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第8章光电式传感器

Photoelectricsensors

第8章光电式传感器

第8章光电式传感器光电器件和特性(photoelectricdevicesandfeatures)概述(overview)8.18.28.3新型光电器件（自学）(newphotoelectricdevices)8.4光电式传感器应用(applicationsofphotoelectricsensors)8.5光源(lightsources)

8.1概述光电式传感器通常由四部分组成，如图8-1X1表示被测量能直接引起光量变化的检测方式；X2表示被测量在光传播过程中调制光量的检测方式。光电传感器是各种光电检测(photoelectricinspection)系统中实现光电转换(photoelectricconversion)的关键元件，它是把光信号转变成为电信号的器件。图8-1光电传感器的组成形式

8.2光源一、光谱（spectrumoflight）光波：波长为10—106nm的电磁波(electromagneticwave)可见光(visiblelights)：波长380—780nm紫外线(Ultravioletrays)：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(Infraredrays)：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。第二节光源(lightsources)

8.2光源不同波长光的分布光是电磁波谱(Electromagneticwavespectrum)中的一员;这些光的频率(波长)各不相同;都具有反射(reflection)、折射(refraction)、散射(dispersion)、衍射(diffraction)、干涉(interference)和吸收(absorption)等性质。

8.2光源远紫外近紫外可见光近红外远红外极远紫外0.010.11100.050.55波长/μm波数/cm-1频率/Hz光子能量/eV1061051041035×1055×1045101410145×10131001015050.55×101510163×1018νλ=3×1010cm/s光的波长与频率的关系由光速确定，真空中的光速c=2.99793×1010cm/s，通常c≈3×1010cm/s。光的波长λ和频率ν的关系为ν的单位为Hz，λ的单位为cm。

不同波长光的分布光源

8.2光源二、光源（发光器件）1、热辐射光源(钨丝白炽灯Tungstenlamp)热辐射(heatradiation)光源是通过将物体加热后产生热辐射来实现照明的，温度越高光越亮。用钨丝(Tungstenfilament)通电加热作为光辐射源最为普通，一般白炽灯(incandescentlamp)的辐射光谱是连续的发光范围：可见光、大量红外线(infrared)和紫外线(ultraviolet-UV)，所以任何光敏元件都能和它配合接收到光信号。在普通白炽灯基础上制作的发光器件有卤素灯(Halidelamp)，例如溴Bromine钨灯和碘Iodine钨灯，其体积较小，光效高，寿命也较长。热辐射光源特点：（1）光源谱线丰富，主要涵盖可见光和红外光，适用于大部分光电传感器；（2）发光效率低；（3）发热大，超过80%的能量转化为热量；（4）寿命短，一般为1000小时左右；（5）动态特性差，但对接收光敏元件的光谱特性要求不高，是可取之处；（6）易碎，电压高。

8.2光源2、气体放电灯(Gaselectricdischargelamps)定义：利用电流通过气体产生发光现象制成的灯。气体放电灯的光谱是不连续的，光谱与气体的种类及放电条件有关。改变气体的成分、压力、阴极材料(Cathodematerial)和放电电流大小，可得到主要在某一光谱范围的辐射。低压汞灯(Mercurylamp)、氢灯(Hydrogenlamp)、钠灯(Sodiumlamp)、镉灯(Cadmiumlamp)、氦灯(Heliumlamp)是光谱仪器中常用的光源，统称为光谱灯(Spectrumlamps)。例如低压汞灯的辐射波长为254nm，钠灯的辐射波长为589nm，它们经常用作光电检测仪器的单色光源(Monochromiclightsource)。如果光谱灯涂以荧光剂(fluorescenta