智能傳感與檢測技術(shù) 教案 6-1 6.1光電式傳感器

《智能傳感與檢測技術(shù)》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(yīng)6.1.2光電元件及傳感器6.1.3光電傳感器及其應(yīng)用建議課時(shí)2授課方式理論知識講授+討論課+案例教學(xué)+多媒體演示所屬專業(yè)教學(xué)目標(biāo)1.掌握光電效應(yīng)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(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)1.光電效應(yīng)的概念2.光電元件及傳感器教學(xué)難點(diǎn)1.光電元件及傳感器參考教材《智能傳感與檢測技術(shù)》徐小華主編機(jī)械工業(yè)出版社ISBN978-7-111-76072-6教學(xué)內(nèi)容『新課導(dǎo)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(diǎn)，并且光電傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，具有很高的可靠性且動(dòng)態(tài)響應(yīng)極快。隨著激光光源、光柵、光導(dǎo)纖維等的相繼出現(xiàn)和成功應(yīng)用，使得光電傳感器越來越廣泛地應(yīng)用于檢測和控制領(lǐng)域?！菏谡n內(nèi)容』6.1光電式傳感器6.1.1光電效應(yīng)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(yīng)。由于被光照射的物體材料不同，所產(chǎn)生的光電效應(yīng)也不同，通常光照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為三類：外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)?！径嗝襟w演示】多媒體課件見教材配套教學(xué)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(yīng)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(yīng)范圍寬，機(jī)械強(qiáng)度高，耐沖擊和振動(dòng)，壽命長等優(yōu)點(diǎn)。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(shè)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(gè)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(fù)(c、e)兩個(gè)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(yīng)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(yīng)制成的，是發(fā)電式有源元件。它有較大面積的PN結(jié)，當(dāng)光照射在PN結(jié)上時(shí)，在結(jié)的兩端出現(xiàn)電動(dòng)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(yīng)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(jì)數(shù)器『課堂小結(jié)』光電傳感器的應(yīng)用非常多，是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中不可缺少的