光電傳感器課件

1、光電傳感器光電傳感器光電器件光電器件外光電效應外光電效應在光線作用下，物體內的電子逸出物體表面向在光線作用下，物體內的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現象。外發(fā)射的現象。外光電器件類型外光電器件類型光電管光電管光電倍增管光電倍增管光電管光電管光電管分真空光電管和充氣光電管光電管分真空光電管和充氣光電管惰性氣體惰性氣體光電管光電管主要用于：主要用于：分光光度計、分光光度計、 光電比色計等分析儀器光電比色計等分析儀器 和各種自動裝置和各種自動裝置 光電管陽極用細長的金屬絲彎成圓形或矩形光電管陽極用細長的金屬絲彎成圓形或矩形。當陰極受到光線照射時，電子從陰極逸出，在電當陰極受到光線照射時，電子從陰極逸出，

2、在電場作用下被陽極收集，形成光電流場作用下被陽極收集，形成光電流I I，該電流及負，該電流及負載電阻載電阻R RL L上的電壓將隨光照的強弱而改變，達到把上的電壓將隨光照的強弱而改變，達到把光信號變化轉換為電信號變化的目的。光信號變化轉換為電信號變化的目的。光電倍增管光電倍增管K為陰極，為陰極，D1D4為二次發(fā)射體，稱倍增極，為二次發(fā)射體，稱倍增極，A為陽為陽極，一般陽極和陰極之間的電壓為極，一般陽極和陰極之間的電壓為10002500V，兩相鄰倍增極之間的電壓為，兩相鄰倍增極之間的電壓為50100V。陽極最后收集到的電子數將達到陰極發(fā)射電子數的陽極最后收集到的電子數將達到陰極發(fā)射電子數的101

3、05 510106 6倍。倍。內光電效應內光電效應在光線作用下，物體的導電性能發(fā)生變化在光線作用下，物體的導電性能發(fā)生變化或產生光生電動勢的效應。分為光電導效或產生光生電動勢的效應。分為光電導效應和光生伏特效應應和光生伏特效應。光敏電阻光敏電阻半導體材料制成一個電阻器件，使用時即可加直流電壓，半導體材料制成一個電阻器件，使用時即可加直流電壓，又可加交流電壓。無光照時，光敏電阻阻值（暗電阻）又可加交流電壓。無光照時，光敏電阻阻值（暗電阻）很大，受到一定波長范圍的光照時，它的阻值（亮電阻）很大，受到一定波長范圍的光照時，它的阻值（亮電阻）急劇減小，急劇減小， 在玻璃底板上均勻的涂上一層薄薄的半導體

4、物質，稱為在玻璃底板上均勻的涂上一層薄薄的半導體物質，稱為光導層。半導體的兩端裝有金屬電極，金屬電極與引出光導層。半導體的兩端裝有金屬電極，金屬電極與引出線端相連接，光敏電阻就是通過引出線端接入電路。線端相連接，光敏電阻就是通過引出線端接入電路。 我們選用的為內光電效應的傳感器。我們選用的為內光電效應的傳感器。光敏電阻的主要參數光敏電阻的主要參數 暗電阻：暗電阻： 光敏電阻在不受光照射時的阻值稱為暗電阻，光敏電阻在不受光照射時的阻值稱為暗電阻，此時流過的電流稱為暗電流此時流過的電流稱為暗電流。 亮電阻亮電阻 光敏電阻在受光照射時的電阻稱為亮電光敏電阻在受光照射時的電阻稱為亮電阻。此時流過的電流

5、稱為亮電流。阻。此時流過的電流稱為亮電流。 伏安特性伏安特性 在一定照度下，流過光敏電阻的電流與光在一定照度下，流過光敏電阻的電流與光 敏電阻兩端的電壓的關系敏電阻兩端的電壓的關系 光敏電阻的基本特性光敏電阻的基本特性光照特性光照特性 光敏電阻的光照特性是描述光電流光敏電阻的光照特性是描述光電流I I和光照強和光照強度之間的關系度之間的關系 光電流光電流 亮電流與暗電流之間的差值稱為光電流亮電流與暗電流之間的差值稱為光電流。 光譜特性光譜特性對應于不同波長，光敏電對應于不同波長，光敏電阻的靈敏度是不同的，而阻的靈敏度是不同的，而且不同材料的光敏電阻光且不同材料的光敏電阻光譜響應曲線也不同。譜響

6、應曲線也不同。 硫化鎘光敏電阻的光譜響應的峰值在可見光區(qū)域，常硫化鎘光敏電阻的光譜響應的峰值在可見光區(qū)域，常被用作光度量測量（照度計）的探頭。被用作光度量測量（照度計）的探頭。 硫化鉛光敏電阻響應與近紅外和中紅外區(qū)，常用做火硫化鉛光敏電阻響應與近紅外和中紅外區(qū)，常用做火焰探測器的探頭。焰探測器的探頭。 光敏電阻演示光敏電阻演示 當光敏電阻受到光照時，當光敏電阻受到光照時，光生電光生電子子空穴對增加，阻值減小，電流增大。空穴對增加，阻值減小，電流增大。暗電流（越小越好）暗電流（越小越好）白天，白天，Rg小小,VT2導通導通VT3截止，截止， VT4導通，晶閘管導通，晶閘管VS截止，截止，H滅；滅

7、； 晚上，晚上，Rg大，大， VT2截止，截止，VT3由由VT1控制，待機，控制，待機，VT2失去對失去對VT3控制壓電陶瓷片控制壓電陶瓷片B接收聲音觸發(fā)信號，接收聲音觸發(fā)信號，VT3導通，導通，VT4截止，晶閘管截止，晶閘管VS導通，導通，H點亮；點亮； 同時同時D整流壓降突然下降整流壓降突然下降VT3保持低電壓，保持保持低電壓，保持VS通，通， H亮后，亮后，C3經電阻緩慢經電阻緩慢放電，直到不再維持放電，直到不再維持VT4截止截止 光敏二極管和光敏晶體管光敏二極管和光敏晶體管 光敏二極管光敏二極管裝在透明的玻璃外殼中，裝在透明的玻璃外殼中，其其PNPN結裝在管的頂部，可以直接受到結裝在管

8、的頂部，可以直接受到光的照射。光敏二極管在電路中一般光的照射。光敏二極管在電路中一般是處于是處于反向工作狀態(tài)反向工作狀態(tài)，當沒有光照射，當沒有光照射時，反向電阻很大，反向電流很小。時，反向電阻很大，反向電流很小。 當光線照射在當光線照射在PNPN結上，結上，PNPN結附近產生光生結附近產生光生電子和光生空穴對，它們在電子和光生空穴對，它們在PNPN結處的內電結處的內電場作用下做定向移動，形成光電流。場作用下做定向移動，形成光電流。 光敏二極管在不受光照射時處于光敏二極管在不受光照射時處于截止截止狀態(tài)狀態(tài)，受光照射時處于，受光照射時處于導通狀態(tài)導通狀態(tài)。 光敏晶體管光敏晶體管與一般晶體管相似它的

9、發(fā)射極一邊做得很大，與一般晶體管相似它的發(fā)射極一邊做得很大，以擴大光的照射面積，大多數光敏晶體管的基極無引出以擴大光的照射面積，大多數光敏晶體管的基極無引出線，當光照射在集電結時就會在結附近產生電子線，當光照射在集電結時就會在結附近產生電子空穴空穴對，便會有大量的電子流向集電極，形成輸出電流，使對，便會有大量的電子流向集電極，形成輸出電流，使RCE急劇減小。急劇減小。 基本特性基本特性 在可見光或探測赤熱狀態(tài)物體時，一般都用硅管。但對在可見光或探測赤熱狀態(tài)物體時，一般都用硅管。但對紅外線探測時，鍺管較為適宜。紅外線探測時，鍺管較為適宜。光敏二極管的反向光敏二極管的反向偏置接法偏置接法 在沒有光

10、照時，由于二在沒有光照時，由于二極管反向偏置，所以反向極管反向偏置，所以反向電流很小，這時的電流稱電流很小，這時的電流稱為暗電流，相當于普通二為暗電流，相當于普通二極管的反向飽和漏電流。極管的反向飽和漏電流。當光照射在二極管的當光照射在二極管的PNPN結結（又稱耗盡層）上時，在（又稱耗盡層）上時，在PNPN結附近產生的電子結附近產生的電子- -空穴空穴對數量也隨之增加，光電對數量也隨之增加，光電流也相應增大，光電流與流也相應增大，光電流與照度成正比。照度成正比。 伏安特性伏安特性 當光照時，反向電流隨著光照強度的增大當光照時，反向電流隨著光照強度的增大而增大。而增大。頻率特性頻率特性 光敏管的

11、頻率特性是指光敏管的輸出電流光敏管的頻率特性是指光敏管的輸出電流（或相對靈敏度）隨頻率變化的關系。（或相對靈敏度）隨頻率變化的關系。 溫度特性溫度特性 光敏管的溫度特性是指光敏管的暗電流及光光敏管的溫度特性是指光敏管的暗電流及光電流與溫度的關系。電流與溫度的關系。 光電池光電池 光電池的工作原理是基于光電池的工作原理是基于“光生伏特效應光生伏特效應”。它實質上。它實質上是一個大面積的是一個大面積的PNPN結，當光照射在結，當光照射在PNPN結的一個面，在結結的一個面，在結電場的作用下，最后建立一個與光照強度有關的電動勢。電場的作用下，最后建立一個與光照強度有關的電動勢。 基本特性基本特性 光譜

12、特性光譜特性 光電池對不同波長的光靈敏度是不同的。光電池對不同波長的光靈敏度是不同的。 光照特性光照特性 光電池在不同光照度下，其光電流和光生光電池在不同光照度下，其光電流和光生電動勢是不同的電動勢是不同的 。頻率特性頻率特性 硅光電池有較好的頻率響應硅光電池有較好的頻率響應 。溫度特性溫度特性 光電池的溫度特性是描述光電池的開路電光電池的溫度特性是描述光電池的開路電壓和短路電流隨溫度變化的情況。壓和短路電流隨溫度變化的情況。 電荷耦合器件，又稱電荷耦合器件，又稱CCDCCD圖象傳感器，是一種大圖象傳感器，是一種大 規(guī)模集成電規(guī)模集成電路光電器件；電荷耦合器件具有光電轉換，路光電器件；電荷耦合

13、器件具有光電轉換， 信息存儲、轉信息存儲、轉移傳輸、處理以及電子快門等功能。移傳輸、處理以及電子快門等功能。 特點：特點： 1.1.集成度高、尺寸小、電壓低（集成度高、尺寸小、電壓低（DC7DC712V12V）功耗小。）功耗小。 2.2.空間分辨率高，線陣分辨能力可達空間分辨率高，線陣分辨能力可達7m7m，面陣分辨率在，面陣分辨率在10001000電視線以上；電視線以上； 3.3.光電靈敏度高，好的器件可達光電靈敏度高，好的器件可達0.01lx0.01lx；動態(tài)范圍大，；動態(tài)范圍大，106106：1 1；信噪比；信噪比60-70dB60-70dB； 4.4.可選模擬、數字不同輸出形式，便于和計

14、算機連機?？蛇x模擬、數字不同輸出形式，便于和計算機連機。光電耦合器件（光電耦合器件（CCD) CCD) Charge Coupled Devices 光電耦合器件是由發(fā)光元件（如發(fā)光二極管）和光電光電耦合器件是由發(fā)光元件（如發(fā)光二極管）和光電接收元件合并使用接收元件合并使用, , 以光作為媒介傳遞信號的光電器以光作為媒介傳遞信號的光電器件。光電耦合器中的發(fā)光元件通常是半導體的發(fā)光二件。光電耦合器中的發(fā)光元件通常是半導體的發(fā)光二極管極管, , 光電接收元件有光敏電阻、光敏二極管、光敏光電接收元件有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管或光可控硅等。根據其結構和用途不同，又可三極管或光可控硅等。根據其結

15、構和用途不同，又可分為用于實現電隔離的光電耦合器和用于檢測有無物分為用于實現電隔離的光電耦合器和用于檢測有無物體的光電開關。體的光電開關。光電耦合器件（光電耦合器件（DDC) DDC) Charge Coupled Devices 光電耦合器的發(fā)光和接收元件都封裝在一個外殼內光電耦合器的發(fā)光和接收元件都封裝在一個外殼內, , 一般有金屬封裝和塑料封裝兩種。一般有金屬封裝和塑料封裝兩種。 耦合器常見的組耦合器常見的組合形式如下圖合形式如下圖光電耦合器光電耦合器圖圖(a)(a)所示的組合形式結構簡單、成本較低所示的組合形式結構簡單、成本較低, , 且輸出電流較且輸出電流較大大, , 可達可達100

16、 mA, 100 mA, 響應時間為響應時間為3 34s4s。 圖圖(b)(b)形式結構簡形式結構簡單單, , 成本較低、成本較低、 響應時間快響應時間快, , 約為約為1s, 1s, 但輸出電流小但輸出電流小, , 在在5050300 A300 A之間。圖（之間。圖（c c）形式傳輸效率高）形式傳輸效率高, , 但只適用于但只適用于較低頻率的裝置中。較低頻率的裝置中。 圖（圖（d d）是一種高速、高傳輸效率的新）是一種高速、高傳輸效率的新穎器件。對圖中所示無論何種形式穎器件。對圖中所示無論何種形式, , 為保證其有較佳的靈敏為保證其有較佳的靈敏度度, , 都考慮了發(fā)光與接收波長的匹配。都考慮

17、了發(fā)光與接收波長的匹配。 光電耦合器實際上是一個電量隔離轉換器光電耦合器實際上是一個電量隔離轉換器, , 它具有它具有抗干擾性能和單向信號傳輸功能抗干擾性能和單向信號傳輸功能, , 廣泛應用在電路廣泛應用在電路隔離、電平轉換、噪聲抑制、無觸點開關及固態(tài)繼隔離、電平轉換、噪聲抑制、無觸點開關及固態(tài)繼電器等場合電器等場合. . 光電耦合技術的發(fā)展促進了各種視頻裝置的普及和光電耦合技術的發(fā)展促進了各種視頻裝置的普及和微型化，應用遍及航天、遙感、天文、通訊、工業(yè)、微型化，應用遍及航天、遙感、天文、通訊、工業(yè)、農業(yè)、軍用等各個領域。農業(yè)、軍用等各個領域。 基于基于CCD光電耦器件的輸入設備：數字攝像機、

18、數字相機、光電耦器件的輸入設備：數字攝像機、數字相機、平板掃描儀、指紋機平板掃描儀、指紋機 光電開關是一種利用感光元件對變化的入射光加以光電開關是一種利用感光元件對變化的入射光加以接收接收, , 并進行光電轉換并進行光電轉換, , 同時加以某種形式的放大同時加以某種形式的放大和控制和控制, , 從而獲得最終的控制輸出從而獲得最終的控制輸出“開開”、 “ “關關”信號的器件。信號的器件。 光電開關光電開關下圖為典型的光電開關結構圖。圖（下圖為典型的光電開關結構圖。圖（a a）是一種透射式的光電）是一種透射式的光電開關開關, , 它的發(fā)光元件和接收元件的光軸是重合的。它的發(fā)光元件和接收元件的光軸是

19、重合的。 當不透明當不透明的物體位于或經過它們之間時的物體位于或經過它們之間時, , 會阻斷光路會阻斷光路, , 使接收元件接使接收元件接收不到來自發(fā)光元件的光收不到來自發(fā)光元件的光, , 這樣起到檢測作用這樣起到檢測作用。圖（圖（b b）是一種反射式的光電開關）是一種反射式的光電開關, , 它的發(fā)光元件和接收元它的發(fā)光元件和接收元件的光軸在同一平面且以某一角度相交，交點一般即為待測件的光軸在同一平面且以某一角度相交，交點一般即為待測物所在處。當有物體經過時物所在處。當有物體經過時, , 接收元件將接收到從物體表面接收元件將接收到從物體表面反射的光反射的光, , 沒有物體時則接收不到。光電開關

20、的特點是小型、沒有物體時則接收不到。光電開關的特點是小型、高速、非接觸高速、非接觸, , 而且與而且與TTLTTL、MOSMOS等電路容易結合。等電路容易結合。 光電開關廣泛應用于工業(yè)控制、自動化包裝線及安全裝置中光電開關廣泛應用于工業(yè)控制、自動化包裝線及安全裝置中作光控制和光探測裝置。可在自控系統中用作物體檢測，作光控制和光探測裝置?？稍谧钥叵到y中用作物體檢測， 產產品計數品計數, , 料位檢測，尺寸控制，安全報警及計算機輸入接口料位檢測，尺寸控制，安全報警及計算機輸入接口等用途。等用途。光電器件的測量方法光電器件的測量方法 思考題：光敏三極管光控繼電器電路思考題：光敏三極管光控繼電器電路

21、當無光照當無光照時，時，V1截止，截止，I =0，則，則V2處于什處于什么狀態(tài)？繼電器么狀態(tài)？繼電器KA吸合還是釋吸合還是釋放？如果將放？如果將V1與與R b2位置上下對位置上下對調，其結果如何？調，其結果如何？ 家用電視機的遙控器 調制型光電開關原理調制型光電開關原理 光電開關的光電開關的LED多采用中頻（多采用中頻（40kHz左右）窄脈沖左右）窄脈沖電流驅動，從而發(fā)射電流驅動，從而發(fā)射40kHz調制光脈沖。相應地，接收光調制光脈沖。相應地，接收光電元件的輸出信號經電元件的輸出信號經40kHz選頻交流放大器及專用的解調選頻交流放大器及專用的解調芯片處理，可以有效地防止太陽光、日光燈的干擾，又

22、可芯片處理，可以有效地防止太陽光、日光燈的干擾，又可減小發(fā)射減小發(fā)射LED的功耗。的功耗。 紅外接收解調控制電路紅外接收解調控制電路 IC1是紅外接收頭，它接收發(fā)射部分發(fā)出的紅外線信是紅外接收頭，它接收發(fā)射部分發(fā)出的紅外線信號，接收的調制載波頻率仍為號，接收的調制載波頻率仍為38kHz，接收信號經，接收信號經IC1解調解調后，在其輸出端后，在其輸出端OUT輸出頻率為輸出頻率為f1的方波信號，只要將的方波信號，只要將LM567的中心頻率的中心頻率f01調到調到(用用RP)與發(fā)射端與發(fā)射端f1相同，即相同，即f01=f1，則當發(fā)射端發(fā)射時，則當發(fā)射端發(fā)射時，LM567開始工作，腳由高開始工作，腳由

23、高電平變?yōu)榈碗娖?，該低電平使三極管電平變?yōu)榈碗娖?，該低電平使三極管8550導通，在導通，在A點輸點輸出開關信號驅動出開關信號驅動D觸發(fā)鎖存器，再由它驅動語音提示開關電觸發(fā)鎖存器，再由它驅動語音提示開關電路工作。這樣，只要遮斷發(fā)射部分發(fā)射的紅外線，接收部路工作。這樣，只要遮斷發(fā)射部分發(fā)射的紅外線，接收部分即可輸出開關信號關閉控制電路，當不遮斷發(fā)射的紅外分即可輸出開關信號關閉控制電路，當不遮斷發(fā)射的紅外線時，控制開關信號打開，這就完成了完整的光電自動控線時，控制開關信號打開，這就完成了完整的光電自動控制功能。制功能。 紅外接收頭詳解紅外接收頭詳解 紅外接收電路通常由紅外接收二極管與放大電路組成，紅

24、外接收電路通常由紅外接收二極管與放大電路組成，放大電路通常又由一個集成塊及若干電阻電容等元件組成，放大電路通常又由一個集成塊及若干電阻電容等元件組成，并且需要封裝在一個金屬屏蔽盒里，因而電路比較復雜，并且需要封裝在一個金屬屏蔽盒里，因而電路比較復雜，體積卻很小，還不及一個體積卻很小，還不及一個7805體積大。體積大。 SFH506-38與與RPM-638是一種特殊的紅外接收電路，是一種特殊的紅外接收電路，它將紅外接收管與放大電路集成在一體，體積?。ù笮∷鼘⒓t外接收管與放大電路集成在一體，體積小（大小與一只中功率三極管相當），密封性好，靈敏度高，并與一只中功率三極管相當），密封性好，靈敏度高，并

25、且價格低廉，市場售價只有幾元錢。它僅有三條管腳，且價格低廉，市場售價只有幾元錢。它僅有三條管腳，分別是電源正極、電源負極以及信號輸出端，其工作電分別是電源正極、電源負極以及信號輸出端，其工作電壓在壓在5V左右左右.只要給它接上電源即是一個完整的紅外接收只要給它接上電源即是一個完整的紅外接收放大器，使用十分方便。放大器，使用十分方便。 它的主要功能包括放大它的主要功能包括放大,選頻選頻,解調幾大部分解調幾大部分,要求輸入要求輸入信號需是已經被調制的信號。經過它的接收放大和解調信號需是已經被調制的信號。經過它的接收放大和解調會在輸出端直接輸出原始的信號。從而使電路達到最簡會在輸出端直接輸出原始的信

26、號。從而使電路達到最簡化！靈敏度和抗干擾性都非常好，可以說是一個接收紅化！靈敏度和抗干擾性都非常好，可以說是一個接收紅外信號的理想裝置。外信號的理想裝置。小車行駛路線小車行駛路線火焰探測報警器火焰探測報警器下圖是采用硫化鉛光敏電阻為探測元件的火焰探測器電路圖。下圖是采用硫化鉛光敏電阻為探測元件的火焰探測器電路圖。硫化鉛光敏電阻的暗電阻為硫化鉛光敏電阻的暗電阻為1 M1 M，亮電阻為，亮電阻為0.2 M(0.2 M(光照度光照度 0.01 W/m20.01 W/m2下測試的下測試的) )，峰值響應波長為，峰值響應波長為2.2m2.2m。硫化鉛光敏。硫化鉛光敏電阻處于電阻處于V V1 1管組成的恒

27、壓偏置電路，其偏置電壓約為管組成的恒壓偏置電路，其偏置電壓約為 6 V6 V，電流約為電流約為 66。V V2 2管集電極電阻兩端并聯管集電極電阻兩端并聯 68 F68 F的電容，的電容，可以抑制可以抑制100 Hz100 Hz以上的高頻，使其成為只有幾十赫茲的窄帶以上的高頻，使其成為只有幾十赫茲的窄帶放大器。放大器。V V2 2、V V3 3構成二級負反饋互補放大器，火焰的閃動信號構成二級負反饋互補放大器，火焰的閃動信號經二級放大后送給中心控制站進行報警處理。采用恒壓偏置經二級放大后送給中心控制站進行報警處理。采用恒壓偏置電路是為了在更換光敏電阻或長時間使用后，器件阻值的變電路是為了在更換光

28、敏電阻或長時間使用后，器件阻值的變化不致于影響輸出信號的幅度，化不致于影響輸出信號的幅度， 保證火焰報警器能長期穩(wěn)定保證火焰報警器能長期穩(wěn)定地工作。地工作。 光電式緯線探測器光電式緯線探測器 光電式緯線探測器是應用于噴氣織機上，判斷緯線是否光電式緯線探測器是應用于噴氣織機上，判斷緯線是否斷線的一種探測器。下圖為光電式緯線探測器原理電路圖。斷線的一種探測器。下圖為光電式緯線探測器原理電路圖。當緯線在噴氣作用下前進時，紅外發(fā)射管當緯線在噴氣作用下前進時，紅外發(fā)射管VDVD發(fā)出的紅外光，發(fā)出的紅外光，經緯線反射，由光電池接收，如光電池接收不到反射信號時，經緯線反射，由光電池接收，如光電池接收不到反射

29、信號時，說明緯線已斷。因此利用光電池的輸出信號，通過后續(xù)電路說明緯線已斷。因此利用光電池的輸出信號，通過后續(xù)電路放大、脈沖整形等，控制機器正常運轉還是關機報警。放大、脈沖整形等，控制機器正常運轉還是關機報警。下圖是吸收式煙塵濁度檢測儀的組成框圖。為了檢測下圖是吸收式煙塵濁度檢測儀的組成框圖。為了檢測出煙塵中對人體的危害性最大的亞微米顆粒的濁度和出煙塵中對人體的危害性最大的亞微米顆粒的濁度和避免水蒸汽和二氧化碳對光源衰弱的影響，選取和見避免水蒸汽和二氧化碳對光源衰弱的影響，選取和見光作為光源。該光源產生光譜范圍為光作為光源。該光源產生光譜范圍為400400700nm700nm的純的純白熾平行光，

30、要求光照穩(wěn)定。白熾平行光，要求光照穩(wěn)定。煙塵濁度連續(xù)檢測儀煙塵濁度連續(xù)檢測儀光檢測器選取光譜響應范圍為光檢測器選取光譜響應范圍為400400600nm600nm的光電管，獲的光電管，獲得隨濁度變化的相應電信號。采用具有高增益、高輸入得隨濁度變化的相應電信號。采用具有高增益、高輸入阻抗、低零漂、高共模抑制比的運算放大器，對電信號阻抗、低零漂、高共模抑制比的運算放大器，對電信號進行放大?？潭刃Ｕ挥脕磉M行調零與調滿，以保證測進行放大?？潭刃Ｕ挥脕磉M行調零與調滿，以保證測試準確性。顯示器可以顯示濁度的瞬時值。報警發(fā)生器試準確性。顯示器可以顯示濁度的瞬時值。報警發(fā)生器由多諧振蕩器組成，當運算方法器輸

31、出的濁度信號超出由多諧振蕩器組成，當運算方法器輸出的濁度信號超出規(guī)定值時，多諧振蕩器工作，其輸出經放大推動喇叭發(fā)規(guī)定值時，多諧振蕩器工作，其輸出經放大推動喇叭發(fā)出報警信號。出報警信號。 電冰箱照明燈故障檢測器電路。電冰箱照明燈故障檢測器電路。此檢測器可檢測電冰箱的照明此檢測器可檢測電冰箱的照明工作情況，工作情況，M5232LM5232L、VTVT、C C等等組成一個光控音頻振蕩器，在組成一個光控音頻振蕩器，在有光照時，音頻振蕩器停振，有光照時，音頻振蕩器停振，B B無聲；當無光照射時，音頻無聲；當無光照射時，音頻振蕩器開始振蕩，振蕩器開始振蕩，B B發(fā)聲。使發(fā)聲。使用時，只需將檢測器放到冰箱用

32、時，只需將檢測器放到冰箱的照明燈下面，關閉箱門后，的照明燈下面，關閉箱門后，B B應發(fā)聲，如不發(fā)聲，說明照應發(fā)聲，如不發(fā)聲，說明照明燈沒有熄滅，可判斷照明電明燈沒有熄滅，可判斷照明電路或照明開關出故障，應及時路或照明開關出故障，應及時修理。修理。電冰箱照明燈故障檢測器電路電冰箱照明燈故障檢測器電路設計說明書：設計說明書：1、設計要求：、設計要求： 由于燃氣是易燃、易爆氣體，所以對燃氣器具中的點火由于燃氣是易燃、易爆氣體，所以對燃氣器具中的點火控制器的要求是安全、穩(wěn)定、可靠。打火確認針產生火花，控制器的要求是安全、穩(wěn)定、可靠。打火確認針產生火花，才可以打開燃氣閥門；否則燃氣閥門關閉，這樣就能保證

33、使才可以打開燃氣閥門；否則燃氣閥門關閉，這樣就能保證使用燃氣器具的安全性。用燃氣器具的安全性。燃氣熱水器點火控制器的設計及故障分析燃氣熱水器點火控制器的設計及故障分析2、總體設計、總體設計傳感器傳感器測量電路測量電路放大電路放大電路控制閥控制閥門電路門電路打火打火燃氣熱水器點火控制器的設計及故障分析燃氣熱水器點火控制器的設計及故障分析3電路設計及工作過程電路設計及工作過程燃氣熱水器中的高壓打火確認電路原理圖。燃氣熱水器中的高壓打火確認電路原理圖。 在高壓打火在高壓打火時，火花電壓可達一萬多伏，這個脈沖高電壓對電路工時，火花電壓可達一萬多伏，這個脈沖高電壓對電路工作影響極大，為了使電路正常工作，

34、采用光電耦合器作影響極大，為了使電路正常工作，采用光電耦合器VBVB進行電平隔離，大大增強了電路抗干擾能力。當高壓打進行電平隔離，大大增強了電路抗干擾能力。當高壓打火針對打火確認針放電時，光電耦合器中的發(fā)光二極管火針對打火確認針放電時，光電耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，發(fā)光， 耦合器中的光敏三極管導通，耦合器中的光敏三極管導通， 經經V1V1、V2V2、V3V3放放大，驅動強吸電磁閥，將氣路打開，燃氣碰到火花即燃大，驅動強吸電磁閥，將氣路打開，燃氣碰到火花即燃燒。燒。 若高壓打火針與打火確認針之間不放電，則光電耦若高壓打火針與打火確認針之間不放電，則光電耦合器不工作，合器不工作，V1V1等不導通，

35、燃氣閥門關閉。等不導通，燃氣閥門關閉。燃氣熱水器點火控制器的設計及故障分析燃氣熱水器點火控制器的設計及故障分析燃氣熱水器點火控制器的設計及故障分析燃氣熱水器點火控制器的設計及故障分析4、元器件選型、元器件選型5、故障分析、故障分析作業(yè)： 1）在課余繼續(xù)完成光電自動控制功能的電路，檢測并分析電路的性能參數。 2）去尋找多種需要光電控制的儀器與設備，通過對相關技術的分析，弄懂其中的工作原理，在下次課堂中予以表述。 光纖的結構和傳輸原理光纖的結構和傳輸原理1 1光纖的結構光纖的結構 光導纖維簡稱為光纖光導纖維簡稱為光纖, , 目前基本上還是采用石英目前基本上還是采用石英玻璃玻璃, , 中心的圓柱體叫

36、纖芯中心的圓柱體叫纖芯, , 圍繞著纖芯的圓形外層圍繞著纖芯的圓形外層叫做包層。纖芯和包層主要由不同摻雜的石英玻璃制叫做包層。纖芯和包層主要由不同摻雜的石英玻璃制成。纖芯的折射率成。纖芯的折射率n n1 1略大于包層的折射率略大于包層的折射率n n2 2, , 在包層在包層外面還常有一層保護套外面還常有一層保護套, , 多為尼龍材料。光纖的導光多為尼龍材料。光纖的導光能力取決于纖芯和包層的性質能力取決于纖芯和包層的性質, , 而光纖的機械強度由而光纖的機械強度由保護套維持。保護套維持。sinsin10nnisinsin21nni包層2 2光纖的傳輸原理光纖的傳輸原理 眾所周知眾所周知, , 光

37、在空間是直線傳播的。在光纖中光在空間是直線傳播的。在光纖中, , 光的傳輸限制在光纖中光的傳輸限制在光纖中, , 并隨光纖能傳送到很遠的距并隨光纖能傳送到很遠的距離離, , 光纖的傳輸是基于光的全內反射。光纖的傳輸是基于光的全內反射。 若光纖在纖芯和包層的界面上發(fā)生全反射，則界面上若光纖在纖芯和包層的界面上發(fā)生全反射，則界面上的光線臨界折射角的光線臨界折射角 =90=90，即，即c2111sin1cos)2sin(1siniiinnnn2121) sin(1nnn)1arcsin(22210nnnci為滿足光在光纖內全內反射，光入射到光纖端為滿足光在光纖內全內反射，光入射到光纖端面的入射角面的

38、入射角i i 應滿足應滿足 光纖的基本特性光纖的基本特性1 1數值孔徑（數值孔徑（NANA）數值孔徑是表征光纖集光本領的一個重要參數，即反數值孔徑是表征光纖集光本領的一個重要參數，即反映光纖接收光亮的多少。只有入射角處于映光纖接收光亮的多少。只有入射角處于22C C 的光椎的光椎角內，光纖才能導光。如入射角過大，光線便從包層角內，光纖才能導光。如入射角過大，光線便從包層逸出而產生漏光。所以要適當選擇數值孔徑的數值，逸出而產生漏光。所以要適當選擇數值孔徑的數值，如石英光纖數值孔徑一般為如石英光纖數值孔徑一般為0.20.20.40.4。2 2光纖模式光纖模式一般纖芯的直徑為一般纖芯的直徑為2 212m12m，只能傳輸一種模式的光，只能傳輸一種模式的光纖稱為單模光纖。纖稱為單模光纖。 纖芯直徑較大（纖芯直徑較大（5050100m100m），傳輸模式較多的為多），傳輸模式較多的為多模光纖。這類光纖的性能較差，輸出波形有較大的差模光纖。這類光纖的性能較差，輸出波形有較大的差異，但由于纖芯面積大，故容易制造，連接和耦合比異，但由于纖芯面積大，故容易制造，連接和耦合比較方便。較方便。3 3光纖的傳輸損耗光纖的傳輸損耗光纖的傳輸損耗主要來源于材料吸收損耗、散射