光电式 传感器
光电式传感器
-20 ºC 3.0 4.0 λ/μm
21
常用光敏电阻旳性能参数
给出常用国产MG型光敏电阻旳性能参数
表2.5（1）
常用旳光敏电阻器型号有密封型旳MG41、MG42、MG43和非密封型旳MG45（售22价便 宜）。它们旳额定功率均在200mW下列。
② 光敏晶体管
广泛应用于光纤通信、红外线遥控器、光电耦合器、控制伺服电 机转速旳检测、光电读出装置等场合。
根据能量守恒定理
h
1 2
m02
A
式中 m—电子质量；v0—电子逸出速度。 h—普朗克常数，6.626×10-34J·s；ν—光旳频率（s-1）
该方程称为爱因斯坦光电效应方程。
可见：光电子能否产生，取决于光子旳能量是否不小于该物体旳表面逸出功。
h A
hc A
1.239 A
m
0
即入射光波长不大于波长限
光敏二（三）极管存在一种最佳敏捷度旳峰值波长。当入射光旳波长增长时， 相对敏捷度要下降。因为光子能量太小，不足以激发电子空穴对。当入射光旳 波长缩短时，相对敏捷度也下降，这是因为光子在半导体表面附近就被吸收， 而且在表面激发旳电子空穴对不能到达PN结，因而使相对敏捷度下降。01.239 A Nhomakorabeam
时才干产生外光电效应 6
光电管
光电管是装有光阴极和阳极旳真空玻璃管，其阴极受到合适旳光照后发 射光电子，这些光电子被具有一定电位旳阳极吸引，并在管内形成空间 电子流，称为光电流。 此时若光强增大，轰击阴极旳光子数增多，单位时间内发射旳光电子数 也就增多，光电流变大。 在光电管旳外电路上接合适电阻，电阻上旳电压降将和管内空间电流成 正比，或与照射到光电管阴极上旳光有函数关系，从而实现光电转换。
光电式测速传感器-全球百科
光电式测速传感器-全球百科
光电式测速传感器是应用最广、转速计量人员比较熟悉的一种类型。
它输出低于电源电压约1V的矩形没电脉冲，频率范围有几千至几十kHz，不同的设计其性能差异较大。
转速测量仪配套的光电传感器，大都采用了半导体激光组件，不同产品大都采用专用配套传感器，工业生产中采用的光电式接近开关，也可用于测速，但其精度较低、量程较小，主要用于检测物料接近规定位移位置。
在此，对它们的工作原理和性能、不作介绍。
需要提示的是，转速二次仪表配套使用的光电式传感器可能与实验室和便携式测速仪的光电传感器在外形结构上有较大差别，可能是一种尺寸较大的螺杆式光电接近开关。
应遵照使用说明书的要求安装使用。
传感器与检测技术光电式传感器
物联网的蓬勃发展
随着物联网的普及，光电式传感器将在更多领域展 现出更大的应用潜力。
光电式传感器与物联网的结合
1 物联网的发展
物联网连接了各种设备和传感器，实现了更智能、便捷的生活和工作。
2 光电式传感器在物联网中的应用
光电式传感器可以与其他传感器和设备连接，为物联网系统提供高精度的光学检测能力。
未来发展趋势和展望
技术创新
随着技术的不断进步，光电式传感器将变得更加灵 敏、精确和可靠。
光电式传感器的原理和优势
1 光电式传感器的工作原理
通过发射光信号并检测被物体反射回来的光 信号来实现物体检测。
2 光电式传感器的优势
具有高灵敏度、高分辨率和快速响应的特点， 适用于各种环境中的精确测量。
光电式传感器的应用领域
工业自动化
光电式传感器广泛应用于工业机械的自动化控 制中，例如物料检测和位置识别。
交通运输
光电式传感器在交通运输领域中用于交通信号 控制和车辆检测。
机器人技术
光电式传感器在机器人技术中发挥重要作用， 可帮助机器人感知周围环境并执行任务。
医疗保健
光电式传感器可应用于医疗设备中，如医疗成 像和生命体征监测。
光电式传感器的工作原理和结构
光电式传感器的工作原理
当物体进入传感器的检测范围时，光电传感器会发 射光束并检测反射光的强弱以实现物体的检测。
光电式传感器的结构
光电式传感器通常由发射器、接收器和信号处理电 路组成。
光电式传感器的应用案例
1
自动门传感器
光电式传感器可用于自动门系统中，实现自动开关门功能。
2
打印机纸张检测
光电式传感器可用于打印机中检测纸张的位置和状态。
光电式传感器的工作原理
光电式传感器的工作原理光电式传感器是一种能够将光信号转化为电信号的器件，广泛应用于自动控制、仪器仪表、光电子技术等领域。
本文将介绍光电式传感器的工作原理及其应用。
一、光电式传感器的概述光电式传感器是一种以光电效应为基础的传感器，通过元件内的光电效应来感知光信号，并将其转化为电信号进行处理。
光电式传感器通常由光源、敏感元件和信号处理部分组成。
二、光电式传感器的工作原理基于光电效应的物理原理。
当光照射到光电式传感器的敏感元件上时，光子会与敏感元件中的电子发生作用，导致电子从原子中脱离，并形成电流。
这个过程可以通过光电效应来解释。
光电效应是指，当光照射到金属表面或半导体材料中时，光子的能量被传递给金属或半导体晶格内的电子，使其脱离原子而形成自由电子。
当光照射强度增加时，脱离的电子数量也会相应增加。
在光电式传感器中，敏感元件通常采用半导体材料。
当光照射到半导体材料上时，光子的能量会将部分半导体晶格中的电子激发，使其跃迁到导带中形成自由电子。
这些自由电子可以被电极收集，从而形成电流信号。
通过测量电流信号的强度，可以确定光信号的强度。
三、光电式传感器的应用光电式传感器具有快速、高精度、高灵敏度等特点，因此在多个领域得到了广泛应用。
1. 工业自动化控制：光电式传感器可以用来检测物体的位置、距离和速度，实现自动化控制系统中的精确定位和测量。
2. 光电检测：利用光电式传感器的灵敏度和快速响应特性，可以实现对透明物体、颜色或表面特性变化的检测，例如反射式光电传感器可用于检测物体的存在或缺失。
3. 光学通信：光电式传感器在光学通信领域中起着至关重要的作用，可以将光信号转化为电信号进行处理和传输。
4. 医疗设备：光电式传感器被广泛应用于医疗设备中，例如血氧监测仪和心率监测器等，用于监测患者的生理参数。
5. 环境监测：光电式传感器可以用于测量环境中的光照强度、光质量等指标，对气候变化、自然灾害等进行监测和预警。
四、总结光电式传感器是一种将光信号转化为电信号的重要工具。
简要说明光电式传感器的应用和特点
简要说明光电式传感器的应用和特点
光电式传感器是一种利用光电效应进行检测和测量的装置。
它通过将光源和光电元件（如光敏二极管或光电二极管）组合在一起，利用光的反射、吸收或透过来实现对光信号的感测。
以下是光电式传感器的一些应用和特点：
应用：
1.接近传感器：光电式接近传感器可用于检测物体的存在
或接近，例如自动门的开关、自动灯光控制等。
2.光电编码器：光电式传感器可以用于测量旋转、线性或
角度位置，并广泛应用于机械、自动化和工业控制系统中。
3.反射式传感器：光电式反射式传感器可用于检测物体的
反射光，常用于印刷、包装行业中的标签检测、物体计数等。
4.光栅传感器：光电式光栅传感器可用于检测物体的速度、
位置或旋转，常用于电梯、输送带等运动控制系统中。
特点：
1.非接触式检测：光电式传感器能够在不接触被测物体的
情况下进行检测，不会对被测物体造成损坏或污染。
2.高精度和快速响应：光电式传感器具有较高的精度和快
速的响应时间，可以实时检测到物体的位置、速度或其他特性。
3.良好的环境适应性：光电式传感器在各种环境条件下都
能正常工作，如光照强度变化、温度变化等。
4.长寿命和可靠性：光电式传感器通常具有较长的使用寿命和较高的可靠性，适用于长期运行和工业环境中的应用。
《光电式传感器》课件
光电式传感器的Байду номын сангаас类
• 总结词：光电式传感器有多种分类方式，如按工作方式可分为直接转换 型和间接转换型，按输出信号可分为模拟输出和数字输出等。
• 详细描述：根据工作方式的不同，光电式传感器可以分为直接转换型和间接转换型两类。直接转换型传感器利用光电效 应直接将光信号转换为电信号，如光电管、光电倍增管等；而间接转换型传感器则通过其他物理效应将光信号转换为电 信号，如光电池、光电晶体管等。此外，根据输出信号的不同，光电式传感器可以分为模拟输出和数字输出两类。模拟 输出型传感器输出连续变化的电信号，如光电管和光电池；数字输出型传感器则输出离散的电信号，如光电码盘和光电 开关等。
联网领域的应用越来越广泛。未来，需要加强光电式传感器在这些领域
的应用研究，推动相关技术的进步和发展。
03
交叉学科融合发展
光电式传感器涉及到多个学科领域，如物理学、化学、生物学等。未来
，需要加强交叉学科的融合发展，推动光电式传感器在更多领域的应用
和创新。
光电式传感器通常采用光信号传输，不易 受到电磁干扰的影响，具有较好的抗干扰 能力。
光电式传感器的缺点
对环境光敏感
光电式传感器容易受到环境光的影响 ，特别是在室外或者强光环境下，测 量精度会降低。
成本较高
光电式传感器通常需要使用高精度的 光学元件和电子元件，导致其成本较 高。
需要稳定的光源和检测器
光电式传感器需要稳定的光源和检测 器，以保证测量的准确性和稳定性。
《光电式传感器 》PPT课件
目录
• 光电式传感器概述 • 光电式传感器的应用 • 光电式传感器的优缺点 • 光电式传感器的发展趋势 • 光电式传感器的研究现状与展望
01
光电式传感器工作原理
光电式传感器工作原理
光电式传感器利用光电效应的原理来感知物体的存在或测量物体的位置、距离等信息。
其工作原理如下：
1. 光电效应：光电效应是指当光线照射到某些物质表面时，能够使物质中的电子获得足够的能量从而从原子或分子中脱离出来。
这些脱离的电子称为光电子。
2. 光电传感器结构：光电式传感器通常由光源、探测器和信号处理电路组成。
光源一般为发光二极管（LED）或激光二极管（LD），用来发射光束。
探测器一般为光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光电二极管等，用来接收光束。
信号处理电路则用来处理探测器接收到的光强信号，并将其转化为电信号输出。
3. 功能原理：光电式传感器的工作原理可以分为两种不同的方式。
- 光电隔离式：光源和探测器分别位于传感器的两侧，通过
光束在两侧之间的遮挡来感知物体的存在。
当物体遮挡了光束，探测器接收到的光强就会减弱，从而触发传感器输出信号。
这种方式常用于物体检测、计数和测量等应用。
- 反射式：光源和探测器位于同一侧，通过物体对光线的反
射来感知物体的存在或测量物体的位置。
当光束照射到物体上并反射回探测器时，探测器接收到的光强会发生变化，从而触发传感器输出信号。
这种方式常用于物体的位置检测和距离测
量等应用。
总的来说，光电式传感器利用光电效应，通过光源和探测器的组合来感知物体的存在或测量物体的位置、距离等信息。
不同的工作方式可以适用于不同的应用场景。
光电传感器及应用
光电传感器的分类
透射式光电传感器
光纤式光电传感器
利用光束通过光敏元件，根据透射光 强度的变化来检测目标物体的存在和 位移。
利用光纤传输光信号，将光信号传输 到光敏元件进行检测，常用于远程和 恶劣环境下的测量。
反射式光电传感器
利用光束照射到目标物体表面并反射 回光敏元件，根据反射光强度的变化 来检测目标物体的存在和位移。
光电传感器在物联网中的应用前景
总结词
随着物联网的快速发展，光电传感器在物联网中的应 用前景广阔。
详细描述
物联网的普及和发展为光电传感器提供了广阔的应用 空间。光电传感器可以用于物联网中的各种设备，如 智能家居、智能农业、智能交通等领域的设备。通过 与物联网的结合，光电传感器可以实现远程监控、智 能控制和自动化操作等功能，提高设备的效率和便利 性。同时，光电传感器还可以与其他传感器结合，实 现多参数检测和复合功能，进一步提高物联网设备的 智能化水平。
02 光电传感器的技术原理
光电效应
光电效应定义
当光照射到物质上时，物质可以 吸收光的能量并产生电效应，这
种现象称为光电效应。
光电效应分类
光电效应分为外光电效应和内光 电效应，外光电效应是指光电子 逸出物质表面，内光电效应是指 光子在物质内部产生电子空穴对。
光电效应原理
光电效应的原理是光子能量大于 物质禁带宽度时，光子被吸收并 释放出电子或空穴，形成光电流。
挑战
随着科技的不断进步和应用需求的不 断提高，光电传感器面临着技术更新 换代、性能提升、成本降低等挑战， 需要不断进行技术创新和改进。
机遇
随着物联网、人工智能等技术的快速 发展，光电传感器的应用领域将进一 步拓展，如智能家居、智能交通等领 域，为光电传感器的发展带来新的机 遇和挑战。
传感器原理与应用—光电式
(a)原理 图3.83 光平面位置检测器
(b)结构
新型光电器件
二． 三． 四．
固态图像传感器（solid image sensor ） 图像传感器是电荷转移器件与光敏阵列元件集为一体构成的，具有自扫描功能的摄像器件。
图像传感器从功能上说，它是一个能把受光面的光像分成许多小单元(称为像元)，并将它们转换成电 信号，然后顺序地输送出去的器件。
致发光光源和激光光源。
一． 光源
光电传感器的组成
1. 热辐射光源 2. 利用物体升温产生光辐射的原理制成的光源称为热辐射光源。例如钨丝白炽灯和卤钨灯。 3. 特点：光谱线较丰富，包含可见光与红外光；发光效率低；发热大；寿命短；易碎，电压高，使用
有一定的危险。 4. 气体放电光源 5. 电流通过置于气体中的两个电极时，两电极之间会放电发光，利用这种原理制成的光源称为气体放
(5) 峰值探测率 (6) 峰值探测率是表征光电器件噪声水平的性能参数。
1
A f
D*
☻ 探测器件的性能常用峰值探测率D*表征，D*值大，
PNE / A f
PNE
噪声等效功率小，光电器件性能好。
A 光敏器件的有效光敏面 积
f 探测系数带宽
光电传感器的组成
二． 光电器件
2.
光电器件的性能参数
(5) 温度特性
新型光电器件
二． 三．
固态图像传感器（ solid image sensor ） 从构造上说，图像传感器是一种小型固态集成元件，其核心是电荷转移器件(Charge Transfer Device，CTD)，其中最常用的是电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)。CCD由阵列式 排列在衬底上的金属-氧化物-硅(Metal Oxide Semi-Conductor，简称MOS)电容器组成，它具有 光生电荷、积蓄和转移电荷的功能。
《传感器技术与应用》课件第七章光电式传感器
05
光电式传感器的优缺点 与发展趋势
光电式传感器的优点
测量精度高
非接触测量
光电式传感器采用光信号作为测量媒介， 具有较高的测量精度和灵敏度，能够实现 微小量的精确测量。
光电式传感器通过光信号与被测物体的相 互作用进行测量，无需直接接触被测物体 ，能够减少对被测物体的损伤和磨损。
光电二极管和光电晶体管
光电二极管
利用内光电效应制成的光电转换器件，能够 将入射光的辐射能转换为电流。
光电晶体管
在普通晶体管的基础上增加光敏基区，利用 内光电效应实现光信号的放大和调制。
光电耦合器
光电耦合器定义
将发光器件和光敏器件封装在同一壳 体内，通过光的传输实现电信号的传 输与隔离的器件。
光电耦合器原理
响应速度快
抗干扰能力强
光电式传感器具有较快的响应速度，能够 实现快速动态测量和实时控制。
光电式传感器采用光信号传输，不易受到 电磁干扰的影响，能够在复杂的环境中进 行稳定测量。
光电式传感器的缺点
对光源依赖性强
光电式传感器依赖于特定光源，如激光、红外线等，需要稳定的 光源和光路系统，对光源的稳定性要求较高。
利用光纤传输光信号，通过光电器 件将光纤中的光信号转换为电信号。
光电式传感器的应用领域
工业自动化控制
用于检测生产线上的产品、测量长度和速度 等参数。
环境监测
用于检测空气质量、水质等环境参数。
医疗诊断
用于检测生物体的生理参数，如血压、脉搏 等。
安全防范
用于监控、报警等安全系统，保障人员和财 产安全。
发光器件发出光线，光敏器件接收光 线并转换为电信号，从而实现输入与 输出之间的电气隔离。
光电传感器的分类及应用
光电传感器的分类及应用1、什么是光电传感器光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。
它可用于检测直接引起光量变化的非电物理量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等;也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。
光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。
2、光电传感器的构成光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为:发送器、接收器和检测电路。
发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。
光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。
接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。
在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。
在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。
3、光电传感器的分类1、对射型光电传感器由发射器和接收器组成结构上是两者相互分离的在光束被中断的情况下会产生一个开关信号变化典型的方式是位于同一轴线上的光电开关可以相互分开达50米。
特征：辨别不透明的反光物体；有效距离大；因为光束跨越感应距离的时间仅一次；不易受干扰；可以可靠合适的使用在野外或者有灰尘的环境中；装置的消耗高；两个单元都必须敷设电缆。
2、漫反射型光电传感器当传感器发射光束时，目标产生漫反射，发射器和接收器构成单个的标准部件，当光电传感器有足够的组合光返回接收器时，传感器状态发生变化，作用距离的典型值一直到3米。
特征：有效作用距离是由目标的反射能力决定；由目标表面性质和和颜色决定；较小的装配开支；当传感器由单个元件组成时；通常是可以达到粗定位；采用背景抑制功能调节测量距离；对目标上的灰尘敏感和对目标变化了的反射性能敏感。
3、镜面反射型光电传感器由发射器和接收器构成的情况是一种标准配置，从发射器发出的光束在对面的反射镜被反射，即返回接收器。
光电式传感器
光电式传感器光电式传感器是一种通过光信号来检测物体的位置、形状和颜色等信息的传感器。
它主要由光电元件、放大器电路、信号处理电路和输出电路等组成，可广泛应用于机器人、自动化生产线、计量仪器、安防监控等领域。
工作原理光电式传感器的主要工作原理是利用光电元件对物体反射和透射的光信号进行检测。
它通过发射一束光线照射到被探测物体上，然后检测被反射和透射的光线的强度、频率、相位等参数来确定被探测物体的存在和状态。
光电元件一般采用光电二极管、光敏电阻、光电管、光电晶体管等，而光线的发射和收集一般通过透镜、光纤和反光镜等实现。
分类及应用根据不同的工作原理和应用场景，光电式传感器可以分为多种类型。
其中比较常见的有：接近式光电传感器接近式光电传感器是一种最常用、最简单的光电式传感器。
它主要通过发射一束红外线照射到被测物体上，然后检测透射回来的光线的强度变化来判断被测物体是否存在。
接近式光电传感器广泛应用于人体检测、自动门、安全门和计量系统等方面。
光电开关光电开关是一种通过光电元件来检测、开关电路的传感器。
它主要通过发射一束光线来检测物体的存在和位置等信号，然后将信号（一般为0和1）传递给输出模块，以实现开闭等控制功能。
光电开关广泛应用于自动化生产线、安全门、包装机械、自动售货机等领域。
光电码盘光电码盘是一种通过光学编码来进行位置检测的传感器。
它主要通过在码盘的表面上覆盖光学码来检测旋转物体的位置、角度、方向等信息。
光电码盘广泛应用于电机控制、机器人、航空航天、导航和工业自动化等领域。
处理技术光电式传感器的检测精度和稳定性直接关系到其应用效果和可靠性。
因此，传感器制造商一直致力于探索改进传感器的处理技术。
目前，主要的处理技术包括增益调整、滤波、线性化、自动校正等。
其中增益调整是通过调整放大器的增益来提高传感器的灵敏度和稳定性，滤波则是通过滤除噪音信号来提高传感器的检测精度。
而线性化和自动校正则是通过将传感器输出信号进行线性化处理和自动调整校准，来提高传感器的可靠性和准确性。
传感器与检测技术8-1光电式传感器
光电式传感器的优缺点
优点
• 高灵敏度 • 快速响应 • 广泛适用于不同环境
缺点
• 受到环境光影响 • 精确度受到物体特性影响 • 成本较高
光电式传感器的市场前景
随着科技的发展和工业自动化的推进，光电式传感器的需求将继续增长。预计未来几年内，这个市场将保持稳 定增长。
光电式传感器的生产厂家
厂家1
光电式传器
光电式传感器是一种利用光学原理进行检测和测量的传感器。它们在各个领 域都有广泛的应用，如工业自动化、环境监测和机器人技术等。
什么是光电式传感器
光电式传感器是一种使用光学技术进行检测和测量的传感器，可以将光信号 转换为电信号。它们通过感受和分析光的特性来实现不同的应用。
光电式传感器的工作原理
其他类型的光电式传感器
包括光电投射式传感器、光电闪烁式传感器、 光电静态式传感器和光电旋转式传感器等。
光电式传感器的应用领域
1 工业自动化
用于检测物体的位置、速度和方向以及控制 生产过程。
2 安全监测
用于检测火灾、烟雾和其他危险物质。
3 智能交通
用于检测交通信号灯、行人和车辆的存在。
4 环境监测
用于检测空气质量、水质以及其他环境因素。
光电式传感器通过发射光线并接收反射光线来检测物体的存在或特定属性。它们使用光电效应和光敏器件来将 光信号转换为电信号。
光电式传感器的分类
反射型光电式传感器
通过检测被物体反射的光信号来判断物体的存 在与否。
光电障碍物检测传感器
用于检测是否有物体在路径上阻挡光线的传感 器。
侧推型光电式传感器
通过检测光线被物体阻挡的程度来判断物体的 存在与否。
该公司是光电式传感器领域的领军企业，提供多种 类型的传感器和解决方案。
传感器教程9光电式传感器PPT
9.4 光纤传感器
光纤传感器的特点：
极高的灵敏度和精度 固有的安全性好 抗电磁干扰 高绝缘强度 耐腐蚀 集传感与传输于一体 能与数字通信系统兼容等
光纤传感器受到世界各国的广泛重视。光纤传感器已用于位移、振动、 转动、压力、速度、加速度、电流、磁场、电压、温度等70多个物理 量的测量
(3) 误差的平均效应 莫尔条纹由光栅的大量刻线形成，
对线纹的刻划误差有平均抵消作用，能在很大程度上消除
短周期误差的影响。
0
n
39
2
W2
B
C A
BH BH
θ越小，BH越大，这相当于把栅距W放大大 了1/θ倍。例如θ=0.1°，则1/θ≈573，即莫尔条 纹宽度BH是栅距W的573倍， 这相当于把栅距 放大了573倍，说明光栅具有位移放大作用， 从而提高了测量的灵敏度。
38
（2） 莫尔条纹移动方向 如光栅1沿着刻线垂直方向 向右移动时，莫尔条纹将沿着光栅2的栅线向上移动；反 之，当光栅1向左移动时，莫尔条纹沿着光栅2的栅线向下 移动。 因此根据莫尔条纹移动方向就可以对光栅1的运动 进行辨向。
34
35
9.6.1 1. 光栅结构 在镀膜玻璃上均匀刻制许多有明暗相间、等间距分布的细
小条纹（又称为刻线），这就是光栅。图中a为栅线的宽度（不 透光），b为栅线间宽（透光）， a+b=W称为光栅的栅距（也称 光栅常数）。通常a=b=W/2，也可刻成a∶b=1.1∶0.9。目前常 用的光栅每毫米刻成25、50、 100、125、250条线条。
13
光电池结构、符号
硼扩散层
P型电极 （SiO2膜）
接线点 ＋
PN结
N型硅片
PN结
电极 － （a) 硅光电池结构
《传感器与检测技术》第八章光电式传感器
光 检 测 放 大
烟 筒
刻 度 校 对
显 示 报 警 器
吸收式烟尘浊度监测系统组成框图
3．包装充填物高度检测
光电开光
光电信号
h 放大 整形 放大
执行机构
利用光电检测技术控制充填高度
五、光电耦合器件
1．光电耦合器 （1）耦合器的组合形式
（2）耦合器的结构形式
（3）耦合器常见的特性
对于光电耦合器的特性，应注意以下各项参数。 1）电流传输比 2）输入输出间的绝缘电阻 3）输入输出间的耐压 4）输入输出间的寄生电容 5）最高工作频率 6）脉冲上升时间和下降时间
的发射极一边做得很大，以扩大光的照射面积。
光敏晶体管的结构与原理电路
原理：光照射在集电结上时 ，形成光电流，相当于 三极管的基极电流。因而集电极电流是光生电流的 β倍，所以光敏晶体管有放大作用。
（3）基本特性 1）光谱特性
应用：光或探测赤热状态物体时，一般都用硅管。但 对红外光进行探测时，锗管较为适宜。
运动的“粒子流”，这种粒子称为光子。每个光子具
有的能量为： E=h·υ
υ—光波频率； h—普朗克常数，h＝6.63*10-34J/Hz
对不同频率的光，其光子能量是不相同的，光波频率 越高，光子能量越大。用光照射某一物体，可以看 做是一连串能量为hγ的光子轰击在这个物体上，此 时光子能量就传递给电子，并且是一个光子的全部 能量一次性地被一个电子所吸收，电子得到光子传 递的能量后其状态就会发生变化，从而使受光照射
2．光电开关 （1）典型的光电开关结构
（2）光电开关的应用
第二节 光纤传感器
光纤传感器FOS（Fiber Optical Sensor)用光作为敏 感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。 因此，它同时具有光纤及光学测量的特点。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（4-2）
式中 m——电子质量，单位g； v0——电子逸出速度，单位m/s。
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第一节 光电效应
接触的半导体和PN结中，当光线照射其接触区域时，便引 起光电动势，这就是结光电效应，以PN结为例，光线照射 PN结时，设光子能量大于禁带宽度Eg，使价带中的电子跃 迁到导带，而产生电子空穴对，在阻挡层内电场的作用下， 被光激发的电子场向N区外侧，被光激发的空穴移向P区外 侧，从而使P区带正电，N区带负电，形成光电动势。
在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现 象称为外光电效应。向外发射的电子叫做光电子。基于外光 电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。
众所周知，光子是具有能量的粒子，每个光子具有的能量可 由下式确定：
（4-1）
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第一节 光电效应
式中 h ——普朗克常数，6.626×10-34J ·s； v——光的频率，单位s-1。
第一节 光电效应
该方程称为爱因斯坦光电效应方程。由式（4-2）可知： （1）光电子能否产生，取决于光子的能量是否大于该物体
的表面电子逸出功A0 。不同的物质具有不同的逸出功，这 意味着每一个物体都有一个对应的光频阀值，称为红限频率 或波长限。光线频率低于红限频率，光子的能量不足以使物 体内的电子逸出，因而小于红限频率的入射光，光强再大也 不会产生光电子发射；反之入射光频率高于红限频率，即使 光线微弱，也会有光电子射出。 （2）当入射光的频谱成分不变时，产生的光电流与光强成 正比。即光强愈大，意味着入射光子数目越多，逸出的电子 数也就越多。
第四章 光电式传感器
第一节 光电效应 第二节 外光电效应的光电器件 第三节 内光电效应器件 第四节 新型光电传感器 第五节 光电传感器应用举例
第一节 光电效应
光电传感器是一种将光量的变化转换为电量变化的传感器。 它的物理基础就是光电效应。光电效应分为外光电页 下一页 返回
第一节 光电效应
式中v、λ分别为入射光的频率和波长。 也就是说，对于一种光电导体材料，总存在一个照射光波长
限λ0，只有波长小于γ0的光照射在光电导体上，才能产生电 子能级间的跃进，从而使光电导体的电导率增加。 2．光生伏特效应 在光线作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象叫做 光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池和光敏二极 管、三极管。 （1）势垒效应（结光电效应）
1．光电导效应
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第一节 光电效应
在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状 态，而引起材料电导率的变化，这种现象被称为光电导效应。 基于这种效应的光电器件有光敏电阻。
当光照射到光电导体上，若这个光电导体为本征半导体材料， 而且光辐射能量又足够强，光电导材料价带上的电子将被激 发到导带上去，如图4-1所示，从而使导带的电子和价带的 空穴增加，致使光导体的电导率变大。为了实现能级的跃迁， 入射光的能量必须大于光电导材料的禁带宽度Eg，即
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第二节 外光电效应的光电器件
下面研究光电管的基本特性。 光电器件的性能主要由伏安特性、光照特性、光谱特性、响
应时间、峰值探测率和温度特性来描述。由于篇幅限制，本 书仅对最主要的特性作简单叙述。 2．主要性能 （1）光电管的伏安特性 在一定的光照射下，对光电器件的阴极所加电压与阳极所产 生的电流之间的关系称为光电管的伏安特性。真空光电管和 充气光电管的伏安特性分别如图4-3 (a)和(b)所示。它是 应用光电传感器参数的主要依据。 （2）光电管的光照特性
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第一节 光电效应
（3）光电子逸出物体表面具有初始动能(mv02)/2，因此 外光电效应器件，如光电管即使没有加阳极电压，也会有光 电流产生。为了使光电流为零，必须加负的截止压电，而且 截止电压与入射光的频率成正比。
二、内光电效应
当光照射在物体上，使物体的电阻率1/R发生变化，或产生 光生电动势的效应叫做内光电效应。内光电效应又可分为以 下两类：
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第二节 外光电效应的光电器件
利用物质在光的照射下发射电子的所谓外光电效应而制成的 光电器件，一般都是真空的或充气的光电器件，如光电管和 光电倍增管。
一、光电管及其基本特性 1．结构与工作原理 光电管有真空光电管和充气光电管两类。两者结构相似，如
图4-2所示。它们由一个阴极和一个阳极构成，并且密封在 一只真空玻璃管内。阴极装在玻璃管内壁上，其上涂有光电 发射材料。阳极通常用金属丝弯曲成矩形圆形，置于玻璃管 的中央。当光照在阴极上时，中央阳极可以收集从阴极上逸 出的电子，在外力电场作用下形成电流I，如图(b)所示。
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第一节 光电效应
（2）侧向光电效应 当半导体光电器件受光照不均匀时，由载流子浓度梯度将会
产生侧向光电效应。当光照部分吸收入射光子的能量产生电 子空穴对时，光照部分载流子浓度比未受光照部分的载流子 浓度大，就出现了载流子浓度梯度，因而载流子要扩散。如 果电子迁移率比空穴大，那么空穴的扩散不明显，则电子向 未被光照部分扩散，就造成光照射的部分带正电，未被光照 射的部分带负电，光照部分与未被光照部分产生光电势。 下面几节将介绍利用外光电效应和内光电效应制作的光电器 件。
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第二节 外光电效应的光电器件
其中，充气光电管内充有少量的惰性气体如氩或氖，当充气 光电管的阴极被光照射后，光电子在飞向阳极的途中，和气 体的原子发生碰撞而使气体电离，因此增大了光电流，从而 使光电管的灵敏度增加；但导致充气光电管的光电流与入射 光强度不成比例关系，因而使其具有稳定性较差、惰性大、 温度影响大、容易衰老等一系列缺点。目前由于放大技术的 提高，对于光电管的灵敏度不再要求那样严格，况且真空式 光电管的灵敏度也正在不断提高。在自动检测仪表中，由于 要求温度影响小和灵敏度稳定，所以一般都采用真空式光电 管。