光照度傳感器 最全

光照度檢測成員分工：傳感器應(yīng)用視頻搜集10道選擇、10道填空關(guān)于傳感器分類資料的搜集傳感器的應(yīng)用，匯總ppt傳感器的原理資料的搜集光照度檢測什么是光照度光電效應(yīng)怎樣檢測光照度光電傳感器的應(yīng)用光電傳感器的分類什么是光照度？

光照度即每平方米的流明（lm）數(shù)，也叫做勒克斯（Lux），是照度的國際單位，又稱米燭光?？梢詷?biāo)作勒［克斯］，簡稱勒。英為lux，簡作lx.

有時為了充分利用光源，常在光源上附加一個反射裝置，使得某些方向能夠得到比較多的光通量，以增加這一方向被照面上的照度。例如攝像、攝影照明燈、手電筒和汽車前燈等都裝有反光鏡。

關(guān)系：1

lux=1

lm/平方米=1

cd×

sr/平方米流明流明，光通量的單位。發(fā)光強(qiáng)度為1坎德拉(cd)的點光源，在單位立體角sr（1球面度）內(nèi)發(fā)出的光通量為“1流明”，英文縮寫(lm)。簡單來說，就是指蠟燭一燭光在1公尺（1米）以外所顯現(xiàn)出的亮度。一個普通40瓦的白熾燈泡，其發(fā)光效率大約是每瓦10流明，因此可以發(fā)出400流明的光。40瓦的白熾燈220伏時，光通量為340流明。光通量是描述單位時間內(nèi)光源輻射產(chǎn)生視覺響應(yīng)強(qiáng)弱的能力，單位是流明，也叫明亮度。照度照度是反映光照強(qiáng)度的一種單位，其物理意義是照射到單位面積上的光通量.1967年法國第十三屆國際計量大會規(guī)定了以坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分別作為發(fā)光強(qiáng)度、光亮度、光通量和光照度等的單位，為統(tǒng)一工程技術(shù)中使用的光學(xué)度量單位有重要意義。各種環(huán)境照度值：單位lux3000～1500

制圖、精密工作1500～750

設(shè)計室、分析、組立線、涂裝開刀房

750～300

包裝、計量、表面處理、倉庫辦公室300～150

染色、鑄造、電氣室病房、藥品室、病床

150～75

走廊、通道、樓梯、化妝室、廁所

75～30

倉庫、屋外動力設(shè)備、醫(yī)院各種環(huán)境照度值：單位lux怎樣來測光照度?光電式傳感器現(xiàn)代檢測技術(shù)概述

光電式傳感器是采用光電元件作為檢測元件、將光通量轉(zhuǎn)換為電量的一種傳感器。其基礎(chǔ)是光電轉(zhuǎn)換元件的光電效應(yīng)。先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。具有非接觸、高精度、高分辨率、高可靠性、反映快等特點，使其在檢測和控制領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience光電式傳感器原理光電式傳感器一般由輻射源、光學(xué)通路、光電器件三部分組成。被測量作用于輻射源或光學(xué)通路，從而將被測信息調(diào)制到光波上，使光波的強(qiáng)度、相位、空間分布和頻譜分布等發(fā)生改變，光電器件將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)后續(xù)電路解調(diào)分離出被測信息，從而實現(xiàn)對被測量的測量。

1)吸收式2)反射式1.被測物體位于恒定光源與光電元件之間，根據(jù)被測物對光的吸收程度或?qū)ζ渥V線的選擇來測定被測參數(shù)。如測量液體、氣體的透明度、混濁度，對氣體進(jìn)行成分分析，測定液體中某種物質(zhì)的含量等。2.恒定光源發(fā)出的光投射到被測物體上，被測物體把部分光通量反射到光電元件上,根據(jù)反射的光通量多少測定被測物表面狀態(tài)和性質(zhì)。例如測量零件的表面粗糙度、表面缺陷、表面位移等。光電傳感器的四種工作方式

3)遮光式4)輻射式3.被測物體位于恒定光源與光電元件之間，光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測物遮去其一部分，使作用在光電元件上的光通量減弱，減弱的程度與被測物在光學(xué)通路中的位置有關(guān)。利用這一原理可以測量長度、厚度、線位移、角位移、振動等。。4.被測物體本身就是輻射源，它可以直接照射在光電元件上，也可以經(jīng)過一定的光路后作用在光電元件上。光電高溫計、比色高溫計、紅外偵察和紅外遙感等均屬于這一類。這種方式也可以用于防火報警和構(gòu)成光照度計等。。HeinrichLudwigPlanck1858-1947光電效應(yīng)HeinrichHertz（

1857—1894）

AlbertEinstein（1879-1955）

當(dāng)弧光燈發(fā)出的光束照射到鋅板上時，驗電器指針擺動。提出著名的普朗克輻射公式、光量子假說（能量量子）在《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個啟發(fā)性觀點》一文中，用光量子理論對光電效應(yīng)進(jìn)行了全面的解釋。光電效應(yīng)光電元件的理論基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。光可以認(rèn)為是由一定能量的粒子（光子）所形成，每個光子具有的能量hγ正比于光的頻率γ（h為普朗克常數(shù)）。用光照射某一物體，可以看做物體受到一連串能量為hγ的光子所轟擊。物體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)。

外光電效應(yīng)

外光電效應(yīng)器件

內(nèi)光電效應(yīng)

內(nèi)光電效應(yīng)器件

｛｛｛光電效應(yīng)光電管光電倍增管光敏電阻、光電池、光敏二極管光敏三極管光電傳感器

光照射在某些光電材料上時，材料表面的電子吸收光子的能量，若電子吸收的能量足夠大，它能克服正離子的束縛而逸出材料的表面，進(jìn)入外界空間，這種現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。

光照射在某些物質(zhì)上，物質(zhì)的電子吸收光子的能量而釋放電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。釋放的電子稱為光電子。能產(chǎn)生光電效應(yīng)的物質(zhì)稱為光電材料。外光電效應(yīng)外光電效應(yīng)可由愛因斯坦光電方程來描述：外光電效應(yīng)式中：h——普朗克常數(shù)=6.626×10-34(J·s)

γ——光的頻率（s-1）m——電子質(zhì)量；

v——電子逸出速度。因此，光電材料表面多數(shù)涂覆一層薄的逸出功小的化合物，例如，銫、氧化銫和銻化銫等。入射光的頻率愈高（其波長愈短），其光子能量愈大，愈容易產(chǎn)生外光電效應(yīng)，而與光強(qiáng)無關(guān)。在能產(chǎn)生外光電效應(yīng)的前提下，單位時間內(nèi)逸出的電子數(shù)量與光強(qiáng)成正比，因此光電流與光強(qiáng)成正比。根據(jù)外光電效應(yīng)制造的光電元件有光電管和光電倍增管等。光電管外光電效應(yīng)器件1.

光電管可分為兩大類：真空光電管和充氣光電管，結(jié)構(gòu)類似，都是內(nèi)裝有光陰極和陽極的玻璃管。外光電效應(yīng)器件→光電管(1)真空光電管

真空光電管由一個陰極K和一個陽極A構(gòu)成，共同封裝在一個真空玻璃泡內(nèi)，陰極K和電源負(fù)極相聯(lián)，陽極A通過負(fù)載電阻同電源正極相接，因此管內(nèi)形成電場。當(dāng)光照射陰極時，電子便從陰極逸出，在電場作用下被陽極收集，形成電流，該電流引起負(fù)載上的壓降隨光照強(qiáng)弱而變化，從而實現(xiàn)了光信號轉(zhuǎn)換為電信號的目的。外光電效應(yīng)器件→光電管

(2)充氣光電管

如果在玻璃管內(nèi)充入少量的惰性氣體(如氬、氖等)，即構(gòu)成充氣光電管。當(dāng)充氣光電管的陰極被光照射后，產(chǎn)生的光電子在飛向陽極的途中，對惰性氣體進(jìn)行轟擊，使其電離，從而產(chǎn)生更多的自由電子，形成數(shù)倍于真空光電管的光電流，提高了光電變換的靈敏度。但充氣光電管的光電流與入射光強(qiáng)度不成比例關(guān)系，所以較少采用。充氣光電管的管內(nèi)可充單純氣體或混合氣體。

外光電效應(yīng)器件→光電管

光電管符號及測量電路IφUL

ROE（+50~+70）V光電管的圖形符號及測量電路如圖所示。外光電效應(yīng)器件→光電管23614

5一種常見的光電管外形1-陽極A2-陰極K3-玻璃外殼4-管座5-電極引腳6-定位銷129464N

紫外光電管

外光電效應(yīng)器件→光電管

光電管的基本特性

暗電流：無光照時，光電流不為零的現(xiàn)象；溫度特性：光電管的光照特性、伏安特性等會受溫度影響；頻率特性：當(dāng)光強(qiáng)按照一定頻率變化時，光電流隨頻率變化的關(guān)系；穩(wěn)定性和衰老：短期穩(wěn)定性好；入射光越強(qiáng)衰老越快。光電管的基本特性外光電效應(yīng)器件光電倍增管外光電效應(yīng)器件→光電倍增管

光電倍增管的工作原理建立在光電發(fā)射和二次發(fā)射的基礎(chǔ)之上。在玻璃管內(nèi)除有光電陰極和光電陽極外，還有若干個光電倍增極，光電倍增極的形狀及位置設(shè)置得正好使前一倍增極發(fā)射的電子繼續(xù)轟擊后一倍增極。光電倍增極上涂有在電子轟擊下能放射更多“次級電子”的材料，常用的有銻化鎢、氧化銀鎂合金等。U0RLD1D3KAD2D4φ圖光電倍增管結(jié)構(gòu)及工作原理外光電效應(yīng)器件→光電倍增管

工作時倍增極電位是逐級增高的，當(dāng)入射光照射光電陰極K時，立刻有電子逸出，逸出的電子受到第一倍增極正電位作用，使之加速打在第一倍增極，第一倍增極發(fā)射的電子(即二次發(fā)射)在第二倍增極更高正電位作用下，再次被加速打在第二倍增極上，第二倍增極又會產(chǎn)生二次電子發(fā)射，這樣逐級前進(jìn)，直到電子被陽極A收集為止。陰極K第一倍增極第四倍增極第三倍增極第二倍增極陽極A入射光RLU0D1D4D3D2IAKAR4R3R2R1R5特點：靈敏度高適合弱光強(qiáng)光易損壞外光電效應(yīng)器件→光電倍增管

光電倍增管的放大性能用倍增系數(shù)M衡量。M等于各個倍增電極的二次發(fā)射電子倍數(shù)di(i=1,2,…)的乘積，若有n個倍增電極，且每級的di都一樣，則

一般M在105～108之間。因此，設(shè)光電陰極的光電流為I0

，則到達(dá)陽極的電流為

外光電效應(yīng)器件→光電倍增管

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，多用于微光測量。幾種光電倍增管的外形如圖所示。內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)按其工作原理可分為：光電導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)1.光電導(dǎo)效應(yīng)在光照射下，半導(dǎo)體材料的電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過渡到自由狀態(tài)，從而引起材料載流子濃度增加，使電阻率變化，這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。2.光生伏特效應(yīng)在光線作用下，能使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。典型光電元件有光電池等?；趦?nèi)光電效應(yīng)的光電器件有光敏電阻、光電池、光敏二極管和光敏三極管等

內(nèi)光電效應(yīng)光敏電阻內(nèi)光電效應(yīng)→光敏電阻光敏電阻結(jié)構(gòu)圖1-梳狀電極；2-光導(dǎo)體；3-透光窗口;4-外殼;5-絕緣基體；6-黑色玻璃支柱：7-引腳光敏電阻RGRL光敏電阻又稱光導(dǎo)管，是一種均質(zhì)半導(dǎo)體光電器件。在玻璃底板上均勻地涂上一層薄薄的半導(dǎo)體材料，兩端裝上金屬電極，然后壓入塑料封裝體內(nèi)。無光照射時：呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，稱暗阻，一般在兆歐級。有光照射時：呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，稱亮阻，一般在幾千歐以下。靈敏度高，體積小，重量輕，性能穩(wěn)定，價格便宜。在檢測與自動化技術(shù)中廣泛應(yīng)用內(nèi)光電效應(yīng)→光敏電阻將光敏電阻接到外電路中時，若改變光照射，回路電流改變。為提高光敏電阻的靈敏度，應(yīng)盡量減小電極間的距離。面積較大的光敏電阻，通常采用在光敏電阻薄膜上蒸鍍金屬梳狀電極。常用的光敏電阻材料有硫化鎘、硒化鉛、碲化鋁等。內(nèi)光電效應(yīng)→光敏電阻光敏電阻演示當(dāng)光敏電阻受到光照時，光生電子—空穴對增加，阻值減小，電流增大。內(nèi)光電效應(yīng)→光敏電阻光敏電阻的基本特性②光照特性指光敏電阻的光電流I和光照強(qiáng)度之間的關(guān)系右圖為光敏電阻的光照特性光敏電阻的基本特性①伏安特性：在一定照度下，流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)系。右圖為硫化鎘光敏電阻的伏安特性

③光譜特性光敏電阻的相對光敏靈敏度與入射波長的關(guān)系。即光敏電阻對入射光的光譜具有選擇作用，即光敏電阻對不同波長的入射光有不同的靈敏度。光敏電阻的基本特性④溫度特性光敏電阻和其它半導(dǎo)體器件一樣，受溫度影響較大。溫度變化時，影響光敏電阻的光譜響應(yīng)、靈敏度和暗電阻。硫化鉛光敏電阻受溫度影響更大。右圖為硫化鉛光敏電阻的光譜溫度特性光敏電阻的基本特性內(nèi)光電效應(yīng)光電池光電池

光電池是在光線照射下，利用光生伏特效應(yīng)，將光量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱觿莸墓怆娖骷?。由于它常用于把太陽能變成電能，因此又稱太陽能電池。內(nèi)光電效應(yīng)→光電池編碼器用硅光電池太陽能應(yīng)急燈內(nèi)光電效應(yīng)→光電池光電池的種類很多，有硅、砷化鎵、硒、氧化銅、鍺、硫化鎘光電池等。應(yīng)用最廣的是硅光電池，優(yōu)點：性能穩(wěn)定、光譜范圍寬、頻率特性好、傳遞效率高、能耐高溫輻射、價格便宜等。光電池的工作原理是基于光生伏打效應(yīng)。當(dāng)光照射在光電池上時，可以直接輸出電動勢及光電流。硅光電池結(jié)構(gòu)

硅光電池因為性能穩(wěn)定、光譜范圍寬、轉(zhuǎn)換效率高、價格低廉等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用，又稱為太陽能電池。N型硅片上用擴(kuò)散的方式摻入一些P型雜質(zhì)（如硼）形成一個大面積的PN結(jié)，當(dāng)入射光照射到P型表面時，光生電子在PN結(jié)電場作用下被拉向N區(qū)，光生空穴被拉向P區(qū)，從而形成光生電動勢。內(nèi)光電效應(yīng)→光電池(1-a)

光電池的結(jié)構(gòu)圖

(1-b)

光電池的工作原理示意圖光電池符號和基本工作電路光電池的工作原理示意圖內(nèi)光電效應(yīng)→光電池

光電池與外電路的連接方式有兩種。一種是把PN結(jié)兩端通過外導(dǎo)線短接，形成流過外電路的短路電流。另一種是開路電壓輸出。內(nèi)光電效應(yīng)→光電池

光電池光照特性如左圖，輸出短路電流與光照有較好的線性關(guān)系。短路電流是負(fù)載電阻相對于光電池內(nèi)阻來說很小時的電流值，一般負(fù)載電阻在100W以下時可作為線性檢測元件。開路電壓與光照度關(guān)系呈非線性，但靈敏度高，宜用作開關(guān)元件。光電池電流與照度的關(guān)系如右圖。

光電池的基本特性

光電池的基本特性①光譜特性光電池對不同波長的光的靈敏度是不同的。硅光電池的光譜響應(yīng)波長范圍0.4~1.2μm，硒光電池在0.38~0.75μm，硅電池的光譜響應(yīng)范圍寬，硒光電池在可見光范圍內(nèi)有較高的靈敏度，適宜測可見光。光電池的基本特性②光照特性光電池在不同光照度下，其光電流和光生電動勢是不同的，它們之間的關(guān)系就是光照特性。由圖可知：短路電流在很大范圍內(nèi)與光照度成線性關(guān)系，而開路電壓（負(fù)載電阻無窮大時）與光照度的關(guān)系是非線性的，在2000lx照度時趨于飽和。③頻率特性由圖可見：硅光電池有較好的頻率響應(yīng)特性和較高的頻率特性④溫度特性是描述光電池的開路電壓和短路電流隨溫度變化的情況。右圖為硅光電池的溫度特性

光電池的基本特性內(nèi)光電效應(yīng)光電二極管特制的單排和多排光敏二極管探測器內(nèi)光電效應(yīng)→光電二極管PN光內(nèi)光電效應(yīng)→光電二極管工作原理：

無光照時，少數(shù)載流子在反向偏壓作用下形成微小的反向電流——暗電流；受到光照時，在外加反向電壓和內(nèi)電場作用下，光生電子空穴使少數(shù)載流子濃度大大增加，并分別被拉向N區(qū)和P區(qū)，反向電流大大增加，形成光電流。內(nèi)光電效應(yīng)→光電二極管內(nèi)光電效應(yīng)光電三極管基區(qū)內(nèi)光電效應(yīng)→光電三極管NPN型光敏晶體管結(jié)構(gòu)和基本電路內(nèi)光電效應(yīng)→光電三極管①光譜特性：指光敏晶體管在光照度一定時，輸出的光電流（或相對光譜靈敏度）隨入射光的波長而變化的關(guān)系。圖看出：硅光敏晶體管適用于0.4~1.1μm波長，最靈敏的響應(yīng)波長為0.8~0.9μm；鍺光敏晶體管適用于0.6~1.8μm的波長，其最靈敏的響應(yīng)波長為1.4~1.5μm。光敏管的基本特性④頻率特性：光敏晶體管的頻率特性是光敏晶體管輸出的光電流（或相對靈敏度）與光強(qiáng)變化頻率的關(guān)系。由圖可以看出：負(fù)載電阻越大，高頻響應(yīng)越差。光敏管的基本特性③光照特性由圖可以看出：光照度越大，產(chǎn)生的光電流越強(qiáng)光敏管的基本特性光電式傳感器