傳感器原理及應(yīng)用第五章-光電式傳感器課件

1、1第五章 光傳感器光電效應(yīng)光電式傳感器光纖式傳感器CCD傳感器趣味小制作報警器2光電效應(yīng)-外光電效應(yīng) 光線照射在某些物體上，引起電子從這些物體表面逸出的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，也稱光電發(fā)射。 光的頻率必須高于某一限值，這個能使物體發(fā)射光電子的最低光頻率稱為紅限頻率。 小于紅限頻率的入射光，光再強(qiáng)也不會激發(fā)光電子；大于紅限頻率的入射光，光再弱也會激發(fā)光電子。 3光電效應(yīng)-內(nèi)光電效應(yīng) 物體受光照射后，其內(nèi)部的原子釋放出電子，這些電子仍留在物體內(nèi)部，使物體的電阻率發(fā)生變化或產(chǎn)生光電動勢的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)。 內(nèi)光電效應(yīng)又細(xì)分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光電伏生效應(yīng)。 4光電導(dǎo)效應(yīng) 入射光強(qiáng)改變物質(zhì)導(dǎo)電率的物理現(xiàn)象稱光

2、電導(dǎo)效應(yīng) 基于光電導(dǎo)效應(yīng)的光電器件有光敏電阻 5光電伏生效應(yīng) 光生伏特效應(yīng)是半導(dǎo)體材料吸收光能后，在PN結(jié)上產(chǎn)生電動勢的效應(yīng)。 處于反偏的PN結(jié) ，當(dāng)有光照時，形成光電流I，并且光照越大，光電流越大。 基于此效應(yīng)的光電元件有光敏二極管、光敏三極管。6光電管 7光電管結(jié)構(gòu) 光電管由一個光電陰極和陽極封裝在玻璃殼內(nèi)組成，光電陰極涂有光敏材料。 8原理 無光照射時，電路不通有光線照射時，如果光子能量大于電子的逸出功，會有電子逸出，產(chǎn)生電子發(fā)射電子被帶有正電的陽極吸引，在光電管內(nèi)形成光電流根據(jù)電流大小可知光量的大小9光電倍增管 在光電管的陰極與陽極之間（光電子飛躍的路程上）安裝若干個倍增極，就構(gòu)成了光

3、電倍增管， 10光敏電阻 光敏電阻的工作原理是基于光電導(dǎo)效應(yīng)，由摻雜的光導(dǎo)體薄膜（光導(dǎo)體）沉積在絕緣基片上而成，純粹是個電阻，沒有極性 11測量電路 當(dāng)無光照時，由于光敏電阻的阻值太大，電路中電流很??；當(dāng)有適當(dāng)波長范圍內(nèi)的光線照射時，因其阻值變得很小，電路中電流增加根據(jù)電流表測出的電流值的變化，即可推算出照射光強(qiáng)的大小 12光敏二極管 光敏二極管封裝在透明玻璃外殼中，PN結(jié)在管子的頂部，可以直接受到光照，為了提高轉(zhuǎn)換效率大面積受光，PN結(jié)面積比一般二極管大。 13光敏二極管 當(dāng)無光照射時，與普通二極管一樣，電路中僅有很小的暗電流，此時相當(dāng)于光敏二極管截止當(dāng)有光照射時，在反向電壓作用下，反向飽和

4、電流大大增加，形成光電流，這時相當(dāng)于光敏二極管導(dǎo)通。14光敏三極管 結(jié)構(gòu) 平面和剖面結(jié)構(gòu) 電路 15應(yīng)用 光電轉(zhuǎn)速傳感器 當(dāng)被測物體旋轉(zhuǎn)起來，每相鄰一對黑、白標(biāo)志，使光電元件由導(dǎo)通變?yōu)椴粚?dǎo)通，對應(yīng)輸出一個電脈沖。被測體每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生6個電脈沖，通過頻率計對脈沖計數(shù)，即可得到旋轉(zhuǎn)物體轉(zhuǎn)速。 1-光源 2-透鏡 3-半透明膜 4-透鏡 5-轉(zhuǎn)盤 6-透鏡 7-光電元件 16表面缺陷光電傳感器 表面光滑 表面有缺陷 1-光源 2-透鏡 3-被測物 4-透鏡 5-光電元件 17燃?xì)鉄崴髅}沖點火控制器 打火確認(rèn)針產(chǎn)生火花，才可打開燃?xì)忾y門；否則燃?xì)忾y門關(guān)閉，保證使用燃?xì)馄骶叩陌踩?18紅外光電開關(guān)

5、19紅外光電開關(guān)紅外光電開關(guān)是用來檢測物體的靠近、通過等狀態(tài)的光電傳感器，也有人稱其為紅外傳感器，簡稱光電開關(guān)光電開關(guān)可分為透射式和反射式兩種 反射型又分為兩種情況：反射鏡反射型和被測體反射型20紅外光電開關(guān)透射型 發(fā)光二極管和光敏三極管相對安放，軸線嚴(yán)格對準(zhǔn)。當(dāng)有不透明物體在兩者中間通過時，紅外光束會被阻斷，光敏三極管因收不到紅外線而產(chǎn)生一個電脈沖信號 21紅外光電開關(guān)反射鏡反射型傳感器單側(cè)安裝 需要調(diào)整反射鏡的角度以取得最佳反射效果 當(dāng)有物體通過時，紅外光束被隔斷，光敏三極管收不到紅外線而產(chǎn)生一個電脈沖信號，其檢測距離不如透射型 22紅外光電開關(guān)被測體反射型 發(fā)光二極管與光敏三極管光軸在同

6、一平面上，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，發(fā)光二極管的紅外線經(jīng)被測體上的標(biāo)記反射，被光敏三極管接收，從而使光敏三極管產(chǎn)生電脈沖信號 23應(yīng)用 自動扶梯自動起停 產(chǎn)品計數(shù) 煙霧檢測 高度辨認(rèn) 倉庫門警衛(wèi) 自動注料 24光電鼠標(biāo) 機(jī)械鼠標(biāo) 第一代光電鼠標(biāo) 第二代光電鼠標(biāo) 25光纖傳感器 26光纖的結(jié)構(gòu)中心纖芯、外層包層、護(hù)套尼龍塑料 27光纖的傳光原理 光被全反射時的入射角c稱臨界角只要c，光在纖芯和包層界面上，經(jīng)若干次全反射向前傳播，最后從另一端面射出 28光纖的類型 功能型 ：光纖不僅起到傳光作用，而且是傳感元件 傳光型：光纖僅作為光的傳播媒質(zhì) 29光纖傳感器的應(yīng)用 發(fā)射

7、式光纖位移傳感器光纖溫度傳感器 30光纖溫度傳感器光譜型折光型31光纖傳感器的應(yīng)用 光纖流速傳感器 光纖壓力傳感器 32CCD傳感器 指紋機(jī) 數(shù)碼相機(jī) 攝像頭 數(shù)碼攝像機(jī) 掃描儀 33CCD傳感器的種類種類 CCD有面陣和線陣之分 面陣是把CCD像素排成1個平面的器件；而線陣是把CCD像素排成1直線的器件 34CCD傳感器的工作原理 當(dāng)物體通過物鏡成像，這些光敏元就產(chǎn)生與照在它們上面的光強(qiáng)成正比的光生電荷（光生電子空穴對），同一面積上光敏元越多分辨率越高，得到的圖象越清楚 35CCD傳感器的應(yīng)用 管徑測量 36CCD傳感器的應(yīng)用 工業(yè)尺寸檢測 37CCD傳感器的應(yīng)用 高度自動檢測 38趣味小制作：報警器 39趣味小制作：報警器 制作提示 根據(jù)現(xiàn)場具體情況