智能傳感與檢測技術 教案 6-1 6.1光電式傳感器

《智能傳感與檢測技術》課程教案授課章節(jié)第六章光電式傳感器6.1光電式傳感器6.1.1光電效應6.1.2光電元件及傳感器6.1.3光電傳感器及其應用建議課時2授課方式理論知識講授+討論課+案例教學+多媒體演示所屬專業(yè)教學目標1.掌握光電效應的概念2.掌握光電元件及傳感器3.了解光電傳感器及其應用教學重點1.光電效應的概念2.光電元件及傳感器教學難點1.光電元件及傳感器參考教材《智能傳感與檢測技術》徐小華主編機械工業(yè)出版社ISBN978-7-111-76072-6教學內(nèi)容『新課導入』光電傳感器的基本轉(zhuǎn)換原理是將被測量轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后將光信號作用于光電元件而轉(zhuǎn)換成電信號的輸出。光電傳感器可測量的參數(shù)很多，一般情況下具有非接觸式測量的特點，并且光電傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，具有很高的可靠性且動態(tài)響應極快。隨著激光光源、光柵、光導纖維等的相繼出現(xiàn)和成功應用，使得光電傳感器越來越廣泛地應用于檢測和控制領域?！菏谡n內(nèi)容』6.1光電式傳感器6.1.1光電效應光電傳感器通常是指能敏感檢測到由紫外線到紅外線光的光能量，并能將光能轉(zhuǎn)化成電信號的器件。其工作原理是基于一些物質(zhì)的光電效應。由于被光照射的物體材料不同，所產(chǎn)生的光電效應也不同，通常光照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應分為三類：外光電效應、內(nèi)光電效應、光生伏特效應?！径嗝襟w演示】多媒體課件見教材配套教學PPT6.1.2光電元件及傳感器光電管光電管和光電倍增管同屬于用外光電效應制成的光電轉(zhuǎn)換器件。光電管的外形如圖6-1所示。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。如圖4-3是光電倍增管結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖。3.光敏電阻光敏電阻是一種電阻元件,具有靈敏度高，體積小，重量輕，光譜響應范圍寬，機械強度高，耐沖擊和振動，壽命長等優(yōu)點。4.光敏二極管光敏二極管結(jié)構(gòu)與一般二極管不同之處在于：將光敏二極管的PN結(jié)設置在透明管殼頂部的正下方，可以直接受到光的照射，圖6-5a所示是其結(jié)構(gòu)示意圖，它在電路中處于反向偏置狀態(tài)，如圖6-5b所示。5.光敏晶體管光敏晶體管有兩個PN結(jié)。與普通晶體管相似，也有電流增益。如圖6-6所示為NPN型光敏晶體管的結(jié)構(gòu)。多數(shù)光敏晶體管的基極沒有引出線，只有正負(c、e)兩個引腳，所以其外型與光敏二極管相似，從外觀上很難區(qū)別。6.光電池光電池是利用光生伏特效應把光直接轉(zhuǎn)變成電能的器件。由于它可把太陽能直接變電能，因此又稱為太陽能電池。它是基于光生伏特效應制成的，是發(fā)電式有源元件。它有較大面積的PN結(jié)，當光照射在PN結(jié)上時，在結(jié)的兩端出現(xiàn)電動勢。【課堂討論】在我們?nèi)粘Ｉ钪杏心男┊a(chǎn)品用到了光電傳感器？6.1.3光電傳感器及其應用由于光電測量方法靈活多樣，可測參數(shù)眾多。1.煙塵濁度監(jiān)測儀2.光電數(shù)字式轉(zhuǎn)速表光電式產(chǎn)品計數(shù)器『課堂小結(jié)』光電傳感器的應用非常多，是現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)中不可缺少的