光電式傳感器

1、光電式傳感器 吳彥 趙楚洲 制作 光電效應(yīng)v 光照射到某些物質(zhì)上，引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化。這類光致電變的現(xiàn)象被人們統(tǒng)稱為光電效應(yīng)。v 光電效應(yīng)是物理學(xué)中一個重要而神奇的現(xiàn)象，在光的照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會被光子激發(fā)出來而形成電流，即光生電 。光電現(xiàn)象由德國物理學(xué)家赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)，而正確的解釋為愛因斯坦所提出?？茖W(xué)家們對光電效應(yīng)的深入研究對發(fā)展量子理論起了根本性的作用。v 將光量轉(zhuǎn)換為電量的器件稱為光電傳感器或光電元件v 光電效應(yīng)按其作用原理可分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)外光電效應(yīng)、光電管v 當(dāng)光照射某種物質(zhì)時，若入射的光子能量 足夠大，它和物質(zhì)中的電子相互作用，致使電子逸出物質(zhì)表面，

2、這就是外光電效應(yīng)，逸出物質(zhì)表面的電子叫做光電子。 v 光電管（phototube）基于外光電效應(yīng)的基本光電轉(zhuǎn)換器件。光電管可使光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電管分為真空光電管和充氣光電管兩種。光電管的典型結(jié)構(gòu)是將球形玻璃殼抽成真空，在內(nèi)半球面上涂一層光電材料作為陰極，球心放置小球形或小環(huán)形金屬作為陽極。若球內(nèi)充低壓惰性氣體就成為充氣光電管。光電子在飛向陽極的過程中與氣體分子碰撞而使氣體電離，可增加光電管的靈敏度。用作光電陰極的金屬有堿金屬、汞、金、銀等，可適合不同波段的需要。光電管靈敏度低、體積大、易破損，已被固體光電器件所代替。 v 光電管v 外光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)、光敏電阻v 現(xiàn)代很多光電探測器都是

3、基于內(nèi)光電效應(yīng)，其中光激載流子（電子和空穴）保留在材料內(nèi)部。最重要的內(nèi)光電效應(yīng)是光電導(dǎo)，本征光電導(dǎo)體吸收一個光 子，就會從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶，產(chǎn)生一個自由電子，同時在價帶產(chǎn)生一個空穴。對材料施加的電場導(dǎo)致了電子和空穴都通過材料傳輸，并隨之在探測器的電路中產(chǎn)生電 流。基于內(nèi)光電效應(yīng)的探測器有光電導(dǎo)探測器，光伏探測器等等。內(nèi)光電效應(yīng)、光敏電阻v 光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負極，從而使光

4、敏電阻器的阻值迅速下降。太陽能及光電效應(yīng)光源本身是被測物的光電傳感器被測物體反射通光量的光電傳感器對射式、鏡反射式、漫反射式、槽式、光纖式光傳感器v對射式：鏡反射式v鏡反射式鏡反射式v鏡反射式漫反射式漫反射式v漫反射式漫反射式槽式p槽式光纖傳感器光纖式光傳感器及應(yīng)用v光纖傳感器由光源、入射光纖、出射光纖、光調(diào)制器、光探測器以及解調(diào)制器組成。其基本原理是將光源的光經(jīng)入射光纖送人調(diào)制區(qū)，光在調(diào)制區(qū)內(nèi)與外界被測參數(shù)相互作用，使光的光學(xué)性質(zhì)(如強度、波長、頻率、相位、偏正態(tài)等)發(fā)生變化而成為被調(diào)制的信號光，再經(jīng)出射光纖送入光探測器、解調(diào)器而獲得被測參數(shù)。 v 如圖設(shè)計一套檢測機構(gòu)，檢測輸送帶上往前輸送的電路板擺放位置是否正確。（正確位置如圖所示，3個綠色電容位于前進方向的左下角)。并結(jié)合光電傳感器選用適