第七章光电传感器PPT.ppt

第七章 光电传感器;一、光电传感器的原理及类型;2、光电传感器的分类; （1）透射式是指被测物体放在光路中，恒光源发出的光能量穿过被测物，部份被吸收后，透射光投射到光电元件上，因此又称之为吸收式。; 漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上，再从被测物体表面反射后投射到光电元件上;2、光电效应的分类： 1)在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等。 2)在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应。基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等。 3)在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应，基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。 ;三、主要光电器件及其特点; 由于真空光电管的灵敏度低，因此人们研制了具有放大光电流能力的光电倍增管。;三、主要光电器件及其特点;1.工作原理 光敏电阻是基于内光电效应的光电元件，当内光电效应发生时，固体材料吸收的能量使部分价带电子迁移到导带，同时在价带中留下空穴，这样由于材料中载流子个数的增加，?材料电导率增加。;2.结构 光敏电阻是薄膜元件，它是由在陶瓷底衬上覆一层光电半导体材料（金属硫化物、硒化物和锑化物）。 目前生产的光敏电阻主要是硫化镉。;基本原理 其结构如下图所示，只是它的PN结装在管壳顶部，光线通过透镜制成的窗口，可以集中照射在PN结上，有光照时反向导通。;三、主要光电器件及其特点;1.工作原理 硅光电池的工作原理是光生伏特效应。当光照射在硅光电池的PN结区时，会在半导体中激发出光生电子一空穴对。 PN结两边的光生电子一空穴对，在内电场的作用下，属于多数载流子的不能穿越阻挡层，而少数载流子却能穿越阻挡层。结果，P区的光生电子进入N区，N区的光生空穴进入p区，使每个区中的光生电子一空穴对分割开来。 光生电子在N区的集结使N区带负电，光生空穴在p区的集结使P区带正电。P区和N区之间产生光生电动势。当硅光电池接入负载后，光电流从P区经负载流至N区，负载中即得到功率输出。 ; 本章学习几种常用数字式位置传感器的结构、原理，如角编码器、光栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器等，并讨论他们在直线位移和角位移中测量、控制的应用。;第一节 位置测量的方式 ;1.直接测量 ;2.间接测量 ;传动机构;滚珠丝杠螺母副;传动分析; 二、增量式和绝对式测量;第二节 数字式角编码器 ;其他角编码器外形;其他角编码器外形（续）;其他角编码器外形（参考德国图尔克传感与自动化技术专业公司）;一、绝对式编码器;;2．绝对式光电编码器 ;绝对式光电编码器的分辨力及分辨率;增量式光电编码器的分辨力及分辨率;二、增量式编码器;光电编码器的输出波形 ;辨向信号和零标志;DG5;光电编码器的输出波形;三、角编码器的应用;编码器在定位加工中的应用;数控加工中心; 编码器在数控加工中心的刀库选刀控制中的应用; 用不同的刀具加工复杂的工件;编码器在伺服电机中的应用;第三节 光栅传感器 ;尺身;扫描头（与移动部件固定）;反射式光栅;透射式光栅;手动演示;莫尔条纹的光学放大作用 ;莫尔条纹光学放大作用举例 ;光栅的输出信号（TTL）;光栅的输出信号（TTL）;光栅的输出信号（TTL）; 四倍频细分电路：; 四倍频细分电路：;光栅输出信???（电压正弦波）;脉冲细分;光栅细分举例 ;辨向电路及波形;正向运动产生加法脉冲;为光栅设计的专用数据转接器（光栅计数卡）;为光栅设计的专用信号处理单元 （光栅插补器）;光栅在机床上的安装位置（2个自由度）;光栅在机床上的安装位置（3个自由度）;光栅在机床上的安装位置 （3个自由度）（续）;2自由度光栅数显表;3自由度光栅数显表;光栅数显表（续）;SDS8-3E 光栅数显箱功能:;光栅数显表（续）;安装有直线光栅的数控机床加工实况 ;第四节 磁栅传感器 ;磁栅的外形及结构;磁头与磁尺相对运动时的输出波形演示;鉴相型磁栅数显表的原理框图 ;磁栅测量系统;磁栅在磨床测长系统中的应用;第五节 容栅传感器 ;结构及工作原理 ;各种容栅测量装置;各种容栅数显表;各种容栅数显卡尺;各种容栅数显卡尺（续）;各种容栅卡尺（续）;各种容栅数显卡尺（续）;各种容栅数显卡尺（续）;容栅数显卡尺的结构;容栅数显卡尺内的数据和信号处理组合功能块;数显千分尺;数显千分尺（续）;数显外径测量台;数显内螺孔深度尺;容栅数显百分表;其他容栅数显百分表;容栅数显千分表;容栅数显测高仪;容栅数显测高仪