傳感器技術(shù)與應(yīng)用（第2版） 第4章光電式傳感器ppt課件

1、第4章光電式傳感器 v4.1 光電效應(yīng)光電效應(yīng) v4.2 光電器件光電器件v4.3 紅外線傳感器紅外線傳感器 v4.4 顏色傳感器顏色傳感器v4.5 CZGGD500系列紫外火焰?zhèn)鞲衅飨盗凶贤饣鹧鎮(zhèn)鞲衅鱲4.6 光纖傳感器光纖傳感器v4.7 光傳感器運(yùn)用實(shí)例光傳感器運(yùn)用實(shí)例v4.8 實(shí)訓(xùn)實(shí)訓(xùn)4.1 光電效應(yīng)光電效應(yīng)v4.1 光電效應(yīng)光電效應(yīng)v 光電元件的實(shí)際根底是光電效應(yīng)。光電元件的實(shí)際根底是光電效應(yīng)。v 光可以以為是由一定能量的粒子光子光可以以為是由一定能量的粒子光子所構(gòu)成，每個光子具有的能量所構(gòu)成，每個光子具有的能量h正比于光的正比于光的頻率頻率h為普朗克常數(shù)。為普朗克常數(shù)。v 用光照射某

2、一物體，可以看做物體遭到用光照射某一物體，可以看做物體遭到一連串能量為一連串能量為h的光子所轟擊。的光子所轟擊。v 物體資料吸收光子能量而發(fā)生相應(yīng)電效物體資料吸收光子能量而發(fā)生相應(yīng)電效應(yīng)的物理景象稱為光電效應(yīng)。應(yīng)的物理景象稱為光電效應(yīng)。 v4.1.1 外光電效應(yīng)外光電效應(yīng)v 光照射于某一物體上，使電子從這些物光照射于某一物體上，使電子從這些物體外表逸出的景象稱為外光電效應(yīng)，也稱體外表逸出的景象稱為外光電效應(yīng)，也稱光電發(fā)射。逸出來的電子稱為光電子。光電發(fā)射。逸出來的電子稱為光電子。v 外光電效應(yīng)可由愛因斯坦光電方程來描外光電效應(yīng)可由愛因斯坦光電方程來描畫：畫：v Ahmv221 一個光子的能量只

3、能給物體中的一個自在電子，一個光子的能量只能給物體中的一個自在電子，使自在電子能量添加使自在電子能量添加h，這些能量一部分用于抑制，這些能量一部分用于抑制逸出功逸出功A，另一部分作為光電子逸出時的初動能：，另一部分作為光電子逸出時的初動能： 221mv v4.1.2 內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)v 光照射于某一物體上，使其導(dǎo)電才干發(fā)光照射于某一物體上，使其導(dǎo)電才干發(fā)生變化，這種景象稱為內(nèi)光電效應(yīng)，也稱生變化，這種景象稱為內(nèi)光電效應(yīng)，也稱光電導(dǎo)效應(yīng)。光電導(dǎo)效應(yīng)。v 硫化鎘、硒化鎘、硫化鉛、硒化鉛等在硫化鎘、硒化鎘、硫化鉛、硒化鉛等在遭到光照時均會出現(xiàn)電阻下降的景象。遭到光照時均會出現(xiàn)電阻下降的景象。v

4、電路中反偏的電路中反偏的PN結(jié)在遭到光照時也會結(jié)在遭到光照時也會在該在該P(yáng)N結(jié)附近產(chǎn)生光生載流子電子結(jié)附近產(chǎn)生光生載流子電子-空穴空穴對。對。v 利用上述景象可制成光敏電阻，光敏二利用上述景象可制成光敏電阻，光敏二極管，光敏三極管，光敏晶閘管等光電轉(zhuǎn)極管，光敏三極管，光敏晶閘管等光電轉(zhuǎn)換器件。換器件。v4.1.3 光生伏打效應(yīng)光生伏打效應(yīng)v 在光線作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動在光線作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動勢的景象稱為光生伏打效應(yīng)。勢的景象稱為光生伏打效應(yīng)。v 具有該效應(yīng)的資料有硅、硒、氧化亞銅、具有該效應(yīng)的資料有硅、硒、氧化亞銅、硫化鎘、砷化鎵等。硫化鎘、砷化鎵等。v 例如，當(dāng)一定波長的光

5、照射例如，當(dāng)一定波長的光照射PN結(jié)時，結(jié)時，就產(chǎn)生電子就產(chǎn)生電子-空穴對，在空穴對，在PN結(jié)內(nèi)電場的作用結(jié)內(nèi)電場的作用下，空穴移向下，空穴移向P區(qū)，電子移向區(qū)，電子移向N區(qū)，于是區(qū)，于是P區(qū)和區(qū)和N區(qū)之間產(chǎn)生電壓，即光生電動勢。區(qū)之間產(chǎn)生電壓，即光生電動勢。v 利用該效應(yīng)可制成各類光電池。利用該效應(yīng)可制成各類光電池。 4.2 光電器件光電器件v4.2 光電器件光電器件v4.2.1 光電管和光電倍增管光電管和光電倍增管v 光電管和光電倍增管同屬于用外光電效光電管和光電倍增管同屬于用外光電效應(yīng)制成的光電轉(zhuǎn)換器件。應(yīng)制成的光電轉(zhuǎn)換器件。v1.光電管光電管v 光電管的外形如圖光電管的外形如圖4-1所示

6、。金屬陽極所示。金屬陽極A和陰極和陰極K封裝在一個玻璃殼內(nèi)，當(dāng)入射光照封裝在一個玻璃殼內(nèi)，當(dāng)入射光照射在陰極時，光子的能量傳送給陰極外表的射在陰極時，光子的能量傳送給陰極外表的電子，當(dāng)電子獲得的能量足夠大時，逸出金電子，當(dāng)電子獲得的能量足夠大時，逸出金屬外表構(gòu)成電子發(fā)射，這種電子稱為光電子。屬外表構(gòu)成電子發(fā)射，這種電子稱為光電子。 23614 5圖4 -1 一種常見的光電管外形1-陽極A 2-陰極K 3-玻璃外殼4-管座 5-電極引腳 6-定位銷圖4 -2 光電管符號及丈量電路IUL ROE+50 +70V光電管的圖形符號及丈量電路如圖光電管的圖形符號及丈量電路如圖4-2所示。所示。2.光電倍

7、增管光電倍增管 光電倍增管有放大光電流的作用，靈敏度非常光電倍增管有放大光電流的作用，靈敏度非常高，信噪比大，線性好，多用于微光丈量。高，信噪比大，線性好，多用于微光丈量。 如圖如圖-3是光電倍增管構(gòu)造表示圖。是光電倍增管構(gòu)造表示圖。U0RLD1D3KAD2D4圖圖4 -3 光電倍增管構(gòu)造及任務(wù)原理光電倍增管構(gòu)造及任務(wù)原理v4.2.2 光敏電阻光敏電阻v 光敏電阻的任務(wù)原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。光敏電阻的任務(wù)原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。光敏電阻的資料有金屬硫化物、硒化物、光敏電阻的資料有金屬硫化物、硒化物、碲化物等半導(dǎo)體資料。碲化物等半導(dǎo)體資料。 v 在半導(dǎo)體光敏資料兩端裝上電極引線，在半導(dǎo)體光敏資料兩

8、端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成了將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成了光敏電阻，如圖光敏電阻，如圖4-4a所示。所示。v 為了添加靈敏度，兩電極常做成梳狀，為了添加靈敏度，兩電極常做成梳狀，如圖如圖4-4b所示，所示，v 圖形符號如圖圖形符號如圖4-4c所示。所示。 a) mA I 圖圖4-4 光敏電阻機(jī)構(gòu)表示圖及圖形符號光敏電阻機(jī)構(gòu)表示圖及圖形符號 a原理圖原理圖 b)圖圖4-4 光敏電阻機(jī)構(gòu)表示圖及圖形符號光敏電阻機(jī)構(gòu)表示圖及圖形符號 b外形圖外形圖 c)圖圖4-4 光敏電阻機(jī)構(gòu)表示圖及圖形符號光敏電阻機(jī)構(gòu)表示圖及圖形符號 c圖形符號圖形符號 v4.2.3光敏二極管和光敏

9、三極管光敏二極管和光敏三極管v1.光敏二極管光敏二極管v 光敏二極管是一種利用光敏二極管是一種利用PN結(jié)單導(dǎo)游電性結(jié)單導(dǎo)游電性的結(jié)型光電器件，與普通半導(dǎo)體二極管不同的結(jié)型光電器件，與普通半導(dǎo)體二極管不同之處在于其之處在于其PN結(jié)裝在透明管殼的頂部，以便結(jié)裝在透明管殼的頂部，以便接受光照，如圖接受光照，如圖4-5a所示。所示。v 它在電路中處于反向偏置形狀，如圖它在電路中處于反向偏置形狀，如圖4-5b所示。所示。v 光電流與光照度成正比。光電流與光照度成正比。v 還有一種雪崩式光敏二極管還有一種雪崩式光敏二極管APD。 光照 P N a) +RLEU0IAb) 圖圖4 -5 光敏二極管光敏二極管

10、a)構(gòu)造表示圖及圖形符號構(gòu)造表示圖及圖形符號 b根本運(yùn)用電路根本運(yùn)用電路 v2.光敏三極管光敏三極管v 光敏三極管有兩個光敏三極管有兩個PN結(jié)，從而可以獲得電流增結(jié)，從而可以獲得電流增益益 。v 它的構(gòu)造、等效電路、圖形符號及運(yùn)用電路分它的構(gòu)造、等效電路、圖形符號及運(yùn)用電路分別如圖別如圖4-6a、b、c、d所示。所示。v 光敏三極管與一只普通三極控制造在同一個管光敏三極管與一只普通三極控制造在同一個管殼內(nèi)，銜接成復(fù)合管，如圖殼內(nèi)，銜接成復(fù)合管，如圖4-6e所示，稱為達(dá)所示，稱為達(dá)林頓型光敏三極管。它的靈敏度更大林頓型光敏三極管。它的靈敏度更大=12。v 但是達(dá)林頓光敏三極管的漏電暗電流較大，但

11、是達(dá)林頓光敏三極管的漏電暗電流較大，頻響較差，溫漂也較大。頻響較差，溫漂也較大。 +CNNP-eJcJea)CIc= IcboIcboeb)Cec) 圖圖4 6 光敏三極管光敏三極管 a) 構(gòu)造構(gòu)造 b) 等效電路等效電路 c圖形符號圖形符號 d)+UCC U0 =UC C Ic R LIcRLRL+UCC 3 20VU0 =I C R LIceCe) 圖圖4 6 光敏三極管光敏三極管 d) 運(yùn)用電路運(yùn)用電路 e)光敏達(dá)林頓管光敏達(dá)林頓管 v4.2.4光電池光電池v 光電池的任務(wù)原理是基于光生伏打效應(yīng)。光電池的任務(wù)原理是基于光生伏打效應(yīng)。當(dāng)光照射在光電池上時，可以直接輸出電動當(dāng)光照射在光電池上

12、時，可以直接輸出電動勢及光電流。勢及光電流。v 圖圖4-7所示是光電池構(gòu)造與圖形符號。所示是光電池構(gòu)造與圖形符號。v 光電池光電池 的種類很多，有硅、砷化鎵、硒、的種類很多，有硅、砷化鎵、硒、氧化銅、鍺、硫化鎘光電池等。氧化銅、鍺、硫化鎘光電池等。v 運(yùn)用最廣的是硅光電池，優(yōu)點(diǎn)：性能穩(wěn)運(yùn)用最廣的是硅光電池，優(yōu)點(diǎn)：性能穩(wěn)定、光譜范圍寬、頻率特性好、傳送效率高、定、光譜范圍寬、頻率特性好、傳送效率高、能耐高溫輻射、價錢廉價等。能耐高溫輻射、價錢廉價等。 焊點(diǎn)N型硅 +金屬鍍層電極光P型硅PN結(jié)a)b) 圖圖4-7 硅光電池硅光電池 a) 構(gòu)造表示圖構(gòu)造表示圖 b) 圖形符號圖形符號 v4.2.5

13、光電元件的特性光電元件的特性v1.光照特性光照特性v 當(dāng)光電元件上加上一定電壓時，光電流當(dāng)光電元件上加上一定電壓時，光電流I與光電元件上光照度與光電元件上光照度E之間的對應(yīng)關(guān)系，稱之間的對應(yīng)關(guān)系，稱為光照特性。普通可表示為為光照特性。普通可表示為 ：v I = fEv 對于光敏電阻器，因其靈敏度高而光照對于光敏電阻器，因其靈敏度高而光照特性呈非線性，普通用于自動控制中作開關(guān)特性呈非線性，普通用于自動控制中作開關(guān)元件。其光照特性見圖元件。其光照特性見圖4-8a。 光電池的開路電壓V與照度E是對數(shù)關(guān)系，在2000lx的照度下趨于飽和。 在負(fù)載電阻遠(yuǎn)小于光電池內(nèi)阻時，光電池的電流稱為短路電流Isc，

14、與照度呈線性關(guān)系。如圖4-8b直線所示。 光敏二極管的光照特性為線性，適于作檢測元件，其特性如圖4-8c所示。 圖圖 4 -8 光照特性圖光照特性圖(a)光敏電阻器；光敏電阻器；(b)光電池；光電池；(c)光電二極管；光電二極管；(d)光電三極管光電三極管 v 光敏三極管的光照特性呈非線性，v 如圖4-8d所示。但由于其內(nèi)部具有放大作用，故其靈敏度較高。 v2.光譜特性v 光敏元件上加上一定的電壓，這時如有一單色光照射到光敏元件上，假設(shè)入射光功率一樣，光電流會隨入射光波長的不同而變化。v 入射光波長與光敏器件相對靈敏度或相對光電流間的關(guān)系即為該元件的光譜特性。各光敏器件的光譜特性如圖4-9所示

15、。 圖圖4 9各種光敏元件的光譜特性圖各種光敏元件的光譜特性圖 (a)光敏電阻器；光敏電阻器；(b)硅光電二極管；硅光電二極管；(c)光敏管光敏管 v 由圖4-9可見，元件資料不同，所能呼應(yīng)的峰值波長也不同。v 因此，應(yīng)根據(jù)光譜特性來確定光源與光電器件的最正確匹配。v 在選擇光敏元件時，應(yīng)使最大靈敏度在需求丈量的光譜范圍內(nèi)，才有能夠獲得最高靈敏度。v3.伏安特性v 在一定照度下，光電流I與光敏元件兩端電壓V的對應(yīng)關(guān)系，稱為伏安特性。各種光敏元件的伏安特性如圖4-10所示。v 伏安特性可以協(xié)助我們確定光敏元件的負(fù)載電阻，設(shè)計(jì)運(yùn)用電路。 圖圖4 -10 各種光敏元件的伏安特性各種光敏元件的伏安特性

16、 (a)光敏電阻器；光敏電阻器；(b)光電池；光電池；(c)光光電三極管電三極管 v4.頻率特性頻率特性v 在一樣的電壓和同樣幅值的光照下，當(dāng)在一樣的電壓和同樣幅值的光照下，當(dāng)入射光以不同頻率的正弦頻率調(diào)制時，光敏入射光以不同頻率的正弦頻率調(diào)制時，光敏元件輸出的光電流元件輸出的光電流I和靈敏度和靈敏度S會隨調(diào)制頻率會隨調(diào)制頻率f而變化，它們的關(guān)系為：而變化，它們的關(guān)系為：v I = F1f v或或 S = F2f v稱為頻率特性。以光生伏打效應(yīng)原理任務(wù)的稱為頻率特性。以光生伏打效應(yīng)原理任務(wù)的光敏元件如光電池頻率特性較差，光敏元件如光電池頻率特性較差，v 以內(nèi)光電效應(yīng)原理任務(wù)的光敏元件如以內(nèi)光電

17、效應(yīng)原理任務(wù)的光敏元件如 光敏電阻頻率特性更差。光敏電阻頻率特性更差。 圖圖4 -11各種光敏元件的頻率呼應(yīng)各種光敏元件的頻率呼應(yīng) (a)光敏電阻器；光敏電阻器；(b)光電池；光電池；(c)光敏三極管光敏三極管 v5.溫度特性溫度特性v 部分光敏器件輸出受溫度影響較大。部分光敏器件輸出受溫度影響較大。v 光敏電阻，當(dāng)溫度上升時，暗電流增大，光敏電阻，當(dāng)溫度上升時，暗電流增大，靈敏度下降。靈敏度下降。v 光敏晶體管，由于溫度變化對暗電流影光敏晶體管，由于溫度變化對暗電流影響非常大，并且是非線性的，給微光丈量帶響非常大，并且是非線性的，給微光丈量帶來較大誤差。來較大誤差。v 光電池受溫度的影響主要

18、表如今開路電光電池受溫度的影響主要表如今開路電壓隨溫度添加而下降，短路電流隨溫度上升壓隨溫度添加而下降，短路電流隨溫度上升緩慢添加。緩慢添加。v 應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)展溫度補(bǔ)償。應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)展溫度補(bǔ)償。 v6.呼應(yīng)時間呼應(yīng)時間v 不同光敏器件的呼應(yīng)時間有所不同。不同光敏器件的呼應(yīng)時間有所不同。v 光敏電阻較慢，約為光敏電阻較慢，約為10 110s，普通不能用于要求快速呼應(yīng)的場所。，普通不能用于要求快速呼應(yīng)的場所。v 工業(yè)用的硅光敏二極管的呼應(yīng)時間為工業(yè)用的硅光敏二極管的呼應(yīng)時間為105107s左右，左右，v 光敏三極管的呼應(yīng)時間比二極管約慢一光敏三極管的呼應(yīng)時間比二極管約慢一個數(shù)量級，在要求快

19、速呼應(yīng)或入射光、調(diào)制個數(shù)量級，在要求快速呼應(yīng)或入射光、調(diào)制光頻率較高時應(yīng)選用硅光敏二極管。光頻率較高時應(yīng)選用硅光敏二極管。 v4.2.6 光電耦合器件光電耦合器件 v 將發(fā)光器件與光敏元件集成在一同便可將發(fā)光器件與光敏元件集成在一同便可構(gòu)成光電耦合器件，圖構(gòu)成光電耦合器件，圖4-12為其構(gòu)造表示圖。為其構(gòu)造表示圖。v 圖圖a為窄縫透射式，可用于片狀遮擋物體為窄縫透射式，可用于片狀遮擋物體的位置檢測，或碼盤、轉(zhuǎn)速丈量中；的位置檢測，或碼盤、轉(zhuǎn)速丈量中；v 圖圖 b為反射式可用于反光體的位置檢測，為反射式可用于反光體的位置檢測，對被測物不限制厚度；對被測物不限制厚度；v 圖圖c為全封鎖式，用于電路

20、的隔離。為全封鎖式，用于電路的隔離。v 發(fā)光元件多半是發(fā)光二極管，發(fā)光元件多半是發(fā)光二極管，v 光敏元件多為光敏二極管和光敏三極管，光敏元件多為光敏二極管和光敏三極管，少數(shù)采用光敏達(dá)林頓管或光控晶閘管。少數(shù)采用光敏達(dá)林頓管或光控晶閘管。 (a)(b)(c)圖圖 4 -12 光電耦合器典型構(gòu)造光電耦合器典型構(gòu)造 v對于光電耦合器的特性，應(yīng)留意以下各項(xiàng)參數(shù)。v1電流傳輸比 v2輸入輸出間的絕緣電阻 v3輸入輸出間的耐壓 v4輸入輸出間的寄生電容v5最高任務(wù)頻率 v6脈沖上升時間和下降時間 4.3 紅外線傳感器紅外線傳感器v4.3 紅外線傳感器紅外線傳感器v4.3.1概述概述v 凡是存在于自然界的物

21、體，例如：人體、凡是存在于自然界的物體，例如：人體、火焰、冰等物體都會放射出紅外線，只是其火焰、冰等物體都會放射出紅外線，只是其發(fā)射的紅外線的波長不同而已。發(fā)射的紅外線的波長不同而已。v 人體的溫度為人體的溫度為3637C，所放射的紅外，所放射的紅外線波長為線波長為910m屬于遠(yuǎn)紅外線區(qū)。屬于遠(yuǎn)紅外線區(qū)。v 加熱到加熱到400700C的物體，其放射出的的物體，其放射出的紅外線波長為紅外線波長為35m屬于中紅外線區(qū)。屬于中紅外線區(qū)。v 紅外線傳感器可以檢測到這些物體發(fā)射紅外線傳感器可以檢測到這些物體發(fā)射出的紅外線，用于丈量、成象或控制。出的紅外線，用于丈量、成象或控制。 v 用紅外線作為檢測媒介

22、，來丈量某些非電量，比可見光作為媒介的檢測方法要好。其優(yōu)越性表如今：v(1) 紅外線指中、遠(yuǎn)紅外線不受周圍可見光的影響，故可在晝夜進(jìn)展丈量。v(2) 由于待測對象發(fā)射出紅外線，故不用設(shè)光源。v(3) 大氣對某些特定波長范圍的紅外線吸收甚少22.6m ,35m ,814m三個波段稱為“大氣窗口,故適用于遙感技術(shù)。 v 紅外線傳感器按其任務(wù)原理可分為兩類：量子型及熱型。v 熱型紅外線光敏元件的特點(diǎn)是：v 靈敏度較低、呼應(yīng)速度較慢、呼應(yīng)的紅外線波長范圍較寬，價錢比較廉價、能在室溫下任務(wù)。v 量子型紅外線光敏元件的特性那么與熱型正好相反，普通必需在冷卻77K條件下運(yùn)用。 v4.3.2熱釋電型紅外傳感器

23、熱釋電型紅外傳感器v1. 熱釋電效應(yīng)熱釋電效應(yīng)v 假設(shè)使某些強(qiáng)介電質(zhì)物質(zhì)的外表溫度發(fā)假設(shè)使某些強(qiáng)介電質(zhì)物質(zhì)的外表溫度發(fā)生變化，隨著溫度的上升或下降，在這些物生變化，隨著溫度的上升或下降，在這些物質(zhì)外表上就會產(chǎn)生電荷的變化，這種景象稱質(zhì)外表上就會產(chǎn)生電荷的變化，這種景象稱為熱釋電效應(yīng)，是熱電效應(yīng)的一種。為熱釋電效應(yīng)，是熱電效應(yīng)的一種。v 這種景象在鈦酸鋇之類的強(qiáng)介電質(zhì)物質(zhì)這種景象在鈦酸鋇之類的強(qiáng)介電質(zhì)物質(zhì)資料上表現(xiàn)得特別顯著。資料上表現(xiàn)得特別顯著。v 熱釋電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷不是永存的，很熱釋電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷不是永存的，很快便被空氣中的各種離子所結(jié)合?？毂惚豢諝庵械母鞣N離子所結(jié)合。 v2. 熱釋電紅

24、外線光敏元件的資料熱釋電紅外線光敏元件的資料v 熱釋電紅外線光敏元件的資料較多，其中以陶熱釋電紅外線光敏元件的資料較多，其中以陶瓷氧化物及壓電晶體用得最多。瓷氧化物及壓電晶體用得最多。v3. 熱釋電紅外傳感器熱釋電紅外傳感器v 構(gòu)造及電路如圖構(gòu)造及電路如圖4-13，4-14所示。傳感器的敏所示。傳感器的敏感元件是感元件是PZT鈦鋯酸鉛鈦鋯酸鉛 ，在上下兩面做上電極，在上下兩面做上電極，并在外表上加一層黑色氧化膜以提高其轉(zhuǎn)換效率。并在外表上加一層黑色氧化膜以提高其轉(zhuǎn)換效率。v 等效電路是一個在負(fù)載電阻上并聯(lián)一個電容的等效電路是一個在負(fù)載電阻上并聯(lián)一個電容的電流發(fā)生器，其輸出阻抗極高，輸出電壓信號

25、又極電流發(fā)生器，其輸出阻抗極高，輸出電壓信號又極其微弱，管內(nèi)有場效應(yīng)管其微弱，管內(nèi)有場效應(yīng)管FET放大器及厚膜電阻，放大器及厚膜電阻，以到達(dá)阻抗變換的目的。以到達(dá)阻抗變換的目的。內(nèi)接線 氧化膜PZT元件 鋁件 接腳FET 空洞 圖圖 4 13熱釋電紅外傳感器根本構(gòu)造熱釋電紅外傳感器根本構(gòu)造 元件FETDSE Rg RsRs為負(fù)載電阻，有的傳感器內(nèi)無Rs需外接圖圖 4 -14 熱釋電紅外傳感器等效電路熱釋電紅外傳感器等效電路 v4.PVF2 熱釋電紅外傳感器熱釋電紅外傳感器v PVF2是聚偏二氟乙烯的縮寫，是一種經(jīng)是聚偏二氟乙烯的縮寫，是一種經(jīng)過特殊加工的塑料薄膜。過特殊加工的塑料薄膜。v 它具

26、有壓電效應(yīng)，同時也具有熱釋電效它具有壓電效應(yīng)，同時也具有熱釋電效應(yīng)，是一種新型傳感器資料。應(yīng)，是一種新型傳感器資料。v 熱釋電系數(shù)比鉭酸鋰、硫酸三甘肽等要熱釋電系數(shù)比鉭酸鋰、硫酸三甘肽等要低。低。 v 具有不吸濕、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、柔軟、易具有不吸濕、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、柔軟、易加工及本錢低的特點(diǎn)，是制造紅外線監(jiān)測報(bào)加工及本錢低的特點(diǎn)，是制造紅外線監(jiān)測報(bào)警安裝的好資料。警安裝的好資料。 v5.菲涅耳透鏡菲涅耳透鏡v 菲涅耳透鏡是由塑料制成的菲涅耳透鏡是由塑料制成的 特殊設(shè)計(jì)的特殊設(shè)計(jì)的光學(xué)透鏡，配合熱釋電紅外線傳感器運(yùn)用。光學(xué)透鏡，配合熱釋電紅外線傳感器運(yùn)用。 v 透鏡由很多透鏡由很多“盲區(qū)和盲區(qū)和“高

27、靈敏區(qū)組高靈敏區(qū)組成，物體或人體發(fā)射的紅外線經(jīng)過菲涅耳透成，物體或人體發(fā)射的紅外線經(jīng)過菲涅耳透鏡會產(chǎn)生一系列的光脈沖進(jìn)入傳感器，從而鏡會產(chǎn)生一系列的光脈沖進(jìn)入傳感器，從而提高了接納靈敏度。如圖提高了接納靈敏度。如圖4-15所示。所示。v 物體或人體挪動的速度越快，靈敏度就物體或人體挪動的速度越快，靈敏度就越高。目前普通配上透鏡可檢測越高。目前普通配上透鏡可檢測10米上下，米上下，而采用新設(shè)計(jì)的雙重反射型，那么其檢測間而采用新設(shè)計(jì)的雙重反射型，那么其檢測間隔可達(dá)隔可達(dá)20米以上。米以上。 菲涅耳透鏡圖圖4 - 15菲涅耳透鏡的運(yùn)用菲涅耳透鏡的運(yùn)用 4.4 顏色傳感器顏色傳感器v4.4 顏色傳感器

28、顏色傳感器v 顏色傳感器是由單晶硅和非單晶態(tài)硅制顏色傳感器是由單晶硅和非單晶態(tài)硅制成的半導(dǎo)體器件。成的半導(dǎo)體器件。v 物體的顏色是由照射物體的光源和物體物體的顏色是由照射物體的光源和物體本身的光譜反射率決議的。在光源一定的條本身的光譜反射率決議的。在光源一定的條件下，物體的顏色取決于反射的光譜波件下，物體的顏色取決于反射的光譜波長，能測定物體反射的波長，就可以測定長，能測定物體反射的波長，就可以測定物體的顏色。物體的顏色。v 顏色傳感器有兩種：雙顏色傳感器有兩種：雙PN結(jié)光電二極管結(jié)光電二極管簡稱雙結(jié)型和非晶態(tài)集成顏色傳感器。簡稱雙結(jié)型和非晶態(tài)集成顏色傳感器。 v1. 雙結(jié)型顏色傳感器雙結(jié)型顏

29、色傳感器v 在一塊單晶硅基片上作了兩個在一塊單晶硅基片上作了兩個PN結(jié)的三結(jié)的三層構(gòu)造，如圖層構(gòu)造，如圖4-16a所示，其等效電路如圖所示，其等效電路如圖4-16b所示。所示。v 這三層這三層PNP構(gòu)成的兩個光電二極管構(gòu)成的兩個光電二極管PD1及及PD2反相銜接。反相銜接。 v 光電二極管的光譜特性與光電二極管的光譜特性與PN結(jié)的厚薄有結(jié)的厚薄有很大關(guān)系。很大關(guān)系。PN結(jié)的面做得薄一點(diǎn)對藍(lán)光的靈結(jié)的面做得薄一點(diǎn)對藍(lán)光的靈敏度高。敏度高。v PD1與與PD2的厚薄不同所以光譜特性也不的厚薄不同所以光譜特性也不同，如圖同，如圖4-17所示。所示。 電極3PPN絕緣膜電極1電極2a)123PD2PD

30、1b)圖圖4 16 雙結(jié)型顏色傳感器的構(gòu)造與等效電雙結(jié)型顏色傳感器的構(gòu)造與等效電路路 圖圖4-17 雙結(jié)型顏色傳感器的光譜特性雙結(jié)型顏色傳感器的光譜特性 v PD1接近外表，所以對藍(lán)光波長430460nm、綠光波長490570nm有較高的靈敏度。v PD2那么對紅光波長650760nm及紅外線有較高的靈敏度。v 分別測PD1及PD2的短路電流，ISC1、ISC2，可得圖4-18所示的特性。 v 根據(jù)顏色傳感器檢測的短路電流比，由圖4-18可以求出對應(yīng)的波長，即可分辨出不同的顏色。v 由圖4-18可知，不同的溫度，其特性有所變動。因此在作精細(xì)丈量時要在電路上加溫度補(bǔ)償，或者在計(jì)算機(jī)中用軟件進(jìn)展補(bǔ)

31、償。 圖圖 4 18 短路電流比與波長特性短路電流比與波長特性v2. 非晶態(tài)集成顏色傳感器非晶態(tài)集成顏色傳感器v 傳感器的構(gòu)造原理和等效電路如圖傳感器的構(gòu)造原理和等效電路如圖4-19 (a)、(b)所示，在非晶態(tài)的硅的基片上，平排所示，在非晶態(tài)的硅的基片上，平排做了三個光電二極管。做了三個光電二極管。v 在各個光電二極管上分別加上紅在各個光電二極管上分別加上紅R、綠綠G、藍(lán)、藍(lán)B濾色鏡，未來自物體的反濾色鏡，未來自物體的反射光分解為三種顏色。射光分解為三種顏色。v 根據(jù)根據(jù)R、G、B濾色鏡下光電二極管輸出濾色鏡下光電二極管輸出的短路電流大小，經(jīng)過電子線路及計(jì)算機(jī)，的短路電流大小，經(jīng)過電子線路及

32、計(jì)算機(jī)，可以識別十二種以上的顏色?？梢宰R別十二種以上的顏色。 非晶態(tài)硅引線樹脂導(dǎo)電膜 玻璃板濾色鏡RGB圖圖 4 19 非晶態(tài)集成顏色傳感器非晶態(tài)集成顏色傳感器 a)b) AM3301系列集成顏色傳感器的三色相對靈敏度系列集成顏色傳感器的三色相對靈敏度與波長特性如圖與波長特性如圖4-20所示。所示。 波長nm70060050040000.51.0相對靈敏度BGR圖圖 4 20 相對靈敏度與波長特性相對靈敏度與波長特性 非晶態(tài)顏色傳感器的入射光照度與輸出電壓的關(guān)系如圖非晶態(tài)顏色傳感器的入射光照度與輸出電壓的關(guān)系如圖 4-21所示。所示。 圖圖 4-21 非晶態(tài)顏色傳感器輸出電壓與照度關(guān)系非晶態(tài)顏

33、色傳感器輸出電壓與照度關(guān)系 傳感器上有時并聯(lián)一個傳感器上有時并聯(lián)一個100K電阻，以保證電阻，以保證良好的線性度。其放大電路如圖良好的線性度。其放大電路如圖4-22所示。所示。 +-顏色傳感器 100K R CRfV0圖圖 4-22 非晶態(tài)傳感器放大電路僅一路非晶態(tài)傳感器放大電路僅一路 4.5 CZG-GC-500系列紫外火焰?zhèn)飨盗凶贤饣鹧鎮(zhèn)鞲衅鞲衅鱲4.5 CZG-GC-500系列紫外火焰?zhèn)鞲衅飨盗凶贤饣鹧鎮(zhèn)鞲衅鱲 敏感元件為紫外電管，由管殼、充入的敏感元件為紫外電管，由管殼、充入的氣體、陽極和光陰極組成，如圖氣體、陽極和光陰極組成，如圖4-23 所示。所示。v 在火焰中的遠(yuǎn)紫外線的照射下，

34、光陰極在火焰中的遠(yuǎn)紫外線的照射下，光陰極中的電子吸收能量而逸出光陰極外表，在陰中的電子吸收能量而逸出光陰極外表，在陰極電場的作用下向陽極運(yùn)動，從而產(chǎn)生電信極電場的作用下向陽極運(yùn)動，從而產(chǎn)生電信號，到達(dá)檢測火焰的目的。號，到達(dá)檢測火焰的目的。v 該傳感器主要運(yùn)用于火災(zāi)消防系統(tǒng)，尤該傳感器主要運(yùn)用于火災(zāi)消防系統(tǒng)，尤其是一些易燃易爆場所，用來檢測火焰的產(chǎn)其是一些易燃易爆場所，用來檢測火焰的產(chǎn)生。同時，該傳感器也可用于發(fā)動機(jī)、鍋爐、生。同時，該傳感器也可用于發(fā)動機(jī)、鍋爐、窯爐等的火焰報(bào)警系統(tǒng)。窯爐等的火焰報(bào)警系統(tǒng)。圖圖4-23 CZG-GC-500系列紫外火焰?zhèn)鞲衅飨盗凶贤饣鹧鎮(zhèn)鞲衅?.6 光纖傳感器

35、光纖傳感器v4.6 光纖傳感器光纖傳感器v 光纖傳感器按照光纖的運(yùn)用方式可分為光纖傳感器按照光纖的運(yùn)用方式可分為功能型傳感器和非功能型傳感器。功能型傳感器和非功能型傳感器。v 功能型傳感器是利用光纖本身的特性隨功能型傳感器是利用光纖本身的特性隨被丈量發(fā)生變化，利用光纖作為敏感元件，被丈量發(fā)生變化，利用光纖作為敏感元件，又稱為傳感型光纖傳感器。又稱為傳感型光纖傳感器。v 非功能型傳感器是利用其他敏感元件來非功能型傳感器是利用其他敏感元件來感受被丈量變化，光纖僅作為光的傳輸介感受被丈量變化，光纖僅作為光的傳輸介質(zhì)，也稱為傳光型光纖傳感器或稱混合型質(zhì)，也稱為傳光型光纖傳感器或稱混合型光纖傳感器。光纖

36、傳感器。v4.6.1 光纖傳感元件光纖傳感元件v 光導(dǎo)纖維是用比頭發(fā)絲還細(xì)的石英玻璃光導(dǎo)纖維是用比頭發(fā)絲還細(xì)的石英玻璃制成的，每根光纖由圓柱形的內(nèi)芯和包層制成的，每根光纖由圓柱形的內(nèi)芯和包層組成。內(nèi)芯的折射率略大于包層的折射率。組成。內(nèi)芯的折射率略大于包層的折射率。v 光是直線傳播的。然而入射到光纖中的光是直線傳播的。然而入射到光纖中的光線卻能限制在光纖中，而且隨著光纖的光線卻能限制在光纖中，而且隨著光纖的彎曲而走彎曲的道路，并能傳送到很遠(yuǎn)的彎曲而走彎曲的道路，并能傳送到很遠(yuǎn)的地方去。地方去。v 光纖的直徑比光的波長大很多，可以用光纖的直徑比光的波長大很多，可以用幾何光學(xué)的方法來闡明光在光纖中

37、的傳播。幾何光學(xué)的方法來闡明光在光纖中的傳播。v 當(dāng)光從光密折射率大介質(zhì)射向光疏折射率小介質(zhì)，且入射角大于臨界角時，光會產(chǎn)生全反射，即光不再分開光密介質(zhì)。v 光纖圓柱形內(nèi)芯的折射率n1大于包層的折射率n2，因此，如圖4-25所示，在角2之間的入射光，除了在光纖玻璃中吸收和散射之外，大部分在界面上產(chǎn)生多次反射，以鋸齒形的線路在光纖中傳播。v 在光纖的末端以與入射角相等的出反射角射出光纖。n 0 2 n 1 n 2圖圖4 -25 光導(dǎo)纖維中光的傳輸特性光導(dǎo)纖維中光的傳輸特性 光纖的主要參數(shù)和類型如下：1數(shù)值孔徑： 無論光源發(fā)射功率有多大，只需2張角之內(nèi) 的光功率能被光纖接納。角2與光纖內(nèi)芯和包層資

38、料的折射率有關(guān)，我們將的正弦定義為光纖的數(shù)值孔徑NA。212221)(sinnnNA 普通希望有大的數(shù)值孔徑普通希望有大的數(shù)值孔徑,以利于耦合效率的提高以利于耦合效率的提高,但數(shù)值孔徑越大但數(shù)值孔徑越大,光光信號畸變就越嚴(yán)重信號畸變就越嚴(yán)重,所以要適中選擇。所以要適中選擇。 2光纖方式： 光纖方式簡單地說就是光波沿光纖傳輸?shù)耐緩胶头绞健?多模光纖中，同一光信號采用很多方式傳輸，會使這一光信號分裂為不同時間到達(dá)接納端的多個小信號，導(dǎo)致合成信號畸變。 希望方式數(shù)量越少越好，盡能夠在單模方式下任務(wù)，即單模光纖。階躍型的圓筒光纖內(nèi)傳播的方式數(shù)量可簡單表示為： 0212221)(nndv 3傳播損耗：

39、由于光纖纖芯資料的吸收、散射以及光纖彎曲處的輻射損耗等影響，光信號在光纖的傳播不可防止地會有損耗。 假設(shè)從纖芯左端輸入一個光脈沖，其峰值強(qiáng)度光功率為Io，傳播損耗后，光纖中任一點(diǎn)處的光強(qiáng)度為：LeILI0)(4光纖類型 按折射率變化分為階躍型光纖和漸變型光纖。 按傳輸方式多少分為單模光纖與多模光纖。 v4.6.2 常用光纖傳感器常用光纖傳感器v 光纖傳感器的種類很多，任務(wù)原理也各光纖傳感器的種類很多，任務(wù)原理也各不一樣，但都離不開光的調(diào)制和解調(diào)兩個環(huán)不一樣，但都離不開光的調(diào)制和解調(diào)兩個環(huán)節(jié)。節(jié)。v 光調(diào)制就是把某一被測信息加載到傳輸光調(diào)制就是把某一被測信息加載到傳輸光波上。光波上。v 承載了被

40、測信息的已調(diào)制光，傳輸?shù)焦獬休d了被測信息的已調(diào)制光，傳輸?shù)焦馓綔y系統(tǒng)后再經(jīng)解調(diào)，便可獲得所需的該被探測系統(tǒng)后再經(jīng)解調(diào)，便可獲得所需的該被測信息。測信息。v 常用的光調(diào)制方法有強(qiáng)度調(diào)制、相位調(diào)常用的光調(diào)制方法有強(qiáng)度調(diào)制、相位調(diào)制、頻率調(diào)制、偏振調(diào)制等幾種。制、頻率調(diào)制、偏振調(diào)制等幾種。 v 1. 光纖壓力傳感器光纖壓力傳感器v 按光強(qiáng)度調(diào)制原理制成，構(gòu)造如圖按光強(qiáng)度調(diào)制原理制成，構(gòu)造如圖4-26所示，其任務(wù)原理是所示，其任務(wù)原理是:v 1被測力作用于膜片，使光纖與膜被測力作用于膜片，使光纖與膜片間的氣隙減小，使棱鏡與光吸收層之間片間的氣隙減小，使棱鏡與光吸收層之間的氣隙發(fā)生改動。的氣隙發(fā)生改動。

41、v 2氣隙發(fā)生改動引起棱鏡界面上全氣隙發(fā)生改動引起棱鏡界面上全內(nèi)反射的部分破壞，呵斥一部分光分內(nèi)反射的部分破壞，呵斥一部分光分開棱鏡的上界面，進(jìn)入吸收層并被吸收，開棱鏡的上界面，進(jìn)入吸收層并被吸收，致使反射回接納光纖的光強(qiáng)度減小。致使反射回接納光纖的光強(qiáng)度減小。 v 3接納光纖內(nèi)反射光強(qiáng)度的改動可由橋式光接納器檢測出來。v 4橋式光接納器輸出信號的大小只與光纖和膜片間的間隔和膜片的外形有關(guān)。v 光纖壓力傳感器不受電磁干擾，呼應(yīng)速度快、尺寸小、分量輕、耐熱性好。v 由于沒有導(dǎo)電元件，特別適宜于有防爆要求的場所運(yùn)用。 圖圖4 26 光纖壓力傳感器構(gòu)造光纖壓力傳感器構(gòu)造1膜片；膜片；2光吸收層；光吸

42、收層；3墊圈；墊圈；4光導(dǎo)纖維；光導(dǎo)纖維；5橋式橋式光接納線路；光接納線路；6發(fā)光二極管；發(fā)光二極管；7殼體；殼體；8棱鏡；棱鏡；9上蓋。上蓋。 v2. 光纖血流傳感器光纖血流傳感器v 這種傳感器是利用頻率調(diào)制原理，也就這種傳感器是利用頻率調(diào)制原理，也就是利用光的多普勒效應(yīng)，在這里光纖只起傳是利用光的多普勒效應(yīng)，在這里光纖只起傳輸作用。輸作用。v 如圖如圖4-27所示。激光器發(fā)出的光波頻率所示。激光器發(fā)出的光波頻率為為f，激光束由分束器分為兩束，一束作為丈，激光束由分束器分為兩束，一束作為丈量光束，經(jīng)過光纖探針進(jìn)到被測血液中，量光束，經(jīng)過光纖探針進(jìn)到被測血液中， 由由于血流速度于血流速度 ，其

43、反射光具有多普勒頻移，其反射光具有多普勒頻移f 。另一束作為參考光由頻移器產(chǎn)生參考頻移。另一束作為參考光由頻移器產(chǎn)生參考頻移。v 光電二極管接納該兩束光信號，送入頻光電二極管接納該兩束光信號，送入頻率分析器分析，記錄儀上顯示對應(yīng)于血流速率分析器分析，記錄儀上顯示對應(yīng)于血流速度的多普勒頻移譜，如圖度的多普勒頻移譜，如圖4-28所示。所示。 氬氖激光器頻率分析器記錄儀 光電二極管 動脈血管光纖探針托座頻移器分束器圖圖4 -27 光纖血流傳感器光纖血流傳感器 f1 f0O I相對電流ff / Hz圖圖4 28 多普勒頻移譜多普勒頻移譜 多普勒頻移譜如圖多普勒頻移譜如圖4-28所示，所示，I表示輸出的

44、光電流；表示輸出的光電流；f0表示最大頻移；表示最大頻移；f的符號由血流方向確定。的符號由血流方向確定。 4.7 光傳感器運(yùn)用實(shí)例光傳感器運(yùn)用實(shí)例v4.7 光傳感器運(yùn)用實(shí)例光傳感器運(yùn)用實(shí)例v4.7.1 自動照明燈自動照明燈v 電路如圖電路如圖4-29所示。所示。D1為觸發(fā)二極管，為觸發(fā)二極管，觸發(fā)電壓約為觸發(fā)電壓約為30V左右。左右。v 白天，光敏電阻的阻值低，白天，光敏電阻的阻值低， A點(diǎn)分壓低點(diǎn)分壓低于于30V，觸發(fā)二極管截止，雙向可控硅無觸，觸發(fā)二極管截止，雙向可控硅無觸發(fā)電流，發(fā)電流，T1、T2之間呈斷開形狀。之間呈斷開形狀。v 晚上天黑，光敏電阻的阻值添加，晚上天黑，光敏電阻的阻值添

45、加，A點(diǎn)點(diǎn)電壓大于電壓大于30V，觸發(fā)二極管導(dǎo)通，雙向可控，觸發(fā)二極管導(dǎo)通，雙向可控硅呈導(dǎo)通形狀，電燈亮。硅呈導(dǎo)通形狀，電燈亮。220VT2T1D1GC2R2A R1 C1GR圖圖4 29 自動照明燈電路自動照明燈電路 v4.7.2 光電式數(shù)字轉(zhuǎn)速表光電式數(shù)字轉(zhuǎn)速表v 如圖如圖4-30a所示，在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上涂所示，在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上涂上黑白相間的兩色條紋。上黑白相間的兩色條紋。v 當(dāng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)動時，反光與不反光交替出當(dāng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)動時，反光與不反光交替出現(xiàn)，所以光電元件延續(xù)的接納光的反射信號，現(xiàn)，所以光電元件延續(xù)的接納光的反射信號，輸出電脈沖。輸出電脈沖。v 再經(jīng)過放大整形電路見圖再經(jīng)過放大整形電路見圖

46、4-31，輸，輸出整齊的方波信號，由數(shù)字頻率計(jì)測出電機(jī)出整齊的方波信號，由數(shù)字頻率計(jì)測出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。的轉(zhuǎn)速。v 圖4-30(b)是在電機(jī)軸上固定一個調(diào)制盤，上面開一些固定間隔的孔洞，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時將發(fā)光二極管發(fā)出的恒定光調(diào)制成隨時間變化的調(diào)制光。v 同樣經(jīng)光電元件接納，放大整形電路整形，輸出整齊的方波脈沖信號。v 每分鐘轉(zhuǎn)速n與輸出的方波脈沖頻率f以及孔數(shù)或黑白條紋數(shù)N的關(guān)系如下： Nfn60 a) 發(fā)光二極管電機(jī) 數(shù)字頻率計(jì)光電元件 放大整形電路圖圖4-30 光電式數(shù)字轉(zhuǎn)速表任務(wù)原理圖光電式數(shù)字轉(zhuǎn)速表任務(wù)原理圖 b) 發(fā)光二極管電機(jī) 數(shù)字頻率計(jì) 光電元件 放大 整形電路調(diào)制盤 調(diào)制盤圖圖4

47、-30 光電式數(shù)字轉(zhuǎn)速表任務(wù)原理圖光電式數(shù)字轉(zhuǎn)速表任務(wù)原理圖 R1 R3 R22 C1 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 BG1 BG3 C2 BG2U0+E有光照 無光照圖圖4-31 放大整形電路原理圖放大整形電路原理圖 v4.7.3 物體長度及運(yùn)動速度的檢測物體長度及運(yùn)動速度的檢測v 消費(fèi)上經(jīng)常需求檢測工件的運(yùn)動速度。圖消費(fèi)上經(jīng)常需求檢測工件的運(yùn)動速度。圖4-32是利用光電元件檢測工件運(yùn)動速度的表示圖和電路是利用光電元件檢測工件運(yùn)動速度的表示圖和電路簡圖。簡圖。v 當(dāng)工件自左向右運(yùn)動時，首先遮斷光源當(dāng)工件自左向右運(yùn)動時，首先遮斷光源A的光線，的光線，經(jīng)過設(shè)定的經(jīng)過設(shè)定的S0間隔后

48、再遮斷光源間隔后再遮斷光源B的光線，經(jīng)光敏的光線，經(jīng)光敏元件和元件和 RS觸發(fā)器輸出高頻脈沖，計(jì)數(shù)器進(jìn)展計(jì)數(shù)。觸發(fā)器輸出高頻脈沖，計(jì)數(shù)器進(jìn)展計(jì)數(shù)。v 設(shè)高頻脈沖計(jì)數(shù)器所計(jì)脈沖數(shù)為設(shè)高頻脈沖計(jì)數(shù)器所計(jì)脈沖數(shù)為n 和脈沖周期和脈沖周期為為T，那么可計(jì)算物體平均運(yùn)動速度為：，那么可計(jì)算物體平均運(yùn)動速度為： nTStS00 S 0LEDBLEDAQL7689清零信號 VAVBSR 3 14 25 圖圖4 32 光電檢測運(yùn)動物體的速度表示圖光電檢測運(yùn)動物體的速度表示圖 1-光源光源A ；2-光敏元件光敏元件VA ；3-運(yùn)動物體運(yùn)動物體 ；4-光源光源B ；5-光敏元件光敏元件VB ；6-RS觸發(fā)器；觸發(fā)

49、器；7-高頻脈沖信號源；高頻脈沖信號源；8-計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)器；9-顯示器顯示器 tLt tLSRQ圖圖4 32 光電檢測運(yùn)動物體的速度高頻脈沖信號光電檢測運(yùn)動物體的速度高頻脈沖信號v4.7.4 紅外自動干手器紅外自動干手器 v 如圖如圖4-33所示。反相器所示。反相器F1、F2、晶體管、晶體管VT1及及紅外發(fā)射二極管紅外發(fā)射二極管VL1等組成紅外光脈沖信號發(fā)射電等組成紅外光脈沖信號發(fā)射電路。路。v 紅外光敏二極管紅外光敏二極管VD2及后續(xù)電路組成紅外光脈及后續(xù)電路組成紅外光脈沖的接納、放大、整形、濾涉及開關(guān)電路。沖的接納、放大、整形、濾涉及開關(guān)電路。v 當(dāng)將手放在干手器的下方當(dāng)將手放在干手器的下方1015cm時，由時，由VL1發(fā)射的紅外光線經(jīng)人手反射后被紅外光敏二極管發(fā)射的紅外光線經(jīng)人手反射后被紅外光敏二極管VD2接納，電路輸出使接納，電路輸出使VT4導(dǎo)通。導(dǎo)通。v 繼電器繼電器KM得電任務(wù)，觸點(diǎn)得電任務(wù)，觸點(diǎn)KM1閉合接通電熱風(fēng)閉合接通電熱風(fēng)機(jī)，熱風(fēng)吹向手部。機(jī)，熱風(fēng)吹向手部。 手手熱風(fēng)機(jī)熱風(fēng)機(jī)繼電器繼電器KM延時電路延時電路紅外光接納紅外光接納紅外光發(fā)射紅外光發(fā)射信號處置信號處置交流交流電源電源圖圖4-33 紅外自動干手器電路原理框圖紅外自動干手器電