1、光电型换能器 光电换能器也称光敏传感器 是以光为媒介 以光电效应为基础 将光信号转换成电信号的一种能量转换器 光电型换能器的类型光电型传感器按照原理不同可分为 外光电效应和光电管 光电倍增管 外光电效应指某些金属物质当受到光照作用时 若入射光子的能量大于该物质的电子逸出功时则会产生向真空中发射电子的现象 外光电效应产生的条件 光电管 光电管 phototube 是基于外光电效应的基本光电转换器件 光电管可使光信号转换成电信号 光电管分为真空光电管和充气光电管两种 光电管的典型结构是将球形玻璃壳抽成真空 在内半球面上涂一层光电材料作为阴极 球心放置小球形或小环形金属作为阳极 若球内充低压惰性气体
2、就成为充气光电管 光电子在飞向阳极的过程中与气体分子碰撞而使气体电离 可增加光电管的灵敏度 用作光电阴极的金属有碱金属 汞 金 银等 可适合不同波段的需要 光电管灵敏度低 体积大 易破损 已被固体光电器件所代替 光电倍增管 光电倍增管是进一步提高光电管灵敏度的光电转换器件 管内除光电阴极和阳极外 两极间还放置多个瓦形倍增电极 使用时相邻两倍增电极间均加有电压用来加速电子 光电倍增管是把微弱的光输入转换成电子流并使电子流获得放大的电真空器件 光电阴极受光照后释放出光电子 在电场作用下射向第一倍增电极 引起电子的二次发射 激发出更多的电子 然后在电场作用下飞向下一个倍增电极 又激发出更多的电子 如
3、此电子数不断倍增 阳极最后收集到的电子可增加104 108倍 这使光电倍增管的灵敏度比普通光电管要高得多 可用来检测微弱光信号 光电倍增管高灵敏度和低噪声的特点使它在光测量方面获得广泛应用 斯托列托夫定律 当入射光的频率不变时 光电流与入射光的强度成正比 爱因斯坦定律 产生的光电子的最大动能与入射光的频率成正比 而与入射光的强度无关 应用 光纤传感器是由光导纤维和光电换能器组成的光敏传感器 光纤生物传感器主要由光纤和生物敏感膜及光电换能器组成 光纤传感器的应用范围很广 几乎涉及国民经济和国防上所有重要领域和人们的日常生活 尤其可以安全有效地在恶劣环境中使用 解决了许多行业多年来一直存在的技术难题 具有很大的市场需求 主要表现在以下几个方面的应用 城市建设中桥梁 大坝 油田等的干涉陀螺仪和光栅压力传感器的应用 光纤传感器可预埋在混凝土 碳纤维增强塑料及各种复合材料中 用于测试应力松弛 施工应力和动荷载应力 从而评估桥梁短期施工阶段和长期营运状态的结构性能 在电力系统 需要测定温度 电流等参数 如对高压变压器和大型电机的定子 转子内的温度检测等 由于电类传感器易受电磁场的干扰 无法在这类场合中使用 只能用光纤传感器
