第6章光电式传感器及应用1分解.ppt

分类 光纤传感器可以分为两大类：一类是功能型（传感型）传感器；另一类是非功能型（传光型）传感器。 光纤传感器所用光纤有单模光纤和多模光纤。单模光纤的纤芯直径通常为2～12 μm，很细的纤芯半径接近于光源波长的长度，仅能维持一种模式传播，一般相位调制型和偏振调制型的光纤传感器采用单模光纤；光强度调制型或传光型光纤传感器多采用多模光纤。 * 各种装饰性光导纤维 * 发光二极管产生多种颜色的光线，通过光导纤维传导到东方明珠球体的表面。在计算机控制下，可产生动态图案。 上海东方明珠 * 6.3.2 光纤的结构和传输原理 光导纤维简称为光纤，目前基本上还是采用石英玻璃，其结构如图6-36所示。中心的圆柱体叫做纤芯，围绕着纤芯的圆形外层叫做包层。纤芯和包层主要由不同掺杂的石英玻璃制成。 1．光纤的结构 * 图6-36 光纤 光纤的结构 * 光纤传感器外形 * 2.光敏晶体管的基本特性。 ① 光谱特性。 ② 伏安特性 图6-16 光敏晶体管的光谱特性 1—硅光敏晶体管 2—锗光敏晶体管 * 图6-17 光敏三极管的伏安特性 ③ 光电特性 ④ 温度特性 ⑤ 频率特性 ⑥ 响应时间 图6-18 光敏晶体管的光电特性 1—光敏二极管的光电特性 2—光电三极管的光电特性 * 6.1.5光电池 光电池的工作原理是基于光生伏特效应，当光照射到光电池上时，可以直接输出光电流。 常用的光电池有两种，一种是金属—半导体型，另一种是PN结型，如硒光电池、硅光电池、锗光电池等。 * 1、硅光电池的结构及工作原理 用导线连接P区和N区，电路中就有电流流过 * 光电池外形 光敏面 * 能提供较大电流的大面积光电池外形 * 2.光电池的基本特性 ① 光谱特性 ② 光电特性 ③ 温度特性 ④ 频率特性 * 光电池和光谱特性曲线 1—硅光电池 2—硒光电池 硅光电池的光电特性 1—开路电压特性曲线 2—短路电流特性曲线 光电池的温度特性 光电池的频率特性 3.短路电流的测量 Uo= -UR f = -I ? Rf 该电路的输出电压Uo与光电流I??成正比，从而达到电流/电压转换关系。 光电池短路电流测量电路 * 在光电特性中谈到，光电流与照度成线性关系，当负载电阻短路时，线性关系最好，线性范围更宽。 6.1.6光电耦合器件 光电耦合器是由发光元件（如发光二极管）和光电接收元件合并使用，以光作为媒介传递信号的光电器件。 发光元件通常是半导体的发光二极管，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。 根据其结构和用途不同，又可分为用于实现电隔离的光电耦合器和用于检测有无物体的光电开关。 * （1）光电耦合器 光电耦合器实际上是一个电量隔离转换器，它具有抗干扰性能和单向信号传输功能，广泛应用在电路隔离、电平转换、噪声抑制、无触点开关及固态继电器等场合。 光电耦合器组合形式 * （2）光电开关 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。 光电开关的特点是小型、高速、非接触，而且与TTL、MOS等电路容易结合。 * 典型的光电开关结构 1—发光元件 2—接收元件 3—壳体 4—导线 5—反射物 6—窗体 * 光电开关外形 * 应用范围 用光电开关检测物体时，大部分只要求其输出信号有“高—低”之分即可。 * 光电开关广泛应用于工业控制、自动化包装线及安全装置中作光控制和光探测装置。可在自控系统中用作物体检测、产品计数、料位检测、尺寸控制、安全报警及计算机输入接口等用途。 * （3）光电断续器 工作原理与光电开关的相同，但其光电发射器、接收器放置于一个体积很小的塑料壳体中，所以两者能可靠地对准。 分为遮断型和反射型2种。 * 1—发光二极管 2—红外光 3—光电元件 4—槽 5—被测物 光电断续器外形 * 光电断续器外形（续） 红色光柱 * 齿盘每转过一个齿，光电断续器就输出一个脉冲。通过脉冲频率的测量或脉冲计数，即可获得齿盘转速和角位移。 光电断续器的应用 请写出转速与频率的关系式 n= ？ n * 6.2光电式传感器的实用电路 非接触式测量，由光源、光学通路和光电元件3部分组成。 按照被测物、光源、光电元件三者之间的关系 4种类型 1—被测物 2—光电元件 3—恒光源 * 光电传感器的分类 按光电元件输出量性质可分二类：模拟式光电传感器、脉冲(开关)式光电传感器。