传感与检测技术 传感器原理 光电式
传感器的分类_传感器的原理与分类_传感器的定义和分类
传感器的分类_传感器的原理与分类_传感器的定义和分类传感器的分类方法很多．主要有如下几种：（1）按被测量分类，可分为力学量、光学量、磁学量、几何学量、运动学量、流速与流量、液面、热学量、化学量、生物量传感器等。
这种分类有利于选择传感器、应用传感器（2）按照工作原理分类，可分为电阻式、电容式、电感式，光电式，光栅式、热电式、压电式、红外、光纤、超声波、激光传感器等。
这种分类有利于研究、设计传感器，有利于对传感器的工作原理进行阐述。
（3）按敏感材料不同分为半导体传感器、陶瓷传感器、石英传感器、光导纤推传感器、金属传感器、有机材料传感器、高分子材料传感器等。
这种分类法可分出很多种类。
（4）按照传感器输出量的性质分为摸拟传感器、数字传感器。
其中数字传感器便干与计算机联用，且坑干扰性较强，例如脉冲盘式角度数字传感器、光栅传感器等。
传感器数字化是今后的发展趋势。
（5）按应用场合不同分为工业用，农用、军用、医用、科研用、环保用和家电用传感器等。
若按具体便用场合，还可分为汽车用、船舰用、飞机用、宇宙飞船用、防灾用传感器等。
（6）根据使用目的的不同，又可分为计测用、监视用，位查用、诊断用，控制用和分析用传感器等。
主要特点传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。
微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。
主要功能常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：光敏传感器——视觉声敏传感器——听觉气敏传感器——嗅觉化学传感器——味觉压敏、温敏、传感器（图1）流体传感器——触觉敏感元件的分类：物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。
化学类，基于化学反应的原理。
生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。
通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将敏感元件分46类）。
传感与检测技术1-2-电桥电路
大家好
E
R1 R1 R2
R3 R3 R4
（1 1）
1.2.4 电桥电路
当电桥平衡时,U0=0，所以:R1 R4 = R2 R3或R1/R2 =R3/R4
电压灵敏度
(1-2)
若R1由应变片替代，当电桥开路时，不平衡电桥输出的电压为:
U0
E( R1 R1 R1 R1 R2
R3 R3 R4
大家好
1.2.4 电桥电路
电桥电路在传感器的测量中应用很广泛，它可以把电阻的变化转换为电压 的变化。电桥电路按照不同的分类方法可以分为以下几种类型。 1.按电源的性质分类
按照电源的性质分，可分为直流电桥和交流电桥两种类型。图1为直流电桥电路图。
1）直流电桥
平衡条件，当RL→∞时，电桥输出电压
:
U0
大家好
1.2.1 传感器的分类
（4）按传感器输出能量关系分类，可将传感器分为有源传感器和无源传 感器两大类。 有源传感器是将非电能量转换为电能量，称之为能量转换型传感器，也称 换能器。通常配合有电压测量电路和放大器。 如:压电式、热电式、电磁式传感器等。 无源传感器又称为能量控制型传感器。被测非电量仅对传感器中的能量起 控制或调节作用。所以必须具有辅助能源(电能)。 如:电阻式、电容式和电感式传感器等。 （5）其他：按用途、学科、功能等进行分类。
1.2 传感器基本知识及电桥电路
1.2.1 传感器的分类 1.2.2 传感器的特性参数 1.2.3 传感技术的发展趋势 1.2.4 传感器中常用的基本测量电路
——电桥电路
大家好
1.2.1 传感器的分类
传感器是一门知识密集型技术，传感器原理各异，学科广泛，种类繁多， 一般可用如下方法分类: （1）按照被测物理量分类，可分为温度、压力、湿度、位移、流量、液 位传感器等。 （2）按照工作原理分类，可分为参量传感器（如电阻传感器、电容传感 器等）、发电传感器（如光电式传感器、热电偶传感器等）、脉冲传感器 （如光栅、磁栅式传感器等）及特殊传感器（如光纤传感器、超声波传感 器等）。 （3）按照输出信号的性质可分为模拟式和数字式传感器。
光电传感器工作原理
光电传感器工作原理光电传感器是一种能够将光信号转化为电信号的装置，广泛应用于光电检测、自动控制、通信以及仪器仪表等领域。
它通过感知光的强度、频率、波长等特性，将光信号转化为电信号，从而实现对光的测量和控制。
光电传感器的工作原理主要包括光电效应、光电二极管和光电三极管的工作原理。
1. 光电效应：光电效应是指当光照射到物质表面时，光子与物质原子发生相互作用，使得物质表面的电子被激发并脱离原子。
根据光电效应的不同特性，可以分为外光电效应和内光电效应。
外光电效应是指光照射到金属表面时，金属中的自由电子被激发并脱离金属表面，形成电流。
内光电效应是指光照射到半导体表面时，光子激发了半导体中的电子，使其跃迁到导带中，形成电流。
2. 光电二极管：光电二极管是一种基于光电效应的光电传感器。
它由一个PN 结构的半导体材料组成，当光照射到PN结上时，光子激发了PN结中的电子，使其跃迁到导带中，形成电流。
光电二极管的导通电流与光照强度成正比，因此可以通过测量电流的大小来确定光的强度。
3. 光电三极管：光电三极管是一种基于光电效应的光电传感器，它由PNP或者NPN结构的半导体材料组成。
与光电二极管不同的是，光电三极管具有放大作用。
当光照射到光电三极管的基区时，光子激发了基区中的电子，使其跃迁到集电区，从而控制集电区的电流。
通过调节光照强度，可以实现对光电三极管的放大倍数的调节。
除了以上所述的光电传感器工作原理，还有其他一些特殊类型的光电传感器，如光电耦合器、光电隔离器等。
它们通过光电效应和光电二极管或者光电三极管的工作原理，实现了光信号的隔离和传输。
总结起来，光电传感器通过感知光的特性，将光信号转化为电信号，从而实现对光的测量和控制。
它的工作原理主要包括光电效应、光电二极管和光电三极管的工作原理。
光电传感器在自动化控制、通信和仪器仪表等领域具有重要的应用价值，为实现智能化和高效化提供了可靠的技术支持。
传感器与检测技术第1章 传感与检测技术基础
由于动态特性的研究方法与控制理论中介绍的研究 方法相似，本书不再重复介绍，这里仅介绍传感器 静态特性的一些指标。
（1）测量范围与量程
记； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母
标记； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征
产品设计特性、性能参数、产品系列等。
例如CWY—YB—10传感器， C：传感器主称，WY：被测 量是位移；YB：转换原理是 应变式，10：传感器序号。
1.1.4 传感器的基本特性
传感器的特性一般是指输出与输入之间的关系，可 用数学函数、坐标曲线、图表等方式表示。根据被 测量状态的不同，传感器的特性可分为静态特性和 动态特性。
（3）灵敏度 灵敏度S是指传感器的输出量增量∆y与引起
的相应输入量增量∆ x的比值，即
对于线性传感器，它的灵敏 度就是它的静态特性的斜率，即 S= △y/ △x为常数，而非线性传 感器的灵敏度为一变量，用 S=dy/dx表示，它实际上就是输 入特性曲线上某点的斜率，且灵 敏度随着输入量的变化而变化。
测量下限值xmin与测量上限值xmax对应的输出值分别 为输出下限值ymin和输出下限值ymax，则满量程输出 值记为
（2）线性度
传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间 关系的线性程度。输出与输入关系可分为线性 特性和非线性特性。从传感器的性能看，希望 具有线性关系，即具有理想的输入输出关系。 但实际遇到的传感器大多为非线性，如果不考 虑迟滞和蠕变等因素，传感器的输出与输入关 系可用一个多项式表示
传感器的分类_传感器的原理与分类_传感器的定义和分类
传感器的分类_传感器的原理与分类_传感器的定义和分类传感器的分类方法很多．主要有如下几种：（1）按被测量分类，可分为力学量、光学量、磁学量、几何学量、运动学量、流速与流量、液面、热学量、化学量、生物量传感器等。
这种分类有利于选择传感器、应用传感器（2）按照工作原理分类，可分为电阻式、电容式、电感式，光电式，光栅式、热电式、压电式、红外、光纤、超声波、激光传感器等。
这种分类有利于研究、设计传感器，有利于对传感器的工作原理进行阐述。
（3）按敏感材料不同分为半导体传感器、陶瓷传感器、石英传感器、光导纤推传感器、金属传感器、有机材料传感器、高分子材料传感器等。
这种分类法可分出很多种类。
（4）按照传感器输出量的性质分为摸拟传感器、数字传感器。
其中数字传感器便干与计算机联用，且坑干扰性较强，例如脉冲盘式角度数字传感器、光栅传感器等。
传感器数字化是今后的发展趋势。
（5）按应用场合不同分为工业用，农用、军用、医用、科研用、环保用和家电用传感器等。
若按具体便用场合，还可分为汽车用、船舰用、飞机用、宇宙飞船用、防灾用传感器等。
（6）根据使用目的的不同，又可分为计测用、监视用，位查用、诊断用，控制用和分析用传感器等。
主要特点传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。
微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。
主要功能常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：光敏传感器——视觉声敏传感器——听觉气敏传感器——嗅觉化学传感器——味觉压敏、温敏、传感器（图1）流体传感器——触觉敏感元件的分类：物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。
化学类，基于化学反应的原理。
生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。
通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将敏感元件分46类）。
传感与检测技术 传感器原理 光电式
2020/7/2
光电式传感器
6
附2：光源
Light source
③ 发光二极管：
发光二极管是一种电致发光的半导体器件（LED， Light-Emitting Diode）。
特点：体积小，属固体光源，耐振动；无辐射，无污 染；功耗低；寿命长；响应快；供电电压低；成本低。
2020/7/2
光电式传感器
24
光电器件的光照特性：
光敏电阻的光照特性呈非线性，宜作开关元件。
光敏晶体管的灵敏度和线性度均好，既可作线性转换 元件，也可作开关元件。
光电池的短路电流在很大范围内与光照度呈线性关系， 宜作线性转换元件；开路电压与光照度的关系呈非线 性，宜作开关元件。
2020/7/2
2020/7/2
光电式传感器
5
附2：光源
Light source
2. 常用光源：
① 热辐射光源，如白炽光源。
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。
② 气体放电光源：
原子辐射光谱呈现许多分离的明线条，称为线光 谱；分子辐射光谱是一段段的带，称为带光谱。 线光谱和带光谱的结构与气体成分有关。
光电式传感器
Photoelectric sensor
光电式传感器
Photoelectric sensor
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 化的非电量，也可用来检测能转换成光量 变化的其他非电量。
光电传感器的组成：
光电式传感器具有非接触、响应快、性能
传感器与检测技术 听课笔记
传感器与检测技术听课笔记以下是一份关于“传感器与检测技术”的听课笔记，供您参考：一、课程概述传感器与检测技术是一门涉及传感器原理、特性分析、测量系统和信号处理等方面的学科。
传感器是实现自动检测和自动控制的关键环节，广泛应用于工业、农业、军事、医疗等领域。
本课程将介绍传感器的基本原理、分类、特性分析、测量系统设计以及信号处理等方面的知识。
二、传感器分类1. 按工作原理：电感式、电容式、光电式、热电式等。
2. 按输出信号：模拟输出和数字输出。
3. 按用途：压力、温度、流量、物位、成分等。
三、传感器原理1. 电感式传感器：基于电磁感应原理，通过测量线圈的电感变化来检测物体的位移或质量。
2. 电容式传感器：基于电容器原理，通过测量电容器极板间距的变化来检测物体的位移或压力。
3. 光电式传感器：基于光电效应原理，通过光电器件将光信号转换为电信号，实现非接触测量。
4. 热电式传感器：基于热电效应原理，通过测量热电偶的温差电动势来检测温度。
四、传感器特性分析1. 线性度：描述传感器输出与输入之间的线性关系。
2. 灵敏度：描述传感器输出变化量与输入变化量之间的比值。
3. 迟滞：描述传感器在相同输入下，正向和反向输出之间的差异。
4. 重复性：描述传感器在同一输入下，多次测量的输出一致性。
5. 漂移：描述传感器在使用过程中，输出逐渐偏离初始值的现象。
五、测量系统设计1. 测量系统组成：传感器、信号处理电路、显示仪表和记录装置等。
2. 测量系统设计原则：精度高、稳定性好、可靠性高、成本低等。
3. 测量系统误差分析：随机误差和系统误差。
4. 测量系统校准与标定：确定传感器的线性度、灵敏度、迟滞等特性参数的方法。
六、信号处理技术1. 信号放大与滤波：提高信号的信噪比，抑制噪声和干扰。
2. 信号转换：将模拟信号转换为数字信号，或将一种形式的信号转换为另一种形式。
3. 数字信号处理技术：通过数字计算方法对信号进行滤波、变换和分析等处理，提取有用的信息。
传感器与检测技术第四版 第四章
要求各个码道刻划精确，彼此对准，给码盘制作造成很大困难 有—个码道提前或延后改变，就可能造成输出的粗大误差
消除粗大误差方法： (1) 双读数头法，循环码代替二进制码
六位循环码码盘
特点：
(1) n位循环码码盘具有2n种不同编码；
(2) 循环码码盘具有轴对称性， 其最高位相反，其余各位相同
二进制码转换为循环码的电路
循环码转变为二进制码的电路
循环码是无权码，直接译码有困难， 一般先转换为二进制码再译码
单盘与多盘编码器：
单盘编码器： 全部码道在一个圆盘上，结构简单，使用方便
多盘编码器： 几个码盘通过机械传动装置连成一起，可大大提高分辨率
4.2.4 光电码盘的应用
光学码盘测角仪
脉冲当量变换
(3) 循环码为无权码 (4) 循环码码盘转到相邻区域时，编码中只有一位发生变化，
不会产生粗误差
4.2.3 二进制码与循环码的转换
十进制数 0 1 2 3 4 5 6 7
二进制码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
循环码 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100
阻挡层光电效应(光生伏特效应)： 在光线作用下使物体产生一定方向的电动势的现象。 如光电池、光敏晶体管
4.1.1 光电管
4.1.2 光电倍增管
特点：放大光电流。 结构：光电阴极+若干倍增极+阳极 工作原理： 二次电子发射系数 σ =二次发射电子数／入射电子数 若倍增极有n，则倍增率为σn
4.1.3 光敏电阻
4.1.6 光电式传感器的应用
1. 模拟式光电传感器的应用 原理： 光电器件的光电流随光通量而变化，是光通量的函数。 光通量随被测非电量而变化，这样光电流就是被测非电量的函数 光电比色高温计
传感器与检测技术第2章(3)-电感式位移传感器
4 4
3
4
2 2 1 （a） 变气隙型 （b） 变面积型
差动式自感传感器 1-线圈 2-铁芯 3-衔铁 4-导杆
21
（一）自感式传感器
1.自感式传感器的工作原理 差动式与单线圈电感式传感器相比，具有优点： ① 线性好； ② 灵敏度提高一倍，即衔铁位移相同时，输出信号 大一倍； ③ 温度变化、电源波动、外界干扰等对传感器精度 的影响，由于能互相抵消而减小； ④ 电磁吸力对测力变化的影响也由于能相互抵消而 减小。
1
四 电感式传感器
电感式传感器的工作基础：电磁感应 电感式位移传感器是将被测物理量位移转化
为自感L、互感M的变化，并通过测量电感 量的变化确定位移量。 由于电感式位移传感器输出功率大、灵敏度 高、稳定性好等优点，所以得到广泛应用。
2
四 电感式传感器
被测非电量
电磁 感应
自感系数 L 自感系数L 互感系数M M
2 1 3
4
30
（二）互感式传感器—差动变压器
1.互感式传感器的结构与工作原理
初级线圈作为差动变压器激励用，相当于变压器
的原边，而次级线圈由结构尺寸和参数相同的两 个线圈反相串接而成，且以差动方式输出，相当 于变压器的副边。所以又把这种传感器称为差动 变压器式电感传感器，通常简称为差动变压器。 1 3
N 0 S0 N L R 2
2
2
L= f (δ ) δ ，S
电感传感器特性
8
（一）自感式传感器
1.自感式传感器的工作原理
线圈
铁芯
δ
衔铁 Δδ
9
（一）自感式传感器
1.自感式传感器的工作原理 变气隙式自感传感器的输出特性
传感器工作原理
传感器工作原理标题：传感器工作原理引言概述：传感器是一种能够将物理量或化学量转换为电信号的设备，广泛应用于工业控制、环境监测、医疗诊断等领域。
传感器的工作原理是其能够感知外部环境的变化，并将这些变化转换为电信号输出。
本文将详细介绍传感器的工作原理。
一、传感器的感知原理1.1 传感器的感知原理是基于物理量或化学量与传感器内部元件之间的相互作用。
1.2 传感器通过感知外部环境的变化，如温度、压力、湿度等，来实现对物理量或化学量的测量。
1.3 传感器的感知原理主要包括电阻式、电容式、电感式、光电式等多种类型。
二、传感器的转换原理2.1 传感器将感知到的物理量或化学量转换为电信号的过程称为转换原理。
2.2 传感器通过内部的电路和元件将感知到的信号转换为电压、电流或频率等形式的输出信号。
2.3 转换原理的实现主要依靠传感器内部的信号处理电路和转换器。
三、传感器的输出原理3.1 传感器输出的电信号可以是模拟信号或数字信号。
3.2 模拟信号是连续变化的信号，通常通过模拟电路进行处理。
3.3 数字信号是离散的信号，通常通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号输出。
四、传感器的应用原理4.1 传感器的应用原理是将传感器输出的信号应用于各种控制系统或监测系统中。
4.2 传感器可以通过信号输出来实现对环境的监测、对设备的控制等功能。
4.3 传感器的应用原理是实现自动化控制、智能监测等技术的基础。
五、传感器的性能原理5.1 传感器的性能原理包括灵敏度、精度、分辨率、响应时间等指标。
5.2 传感器的性能原理直接影响到传感器的测量准确性和稳定性。
5.3 传感器的性能原理是评价传感器质量和性能优劣的重要标准。
结论：传感器的工作原理是通过感知、转换、输出、应用和性能等多个方面的原理相互作用，实现对外部环境的监测和控制。
了解传感器的工作原理对于正确选择和使用传感器具有重要意义，也有助于提高传感器的性能和应用效果。
希望本文对读者对传感器的工作原理有所帮助。
传感器技术 传感器与检测技术 PPT课件
本课程的性质及适应对象
本课程为电子信息工程专业选修课程。
本科教学计划安排
章次
内容
1 绪论
2 电阻式传感器原理与应用
3 变阻抗式传感器原理与应用
4 光电式传感器原理与应用
基础知识
定义、分类 发展趋势 选用原则 一般特性
检测电路 现代检测系统
传感器原理 检测技术
参考网站
[1]传感器课程 [2]仪表技术与传感器 [3]传感器世界 [4]中国传感器 [5]传感器技术 [6]21IC中国电子网 [7]传感技术学报网
[8]传感器资讯网
参考文献
1．王化祥,张淑英.传感器原理及应用（第3版）[M].天津:天津 大学出版社, 2007
2．杨万海.多传感器数据融合及其应用[M].西安:西安电子科技 大学出版社,2004
思考题与习题
第7章 流量检测
7.1 流量的基本概念 7.2 差压式流量计 7.3 电磁流量计 7.4 涡轮流量计 7.5 涡街流量计 7.6 超声流量计 7.7 质量流量计
思考题与习题
第8章 成分检测
8.1 概述 8.2 热导式气体分析仪 8.3 磁性氧量分析仪 8.4 氧化锆氧量分析仪 8.5 红外气体分析仪 8.6感器概述 1.3 测量误差与数据处理 1.4 传感器的一般特性 1.5 传感器的标定和校准
思考题与习题
第2章电阻式传感器原理与应用
2.1 应变式传感器 2.2 电阻式传感器
思考题与习题
第3章 变阻抗式传感器原理与应用
光电传感器的原理
光电传感器的原理
光电传感器是一种能够将光信号转换为电信号的设备，通常用于测量和检测光线的强度和位置。
光电传感器的原理基于光电效应，即当光线照射到特定的光敏材料上时，光的能量将被转化为电流或电压。
在光电传感器中常用的光敏材料有硅、锗、氧化锌等。
这些材料具有能够吸收能量的特性，当光线照射到这些材料表面时，光子将激发材料中的电子，并改变材料的电导率。
光电传感器通常使用PN结构，即正负电荷之间的结构。
当光线照射到光电传感器的光敏区域时，光子的能量会导致光敏材料中的电子移动。
对于PN结构，当光线照射到P区时会
产生电子-空穴对，而在N区的电子-空穴对会发生复合。
这种
电子-空穴对的产生和复合过程将导致PN结的导电性发生变化。
光电传感器的输出信号通常是一个电流或电压信号。
当光线强度较弱时，产生的电子-空穴对较少，导致输出电流或电压较小；而当光线强度较强时，产生的电子-空穴对较多，导致输
出电流或电压较大。
根据这一原理，可以通过测量输出信号的大小来获取光线的强度信息。
除了测量光线的强度，光电传感器还可以用于检测光线的位置。
通过在光电传感器上设置多个光敏元件，并在光线照射时测量每个元件的输出信号大小，可以判断光线照射的位置。
总结来说，光电传感器的工作原理是利用光电效应将光信号转换为电信号。
通过测量输出信号的大小，可以获取光线的强度信息，而通过测量多个光敏元件的输出信号大小，可以判断光线的位置。
这种原理使得光电传感器在许多应用中发挥重要作用，如光敏开关、光电计数器、光电编码器等。
光电传感器工作原理
光电传感器工作原理光电传感器是一种能够将光信号转化为电信号的设备，广泛应用于光电检测、自动控制、光通信等领域。
它通过感知光的特性，将光信号转换为电信号，从而实现对光的测量、检测和控制。
光电传感器的工作原理主要包括光电效应、光电二极管和光敏电阻。
1. 光电效应：光电传感器的工作基于光电效应，即光照射到物质上时，会引起物质内部电子的激发和运动。
光电效应的基本原理是光子与物质中的电子相互作用，将光能转化为电能。
光电效应的主要表现形式有光电发射效应、光电吸收效应和光电导效应。
2. 光电二极管：光电二极管是一种能够将光信号转化为电信号的光电传感器。
它由PN结构组成，当光照射到PN结上时，光子的能量会激发PN结中的载流子，产生电流。
光电二极管的工作原理是基于光电效应，当光子能量大于材料的带隙能量时，光电二极管才干产生电流。
光电二极管具有快速响应、高灵敏度和宽波长范围等优点，被广泛应用于光电检测和通信领域。
3. 光敏电阻：光敏电阻是一种光电传感器，也被称为光敏电阻器。
它是一种变阻器，其电阻值随光照强度的变化而变化。
光敏电阻的工作原理是基于光电效应，当光照射到光敏电阻上时，光子的能量会激发光敏材料中的载流子，改变材料的电导率，从而导致电阻值的变化。
光敏电阻具有简单、便宜和易于使用的特点，广泛应用于光电检测和光敏控制领域。
光电传感器的工作原理可以简单总结为：光照射到光电传感器上时，光子的能量会激发材料中的载流子，产生电流或者改变电阻值。
通过测量电流或者电阻值的变化，可以得到光信号的信息。
光电传感器的应用非常广泛。
在工业领域，光电传感器可以用于检测物体的位置、颜色、形状等特征，实现自动化控制。
在光通信领域，光电传感器可以用于接收和解码光信号，实现高速、稳定的光通信。
此外，光电传感器还可以应用于光电测量仪器、光电计量等领域。
总之，光电传感器通过光电效应，将光信号转化为电信号，实现对光的测量、检测和控制。
光电二极管和光敏电阻是常见的光电传感器类型，具有不同的工作原理和特点。
光电式传感器工作原理
光电式传感器工作原理
首先，光电式传感器的光源发出一束光线，这个光源可以是LED、激光等光源。
光线穿过透镜，形成一个光斑，这个光斑照射在目标物体上。
当目标物体经过光斑时，光线被遮挡，光斑的亮度发生变化。
其次，光电元件接收到被遮挡后的光线，光电元件可以是光敏电阻、光敏二极
管等。
光电元件将接收到的光信号转换为电信号，其大小与光线的强度成正比。
当目标物体遮挡光线时，光电元件输出的电信号会发生变化。
最后，信号处理电路对光电元件输出的电信号进行放大、滤波、数字化处理，
最终输出一个数字信号。
这个数字信号可以被微处理器、PLC等设备接收并进行
进一步的处理，比如控制执行器的动作、显示检测结果等。
总的来说，光电式传感器的工作原理是利用光源发出光线，目标物体遮挡光线后，光电元件接收到的光信号发生变化，通过信号处理电路进行处理，最终输出一个数字信号。
光电式传感器具有检测速度快、精度高、寿命长等特点，广泛应用于工业自动化控制、物体计数、安全防护等领域。
在实际应用中，我们需要根据具体的检测要求选择合适的光源、光电元件和信
号处理电路，以及合适的安装位置和检测距离，从而确保光电式传感器能够准确可靠地工作。
同时，我们也需要注意保持光源和光电元件的清洁，避免灰尘或污物影响检测效果。
总之，光电式传感器是一种重要的工业自动化检测设备，它的工作原理简单明了，应用广泛。
通过了解光电式传感器的工作原理，我们可以更好地应用和维护这一类传感器，为工业生产和生活提供更好的服务。
光电传感与检测技术基本原理
光电传感与检测技术基本原理光电传感与检测技术基本原理是指利用光学原理与电子技术相结合，将光信号转换为电信号进行测量与检测的一种技术。
它在生产、生活和科学研究中有着广泛的应用，包括光电测量、图像处理、模式识别等领域。
下面将详细介绍光电传感与检测技术的基本原理。
光电传感器是光电技术的核心组成部分，一般由光源、物体、传感器和信号处理部分组成。
光源通常使用发光二极管(LED)或激光器，产生足够强度的光照射到待测物体上。
物体可以是固体、液体或气体，它们对光的吸收、反射、透射或散射会导致光信号的变化。
传感器是将光信号转换为电信号的装置，常见的传感器包括光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光电管等。
信号处理部分负责将传感器输出的电信号进行处理和分析，以得到与物体相关的信息。
在光电传感与检测技术中，光的吸收、反射、透射和散射是基本过程。
物体对光的吸收程度取决于物体的材料和颜色，不同的物体对不同波长的光吸收程度也不同。
当光照射到物体上时，一部分光被物体吸收，一部分光被物体反射、散射或透射。
光敏传感器通过测量与光信号相关的电信号来检测这些变化。
光电传感与检测技术中常用的传感器有光敏电阻和光电二极管。
光敏电阻是一种对光敏感的电阻，其电阻值随光照强度的变化而变化。
光敏电阻常用于光强测量、光控制和光敏开关等应用。
光电二极管是一种半导体器件，具有类似于普通二极管的结构，但是在光照射下可以产生电流。
光电二极管常用于光电转换和光传感应用，如光电编码器、光电障碍传感器等。
在光电传感与检测技术中，信号处理是非常重要的一步。
传感器输出的电信号往往是微弱的和混杂的，需要通过信号处理电路进行放大、滤波和调理，以得到可靠和精确的测量结果。
信号处理电路的设计会根据具体应用的需求而有所不同，常见的方法包括放大器、滤波器、模数转换器等。
总结起来，光电传感与检测技术基本原理包括光的吸收、反射、透射和散射，光敏传感器的使用以及信号处理。
通过对光信号的测量和分析，可以得到与物体相关的信息，实现光电传感与检测技术的应用。
《传感器与检测技术》试题及答案
1、测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。
2、霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。
3、光电传感器的理论基础是光电效应.通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。
第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管;第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电 效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应,这类元件有光电池、光电仪表。
4、压磁式传感器的工作原理是:某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。
相反,某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应.5、变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时,铁芯上的线圈电感量(①增加②减小③不变）6、仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的7、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的.8、变面积式自感传感器,当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（①增大,②减小,③不变).9、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中,（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型)是线性的关系.10、在变压器式传感器中,原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成(①正比，②反比，③不成比例)，与回路中磁阻成（①正比，②反比,③不成比例)。
11、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。
12、在变压器式传感器中,原方和副方互感M 的大小与 绕组匝数 成正比，与 穿过线圈的磁通_成正比，与磁回路中 磁阻成反比。
徐科军主编传感器及检测技术第一章绪论
rm
xm x
a%
xn x
43
第三节测量误差与数据处理 4、随机误差
（1）正态分布 （2）随机误差的评价指标 （3）测量的极限误差
44
第三节测量误差与数据处理
4、随机误差
（1）正态分布
随机误差是以不可预定的方式变化着的误差，但在一定条件下服从统计规律
y f
1
e
2 2 2
2
F 1
能量转换
能量控制型 能量转换型
物理原理： 电参量式传感器、磁电传感器、压电式传感器等
用 途： 位移、压力、振动、温度
36
第三节测量误差与数据处理
1、测量误差的概念和分类
有关测量技术中的部分名词 （1）等精度测量 （2）非等精度测量 （3）真值 （4）实际值
（5）标称值 （6）示值 （7）测量误差
误差的分类 （1）系统误差
28
第一节自动检测技术概述
1、自动检测技术的重要性
军事战斗力
“阿波罗10”： 火箭部分---2077个传感器 飞船部分---1218个传感器
神州飞船： 185台（套）仪器装置
检测参数---加速度、温度、压力、 振动、流量、应变、 声学等
29
第一节自动检测技术概述 1、自动检测技术的重要性 综上所述，自动检测技术与我们的生产、生活密切相关。它是自动化领域的重要组成部分， 尤其在自动控制中，如果对控制参数不能有效准确的检测，控制就成为无源之水，无本之木。
可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步等方面起着重要作用。
7
第一节自动检测技术概述 1、自动检测技术的重要性
电动助力转向系统
电动转向助力系统的部件有方向盘、 转向柱、方向盘转角传感器、转向力 矩传感器、转向齿轮、转向助力电动 机及转向助力控制单元组成
传感器及检测技术(重点知识点总结)
传感器与检测技术知识总结1：传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。
一、传感器的组成2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。
①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。
②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。
③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。
二、传感器的分类1、按被测量对象分类（1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。
（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。
2、传感器按工作机理（1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。
（2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传感器；③光栅式传感器）。
3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。
4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。
5、按传感器能量源分类（1）无源型：不需外加电源。
而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型；（2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。
6、按输出信号的性质分类（1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）；（2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性；（3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。
《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。
光电式传感器的工作原理
光电式传感器的工作原理
光电传感器是一种利用光电效应来感知物体的装置。
它包含一个光源和一个光电二极管（或光敏电阻）。
当光源照射在物体上时，光会被物体反射、散射或吸收。
光电二极管（或光敏电阻）可以感受到这些光的变化。
光电二极管是一种特殊的二极管，它的阳极与阴极之间的电流会随着光照强度的变化而变化。
当光源照射在物体上时，物体会反射一部分光，并且光电二极管会感受到这些反射光的变化。
通过测量光电二极管的电流变化，我们可以确定物体的存在与否，以及物体的位置、形状和颜色等信息。
一种常见的光电传感器是光电开关。
当物体经过光电开关的感应区域时，光电二极管会受到反射光的变化而产生电流变化。
通过监测电流变化，我们可以检测物体的到来并触发相应的操作。
另一种常见的光电传感器是光电编码器。
光电编码器利用光电效应来测量物体的位置和运动。
它包含一个光源和多个光电传感器阵列，当物体经过光电编码器时，光电传感器会记录物体与光源之间光斑的变化。
通过分析光斑的模式和变化，我们可以确定物体的位置和运动状态。
总的来说，光电式传感器的工作原理是利用光电效应来感知物
体，并通过测量光的反射、散射或吸收来获取物体的信息。
它在工业自动化、光电检测、位置测量等领域具有广泛的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 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)。
光敏电阻的光照特性呈非线性，宜作开关元件。
光敏晶体管的灵敏度和线性度均好，既可作线性转换 元件，也可作开关元件。
光电池的短路电流在很大范围内与光照度呈线性关系， 宜作线性转换元件；开路电压与光照度的关系呈非线 性，宜作开关元件。
2019/10/11
光电式传感器
25
② 光谱特性
spectrum characteristic
特点：效率高，省电，功率大；含有丰富的紫外 线和频谱；容易污染环境，玻璃易碎，发光调制 频率较低。
2019/10/11
光电式传感器
6
附2：光源
Light source
③ 发光二极管：
发光二极管是一种电致发光的半导体器件（LED， Light-Emitting Diode）。
特点：体积小，属固体光源，耐振动；无辐射，无 污染；功耗低；寿命长；响应快；供电电压低；成 本低。
单通道型-通过调制盘由一个检测元件接收信号； 双通道型-用分光的方法由两个检测元件接收信号； 色敏型-用色敏元件，在同一探测器中有两个响应
不同波长的单元。
2019/10/11
光电式传感器
32
2 光电式传感器的应用
Application of photoelectric sensor
2. 光电式传感器实例
每个光子的能量为: h
h—普朗克常数(6.6261034 J s)
—频率
可 见 光 的 频 率 愈 高 （ 即波 长 越 短 ） ， 光 子 的 能量 愈 大 。
2019/10/11
光电式传感器
4
附2：光源
Light source
1. 对光源的要求：
光源必须具有足够的照度 光源应保证均匀、无遮拦或阴影 光源的照射方式应符合传感器的测量要 求 光源的发热量应尽可能小 光源发出的光必须具有合适的光谱范围
计算公式：
PNE 2qI D / RI q 电 子 电 荷(1.6 1019 C ) I D 暗 电 流, RI 电 流 响 应 率
2019/10/11
光电式传感器
28
④ 峰值探测率
暗电流ID：
1. 光电二极管的暗电流是反向偏置饱和电流。
2. 光敏电阻的暗电流是无光照时偏置电压与体电阻 之比。
④ 激光器：
激光是新颖的高亮度光，它是由各类气体、固体或 半导体激光器产生的频率单纯的光。激光是相干光 源，它具有单色性和方向性，能量高度集中。
特点：方向性好；亮度高；单色性好；相干性好。
2019/10/11
光电式传感器
7
附2：光源
Light source
光源特性：
1) 光源辐射特性 2) 光谱特性:辐射的中心波长和谱宽。 3) 光电转换特性：光源的电偏置与光源辐射的
光电式传感器
Photoelectric sensor
光电式传感器
Photoelectric sensor
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 化的非电量，也可用来检测能转换成光量 变化的其他非电量。
光电传感器的组成：
光电式传感器具有非接触、响应快、性能
可靠等优点。
2019/10/11
光电式传感器
18
光电池在动力方面的应用 太阳能赛车
太阳能 硅光电池板
太阳能电动机模型
2019/10/11
光电式传感器
19
光电池在动力方面的应用（续） 太阳能发电
2019/10/11
光电式传感器
20
光电池在动力方面的应用（续）
光电池在人造卫星上的应用
2019/10/11
光电式传感器
峰值探测率D*： D*
1
A f
PNE / A f
PNE
A 光 敏 器件 的 有 效光 敏 面积
f 探测系数带宽
D*值大，噪声等效功率小，光电器件性能好。
2019/10/11
光电式传感器
29
⑤ 温度特性
Temperature characteristic
温度变化不仅影响光电器件的灵敏度，同 时对光谱特性也有很大影响。
光电式传感器
13
光敏电阻演示
当光敏 电阻受到光 照时，光生 电子—空穴 对增加，阻 值减小，电 流增大。
2019/10/11
暗电流（越小越好）
光电式传感器
14
光敏三极管外形
2019/1件
② 光生伏特效应
光照引起PN结两端产生电动势的现象。 基于光生伏特效应的典型器件是光电池。
① 光照特性 ② 光谱特性 ③ 响应时间 ④ 峰值探测率 ⑤ 温度特性 ⑥ 伏安特性
2019/10/11
光电式传感器
23
① 光照特性
Illumination characteristic
光电器件的灵敏度可用光照特性来表征。它反映 了光电器件的输入光量与输出光电流（光电压） 之间的关系。 光照特性常用响应率（Response rate）R来描述：
2019/10/11
光电式传感器
5
附2：光源
Light source
2. 常用光源：
① 热辐射光源，如白炽光源。
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。
② 气体放电光源：
原子辐射光谱呈现许多分离的明线条，称为线光 谱；分子辐射光谱是一段段的带，称为带光谱。 线光谱和带光谱的结构与气体成分有关。
2019/10/11
光电式传感器
10
1. 外光电效应及器件
外光电效应：在光的照射下，使电子逸出 物体表面而产生光电子发射的现象。
“红限”：红 限 波 长 ：0
hc A
h 普朗克常数
c 光速，A 逸出功
基于外光电效应的器件：
a. 光电管
b. 光电倍增管。
2019/10/11
光电式传感器
4) 光电式转速传感器
转速n（转/ 分）与频率f (个 / 秒)的关系： n 60 f
N N 孔数或黑白条纹数目。
5) 细丝类物体的在线检测
2019/10/11
光电式传感器
33
内光电效应
光电导效应 光生伏特效应
2019/10/11
光电式传感器
9
1 光电效应及器件
Photoemission and apparatus
光电效应的分类：
外光电效应：在光照作用下能使电子逸出 物体表面的现象。
内光电效应：
光电导效应：在光照作用下，其电阻率发生 变化的现象。
光生伏特效应：因光照而产生电动势的现象。
21
总结：光电效应分类及其典型应用
外 光 电 效 应 ： 光 电 管 和光 电 倍 增 管
光
电
效
应
内
光
电
效
光 电 导 效 应 ： 光 敏 电 阻
应
光敏二极管 光敏三极管
光 生 伏 特 效 应 ： 光 电 池
2019/10/11
光电式传感器
22
附3：光电器件的特性
11
2. 内光电效应及器件
分类：光电导效应和光生伏特效应。 ① 光电导效应
光照后电阻率变化的现象称为光电导效应。 基于光电导效应的器件：
a. 光敏电阻 b. 光敏二极管：反向偏置的PN结。 c. 光敏三极管
2019/10/11
光电式传感器
12
光敏电阻
当光敏电阻受 到光照时， 阻值减小。
2019/10/11
26
③ 响应时间
Response time
光电器件的响应时间反映了它的动态特性， 响应时间小，表示动态特性好。
对于采用调制光的传感器，调制频率上限 受响应时间的限制。
2019/10/11
光电式传感器
27
④ 峰值探测率
噪声等效功率PNE：产生与器件暗电流大小 相等的光电流的入射光量。它等于入射到 光敏器件上能产生信号噪声比为1的辐射 功率值。
2) 开关式光电传感器
2019/10/11
光电式传感器
31
2 光电式传感器的应用
Application of photoelectric sensor
2. 光电式传感器实例
1) 光电物位传感器
2) 烟尘浊度监测仪
3) 光电比色高温计 原理：通过测量两个波长下的光谱辐射亮度
之比就可以确定被测物温度。 分类：
光电器件的光谱特性是指相对灵敏度K与入 射光波长λ之间的关系，又称光谱响应。
为了提高光电传感器的灵敏度，对于包含 光源和光电器件的传感器，应根据光电器 件的光谱特性合理选择相匹配的光源和光 电器件；对于被测体本身可作为光源的传 感器，则应按被测体辐射的光波波长选择 光电器件。
2019/10/11
光电式传感器
光学特性之间的关系。 4) 光源的环境特性：热系数、时间漂移和老化
等。 5) 噪声
2019/10/11
光电式传感器
8
1 光电效应及其器件
Photoemission and apparatus
光电效应(Photoemission)：物体吸收了光能 后所产生的电效应。
光电效应的分类：
外光电效应
光电效应
2019/10/11
光电式传感器
2
光电式传感器
Photoelectric sensor
主要内容
1 光电效应及其器件 2 光电式传感器的应用 附1：光学基础概述 附2：光源 附3：光电器件的特性
2019/10/11
光电式传感器
3