開關(guān)反射式檢測方法 光電開關(guān)光電開關(guān)應(yīng)用應(yīng)用 光電開關(guān)檢測方法光電開關(guān)檢測方法運動物體運動物體8.2.8 光電器件的應(yīng)用光電器件的應(yīng)用 光電開關(guān)檢測運動物體光電開關(guān)檢測運動物體BUD-30S傳感器傳感器 BUD-30S傳感器傳感器 特性參數(shù)特性參數(shù)尺寸尺寸W52XH20,L72mm探測距離探測距離30mm探測物體探測物