分享
分享赚钱 收藏 举报 版权申诉 / 54

类型第10章 光电式传感器.ppt

  • 上传人:hwpkd79526
  • 文档编号:8338427
  • 上传时间:2019-06-21
  • 格式:PPT
  • 页数:54
  • 大小:4.94MB
  • 配套讲稿:

    如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。

    特殊限制:

    部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。

    关 键  词:
    第10章 光电式传感器.ppt
    资源描述:

    1、传感器技术,第8章 光电式传感器,第8章 光电式传感器,光电式传感器的工作原理是:首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后通过光电转换元件变换成电信号。 光电式传感器的物理基础是光电效应。8.1 光电效应8.2 光电器件8.3 光电式传感器的应用,8.1 光电效应,外光电效应: 在光线作用下使物体的电子逸出表面向外发射的现象。如光电管、光电倍增管. 爱因斯坦光电效应方程,光子能量必须超过逸出功A0,才能产生光电子; 光子能量等于逸出功A0,红限频率,内光电效应,当光照射在物体上,使物体的电阻率发生变化,或产生光生电动势的现象 光电导效应 在光线作用下能使物体电阻率改变的现象,如光敏电阻 阻挡

    2、层光电效应(光生伏特效应): 在光线作用下能使物体产生一定方向的电动势的现象。如光电池、光敏晶体管等,8.2 光电器件,8.2.1 光电管 8.2.2 光电倍增管 8.2.3 光敏电阻 8.2.4 光敏二极管和光敏晶体管 8.2.5 光电池,8.2.1 光电管,当阴极受到适当波长的光线照射时便发射电子,电子被带正电位的阳极所吸引,在光电管内就有电子流,在外电路中便产生了电流。,真空光电管的伏安特性 充气光电管的伏安特性,充气光电管: 构造和真空光电管基本相同,所不同的仅仅是在玻璃泡内充以少量的惰性气体 优点:灵敏度提高 缺点:随电压变化的稳定性、频率特性等都比真空光电管差,伏安特性,伏安特性:

    3、当入射光的频谱及光通量一定时,阳极电压与阳极电流之间的关系,光电特性,光电特性阳极电压一定时,光电管的电流与入射的光通量之间的关系 曲线1:氧铯阴极 曲线2:锑铯阴极光电管的灵敏度:光电流与入射光光通量之比(光电特性曲线的斜率),光谱特性,光谱特性:保持光通量和阴极电压不变,阳极电流与光波长之间的关系。 对各种不同波长区域的光,应选用不同材料的光电阴极。 白光光源,用锑铯材料制成阴极; 红外光源,常用银氧铯阴极; 紫外光源,常用锑铯阴极和镁镉阴极,8.2.2 光电倍增管,在入射光极为微弱时,光电管能产生的光电流就很小, 光电倍增管作用:放大光电流 组成:光电阴极+若干倍增极+阳极,光电倍增管工

    4、作原理,原理:光 阴极 光电倍增极 阳极 电流 倍增极上电位逐级升高,阴极发射的光电子以高速射到倍增极上,且倍增极由次级发射材料制成,在电子轰击下,能产生更多的“次级电子”引起二次电子发射 二次电子发射系数 =二次发射电子数入射电子数若倍增极有n极,每极倍增系数相同,则倍增率为n 特点:光电流大,灵敏度高,8.2.3 光敏电阻,一、 光敏电阻的工作原理及结构 二、光敏电阻的主要参数 三、光敏电阻的基本特性,一、光敏电阻的工作原理及结构,原理:电阻器件,加直流偏压,无极性无光照电子-空穴对很少电阻大(暗电阻)电路中电流很小 有光照电子-空穴对增多导电性增强电流迅速增加,光敏电阻演示,当光敏电阻受

    5、到光照时,光生电子空穴对增加,阻值减小,电流增大。,暗电流 (越小越好),光敏电阻的结构,1.玻璃 ,2.光电导层 3.电极,4.绝缘衬底 5.金属壳,6.黑色绝缘玻璃 7.引线,结构:金属或者塑料封装-防潮 特点:灵敏度高,光谱特性好,光谱响应从紫外区一直到红外区。而且体积小、重量轻、性能稳定 材料:金属硫化物、硒化物、碲化物。,光敏电阻,当光敏电阻受到光照时, 阻值减小。,半导体吸收光子而产生的光电效应,只限于光照的表面薄层。 光敏电阻的电极一般采用梳状,提高了光敏电阻的灵敏度。,梳状电极,二、光敏电阻的主要参数,(1)暗电阻和暗电流光敏电阻在室温条件下,在全暗后经过一定时间测量的电阻值,

    6、称为暗电阻。此时流过的电流,称为暗电流。(2)亮电阻光敏电阻在某一光照下的阻值,称为该光照下的亮电阻,此时流过的电流称为亮电流。(3)光电流亮电流与暗电流之差,称为光电流。,三、光敏电阻的基本特性,1. 伏安特性 2. 光照特性 3. 光谱特性 4. 响应时间和频率特性 5. 温度特性,1. 伏安特性,在一定照度下,光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系,偏压一定,光照度越大,光电流也就越大; 光照度一定,加的电压越大,光电流越大,没有饱和现象。 光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的,耗散功率又和面积以及散热条件等因素有关。,2. 光照特性,光敏电阻的光电流与光强之间的关系,由于光敏电阻

    7、的光照特性呈非线性,因此不宜作为测量元件, 一般在自动控制系统中常用作开关式光电信号传感元件。,3. 光谱特性,光敏电阻对不同波长的光,灵敏度是不同的,4. 响应时间和频率特性,光电导的弛豫现象:光电流的变化对于光的变化,在时间上有一个滞后。 通常用响应时间t表示。,光敏电阻的频率特性,不同材料的光敏电阻具有不同的响应时间,5. 温度特性,光敏电阻受温度的影响较大。当温度升高时,它的暗电阻和灵敏度都下降。,硫化镉光敏电阻的温度特性,温度系数:,在一定光照下,温度每变化1, 光敏电阻阻值的平均变化率,温度对光谱特性影响,随着温度升高,光谱响应峰值向短波方向移动。因此,采取降温措施,可以提高光敏电

    8、阻对长波光的响应。,硫化铅光敏电阻的光谱温度特性,光敏电阻特点,优点: 光谱特性好、允许的光电流大、灵敏度高、使用寿命长、体积小等。此外许多光敏电阻对红外线敏感,适宜于红外线光谱区工作。 缺点: 型号相同的光敏电阻参数参差不齐,并且由于光照特性的非线性,不适宜于测量要求线性的场合,常用作开关式光电信号的传感元件。,8.2.4 光敏二极管和光敏晶体管,一、 工作原理和结构 二、 基本特性,一、工作原理和结构,结构与一般二极管相似,装在透明玻璃外壳中在电路中一般是处于反向工作状态的,光敏二极管结构简图和符号,光敏二极管接线图,光敏晶体管,与一般晶体管很相似,具有两个pn结。把光信号转换为电信号同时

    9、,又将信号电流加以放大。,二、基本特性,1. 光谱特性 2. 伏安特性 3. 光照特性 4. 温度特性 5. 频率响应,1. 光谱特性,入射光的波长增加或减小时,相对灵敏度要下降,硅和锗光敏二极(晶体)管的光谱特性,可见光或探测赤热状态物体时,一般都用硅管。 在红外光进行探测时,则锗管较为适宜。,2. 伏安特性,硅光敏管的伏安特性,3.光照特性,硅光敏管的光照特性,光敏二极管的光照特性曲线的线性较好,4.频率响应,具有一定频率的调制光照射时,光敏管输出的光电流(或负载上的电压)随频率的变化关系,硅光敏晶体管的频率响应,5. 温度特性,其暗电流及光电流与温度的关系,温度变化对光电流影响很小,而对

    10、暗电流影响很大。,815 光电池,光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能的器件。 有光线作用下实质上就是电源,电路中有了这种器件就不再需要外加电源。 一、工作原理二、基本特性,光电池外形,光敏面,一、工作原理,直接将光能转换为电能的光电器件,是一个大面积的pn结。当光照射到pn结上时,便在pn结的两端产生电动势(p区为正,n区为负) 。 用导线将pn结两端用导线连接起来,就有电流流过,电流的方向由P区流经外电路至n区。若将电路断开,就可以测出光生电动势。,二、基本特性,1. 光谱特性 2. 光照特性 3. 频率响应 4. 温度特性 5. 稳定性,1. 光谱特性,光电池对不同波长的光,灵敏度

    11、是不同的,2.光照特性,不同光照度下,光电流和光生电动势是不同的。,短路电流与光照度成线性关系;开路电压与光照度是非线性的 光电池作为测量元件使用时,应把它当作电流源的形式来使用,光电池的短路电流,外接负载电阻相对于它的内阻来说很小情况下的电流值。,负载越小,光电流与照度之间的线性关系越好,而且线性范围越宽,3. 频率响应,指输出电流随调制光频率变化的关系,硅光电池具有较高的频率响应 ,用于高速计数的光电转换,4.温度特性,开路电压和短路电流随温度变化的关系。 关系到应用光电池的仪器的温度漂移,影响到测量精度或控制精度等重要指标,硅光电池的温度特性(照度1000lx),5. 稳定性,当光电池密

    12、封良好、电极引线可靠、应用合理时,光电池的性能是相当稳定的 硅光电池的性能比硒光电池更稳定 影响性能和寿命因素:光电池的材料及制造工艺使用环境条件,83 光电式传感器的应用,模拟式传感器 脉冲式传感器,1 模拟式光电传感器,基于光电器件的光电流随光通量而发生变化,是光通量的函数 。对于光通量的任意一个选定值,对应的光电流就有一个确定的值,而光通量又随被测非电量的变化而变化,这样光电流就成为被测非电量的函数。,光电比色高温计,1物镜;2平面玻璃;3光阑;4光导棒;5分光镜; 6滤光片;7硅光电池;8滤光片;9硅光电池; 10瞄准反射镜;11圆柱反射镜;12目镜;13多夫棱镜 14、15硅光电池负载电阻;16可逆电机;17电子电位差计,2 脉冲式光电传感器,光电器件的输出仅有两个稳定状态,也就是“通”与“断”的开关状态。光电器件受光照时,有电信号输出,光电器件不受光照时,无电信号输出。属于这一类的大多是作继电器和脉冲发生器应用的光电传感器,如测量线位移、线速度、角位移、角速度(转速)的光电脉冲传感器等等。,火焰探测报警器电路图,光电式数字转速表,吸收式烟尘浊度检测系统原理图,燃气热水器的高压打火确认原理图,

    展开阅读全文
    提示  道客多多所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    关于本文
    本文标题:第10章 光电式传感器.ppt
    链接地址:https://www.docduoduo.com/p-8338427.html
    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

    道客多多用户QQ群:832276834  微博官方号:道客多多官方   知乎号:道客多多

    Copyright© 2025 道客多多 docduoduo.com 网站版权所有世界地图

    经营许可证编号:粤ICP备2021046453号    营业执照商标

    1.png 2.png 3.png 4.png 5.png 6.png 7.png 8.png 9.png 10.png



    收起
    展开