光電傳感器課件

1、光電傳感器,光電傳感器,heyj,光電傳感器,內容,一、概述 二、工作原理 三、光電效應 四、光電傳感器的各種應用 五、光電元件實例,光電傳感器,一、概述,光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它是各種光電檢測系統(tǒng)中實現(xiàn)光電轉換的關鍵元件，它是把光信號（紅外、可見及紫外光輻射）轉變成為電信號的器件。,光電傳感器,概述,它可用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。 具有精度高、反應快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的

2、結構簡單，形式靈活多樣，因此在工業(yè)自動化裝置和機器人中獲得廣泛應用。,光電傳感器,二、工作原理,原理：是將被測量的變化轉換成光量的變化，再通過光電元件把光量的變化轉換成電信號的一種測量裝置。光電傳感器的構成：光源、光學通路、光電元件。,光電傳感器,三、光電效應,光電轉換器的轉換原理是基于物質的光電效應。 半導體光電效應是半導體中束縛電子在吸收光子后所產生的電學效應，即光生電。它是各類光敏器件工作的基本原理。 內光電效應 半導體光電效應 外光電效應,光電傳感器,光電傳感器,光電傳感器,光電傳感器,光電傳感器,光電傳感器,四、光電傳感器的各種應用,光電式傳感器的應用可歸納為四種基本形式，即輻射式(

3、直射式)、吸收式、遮光式、反射式。 1、輻射式,被測物體本身就是輻射源，所發(fā)出的光直接照在光電元件上，（或經過一定的光通路照在光電元件上），輻射強度與溫度具有一定的關系。,高溫計,光電傳感器,2、吸收式,光源,被測物,光電元件,被吸收的光通量與被測物體的透明度有關。常用來測物體的,混濁度,光電傳感器,3、遮光式,光源,光電元件,光原發(fā)出的光經過被測物體時被遮擋部分，使得光電元件上的光通量減弱，減弱的程度與被測物體在光學通路中的位置有關。,測位移,光電傳感器,4、反射式,光源,被測物,光電元件,反射光通量取決于反射表面的性質、狀態(tài)和光源之間的距離。,表面粗糙度,光電傳感器,五、光電元件實例,1.

4、光敏電阻 它是涂于玻璃底板上的一薄層半導體物質, 半導體的兩端裝有金屬電極, 金屬電極與引出線端相連接, 光敏電阻就通過引出線端接入電路。,光電傳感器,光敏電阻的光照特性用于描述光電流和光照強度之間的關系。不同光敏電阻的光照特性是不相同的。絕大多數(shù)光敏電阻的光照特性曲線是非線性的，如圖所示。 不同類型光敏電阻光照特性不同，但光照特性曲線均呈非線性。因此它不宜作定量檢測元件，這是光敏電阻的不足之處。一般在自動控制系統(tǒng)中用作光電開關。,光敏電阻的光照特性,光敏電阻的光照特性曲線,光電傳感器,優(yōu)點：光敏電阻具有很高的靈敏度，光譜響應的范圍可以從紫外區(qū)域到紅外區(qū)域，而且體積小，性能穩(wěn)定，價格便宜； 缺

5、點：光照與產生的光電流之間呈非線性關系。 需要外部電源，有電流時會發(fā)熱。,光電傳感器,光電傳感器,光電傳感器,2、光電池,光電池是利用光生伏特效應把光直接轉變成電能的器件，又稱為太陽能電池。它是基于光生伏特效應制成的。它有較大面積的PN結，當光照射在PN結上時，在結的兩端出現(xiàn)電動勢。,光電池,光電傳感器,圖所示為硅光電池的結構原理、外形及電路符號。它是用單晶硅制成的，在一塊N型硅片上用擴散的方法摻入一些P型雜質而形成一個大面積的PN結，P層很薄，從而使光能穿透到PN結上。,硅光電池 (a) 結構原理；(b) 外形；(c) 電路符號,由于光線的照射，使P區(qū)帶正電荷，N區(qū)帶負電荷，從而在兩區(qū)之間形

6、成電位差，即構成光電池，若接于外電路中就可產生電流。,光電傳感器,3、其它光電元件,光敏晶閘管,光敏晶閘管導通后，即使光照消失，光敏晶閘管仍維持導通。光敏晶閘管的特點：導通電流比光敏三極管大得多，工作電壓有的可達數(shù)百伏，因此輸出功率大，可用于工業(yè)自動檢測控制。,光電傳感器,光電三級管 光電三極管比具有相同有效面積的光電二極管的光電流 大幾十至幾百倍，但相應速度較二極管差。 工作特點 （1）光電轉換 （2）電流放大,光電傳感器,工作原理,光敏晶體管與一般晶體管很相似, 具有兩個PN結, 只是它的基區(qū)一邊做得很大, 以擴大光的照射面積。 當光照射在集電結上時,就會在結附近產生電子-空穴對, 從而形成光電流,相當于三極管的基極電流。由于基極電流的增加, 因此集電極電流是光生電流的倍, 所以光敏晶體管有放大作用。,光電傳感器,光電開關,光電開關是由發(fā)射器、接收器和檢測電路三部分組成。光電開關（光電傳感器）是光電接近開關的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關將輸入電流在發(fā)射器上轉換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。,光