傳感器與檢測技術(shù)27課件.ppt

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1、傳感器與檢測技術(shù)電子工程系王海波7/27/20211項(xiàng)目5速度與位移測量任務(wù)2光電傳感器測量轉(zhuǎn)速技能目標(biāo)能利用簡單的光敏電阻、光敏三極管等元件，完成光照度的測量和畫出繼電器的控制電路知識目標(biāo)了解光電元件的分類以及工作原理掌握光電傳感器的應(yīng)用電路7/27/20212用光照射某一物體，可以看做物體受到一連串能量為E的光子的轟擊，組成這種物體的材料吸收光子能量而發(fā)生相應(yīng)電效應(yīng)的物理現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)項(xiàng)目5速度與位移測量任務(wù)2光電傳感器測量轉(zhuǎn)速5.2.1光電效應(yīng)5.2.2光電器件光電管的外形、結(jié)構(gòu)光電管的結(jié)構(gòu)圖

2、、原理圖1．光電管（1）結(jié)構(gòu)：陰極（內(nèi)壁）和一個(gè)陽極（中央）構(gòu)成，特性主要取決于光電管陰極材料7/27/20213項(xiàng)目5速度與位移測量任務(wù)2光電傳感器測量轉(zhuǎn)速5.2.2光電器件1．光電管（1）原理：當(dāng)光照射在陰極上時(shí)，陰極發(fā)射出光電子，被具有一定電位的中央陽極所吸引，在光電管內(nèi)形成空間電子流。在外電場作用下形成電流I，稱為光電流。其大小與光電子數(shù)成正比，光子數(shù)又與光照度成正比（2）特性：伏安特性、光照特性、光譜特性2．光敏電阻（1）原理：內(nèi)光電效應(yīng)，純電阻器件，其光電性能和其所用材料與工藝有關(guān)7/27/

3、20214光敏電阻演示當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，光生電子—空穴對增加，阻值減小，電流增大暗電流（越小越好）7/27/20215項(xiàng)目5速度與位移測量任務(wù)2光電傳感器測量轉(zhuǎn)速5.2.2光電器件2．光敏電阻（2）參數(shù)：暗電阻（＞1MΩ）、亮電阻（＜幾千Ω）、亮電流、暗電流、光電流（3）特性：光照特性、光電特性、時(shí)延特性3．光敏晶體管（1）光敏二極管將光敏二極管的PN結(jié)設(shè)置在透明管殼頂部的正下方，可直接接受光的照射，在電路中一般處于反向工作狀態(tài)，無光照，反向電阻很大，暗電流很小；有光照，在PN結(jié)附近產(chǎn)生光生電子-空

4、穴對，在內(nèi)電場的作用下形成光電流，照度越強(qiáng)，電流越大①結(jié)構(gòu)及工作原理②檢測方法7/27/20216（2）光敏三極管項(xiàng)目5速度與位移測量任務(wù)2光電傳感器測量轉(zhuǎn)速5.2.2光電器件3．光敏晶體管（1）光敏二極管PIN光敏二極管的工作電壓高達(dá)100?V左右，比普通的光電二極管光電轉(zhuǎn)換效率高、靈敏度高、響應(yīng)頻率高，可用做光盤的讀出光敏元件。特殊結(jié)構(gòu)的PIN光敏二極管還可以用于測量紫外線、?射線及短距離光纖通信用APD光敏二極管，又稱雪崩光敏二極管，具有內(nèi)部倍增放大作用，工作電壓高達(dá)上百伏，工作頻率達(dá)幾千兆赫，非

5、常適用于微光信號檢測和長距離光纖通信等①結(jié)構(gòu)及工作原理光敏三極管有兩個(gè)PN結(jié)。與普通三極管相似，有電流增益，靈敏度比光敏二極管高。多數(shù)光敏三極管的基極沒有引出線，只有正負(fù)（c、e）兩個(gè)引腳，所以其外型與光敏二極管相似，從外觀上很難區(qū)別③新型光敏二級管a)?內(nèi)部組成；b)管芯結(jié)構(gòu)；c）結(jié)構(gòu)簡化圖1—集電極引腳2—管芯3—外殼4—玻璃聚光鏡5—發(fā)射極引腳6—N+襯底7—N型集電區(qū)8—SiO2保護(hù)圈9—集電結(jié)10—P型基區(qū)11—N型發(fā)射區(qū)12—發(fā)射結(jié)7/27/20217項(xiàng)目5速度與位移測量任務(wù)2光電傳感器測量

6、轉(zhuǎn)速（2）光敏三極管5.2.2光電器件3．光敏晶體管②特性③檢測方法④應(yīng)用電路4．光電池將入射光能量轉(zhuǎn)換成電壓和電流，屬于光生伏特效應(yīng)元件，是自發(fā)電式有源器件。它既可以作為輸出電能的器件，也可以作為一種自發(fā)電式的光電傳感器，用于檢測光的強(qiáng)弱及能引起光強(qiáng)變化的其他非電量。種類應(yīng)用最多的是硅光電池、硒光電池、砷化鉀光電池和鍺光電池等①功能特性②工作原理及結(jié)構(gòu)③特性：光譜、光電、光照、溫度7/27/20218光電池外形項(xiàng)目5速度與位移測量任務(wù)2光電傳感器測量轉(zhuǎn)速能提供較大電流的大面積光電池外形5.2.3光電式

7、傳感器光量的變化電量的變化7/27/20219【任務(wù)1】在冷軋帶鋼廠中，帶鋼在某些工藝如連續(xù)酸洗、退火、鍍錫等過程中易產(chǎn)生走偏。在其他工業(yè)部門如印染、造紙、膠片、磁帶等生產(chǎn)過程中也會發(fā)生類似的問題。帶材走偏時(shí)，邊緣經(jīng)常與傳送機(jī)械發(fā)生碰撞，易出現(xiàn)卷邊，造成次品。實(shí)際中如何克服此種現(xiàn)象以提高產(chǎn)品的質(zhì)量呢？任務(wù)與實(shí)施項(xiàng)目5速度與位移測量任務(wù)2光電傳感器測量轉(zhuǎn)速光電傳感器帶材走偏時(shí)，邊緣經(jīng)常與傳送機(jī)械發(fā)生碰撞，易出現(xiàn)卷邊，造成廢品當(dāng)帶材處于正確位置（中間位置）時(shí)，放大器輸出電壓Uo為零；當(dāng)帶材左偏時(shí)，遮光面積減

8、小，輸出電壓反映了帶材跑偏的方向及大小7/27/202110光電式帶材跑偏檢測控制器原理1—?被測帶材2—卷取電機(jī)3—卷取輥4—液壓缸5—活塞6—滑臺7—光電檢測裝置8—光源9、10—透鏡11-光敏電阻R112—遮光罩指針將偏向左邊還是右邊？項(xiàng)目5速度與位移測量任務(wù)2光電傳感器測量轉(zhuǎn)速7/27/202111帶材糾偏系統(tǒng)項(xiàng)目5速度與位移測量任務(wù)2光電傳感器測量轉(zhuǎn)速7/27/202112【任務(wù)2】在轉(zhuǎn)速測量過程中，傳統(tǒng)的機(jī)械式