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自动检测技术及应用____(光电传感器) 杨 柳 yl9165@126.comQQ：398530543 学习目的 接近开关外形 接近开关外形 接近开关外形 5.2 基本知识 二、接近开关的特点 接近开关与被测物不接触、不会产生机械磨损和疲劳损伤、工作寿命长、响应快、无触点、无火花、无噪声、防潮、防尘、防爆性能较好、输出信号负载能力强、体积小、安装、调整方便； 缺点是 触点容量较小、输出短路时易烧毁。 一、常用的接近开关分类 常用的接近开关有电涡流式（俗称电感接近开关，以下仅以电感接近开关称呼之）、电容式、磁性干簧开关、霍尔式、光电式、微波式 、超声波式等。 三.接近开关的主要特性： 额定动作距离、工作距离、动作滞差、重复定位精度（重复性）、动作频率等。 接近开关的检测距离与回差 主要内容 5.1 光电效应及光电器件 5.2 光电式传感器的测量电路 5.3 光纤传感器 5.4 电荷耦合摄影器件 5.5 红外传感器 5.6 光电式传感器的应用 本章小结 复习思考题 5.1 光电效应及光电器件 5.1.1 光电效应 光电传感器是将光信号转换为电信号的一种传感器。利用这种传感器测量非电量时，只需将这些非电量的变化转换成光信号的变化，就可以将非电量的变化转换成电量的变化而进行检测。光电式传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度和反应快等特点。 光具有波粒二象性，光的粒子学说认为光是由一群光子组成的，每一个光子具有一定的能量，光子的能量 ，其中 为普朗克常数， ， 为光的频率。因此，光的频率越高，光子的能量也就越大。光照射在物体上会产生一系列的物理或化学效应。例如光合效应、光热效应、光电效应等。光电传感器的理论基础就是光电效应，即光照射在某一物体上，可以看作物体受到一连串能量为 的光子所轰击，被照射物体的材料吸收了光子的能量而发生相应电效应的物理现象，根据产生电效应的不同，光电效应大致可以分为三类： 外光电效应 、内光电效应 、光生伏特效应 第一节 光电效应及光电元件 光电效应：用光照射某一物体，可以看作物体受到一连串能量为hf 的光子的轰击，组成这物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应(如发射电子、电导率变化、产生电动势等）的物理现象称为光电效应。 1、外光电效应 在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的物理现象称为外光电效应，也称光电发射效应。逸出来的电子称为光电子。外光电效应可用爱因斯坦光电方程来描述: 基于外光电效应的光电元件 光 电 管 紫外管外形 当入射紫外线照射在紫外管阴极板上时，电子克服金属表面对它的束缚而逸出金属表面，形成电子发射。紫外管多用于紫外线测量、火焰监测等。 光 电 倍 增 管 光电管灵敏度较低，在微光电路中常采用光电倍增管。 光电倍增管结构特点是在光电阴极和阳极之间增加了若干个光电倍增极D ,且外加电位逐级升高，因而逐级产生二次电子发射而获得倍增光电子，使得最终到达阳极的光电子数目猛增 。 2.内光电效应 在光线作用下，使物体导电能力发生变化的现象称为内光电效应，也称光电导效应。根据内光电效应制成的光电元器件有光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管和光敏晶闸管等。 二、基于内光电效应的光电元件 1 光敏电阻 当光敏电阻受到光照时， 阻值减小。 光敏电阻是一种利用内光电效应（光导效应）制成的光电元件。它具有精度高、体积小、性能稳定、价格低等特点，所以被广泛应用在自动化技术中作为开关式光电信号传感元件。 A.光敏电阻的结构与材料 光敏电阻由一块两边带有金属电极的光电半导体组成，电极和半导体之间呈欧姆接触，使用时在它的两电极上施加直流或交流工作电压，如图5-3所示。在无光照射时，光敏电阻 呈高阻，回路中仅有微弱的电流（称为暗电流）通过。在有光照射时，光敏材料吸收光能，使电阻率变小， 呈低阻态，从而在回路中有较强的电流（称为亮电流）通过。光照越强，阻值越小，亮电流越大。如果将该亮电流取出，经放大后即可作为其他电路的控制电流。当光照射停止时，光敏电阻又逐渐恢复原有的高阻状态。 B.光敏电阻的主要参数 （1）暗电阻：光敏电阻置于室