光电式传感器讲课.ppt

第8章 光电式传感器 Photo-electric sensors;光电传感器：是将被测量的变化转换成光信号变化，再通过光电器件把光信号转换为电信号的一种传感器。 光电器件：是光电传感器中的关键元件，它是把光信号（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。 工作原理：光电器件的工作原理基于光电效应 特点：光电检测方法灵活多样，可测参数众多，具有不易受电磁干扰的影响、非接触、高精度、高可靠性和反应快等特点，在检测和控制领域获得了广泛的应用。 ; ;每个光子的能量：; ;2 内光电效应; 利用物质在光的照射下发射电子的外光电效应而制成的光电器件，一般都是真空的或充气的光电器件，如光电管和光电倍增管。;光电管的结构和工作原理;1.光敏电阻(LDRs) Light-dependent resistors;;RG;2）光敏电阻的主要参数 P127;3）光敏电阻的基本特性;(4) 频率特性 ; 光敏二极管的结构与一般二极管相似。它装在透明玻璃外壳中，其PN结装在管的顶部，可以直接受到光照射（见图（a））。光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态（见图（b）），在没有光照射时，反向电阻很大，反向电流很小，这反向电流称为暗电流。 ;;;3.光敏晶体管(PT: Photo-Triode) ;光敏三极管外形 ; 如图为NPN型光敏晶 体管。大多数光敏晶 体管的基极无引出线， 当集极加上相对于发 射极为正的电压而不 接基极时，集电结就是反向偏压；当光照射在集电结上时，就会在结附近产生电子-空穴对，从而形成光电流，相当于三极管的基极电流。由于基极电流的增加，因此集电极电流是光生电流的β倍，所以光敏晶体管有放大作用。;;4.光电池（Photoelectric cell）; 硅光电池原理图 (a) 结构示意图； (b) 等效电路;;光电池外形;能提供较大电流的大面积光电池外形;2)基本特性;(3) 频率特性 ;光电池在动力方面的应用;构成：光电耦合器件是由发光元件(如发光二极管)和光电接收元件合并使用，以光作为媒介把输入的电信号耦合到输出端的一种器件。 分类：根据其结构和用途不同，它又可分为用于实现电隔离的光电耦合器（又称光电隔离器）和用于检测物体位置或检测物体有无的光电开关。; 1）.光电耦合器 光电耦合器的发光元件和接收元件都封装在一个外壳内， 一般有金属封装和塑料封装两种。 发光器件通常采用砷化镓发光二极管，随着正向电压的增大，正向电流增加，发光二极管产生的光通量也增加。光电接收元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管或光可控硅等。 为了保证光电耦合器有较高的灵敏度，应使发光元件和接收元件的波长匹配。;图8-13 光电耦合器组合形式; 光电开关是一种利用感光元件对变化的入射光加以接收，并进行光电转换，同时加以某种形式的放大和控制，从而获得最终的控制输出“开”、 “关”信号的器件。 ;半导体光电器件的应用选择; 光电传感器可以应用于多种非电量的测量。按照其输出量的性质可将光电传感器分为两类：一类是把被测量转换为与之成单值对应关系的连续变化的光电流，称为模拟式光电传感器；另一类是把被测量转换为断续变化的光电流，系统输出为开关量的电信号，称为数字式光电传感器。;光电式浊度计工作原理——被测物吸收光通量; 光电式浊度计和含沙量测量; 烟雾报警器外形;无线烟雾报警器内部结构 ;二、 数字式光电传感器的应用; 光电式转速表