第7章光电式传感器1.ppt

工作原理：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成电信号。优点：由于光电测量方法灵活多样，可测参数众多，一般情况下具有非接触、高精度、高分辨力、高可靠性和反应快。应用：在检测和控制领域中获得了广泛的应用，加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器的内容极其丰富。钨丝白炽灯）钨丝白炽灯）低压汞灯、氢灯、钠灯、镉 灯、氦灯）器件器件光电器件的作用是将光信号变为电信号。可分为：*热探测器：光 温度 电 基于光辐射与物质相互作用的热效应能接收超低能量的光子，尤其适用红外探测。*光子探测器：光 电 基于一些物质的光电效应。（一）测辐射热电偶（二）测辐射热敏电阻（三）热释电探测器敏感部分为（陶瓷）铁电材料。应用于防火、防盗、光谱仪、红外测温仪、热象仪、红外遥感技术等。根据爱因斯坦假设：一个光子的能量只能给一个电子。光子具有的能量E必须大于该物质表面的逸出功A0，这时逸出表面的电子就具有动能光电子逸出时所具有的初始动能EK与光的频率有关。其波长也称为临界波长。0KAhc 020kAhfmv21E 真空光电管结构如图，在一个真空泡内装有两个电极：光电阴极和光电阳极。光电转换分为光电发射和电子倍增两个过程 在光线作用下其电阻值往往变小，这种现象称为光导效应。具有这种性质的材料称为光敏电阻，也叫光导管。光敏二极管光敏三极管*CCD和PSD后叙光敏面光敏面光电池在人造卫光电池在人造卫星上的应用星上的应用太阳能发电太阳能发电太阳能赛车太阳能赛车太阳能太阳能 硅光电池板硅光电池板烟雾烟雾报警报警烟雾报警器烟雾报警器光电传感器光电传感器 当带材处于当带材处于正确位置（中间正确位置（中间位置）时，放大位置）时，放大器输出电压器输出电压Uo为为零；当带材左偏零；当带材左偏时，遮光面积减时，遮光面积减小，输出电压反小，输出电压反映了带材跑偏的映了带材跑偏的方向及大小。方向及大小。光线被遮断（报警）光线被遮断（报警）三维尺寸检测三维尺寸检测宽度宽度 测量测量长度长度 测量测量高度高度测量测量纠偏纠偏 光幕可光幕可检 测 出 带 材检 测 出 带 材在 卷 曲 过 程在 卷 曲 过 程中 的 偏 移，中 的 偏 移，经 控 制 器 和经 控 制 器 和执 行 机 构 使执 行 机 构 使带 材 向 正 确带 材 向 正 确的 方 向 运 动的 方 向 运 动（纠偏）。（纠偏）。集成集成IC IC 温度测量温度测量耳温仪耳温仪利用红色激光瞄准被利用红色激光瞄准被测物（电控柜、天花测物（电控柜、天花板内的布线层）板内的布线层）送料器定区域式光电开关定区域式光电开关咖啡罐咖啡罐流水线运行方向流水线运行方向罐装高度检罐装高度检测测储料仓储料仓落料口落料口遮断式光电开关遮断式光电开关（计数）（计数）2211sinnsinn 1212nn,1 1 1 2 2=90 0 1 C 1 C 0折射率折射率n2折射率折射率n1入射光入射光反射光反射光折射光折射光全反射光全反射光(a)(b)(c)1=C12cnnsin 当 1=c，2=90，临界角 c为：NAnnnn1nsin1ncosn2sinnsinnsinn222121221c21c1c11c0 2221cnnsin 按斯乃尔定律，在端面入射的光满足全内反射条件时入射角 c为NA光纤的数值孔径，而n0=1，3.按折射率分布规律分：按折射率分布规律分：a.梯度型梯度型(也称渐变型也称渐变型)，也称自聚焦光纤，也称自聚焦光纤b.阶跃型阶跃型(也称台阶型也称台阶型)c.单孔型单孔型 2Ar1nn21光源光敏元件被测对象光导纤维光源光敏元件敏感元件测得信息输入输出被测对象光敏元件敏感元件+发光元件光导纤维被测对象测得信息热光效应放大器光源温度敏感元件发射光纤接收光纤htklx2 htklx2 标志孔标志孔 当光纤发出当光纤发出的光穿过标志孔的光穿过标志孔时，若无反射，时，若无反射，说明电路板方向说明电路板方向放置正确。放置正确。光纤光纤 耦合器耦合器传输光纤传输光纤出射光纤出射光纤电路板标志检测电路板标志检测