光电传感器(详细)浅析.ppt

?光电传感器;一、光谱 光波：波长为10—106nm的电磁波 可见光：波长380—780nm 紫外线：波长10—380nm， 波长300—380nm称为近紫外线 波长200—300nm称为远紫外线 波长10—200nm称为极远紫外线， 红外线：波长780—106nm 波长3μm（即3000nm）以下的称近红外线 波长超过3μm 的红外线称为远红外线。 光谱分布如图所示。;不同波长光的分布;二、光源（发光器件） 1、白炽灯 2、气体放电灯 3、发光二极管 4、激光器 ;常见的光源有哪几类？ 自然光源－－太阳光 人工光源－－热辐射光源 气体放电光源 激光器 电致发光器件;一、热辐射光源 什么是热辐射光源？ 热物体都会向空间发出一定的光辐射，基于这种原理的光源称为热辐射光源。 哪些光源属于热辐射光源？ 白炽灯 卤钨灯 热辐射光源的峰值波长与什么有关？ 物体温度越高，辐射能量越大，波长越短。;热辐射光源有哪些特点？ 输出功率大 响应速度慢，调制频率低于1kHz，不能用于快速的正弦和脉冲调制。 白炽灯为可见光源，峰值波长在近红外区域，可用作近红外光源。;二、气体放电光源 什么是气体放电光源？ 电流通过气体会产生发光现象，利用这种原理制成的光源称为气体放电光源。 气体放电光源的光谱与什么有关？ 其光谱是不连续的，光谱与气体的种类以及放电条件有关。 哪些光源属于气体放电光源？ 低压汞灯、氢灯、钠灯、镉灯、氦灯统称为光谱灯，常用作单色光源。还有氙灯。;三、电致发光器件－－发光二极管 什么是电致发光器件？ 固体发光材料在电场激发下产生的发光现象称为电致发光，它是将电能直接转换成光能的过程。利用这种现象制成的器件称为电致发光器件。 哪些器件属于电致发光器件？ 主要有发光二极管、半导体激光器、电致发光屏等。;发光二极管有哪些优点？ 体积小 寿命长（50000 h） 工作电压低 响应速度快 发热小 发光二极管的发光强度与电流成正比，这个电流约在几十毫安之内，太大会引起输出光强饱和，甚至损坏器件，使用时常串连一电阻。 ;四、激光器 激光器laser，是“光受激辐射放大”的缩写，即light amplification by stimulated emission of radiation. 某些物质的分子、原子、离子吸收外界特定能量，从低能级跃迁到高能级上，如果处于高能级的粒子数大于低能级上的粒子数，就形成了粒子数反转，在特定频率的光子激发下，高能粒子集中地跃迁到低能级上，发射出与激发光子频率相同的光子。由于单位时间受激发射光子数远大于激发光子数，因此上述现象称为光的受激辐射放大。具有这种功能的器件称为激光器。;激光器有哪些优点？ 单色性好、方向性好、亮度高、相干性好 激光器有哪几种？ 固体激光器（红宝石） 气体激光器（He-Ne）,（CO2，远红外光源） 半导体激光器（体积小，能量高，电源简单） 液体激光器;三、光电效应 是指物体吸收了光能后转换为该物体中某些电子的能量，从而产生的电效应。光电传感器的工作原理基于光电效应。光电效应分为外光电效应和内光电效应两大类 1、外光电效应 在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。向外发射的电子叫做光电子。基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。;根据爱因斯坦假设，一个电子只能接受一个光子的能量，所以要使一个电子从物体表面逸出，必须使光子的能量大于该物体的表面逸出功，超过部分的能量表现为逸出电子的动能。外光电效应多发生于金属和金属氧化物，从光开始照射至金属释放电子所需时间不超过10-9s。 根据能量守恒定理 式中 m—电子质量；v0—电子逸出速度。 ;光电子能否产生，取决于光电子的能量是否大于该物体的表面电子逸出功A0。不同的物质具有不同的逸出功，即每一个物体都有一个对应的光频阈值，称为红限频率或波长限。光线频率低于红限频率，光子能量不足以使物体内的电子逸出，因而小于红限频率的入射光，光强再大也不会产生光电子发射；反之，入射光频率高于红限频率，即使光线微弱，也会有光电子射出。; 当光照射在物体上，使物体的电阻率ρ发生变化，或产生光生电动势的现象叫