光電式傳感器及其應(yīng)用

1、光電式傳感器及其應(yīng)用第1頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一按工作原理分類：光電效應(yīng)傳感器紅外熱釋電傳感器固體圖像傳感器光纖傳感器 第2頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一第5章 光電式傳感器及其應(yīng)用 光電傳感器:將光信號(hào)（紅外、可見(jiàn)光及紫外光）轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的器件。被測(cè)量的變化光信號(hào)的變化電信號(hào)的變化對(duì)于不同波長(zhǎng)的光有不同的光學(xué)傳感器遠(yuǎn)紫外近紫外可見(jiàn)光近紅外遠(yuǎn)紅外極遠(yuǎn)紫外0.010.11100.050.55波長(zhǎng)/m第3頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一光電效應(yīng)：光照射某一物體，可以看作是一連串能量為E的光子轟擊在這個(gè)物體上，

2、此時(shí)光子能量就傳遞給電子，電子得到光子傳遞的能量后其狀態(tài)就會(huì)發(fā)生變化，從而使受光照射的物體產(chǎn)生相應(yīng)的電效應(yīng)，稱這種物理效應(yīng)為光電效應(yīng)。光子能量正比于光的頻率。外光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)5.1 光電效應(yīng)和熱釋電效應(yīng)第4頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一一、 外光電效應(yīng)外光電效應(yīng)：在光線作用下，物體內(nèi)的電子獲得光子的能量從而脫離正電荷的束縛，逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象。條件：光子能量大于該物體的表面逸出功基于外光電效應(yīng)的光電器件：光電管、光電倍增管、光電攝像管等光電效應(yīng)方程： 結(jié)論：1光電子能否產(chǎn)生，取決于光子的能量是否大于該物體的表面電子逸出功A0；2逸出的光電子具有動(dòng)能； 3

3、、 一定時(shí)，產(chǎn)生的光電流和光強(qiáng)成正比克服逸出功；轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能第5頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一二、內(nèi)光電效應(yīng)當(dāng)光照在物體上，使物體的電導(dǎo)率發(fā)生變化，或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。當(dāng)光照射在物體上，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過(guò)度到自由狀態(tài)而使物體的電導(dǎo)率發(fā)生變化的現(xiàn)象常見(jiàn)器件：光敏電阻1. 光電導(dǎo)效應(yīng)光半導(dǎo)體電子吸收能量（ ）躍遷電子-空穴對(duì)阻值降低，導(dǎo)電性能增強(qiáng)，電導(dǎo)率增大原理：Eg第6頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一2、光生伏特效應(yīng)原理：光生伏特效應(yīng)：在光作用下能使物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。常見(jiàn)器件：光敏二極管、三極管、光電池等。光PN

4、結(jié)電子N, 空穴P電動(dòng)勢(shì)光線照射PN結(jié)時(shí)，設(shè)光子能量大于禁帶寬度Eg，使價(jià)帶中的電子躍遷到導(dǎo)帶，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，在阻擋層內(nèi)電場(chǎng)的作用下，被光激發(fā)的電子移向N區(qū)外側(cè)，被光激發(fā)的空穴移向P區(qū)外側(cè)，從而使P區(qū)帶正電，N區(qū)帶負(fù)電，形成光電動(dòng)勢(shì)。第7頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一三、 熱釋電效應(yīng)（紅外檢測(cè)）熱釋電效應(yīng)：當(dāng)一些晶體溫度變化時(shí)，其原子排列將發(fā)生變化，晶體自然極化，在晶體兩表面產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象。包含光-熱、熱-電兩個(gè)階段的變換過(guò)程。熱釋電材料:熱釋電晶體(鈮酸鋰、鉭酸鋰)、熱釋電陶瓷(鈦酸鋇（BaTiO3）、鋯鈦酸鉛（PZT）)和熱釋電塑料(聚偏二氟乙烯（PVDF）)

5、等。應(yīng)用：紅外探測(cè)器、溫度傳感器、熱成像器件等 第8頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一5.2 光電器件(光電傳感器) 光電管:光電倍增管：光敏電阻:光電二極管：光電三極管 :光電池:第9頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一一、光電管結(jié)構(gòu)：在真空玻璃管內(nèi)裝有光電陰極(逸出功小的光敏材料涂敷在玻璃管內(nèi)壁)和陽(yáng)極，感光面對(duì)準(zhǔn)光的照射孔。當(dāng)光線照射到光敏材料，便有電子逸出，并被正電位的陽(yáng)極吸引，在光電管內(nèi)形成空間電子流，在外電路就產(chǎn)生電流。1. 光電管結(jié)構(gòu)和工作原理原理：基于外光電效應(yīng)；光陰極光電子陽(yáng)極空間電子流外接電阻壓降U=f(I)（實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換）特點(diǎn)

6、：簡(jiǎn)單，靈敏度低 第10頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一2、光電管的特性 光電管的伏安特性曲線 當(dāng)入射光的頻率和通量確定時(shí)，陽(yáng)極電壓與電流之間的關(guān)系稱為伏安特性 陽(yáng)極電壓較低：陰極發(fā)射的電子部分到達(dá)陽(yáng)極，其余受光電子在真空中運(yùn)動(dòng)時(shí)所形成的負(fù)電場(chǎng)作用，回到陰極。陽(yáng)極電壓增高：光電流隨之增大。當(dāng)陰極發(fā)射的電子能全部到達(dá)陽(yáng)極時(shí)，陽(yáng)極電流便很穩(wěn)定，稱為飽和狀態(tài)。 150100502020lm40lm60lm80lm100lm120lm4681012陰極電壓/VIA/A陽(yáng)極電壓較低：陰極發(fā)射的電子部分到達(dá)陽(yáng)極，其余受光電子在真空中運(yùn)動(dòng)時(shí)所形成的負(fù)電場(chǎng)作用，回到陰極。 真空光電管

7、 第11頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一2、光電管的特性 光電管的光照特性光照特性：當(dāng)光電管陽(yáng)極與陰極間所加電壓和入射光頻譜一定時(shí)，陽(yáng)極電流I與入射光在陰極上的光通量之間的關(guān)系。1-氧銫陰極2-銻銫陰極光照特性曲線的斜率稱為光電管的靈敏度。第12頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一2、光電管的特性 光電管的光譜特性 同一光電管對(duì)于不同頻率的光，具有不同的靈敏度例：對(duì)GD-4型光電管，陰極采用銻銫材料，對(duì)可見(jiàn)光范圍的入射光靈敏度比較高。適用于白光光源，被應(yīng)用于各種光電式自動(dòng)檢測(cè)儀表中。對(duì)紅外光源，常用銀氧銫陰極，構(gòu)成紅外探測(cè)器。對(duì)紫外光源，常用銻銫

8、陰極和鎂鎘陰極。第13頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一2、光電管的特性 光電管的頻率響應(yīng) 光電管在從光子射入陰極到在陽(yáng)極上獲得光電子的時(shí)間間隔僅有幾納秒，但由于電極間的分布電容和負(fù)載電阻構(gòu)成RC回路關(guān)系，使光電管工作響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)至10-4量級(jí)，在使用時(shí)，可以通過(guò)降低負(fù)載電阻和減少分布電容方法，提高頻率響應(yīng)。 第14頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一二、 光電倍增管原理：利用二次電子釋放效應(yīng),將光電流在管內(nèi)部進(jìn)行放大。二次電子釋放效應(yīng)：高速電子撞擊固體表面,再發(fā)射出二次電子的現(xiàn)象。1.結(jié)構(gòu)與原理光電管缺點(diǎn)：靈敏度較低改進(jìn)：光電倍增管光電陰極倍增極

9、陽(yáng)極 設(shè)第一倍增極有個(gè)二次電子發(fā)出，經(jīng)過(guò)n次加速和轟擊加速后，產(chǎn)生的電子數(shù)為 n稱為二次電子發(fā)射比第15頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一 幾種常見(jiàn)光電倍增管的結(jié)構(gòu) 幾種常見(jiàn)的光電倍增管結(jié)構(gòu)：第16頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一幾種光電倍增管的外形 第17頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一2. 光電倍增管的基本特性 光電特性 光電倍增管的陽(yáng)極輸出電流與照射在光電陰極上的光通量之間關(guān)系 在入射光通最小于10-4 lm時(shí)，有較好的線性關(guān)系,當(dāng)光通量再增大時(shí)，呈現(xiàn)非線性特性 第18頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)

10、38分，星期一三、 光敏電阻1.光敏電阻的結(jié)構(gòu)及原理光敏電阻的電極構(gòu)造與封裝光敏電阻的結(jié)構(gòu)如圖：由一塊兩邊帶有金屬電極的均質(zhì)光電半導(dǎo)體組成。第19頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一光敏電阻工作過(guò)程RGRLEI原理：基于光電導(dǎo)效應(yīng)無(wú)光照：光敏電阻阻值很大;有光照：光子能量大于材料禁帶寬度,價(jià)帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶,激發(fā)出電子-空穴對(duì),使電阻降低;光線愈強(qiáng),激發(fā)出的電子-空穴對(duì)越多,電阻值越低;光照停止：自由電子與空穴復(fù)合,導(dǎo)電性能下降,電阻恢復(fù)原值。第20頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一2、光敏電阻的特性及特點(diǎn)：光敏電阻對(duì)光敏感,當(dāng)改

11、變光照強(qiáng)度時(shí),電阻的大小也隨著改變。一般會(huì)隨著光照強(qiáng)度的增大而電阻值減小。） 暗電阻光敏電阻在不受光時(shí)的阻值稱為暗電阻, 此時(shí)流過(guò)的電流稱為暗電流。 ） 亮電阻光敏電阻在光照射時(shí)的電阻稱亮電阻, 此時(shí)流過(guò)的電流稱亮電流。光敏電阻的暗電阻越大，而亮電阻越小則性能越好。 ） 光電流亮電流與暗電流之差稱為光電流。暗電流越小，光電流越大，光敏電阻的靈敏度越高。 暗電阻一般超過(guò)1M,甚至高達(dá)100M，亮電阻則在幾k以下，暗電阻與亮電阻之比在102106之間，靈敏度很高。第21頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一4) 光照特性 光敏電阻的光電流與光強(qiáng)之間的關(guān)系,稱為光敏電阻的光照特性

12、。不同類型的光敏電阻,光照特性不同。光敏電阻的光照特性 多數(shù)是非線性的。不宜做線性測(cè)量元件，一般用做開(kāi)關(guān)式的光電轉(zhuǎn)換器。第22頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一5)光譜特性 光敏電阻對(duì)不同波長(zhǎng)的光,光譜靈敏度不同,而且不同種類光敏電阻峰值波長(zhǎng)也不同。光敏電阻的光譜靈敏度 不同材料，其峰值波長(zhǎng)不同。同一種材料，對(duì)不同波長(zhǎng)的入射光，其相對(duì)靈敏度不同，響應(yīng)電流不同。應(yīng)根據(jù)光源的性質(zhì)，選擇合適的光電元件（匹配）使光電元件得到較高得相對(duì)靈敏度。第23頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一6) 伏安特性 在一定照度下,光敏電阻兩端所加的電壓與光電流之間的關(guān)系,稱

13、為伏安特性。光敏電阻的伏安特性 一定光照，R一定，I正比于U。一定電壓，I隨著光照E增強(qiáng)而增大。 ERI。第24頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一7) 響應(yīng)時(shí)間和頻率特性當(dāng)光敏電阻受到脈沖光作用時(shí)，光電流需要經(jīng)歷一段時(shí)間才上升到最大值。這種響應(yīng)時(shí)間用時(shí)間常數(shù)來(lái)表示。多數(shù)光敏電阻時(shí)間常數(shù)在10-210-6s數(shù)量級(jí)。響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短與照度有關(guān)不同材料的光敏電阻具有不同的時(shí)間常數(shù)及頻率特性1-硫化鉛2-硫化鉈。相對(duì)靈敏度隨光照頻率的變化第25頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一8) 溫度特性 溫度變化影響暗電阻和靈敏度，也影響光敏電阻的光譜響應(yīng)。 溫度升高，

14、暗阻和靈敏度都下降。硫化鉛光敏電阻的光譜溫度特性曲線的峰值隨著溫度上升向波長(zhǎng)短的方向移動(dòng)。第26頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一常用材料光敏電阻的典型參數(shù)常見(jiàn)光敏電阻第27頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一四、光電二極管和光電三極管1.光電二極管和光電三極管的結(jié)構(gòu)及原理光電二極管:利用PN結(jié)單向?qū)щ娦缘慕Y(jié)型光電器件,結(jié)構(gòu)與一般二極管類似。PN結(jié)安裝在管的頂部,便于接受光照。外殼上面有一透鏡制成的窗口以使光線集中在敏感面上。為了獲得盡可能大的光生電流,PN結(jié)的面積比一般二極管要大。為了光電轉(zhuǎn)換效率高,PN結(jié)的深度較一般二極管淺。第28頁(yè)，共77頁(yè)

15、，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一光電二極管大多數(shù)情況下工作在反向偏壓狀態(tài)。當(dāng)光照射時(shí)，光敏二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)光不照射時(shí)，光敏二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。第29頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一 光電三極管：當(dāng)光照射到PN結(jié)附近，使PN結(jié)附近產(chǎn)生光生電子-空穴對(duì)，它們?cè)趐n結(jié)處的內(nèi)電場(chǎng)作用下，作定向運(yùn)動(dòng)形成光電流，因此，pn結(jié)的反向電流大大增加，由于光照射發(fā)射結(jié)產(chǎn)生的光電流相當(dāng)于三極管的基極電流。因此，集電極電流是光電流的倍，所以光電三極管比光電二極管具有更高的靈敏度。第30頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一2.光敏管的特性1)光譜特性光

16、電三極管的光譜特性曲線與光電二極管的相似。由圖可見(jiàn),當(dāng)入射光的波長(zhǎng)增加時(shí),相對(duì)靈敏度要下降,這是因?yàn)楣庾拥哪芰縣太小,不足以激發(fā)出電子-空穴對(duì)。當(dāng)入射光波長(zhǎng)太短時(shí)相對(duì)靈敏度也下降,這是因?yàn)楣庾釉诎雽?dǎo)體表面附近激發(fā)的電子空穴在半導(dǎo)體表面附近便被吸收,不能達(dá)到PN結(jié)。材料不同, 峰值波長(zhǎng)也不同,應(yīng)根據(jù)光譜特性來(lái)確定光源和光電器件的最佳匹配。第31頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一 2) 伏安特性硅光敏管在不同照度下的伏安特性曲線，（a）圖為硅光敏二極管，（b）圖為硅光敏三極管。光敏三極管的光電流比相同管型的光敏二極管的光電流大上百倍。在零偏壓時(shí)，二極管仍有光電流輸出，三極管

17、則沒(méi)有第32頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一3) 光照特性 光照特性反映集電極輸出電流IC和照度EC之間的關(guān)系。三極管的光照特性曲線線性不太好,在大電流時(shí)有飽和現(xiàn)象。光電二極管在反向偏壓的作用下,光照特性曲線有良好的線性。 硅光敏管的光照特性（a）硅光敏二極管；（b）硅光敏三極管 第33頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一4) 溫度特性 溫度對(duì)光電管暗電流和光電流的影響,如圖所示。從圖可見(jiàn),溫度變化對(duì)光電流的影響很小,而對(duì)暗電流影響很大。第34頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一5) 頻率響應(yīng)(特性)和時(shí)間常數(shù) 光電管的頻率

18、響應(yīng)是指一定頻率的調(diào)制光照射時(shí),光電管輸出的光電流(或負(fù)載上的電壓)隨頻率的變化關(guān)系。光電管的頻率響應(yīng)與其物理結(jié)構(gòu)、工作狀態(tài)、負(fù)載以及入射光波長(zhǎng)等因素有關(guān)。硅光電三極管的頻率響應(yīng)曲線第35頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一 光電管的時(shí)間常數(shù):在10-1010-4 s之間,硅管時(shí)間常數(shù)較小,響應(yīng)頻率高。有些特殊用途的光電管,如硅PIN光電二極管其響應(yīng)頻率高達(dá)幾百兆赫茲,暗電流小到1nA。 P-Si N-Si I-Si硅PIN管光電二極管:特點(diǎn)：頻帶寬，可達(dá)10GHz。在反偏壓下運(yùn)用可承受較高的反向電壓，線性輸出范圍寬。不足：I層電阻很大，輸出電流小，一般多為零點(diǎn)幾微安至數(shù)

19、微安。第36頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一硅PIN光電二極管硅光電二極管第37頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一幾種硅（鍺）光電三極管的特性參數(shù) 第38頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一五、光電池1.光電池的結(jié)構(gòu)及原理原理：基于光生伏特效應(yīng)光電池有較大面積的PN結(jié)，當(dāng)光照到PN結(jié)區(qū)時(shí)，如果光子能量足夠大，將在結(jié)區(qū)附近激發(fā)出電子-空穴對(duì)，在N區(qū)聚積負(fù)電荷，P區(qū)聚積正電荷，這樣N區(qū)和P區(qū)之間出現(xiàn)光生電動(dòng)勢(shì)。+光PNSiO2RL光電池可把太陽(yáng)能直接變電能，又稱為太陽(yáng)能電池,是發(fā)電式有源元件.下電極梳狀電極SiO2抗反射膜PN

20、第39頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一種類：硒光電池、氧化亞銅光電池、鍺光電池、硅光電池、砷化鎵光電池等硅光電池價(jià)格便宜，轉(zhuǎn)換效率高，壽命長(zhǎng)，適于接受紅外光。硒光電池光電轉(zhuǎn)換效率低(0.02)、壽命短，適于接收可見(jiàn)光(響應(yīng)峰值波長(zhǎng)0.56m)，最適宜制造照度計(jì)，常用于分析儀器、測(cè)量?jī)x表。砷化鎵光電池轉(zhuǎn)換效率比硅光電池稍高，光譜響應(yīng)特性則與太陽(yáng)光譜最吻合。且工作溫度最高，更耐受宇宙射線的輻射。因此，它在宇宙飛船、衛(wèi)星、太空探測(cè)器等電源方面的應(yīng)用是有發(fā)展前途的。第40頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一2、光電池特性 硒光電池適用于可見(jiàn)光，常用于分析

21、儀器、測(cè)量?jī)x表。如用照度計(jì)測(cè)定光的強(qiáng)度。硅光電池的光譜峰值在800nm附近，硒的在540nm附近。1）光譜特性： 第41頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一 2)光照特性不同光照射下有不同光電流和光生電動(dòng)勢(shì)。短路電流(2)在很大范圍內(nèi)與光強(qiáng)成線性關(guān)系。開(kāi)路電壓(1)與光強(qiáng)是非線性的，且在2000 lx時(shí)趨于飽和。光電池作為測(cè)量元件時(shí)，應(yīng)把它作為電流源的形式來(lái)使用，不宜用作電壓源，且負(fù)載電阻越小越好。第42頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一硅光電池光照特性與負(fù)載的關(guān)系光電池負(fù)載越小，光電流與照度之間的線性關(guān)系越好，而且線性范圍越寬。負(fù)載在100 以下

22、，線性還是比較好的，負(fù)載電阻太大，則線性變壞 第43頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一3) 頻率特性光電池的頻率特性是指輸出電流隨調(diào)制光頻率變化的關(guān)系, 反映光的交變頻率和光電池輸出電流的關(guān)系。硅光電池有很高的頻率響應(yīng)，可用于高速記數(shù)、有聲電影等方面硅光電池硒光電池第44頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一4) 溫度特性主要描述光電池的開(kāi)路電壓和短路電流隨溫度變化的情況。開(kāi)路電壓隨溫度升高而下降的速度較快。短路電流隨溫度升高而變化緩慢,。因此作測(cè)量元件時(shí)應(yīng)考慮進(jìn)行溫補(bǔ)。第45頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一幾種硅光電池的性

23、能參數(shù) 第46頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一光電池外形第47頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一3、應(yīng)用太陽(yáng)能電池：衛(wèi)星、燈塔、高空偵察氣球（幾萬(wàn)米）第48頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一六、其他光電器件光電耦合器：發(fā)光和接收元件都封裝在一個(gè)外殼內(nèi)。它以光為媒介，實(shí)現(xiàn)輸入電信號(hào)耦合到輸出端。 應(yīng)用:電路中的強(qiáng)弱電隔離。發(fā)光二極管光敏三極管強(qiáng)弱電隔離。 輸入輸出之間絕緣電阻很高。耐壓達(dá)2000V以上。能避免輸出端對(duì)輸入端的干擾。對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部噪聲有很強(qiáng)的抑制作用。發(fā)光二極管為電流驅(qū)動(dòng)元件，動(dòng)態(tài)電阻很小，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲有旁路

24、作用。（濾除噪聲）特點(diǎn)：第49頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一光電開(kāi)關(guān)：光電開(kāi)關(guān)在制造業(yè)自動(dòng)化包裝線及安全裝置中作光控制和光探測(cè)裝置。可實(shí)現(xiàn)限位控制、產(chǎn)品計(jì)數(shù), 料位檢測(cè)，越限安全報(bào)警及計(jì)算機(jī)輸入接口等用途。透射式 反射式第50頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一光電開(kāi)關(guān)與光電耦合器件比較光電開(kāi)關(guān)和光電耦合器都是由發(fā)光端和受光端組成的組合件。區(qū)別：光電開(kāi)關(guān)不封閉，發(fā)光端與受光端之間可以插入調(diào)制板。光電耦合器則是把發(fā)光元件與受光元件都封閉在一個(gè)不透光的管殼內(nèi)。應(yīng)用：光電開(kāi)關(guān)多用于光電計(jì)數(shù)、報(bào)警、安全保護(hù)、非接觸開(kāi)關(guān)，及各種光電控制等方面。光電耦合器

25、多用于抗干擾電路、電平轉(zhuǎn)換、長(zhǎng)線傳輸、過(guò)流保護(hù)及高壓控制等方面。光電開(kāi)關(guān)與光電耦合器共同點(diǎn)：第51頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一熱釋電傳感器：利用熱釋電效應(yīng)來(lái)檢測(cè)受光面的溫度升高值,得知光的輻射強(qiáng)度,在紅外檢測(cè)中得到廣泛的應(yīng)用，可用于能產(chǎn)生紅外輻射的人體檢測(cè)，如防盜門(mén)、賓館大廳自動(dòng)門(mén)、自動(dòng)燈的控制等。 第52頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一熱釋電感應(yīng)燈熱釋電傳感器第53頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一光電角度編碼器 用光電方法把被測(cè)角位移轉(zhuǎn)換成以數(shù)字代碼形式表示的電信號(hào)的轉(zhuǎn)換部件。1-光源，2-透鏡，3-碼盤(pán)，4-

26、狹縫，5-光電組件第54頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一絕對(duì)接觸式編碼器演示4個(gè)光電元件 4位二進(jìn)制碼盤(pán) 最小分辨角度為 =360/2n 第55頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一5.3、光電傳感器應(yīng)用按被測(cè)物與光電元件和光源之間的關(guān)系，光電式傳感器的應(yīng)用有以下四種：1、光源本身就是被測(cè)物。 如：光電比色溫度計(jì)、光照度計(jì)等被測(cè)物光電元件2、恒定光源發(fā)出的光通量透過(guò)被測(cè)物，由被測(cè)物吸收一部分后到達(dá)光電元件上。 如：測(cè)液體透明度、煙塵濃度等 被測(cè)物光電元件恒光源第56頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一 3、恒定光源發(fā)出的光通量

27、經(jīng)過(guò)被測(cè)物遮擋一部分后照射到光電元件上。 如：測(cè)元件尺寸、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等 被測(cè)物光電元件恒光源4、恒定光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測(cè)物反射后到達(dá)光電元件上。 如：測(cè)紙張白度、零件表面粗糙度、光電轉(zhuǎn)速表等第57頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一應(yīng)用實(shí)例1.紅外線輻射溫度計(jì)： 紅外輻射溫度計(jì)既可用于高溫測(cè)量，又可用于冰點(diǎn)以下的溫度測(cè)量，所以是輻射溫度計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。市售的紅外輻射溫度計(jì)的溫度范圍可以從-303000，中間分成若干個(gè)不同的規(guī)格，可根據(jù)需要選擇適合的型號(hào)。食品溫度測(cè)量集成IC 溫度測(cè)量第58頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一光、 機(jī)、電一體化的紅外測(cè)溫

28、系統(tǒng)814 m第59頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一2.反射式煙霧報(bào)警器 在沒(méi)有煙霧時(shí)，由于紅外對(duì)管相互垂直，煙霧室內(nèi)又涂有黑色吸光材料，所以紅外LED發(fā)出的紅外光無(wú)法到達(dá)紅外光敏三極管。 當(dāng)煙霧進(jìn)入煙霧室后，煙霧的固體粒子對(duì)紅外光產(chǎn)生漫反射（圖中只畫(huà)出幾個(gè)微粒的反射示意），使部分紅外光到達(dá)光敏三極管，有光電流輸出。第60頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一3.光電自動(dòng)門(mén)自動(dòng)門(mén)光電傳感器放大圖有效檢測(cè)區(qū)域第61頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一5、熱釋電傳感器在智能空調(diào)中的應(yīng)用 智能空調(diào)能檢測(cè)出屋內(nèi)是否有人，微處理器據(jù)此自

29、動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)的出風(fēng)量，以達(dá)到節(jié)能的目的。 空調(diào)中，熱釋電傳感器的菲涅爾透鏡做成球形狀，從而能感受到屋內(nèi)一定空間角范圍里是否有人，以及人是靜止著還是走動(dòng)著。上下范圍左右范圍第62頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一5.產(chǎn)品計(jì)數(shù)第63頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一6、光電數(shù)字式轉(zhuǎn)速表光電轉(zhuǎn)換電路n =60( f /z ) 第64頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一第65頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一1. 光電效應(yīng)有哪些？這些光電效應(yīng)對(duì)應(yīng)哪些光電元件？2. 這些光電元件有哪些特點(diǎn)？分別適用哪些場(chǎng)合？小結(jié)：第66頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)38分，星期一8.4 光電數(shù)字式傳感器 一、數(shù)字式傳感器分類和特點(diǎn) 1. 數(shù)字式傳感器分類及工作原理數(shù)字式傳感器：把輸入量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出的傳感器（1） 代碼型數(shù)字式傳感器