傳感器與機(jī)器視覺 課件 第3、4章 壓力檢測傳感器、速度檢測傳感器

傳感器與機(jī)器視覺第三章力傳感器3.1概述 3.2電阻應(yīng)變式傳感器 3.3壓電式傳感器 3.4電感式傳感器 3.5電容式傳感器 目

錄3.1概述 3.2電阻應(yīng)變式傳感器 3.3壓電式傳感器 3.4電感式傳感器 3.5電容式傳感器 目

錄壓強(qiáng)是垂直地作用在單位面積上的力。它的大小由兩個(gè)因素，即受力面積和垂直作用力的大小決定。其表達(dá)式為壓強(qiáng)的概念1.力及表示方法

壓強(qiáng)的單位是“帕斯卡”，簡稱“帕”，符號(hào)為“Pa”。即1N的力垂直均勻作用在1m2的面積上所形成的壓力值為1Pa。1.力及表示方法TIPS:在受力面積S不變的情況下，由于壓力F和壓強(qiáng)P成正比，因此在測量領(lǐng)域，壓力傳感器的量程經(jīng)常用壓強(qiáng)大小表示。比如某應(yīng)變式壓力傳感器的量程為100Pa。常用單位工程大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓約定毫米水柱約定毫米汞柱1.力及表示方法工程大氣壓

1.力及表示方法標(biāo)準(zhǔn)大氣壓單位符號(hào)為atm，是指在緯度45°的海平面上，0℃時(shí)的平均大氣壓力。1.力及表示方法約定毫米汞柱

1.力及表示方法約定毫米水柱

1.力及表示方法常用壓力單位換算1.力及表示方法壓力的常用表示方式絕對(duì)壓力：以絕對(duì)真空作為基準(zhǔn)所表示的壓力。相對(duì)壓力：以大氣壓力作為基準(zhǔn)所表示的壓力，由于大多數(shù)測壓儀表所測得的壓力都是相對(duì)壓力，故相對(duì)壓力也稱表壓力。真空度（負(fù)壓）：當(dāng)絕對(duì)壓力小于大氣壓力時(shí)，可用容器內(nèi)的絕對(duì)壓力不足一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的數(shù)值。絕對(duì)壓力=大氣壓力十相對(duì)壓力相對(duì)壓力（表壓）大氣壓力線負(fù)壓絕對(duì)壓力真空度10絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力的零線11.力及表示方法電阻應(yīng)變片式壓力傳感器電阻絲應(yīng)變片電子稱2.力傳感器類型壓電式壓力傳感器壓電晶體壓電式壓力傳感器2.力傳感器類型電感式和電容式壓力傳感器電感式壓力傳感器2.力傳感器類型電容式壓力傳感器2.力傳感器類型壓力傳感器類型原理特點(diǎn)典型應(yīng)用電阻應(yīng)變式應(yīng)變效應(yīng)性能穩(wěn)定重力測量壓電式壓電效應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單，但不能測量靜態(tài)參數(shù)機(jī)床切削力測量電感式電感值變化測量精度高、穩(wěn)定氣體壓力測量電容式電容值變化結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強(qiáng)液體或氣體壓力測量3.1概述 3.2電阻應(yīng)變式傳感器

3.3壓電式傳感器 3.4電感式傳感器 3.5電容式傳感器 目

錄

組成：由敏感柵1、基底2、蓋片3、引線4和粘結(jié)劑等組成，敏感柵是實(shí)現(xiàn)應(yīng)變與電阻轉(zhuǎn)換的敏感元件。2341bl柵長柵寬1.應(yīng)變片結(jié)構(gòu)及分類分類：金屬絲式

將金屬電阻絲粘貼在絕緣基片上，上面覆蓋一層薄膜，使它們變成一個(gè)整體。蠕變較大，金屬絲易脫膠；便宜；直徑0.015~0.05mm。

1.應(yīng)變片結(jié)構(gòu)及分類分類：金屬箔式利用光刻、腐蝕等工藝制成一種很薄的金屬箔柵，粘貼在基片上，上面再覆蓋一層薄膜而制成。

散熱條件較好；蠕變較??；直徑0.001~0.01mm。

1.應(yīng)變片結(jié)構(gòu)及分類分類：金屬薄膜式

采用真空蒸發(fā)或真空沉淀等方法在薄的絕緣基片上形成0.1μm以下的金屬電阻薄膜的敏感柵,最后再加上保護(hù)層。

它的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)變靈敏度系數(shù)大,允許電流密度大,工作范圍廣。

1.應(yīng)變片結(jié)構(gòu)及分類分類：半導(dǎo)體應(yīng)變片

基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)而制成的一種純電阻性元件。指半導(dǎo)體材料在某一軸向受外力作用時(shí),其電阻率ρ發(fā)生變化的現(xiàn)象。體積小、靈敏度高、機(jī)械滯后小溫度穩(wěn)定性差、非線性嚴(yán)重

1.應(yīng)變片結(jié)構(gòu)及分類對(duì)比：

半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度特別高，但是對(duì)溫度敏感.電阻應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片1.應(yīng)變片結(jié)構(gòu)及分類（1）應(yīng)變效應(yīng)我們可以做這樣一個(gè)較簡單的實(shí)驗(yàn)：取一根細(xì)電阻絲，記下其初始阻值（圖中為10.01

）。當(dāng)我們用力將該電阻絲拉長時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)其阻值略有增加（增加到為10.05

）。1.應(yīng)變片傳感器原理（1）應(yīng)變效應(yīng)

設(shè)有一長度為l、截面積為A、半徑為r、電阻率為

的金屬單絲，它的電阻值R可表示為

當(dāng)沿金屬絲的長度方向作用均勻拉力（或壓力）時(shí)，上式中

、r、l都將發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電阻值R發(fā)生變化。例如（1）金屬絲受拉時(shí)，l將變長、r變小，均導(dǎo)致R變大；（2）某些半導(dǎo)體受拉時(shí),

將變大，導(dǎo)致R變大。1.應(yīng)變片傳感器原理（1）應(yīng)變效應(yīng)電阻絲及應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化量

R

R與材料力學(xué)中的軸向應(yīng)變

x的關(guān)系在很大范圍內(nèi)是線性的，即K—電阻應(yīng)變片的靈敏度

x—稱為電阻絲的軸向應(yīng)變，也稱縱向應(yīng)變。

x通常很小，在應(yīng)變測量中，也常將之稱為微應(yīng)變。

彈性敏感元件電阻應(yīng)變片F(xiàn)

x測量電橋u或i1.應(yīng)變片傳感器原理（1）應(yīng)變效應(yīng)原理：將被測量的變化轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，再經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。電阻應(yīng)變片傳感器主要由電阻應(yīng)變片和應(yīng)變電橋等組成。彈性體應(yīng)變電橋應(yīng)變電橋A/D顯示器補(bǔ)償電路穩(wěn)壓電路指示器+被測力電阻應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)1.應(yīng)變片傳感器原理1.應(yīng)變片傳感器原理（2）.彈性敏感元件：物體在外力作用下改變?cè)瓉沓叽缁蛐螤畹默F(xiàn)象稱為變形。如果變形后的物體在外力去除后又恢復(fù)原來形狀的變形稱為彈性變形，具有彈性變形特性的物體稱為彈性敏感元件。（4）應(yīng)變電橋——惠斯通電橋電橋平衡：檢測電阻的微小變化；電橋平衡條件：Uo=0；I2I11.應(yīng)變片傳感器原理（3）

應(yīng)變電橋——惠斯特電橋單臂橋：

1.應(yīng)變片傳感器原理（3）應(yīng)變電橋——惠斯特電橋雙臂橋：

1.應(yīng)變片傳感器原理(3)應(yīng)變電橋——惠斯特電橋全橋：

可見：電壓輸出是單臂電橋的4倍，比半橋也提高了一倍。環(huán)式力傳感器1.應(yīng)變片傳感器原理(1)應(yīng)用：重力測量2.應(yīng)變片傳感器應(yīng)用(2)應(yīng)用：筒式應(yīng)變片壓力傳感器2.應(yīng)變片傳感器應(yīng)用(3)應(yīng)用：應(yīng)變片測轉(zhuǎn)矩2.應(yīng)變片傳感器應(yīng)用(4)應(yīng)用：應(yīng)變片測液體重量2.應(yīng)變片傳感器應(yīng)用3.1概述 3.2電阻應(yīng)變式傳感器 3.3壓電式傳感器

3.4電感式傳感器 3.5電容式傳感器 目

錄

分正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。

正壓電效應(yīng)：某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)。當(dāng)作用力的方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變。1.壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)：當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場，這些電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形，電場去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失；電場方向不同，形變方向不同。1.壓電效應(yīng)一種自發(fā)式傳感器，以壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)，在外力的作用下，在電介質(zhì)的表面產(chǎn)生電荷，實(shí)現(xiàn)力與電荷的轉(zhuǎn)換；

測量力、加速度等；但不能用于靜態(tài)參數(shù)的測量；

具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、靈敏度高等特點(diǎn)；2.壓電傳感器壓電晶體：以石英晶體SiO2為代表。特點(diǎn)：天然的單晶體、壓電常數(shù)穩(wěn)定、壓電常數(shù)較??；應(yīng)用：標(biāo)準(zhǔn)傳感器、精密測量；3.壓電材料壓電晶體：以石英晶體SiO2為代表。石英晶體振蕩器（晶振）3.壓電材料

壓電陶瓷：

人造多晶體

特點(diǎn)：壓電靈敏度更高，但機(jī)械強(qiáng)度較低；成本低；

居里點(diǎn)：310攝氏度

3.壓電材料

壓電陶瓷：

人造多晶體

超聲波美容儀器用壓電陶瓷晶片醫(yī)用B超換能器用晶片3.壓電材料高分子壓電材料:柔軟，可根據(jù)需要制成薄膜或電纜套管等形狀。它不易破碎，具有防水性，可以大量連續(xù)拉制，制成較大面積或較長的尺度，價(jià)格便宜，頻率響應(yīng)范圍較寬，測量動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)80dB3.壓電材料高分子壓電薄膜制作的壓電喇叭

（逆壓電效應(yīng)）

壓電喇叭3.壓電材料壓電式壓力傳感器

引線殼體基座壓電晶片受壓膜片導(dǎo)電片p4.應(yīng)用受壓膜片會(huì)受到壓力F作用，在壓電晶片表面產(chǎn)生電荷：其中d為壓電常數(shù)，S為受力面積。壓力傳感器的輸出電壓：C為傳感器的電容量。當(dāng)壓電式壓力傳感器受到壓強(qiáng)P時(shí)，壓電式加速度傳感器

4.應(yīng)用當(dāng)緊急碰撞時(shí)，速度突變，產(chǎn)生大的加速度a由于牛頓慣性定律，質(zhì)量塊受到慣性力F的沖擊：由于壓電效應(yīng)，壓電元件產(chǎn)生電荷：壓電傳感器的輸出電壓：壓電式周界報(bào)警系統(tǒng)：埋在泥土的淺表層，可起分布式地下麥克風(fēng)或聽音器的作用，可在幾十米范圍內(nèi)探測人的步行,對(duì)輪式或履帶式車輛也可以通過信號(hào)處理系統(tǒng)分辨出來。4.應(yīng)用壓電式速度傳感器

測量速度、重量和車型。4.應(yīng)用3.1概述 3.2電阻應(yīng)變式傳感器 3.3壓電式傳感器 3.4電感式傳感器 3.5電容式傳感器 目

錄1.外形非接觸式位移傳感器測厚傳感器電感粗糙度儀接近式傳感器2.概述概述：電感式傳感器是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置，特別是在自動(dòng)控制設(shè)備中廣泛應(yīng)用。能測量位移、振動(dòng)、壓力、應(yīng)變、流量、比重等物理量。原理：電感式傳感器利用電磁感應(yīng)定律將被測非電量轉(zhuǎn)換為電感或互感的變化。電感式傳感器自感式傳感器互感式傳感器電渦流式傳感器電磁感應(yīng)被測非電量自感系數(shù)L互感系數(shù)M測量電路

U、I、f分類原理根據(jù)結(jié)構(gòu)型式，分氣隙型和螺管型3.優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、可靠，測量力?。恒曡F為(0.5～200)×10-4N時(shí)，磁吸力為(1~10)×10-4N；分辨力高：機(jī)械位移：0.1μm，甚至更??；角位移：0.1角秒。輸出信號(hào)強(qiáng)，電壓靈敏度可達(dá)數(shù)百mV/mm。重復(fù)性好，線性度優(yōu)良：在幾十μm到數(shù)百mm的位移范圍內(nèi)，輸出特性的線性度較好，且比較穩(wěn)定。不足：存在交流零位信號(hào)，不宜于高頻動(dòng)態(tài)測量。4.自感式線圈鐵芯銜鐵氣隙型電感傳感器線圈電感：N-線圈匝數(shù)如果S保持不變，則L為lδ的單值函數(shù)，構(gòu)成變氣隙式自感傳感器。若保持lδ不變，使S隨被測量（如位移）變化，則構(gòu)成變截面式自感傳感器。R1R2L2L1差動(dòng)氣隙型電感傳感器在實(shí)際使用中，常采用兩個(gè)相同的傳感線圈共用一個(gè)銜鐵，構(gòu)成差動(dòng)式自感傳感器4.自感式4.互感式L1R22L21M1M2L22R21R1～～～差動(dòng)變壓器的等效電路普通變壓器差動(dòng)變壓器磁路閉合開互感常數(shù)隨銜鐵位移而變123螺管型差動(dòng)變壓器41：初級(jí)線圈

——>L12，3：次級(jí)線圈

——>L21，L224：銜接

——>M1M2e1/e21=N1/N21;e1/e22=N1/N22;E2=e21-e224.互感式～220V1接頭2膜盒3底座4線路板5差動(dòng)變壓器6銜鐵7罩殼V振蕩器穩(wěn)壓電源差動(dòng)變壓器相敏檢波電路1234567這種變送器可分檔測量(–5×105～6×105)N/m2壓力，輸出信號(hào)電壓為(0～50)mV，精度為1.5級(jí)。5.電渦流式原理：交變磁通在包圍它的任何閉合導(dǎo)電回路中都將產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)導(dǎo)體置于交變磁場或在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體上引起感生電流ie，此電流在導(dǎo)體內(nèi)閉合，稱為渦流。渦流的大小影響因素：導(dǎo)體電阻率ρ；磁導(dǎo)率μ；線圈激勵(lì)電流的頻率f

；線圈與被測體之間距離x；5.電渦流式某電感式接近開關(guān)的特性參數(shù)3.1概述 3.2電阻應(yīng)變式傳感器 3.3壓電式傳感器 3.4電感式傳感器

3.5電容式傳感器 目

錄1.外形電容差壓變送器電容式液位計(jì)智能化液位限位傳感器2.優(yōu)缺點(diǎn)工作原理：將被測量轉(zhuǎn)化為電容量的變化實(shí)現(xiàn)測量。實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于具有可變參數(shù)的電容器。應(yīng)用范圍:

位移、壓力、加速度、液位、成份含量等測量。優(yōu)點(diǎn):1.溫度穩(wěn)定性好：電容值與電極材料無關(guān)，本身發(fā)熱極小2.結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強(qiáng)：能夠承受高壓力、高沖擊、過載等情況3.動(dòng)態(tài)響應(yīng)好4.可以實(shí)現(xiàn)非接觸測量、具有平均效應(yīng)缺點(diǎn):1.輸出阻抗高、負(fù)載能力差：必須采取屏蔽措施。2.寄生電容影響大64

S——極板相對(duì)覆蓋面積；

δ

——極板間距離；

εr——相對(duì)介電常數(shù)；

ε0——真空介電常數(shù)，；

ε

——電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù)。δSε3.工作原理4.分類c)變介電常數(shù)型a)極距變化型;+++b)面積變化型:角位移型,平面線位移型,柱面線位移型.++++++變極距(δ）型:(a)、(e)變面積型(S)型:(b)、(c)、(d)、(f)、(g)（h）變介電常數(shù)(ε

)型:（i）～(l)4.分類5.應(yīng)用--電容式差壓傳感器67高壓側(cè)進(jìn)氣口低壓側(cè)進(jìn)氣口電子線路位置內(nèi)部不銹鋼膜片的位置P2玻璃盤鍍金層金屬膜片C2電極引線p1C1結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、響應(yīng)速度快(約100ms)能測微小壓差(0～0.75Pa)、真空或微小絕對(duì)壓力需把膜片的一側(cè)密封并抽成高真空(10-5Pa)即可利用電容差壓變送器測量液體的液位

差壓變送器施加在高壓側(cè)腔體內(nèi)的壓力與液位成正比：

p=

gh5.應(yīng)用--電容式差壓傳感器5.應(yīng)用--電容式加速度傳感器231B面A面546C1C21、5－固定極板2－殼體3－簧片4－質(zhì)量塊6－絕緣體硅微加工加速度傳感器微加工三軸加速度傳感器5.應(yīng)用--指紋識(shí)別

指紋識(shí)別目前最常用的是電容式傳感器，也被稱為第二代指紋識(shí)別系統(tǒng)。它的優(yōu)點(diǎn)是體積小、成本低，成像精度高，而且耗電量很小，因此非常適合在消費(fèi)類電子產(chǎn)品中使用。5.應(yīng)用--指紋識(shí)別

指紋識(shí)別所需電容傳感器包含一個(gè)大約有數(shù)萬個(gè)金屬導(dǎo)體的陣列，其外面是一層絕緣的表面，當(dāng)用戶的手指放在上面時(shí)，金屬導(dǎo)體陣列/絕緣物/皮膚就構(gòu)成了相應(yīng)的小電容器陣列。它們的電容值隨著脊（近的）和溝（遠(yuǎn)的）與金屬導(dǎo)體之間的距離不同而變化。5.應(yīng)用--電容屏（自電容式）原理：每一個(gè)通道都是感應(yīng)通道，感應(yīng)通道跟地之間會(huì)形成寄生電容Cp，當(dāng)人手觸摸時(shí)，人手和地、感應(yīng)通道也形成電容Cfinger，控制IC通過檢測電容的增加判斷是否有觸摸。5.應(yīng)用--電容屏（自電容式）原理：把感應(yīng)通道做成三角形，多個(gè)三角形像爪字一樣排列組成一個(gè)平面，控制IC通過檢測感應(yīng)通道的電容變化量，就能計(jì)算出X、Y坐標(biāo)。單點(diǎn)觸摸+放大縮小5.應(yīng)用--電容屏（互容式）原理：驅(qū)動(dòng)通道TX，感應(yīng)通道RX，兩者互相形成電容Cm；TX發(fā)射脈沖電壓信號(hào)，經(jīng)過Cm后去到RX接收。當(dāng)手指觸摸時(shí)，手指和TX、RX通道又形成新的電容Cp，控制IC通過檢測增加的電容來計(jì)算X、Y坐標(biāo)。紅色的為感應(yīng)通道RX，在正面，綠色的為驅(qū)動(dòng)通道TX假設(shè)觸摸在左上角，左邊第1條TX發(fā)射信號(hào)，上邊第1條RX接收到信號(hào)，那控制IC就可以判斷到觸摸在左上角。5.應(yīng)用--電容屏（互容式）互容式觸摸屏圖案---條形互容式觸摸屏圖案---菱形PPT模板下載：/moban/行業(yè)PPT模板：/hangye/節(jié)日PPT模板：/jieri/PPT素材下載：/sucai/PPT背景圖片：/beijing/PPT圖表下載：/tubiao/優(yōu)秀PPT下載：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/資料下載：/ziliao/PPT課件下載：/kejian/范文下載：/fanwen/試卷下載：/shiti/教案下載：/jiaoan/PPT論壇：

湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院謝謝！傳感器與機(jī)器人視覺第四章速度檢測傳感器4.1概述

4.2光電式傳感器4.3霍爾式傳感器

目

錄4.1概述 4.2光電式傳感器4.3霍爾式傳感器

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錄1.速度及表示方法

速度在國際單位制的最基本單位是米每秒，國際符號(hào)是m/s，中文符號(hào)是米/秒。常用單位：千米/小時(shí)，國際符號(hào)是km/h。單位換算：1m/s=3.6km/h。

在自動(dòng)化技術(shù)中，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度測量較多，多用轉(zhuǎn)速來表示。轉(zhuǎn)速是指單位時(shí)間內(nèi)，物體做圓周運(yùn)動(dòng)的次數(shù)，用符號(hào)n表示；其國際標(biāo)準(zhǔn)單位為r/s（轉(zhuǎn)/秒）、r/min（轉(zhuǎn)/分）或RPM（revolutionsperminute）。2.常見速度傳感器類型

（a）光電傳感器

（b）霍爾傳感器

（c）磁電式振動(dòng)傳感器4.1概述

4.2光電式傳感器4.3霍爾式傳感器

目

錄

一種將被測的非電量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的變化、進(jìn)而再將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器。光電傳感器屬于非接觸式測量、反應(yīng)快、應(yīng)用廣泛，可用來測量轉(zhuǎn)速、位移、溫度、表面粗糙度等參數(shù)。1.概述光電效應(yīng)：用光照射某一物體，可以看做物體受到一連串能量為E的光子的轟擊，組成這種物體的材料吸收光子能量而發(fā)生相應(yīng)電效應(yīng)的物理現(xiàn)象。分外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)2.光電效應(yīng)外光電效應(yīng)：在光線作用下使物體的電子逸出表面的現(xiàn)象。如光電管、光電倍增管2.光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)：在光線作用下能使物體電阻率改變的現(xiàn)象，如光敏電阻等屬于這類光電器件。阻擋層光電效應(yīng)(光生伏特效應(yīng))：在光線作用下能使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢的現(xiàn)象。如光電池、光敏晶體管等。3.光電器件光敏電阻光電管光敏二極管光電池光敏三極管3.光電器件光電管當(dāng)陰極受到適當(dāng)波長（陰極決定）的光線照射時(shí)便發(fā)射電子，電子被帶正電位的陽極所吸引，在光電管內(nèi)就有電子流，在外電路中便產(chǎn)生了電流。3.光電器件光電管充氣光電管:構(gòu)造和真空光電管基本相同，所不同的僅僅是在玻璃泡內(nèi)充以少量的惰性氣體。優(yōu)點(diǎn)是：靈敏度高.缺點(diǎn)：其靈敏度隨電壓變化的穩(wěn)定性、頻率特性等都比真空光電管差3.光電器件光電管光電管在各種自動(dòng)化裝置中有很多應(yīng)用，街道的路燈自動(dòng)控制開關(guān)就是其應(yīng)用之一，上圖所示為其模擬電路，其中A為光電管，B為電磁繼電器，C為照明電路，D為路燈.試簡述其工作原理.3.光電器件光電管紫外線紫外管當(dāng)入射紫外線照射在紫外管陰極板上時(shí)，電子克服金屬表面對(duì)它的束縛而逸出金屬表面，形成電子發(fā)射。紫外管多用于紫外線測量、火焰監(jiān)測等。3.光電器件光電管在入射光極為微弱時(shí)，光電管能產(chǎn)生的光電流就很小，光電倍增管：放大光電流組成：光電陰極+若干倍增極+陽極光電倍增管3.光電器件電阻隨光照強(qiáng)度的變化而變化光敏電阻當(dāng)無光照時(shí)，光敏電阻值(暗電阻)很大，電路中電流很小當(dāng)有光照時(shí)，光敏電阻值(亮電阻)急劇減少，電流迅速增加工作原理：3.光電器件光敏電阻光敏電阻的靈敏度易受潮濕的影響，因此要將光電導(dǎo)體嚴(yán)密封裝在帶有玻璃的殼體中。1.玻璃2.光電導(dǎo)層3.電極4.絕緣襯底5.金屬殼6.黑色絕緣玻璃7.引線結(jié)構(gòu)：3.光電器件光敏電阻主要參數(shù)：

（1）暗電阻和暗電流光敏電阻在室溫條件下，在全暗后經(jīng)過一定時(shí)間測量的電阻值，稱為暗電阻。此時(shí)流過的電流，稱為暗電流。（2）亮電阻光敏電阻在某一光照下的阻值，稱為該光照下的亮電阻，此時(shí)流過的電流稱為亮電流。

（3）光電流亮電流與暗電流之差，稱為光電流。3.光電器件光敏電阻伏安特性：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)系在給定的偏壓情況下，光照度越大，光電流也就越大；在一定光照度下，加的電壓越大，光電流越大，沒有飽和現(xiàn)象。光敏電阻的最高工作電壓是由耗散功率決定的，耗散功率又和面積以及散熱條件等因素有關(guān)。3.光電器件光敏電阻光照特性：光敏電阻的光電流與光強(qiáng)之間的關(guān)系由于光敏電阻的光照特性呈非線性，因此不宜作為測量元件，一般在自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用作開關(guān)式光電信號(hào)傳感元件。3.光電器件光敏電阻光譜特性：光敏電阻對(duì)不同波長的光，靈敏度是不同的3.光電器件光敏電阻響應(yīng)時(shí)間和頻率特性：光電導(dǎo)的弛豫現(xiàn)象：光電流的變化對(duì)于光的變化，在時(shí)間上有一個(gè)滯后。通常用響應(yīng)時(shí)間t表示。不同材料的光敏電阻具有不同的響應(yīng)時(shí)間，所以它們的頻率特性也就不盡相同。

3.光電器件光敏電阻溫度特性：光敏電阻受溫度的影響較大。當(dāng)溫度升高時(shí)，它的暗電阻和靈敏度都下降。隨著溫度升高，光譜響應(yīng)峰值向短波方向移動(dòng)。因此，采取降溫措施，可以提高光敏電阻對(duì)長波光的響應(yīng)。硫化鎘光敏電阻的溫度特性硫化鉛光敏電阻的光譜溫度特性3.光電器件光敏電阻光敏電阻基本應(yīng)用電路利用光敏電阻將光線的強(qiáng)弱變?yōu)殡娮柚档淖兓?，以達(dá)到光控制電路的目的。

工作原理是：當(dāng)照度下降到設(shè)置值時(shí)由于光敏電阻阻值上升激發(fā)VT1導(dǎo)通，VT2的激勵(lì)電流使繼電器工作，常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，實(shí)現(xiàn)對(duì)外電路的控制3.光電器件光敏二極管

工作原理：結(jié)構(gòu)與一般二極管相似，裝在透明玻璃外殼中 在電路中一般是處于反向工作狀態(tài)的3.光電器件光敏二極管102102在沒有光照時(shí)，由于二極管反向偏置，反向電流（暗電流）很小。

當(dāng)光照增加時(shí)，光電流IΦ與光照度成正比關(guān)系。光敏二極管的反向偏置接法UO+—光照3.光電器件

工作原理：光敏三極管與一般晶體管很相似，具有兩個(gè)pn結(jié)。把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)同時(shí)，又將信號(hào)電流加以放大。3.光電器件

光譜特性：光敏三極管入射光的波長增加時(shí)，相對(duì)靈敏度要下降可見光或探測赤熱狀態(tài)物體時(shí)，一般都用硅管。在紅外光進(jìn)行探測時(shí)，則鍺管較為適宜。硅和鍺光敏二極（晶體）管的光譜特性3.光電器件

伏安特性：光敏三極管硅光敏管的伏安特性3.光電器件

光照特性：光敏三極管硅光敏管的光照特性光敏二極管的光照特性曲線的線性較好3.光電器件

溫度特性：光敏三極管其暗電流及光電流與溫度的關(guān)系溫度變化對(duì)光電流影響很小，而對(duì)暗電流影響很大。3.光電器件頻率響應(yīng)：光敏三極管具有一定頻率的調(diào)制光照射時(shí)，光敏管輸出的光電流(或負(fù)載上的電壓)隨頻率的變化關(guān)系硅光敏晶體管的頻率響應(yīng)3.光電器件

工作原理：光電池直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件，是一個(gè)大面積的pn結(jié)。當(dāng)光照射到pn結(jié)上時(shí)，便在pn結(jié)的兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(p區(qū)為正，n區(qū)為負(fù))。用導(dǎo)線將pn結(jié)兩端用導(dǎo)線連接起來，就有電流流過，電流的方向由P區(qū)流經(jīng)外電路至n區(qū)。若將電路斷開，就可以測出光生電動(dòng)勢?？梢宰鳛檩敵鲭娔艿钠骷?；可以用于檢測光的強(qiáng)弱；3.光電器件光譜特性：光電池光電池對(duì)不同波長的光，靈敏度是不同的3.光電器件

光照特性：光電池不同光照度下，光電流和光生電動(dòng)勢是不同的。短路電流與光照度成線性關(guān)系；開路電壓與光照度是非線性的光電池作為測量元件使用時(shí)，應(yīng)把它當(dāng)作電流源的形式來使用3.光電器件短路電流：光電池外接負(fù)載電阻相對(duì)于它的內(nèi)阻來說很小情況下的電流值。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3.光電器件

頻率響應(yīng)：光電池指輸出電流隨調(diào)制光頻率變化的關(guān)系硅光電池具有較高的頻率響應(yīng),用于高速計(jì)數(shù)的光電轉(zhuǎn)換3.光電器件

溫度特性：光電池開路電壓和短路電流隨溫度變化的關(guān)系。關(guān)系到應(yīng)用光電池的儀器的溫度漂移，影響到測量精度或控制精度等重要指標(biāo)硅光電池的溫度特性(照度1000lx)3.光電器件

應(yīng)用：路燈自動(dòng)點(diǎn)滅器光電池CR1代表一個(gè)路燈，當(dāng)感測的亮度太暗，路燈必須亮起，但當(dāng)亮度超過設(shè)定時(shí)，路燈必須熄滅，停止照明。4.光電傳感器4.光電傳感器將裝有濁水的試管插入儀器中1.光電式濁度計(jì)和含沙量測量

吸收式：4.光電傳感器

吸收式：光電比色計(jì)的工作原理4.光電傳感器

反射式：無線煙霧報(bào)警器可發(fā)出高分貝笛鳴聲的蜂鳴器4.光電傳感器反射式：反射式煙霧報(bào)警器在沒有煙霧時(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。被測物體反射光通量4.光電傳感器對(duì)射式：反射式光電開關(guān)是一種利用感光元件對(duì)變化的入射光加以接收，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，同時(shí)加以某種形式的放大和控制，從而獲

得最終的控制輸出“開”、“關(guān)”信號(hào)的器件。

4.光電傳感器光電開關(guān)測轉(zhuǎn)速4.光電傳感器光電開關(guān)測轉(zhuǎn)速4.光電傳感器生產(chǎn)線側(cè)面的光電開關(guān)3號(hào)接收型4號(hào)發(fā)射型1號(hào)發(fā)射型2號(hào)接收型1號(hào)發(fā)射型2號(hào)接收型AGV小車側(cè)面的光電開關(guān)4.光電傳感器物料塊物料塊調(diào)節(jié)檢測范圍改變輸出電平4.光電傳感器光電式帶材跑偏檢測器帶材走偏時(shí)，邊緣經(jīng)常與傳送機(jī)械發(fā)生碰撞，易出現(xiàn)卷邊，造成廢品。

當(dāng)帶材處于正確位置（中間位置）時(shí)，放大器輸出電壓Uo為零；當(dāng)帶材左偏時(shí)，遮光面積減小，輸出電壓反映了帶材跑偏的方向及大小。4.光電傳感器光電式帶材跑偏檢測器4.光電傳感器光電開關(guān)的其他應(yīng)用4.光電傳感器光幕傳感器光幕傳感器：光電安全裝置通過發(fā)射紅外線，產(chǎn)生保護(hù)光幕，當(dāng)光幕被遮擋時(shí)，裝置發(fā)出遮光信號(hào)，控制具有潛在危險(xiǎn)的機(jī)械設(shè)備停止工作，避免發(fā)生安全事故。4.1概述

4.2光電式傳感器4.3霍爾式傳感器

目

錄1.概述

利用半導(dǎo)體薄片的霍爾效應(yīng)制成的，可以用來直接測量磁場、微位移量、速度，也可以間接測量液位、壓力等工業(yè)生產(chǎn)過程參數(shù)?；魻柦咏_關(guān)線性霍爾傳感器半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)它的電流方向與磁場方向不一致時(shí)，半導(dǎo)體薄片上平行于電流和磁場方向的兩個(gè)面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。產(chǎn)生的電動(dòng)勢稱霍爾電動(dòng)勢。半導(dǎo)體薄片稱霍爾元件。2.霍爾效應(yīng)2.霍爾集成電路