第8.1章 光电传感器.ppt

（1）组成开关电路 图1电路中，当输入信号ui为低电平时，晶体管V1处于截止状态，光电耦合器B1中发光二极管的电流近似为零，输出端Q11、Q12间的电阻很大，相当于开关“断开”；当ui为高电平时，v1导通，B1中发光二极管发光，Q11、Q12间的电阻变小，相当于开关“接通”．该电路因Ui为低电平时，开关不通，故为高电平导通状态．同理，图2电路中，因无信号(Ui为低电平)时，开关导通，故为低电平导通状态． 在马达控制电路中，也可采用光耦来把控制电路和马达高压电路隔离开。马达靠MOSFET或IGBT功率管提供驱动电流，功率管的开关控制信号和大功率管之间需隔离放大级。在光耦隔离级—放大器级—大功率管的连接形式中，要求光耦具有高输出电压、高速和高共模抑制。  传感器原理及应用 第8章??????光电式传感器 光导纤维——简称光纤 光纤传感器是20世纪70年代中期发展起来的一门新技术，光纤最早用于通讯，随着光纤技术的发展，光纤传感器得到进一步发展。与其它传感器相比较，光纤传感器有如下特点： 不受电磁干扰，防爆性能好，不会漏电打火； 可根据需要做成各种形状，可以弯曲； 可以用于高温、高压、绝缘性能好，耐腐蚀。 8.3 光纤传感器 传感器原理及应用 第8章??????光电式传感器 8.3 光纤传感器（1）光纤的结构和传输原理 ①光纤结构： 基本采用石英玻璃， 有不同掺杂，主要 由三部分组成 中心——纤芯； 外层——包层； 护套——尼龙料。 光导纤维的导光能力取决于纤芯和包层的性质， 纤芯折射率N1略大于包层折射率N2（N1＞N2）。 传感器原理及应用 第8章??????光电式传感器 光纤的传播基于光的全反射。当光线以不同角 度入射到光纤端面时，在端面发生折射后进入光纤； 光线在光纤端面入射角θ减小到某一角度θc时，光线全部反射。 只要θ＜θc，光在纤芯和包层界面上经若干次全反射向前传播，最后从另一端面射出。 8.3 光纤传感器（1）光纤的结构和传输原理 ②光纤的传光原理： 传感器原理及应用 第8章??????光电式传感器 为保证全反射，必须满足全反射条件（即θ＜θc） 实现全反射的临界入射角为： 空气中 可见，光纤临界入射角的大小是由光纤本身的性质（N1、N2）决定的，与光纤的几何尺寸无关。 传感器原理及应用 第8章??????光电式传感器 光敏二极管伏—安特性 伏安特性 当反向偏压较低时，光电流随电压变化比较敏感，随反向偏压的加大，光生电流趋于饱和，这时光生电流与所加偏压几乎无关，只取决于光照强度。 8.2 光电器件  4、 光敏二极管和光敏三极管 传感器原理及应用 第8章??????光电式传感器 温度特性， 由于反向饱和电流与温度密切有关，因此光敏二极管的暗电流对温度变化很敏感。 8.2 光电器件  4、 光敏二极管和光敏三极管 光敏二极管暗电流与温度关系 传感器原理及应用 第8章??????光电式传感器 频率响应: 光敏管的频率响应是指光敏管输出的光电流随频率的变化关系。光敏管的频响与本身的物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有关。图光敏二极管频率响应曲线说明调制频率高于1000Hz时，硅光敏晶体管灵敏度急剧下降。 光敏二极管频率响应曲线 8.2 光电器件  4、 光敏二极管和光敏三极管 传感器原理及应用 第8章??????光电式传感器 与普通晶体管不同的是，光敏晶体管是将基极—集电极结作为光敏二极管，集电结做受光结，另外发射极的尺寸做的很大，以扩大光照面积。 大多数光敏晶体管的基极无引线，集电结加反偏。玻璃封装上有个小孔，让光照射到基区。 8.2 光电器件  4、 光敏二极管和光敏三极管 ②光敏三极管 光敏晶极管结构 传感器原理及应用 第8章??????光电式传感器 硅（Si）光敏晶体极管一般都是NPN结构，光照射在集电结的基区，产生电子、空穴，光生电子被拉向集电极，基区留下正电荷（空穴），使基极与发射极之间的电压升高，这样，发射极便有大量电子经基极流向集电极，形成三极管输出电流，使晶体管具有电流增益。在负载电阻RL上的输出电压为： 8.2 光电器件  4、 光敏二极管和光敏三极管 ②光敏三极管 ——晶体管电流放大系数 传感器原理及应用 第8章??????光电式传感器 光敏晶体管具有放大作用，伏安特性曲线 如图所示 8.2 光电器件  4、 光敏二极管和光敏三极管 光敏晶体管等效电路 光敏晶体管伏安特性 传感器原理及应用 第8章??????光电式传感器 光敏晶体管的光谱特