第7章光电式传感器

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第7章传感器技术-光电效应及传感器

光源
被测非电量位移、转速、振动等
光学通路
光量
光电传感元件
△U 或△I
测量/显示
光电传感器的分类按传感器输出量的性质，按传感器输出量的性质，可以分为模拟式开关式（脉冲式）二大类。和开关式（脉冲式）二大类。
模拟式光电传感器
该类传感器基于光电元件的光电特性，该类传感器基于光电元件的光电特性，其基于光电元件的光电特性光通量是随被测量而变，光通量是随被测量而变，光电流就成为被测量的函数，故称为光电传感器的函数运用状态。的函数，故称为光电传感器的函数运用状态。传感器输出量为连续变化的光电流，传感器输出量为连续变化的光电流，器件的光照特性呈单值线性，的光照特性呈单值线性，光源的光照要求保持均匀稳定。反射式、均匀稳定。它的形式有吸收式、反射式、遮光式和辐射式。
5、时差测距。典型应用如光电测距仪，时差测距。典型应用如光电测距仪，是将恒定光源发出的光投射到目的物，是将恒定光源发出的光投射到目的物，并用光电元件接收反射光，光电元件接收反射光，通过对光信号在光源与目的物之间往返时间的测量，与目的物之间往返时间的测量，从而计算出光源与目的物间的距离。光源与目的物间的距离。
发光二极管阵列（SSPA）发光二极管阵列（SSPA）电荷耦合器件（CCD）电荷耦合器件（CCD）
这两类光电器件实际上是集成化、这两类光电器件实际上是集成化、模块化的光电元件组合，模块化的光电元件组合，他们的工作原理类似，根据需要，理类似，根据需要，可以做成线阵或面阵的形式。阵的形式。目前在图象采集与处理技术电荷耦合器件CCD CCD已经得到了大量中，电荷耦合器件 CCD 已经得到了大量的应用。的应用。
内光电效应－内光电效应－

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

第七章光电型传感器与测量电路

2．光生伏特效应及器件光生伏特效应是光照引起PN结两端产生电动势的效应。当PN结两端没有外加电场时，在PN结势垒区内仍然存在着内建结电场，其方向是从N区指向P区，如图7-12所示。当光照射到结区时，光照产生的电子一空穴对在结电场作用下，电子推向N区，空穴推向P区；电子在N区积累和空穴在P区积累使PN结两边的电位发生变化，PN结两端出现一个因光照而产生的电动势，这一现象称为光生伏特效应。由于它可以像电池那样为外电路提供能量，因此常称为光电池。
图7-8 金属封装的CdS光敏电阻
图7-9 光电二极管原理图
(2) 光敏二极管PN结可以光电导效应工作，也可以光生伏特效应工作。如图7-9所示，处于反向偏置的PN结，在无光照时具有高阻特性，反向暗电流很小。当光照时，结区产生电子一空穴对，在结电场作用下，电子向N区运动，空穴向P区运动，形成光电流，方向与反向电流一致。光的照度愈大，光电流愈大。由于无光照时的反偏电流很小，一般为纳安数量级，因此光照时的反向电流基本上与光强成正比。
图7-3 光电管
光电倍增管的结构如图7-4 所示。在玻璃管内除装有光电阴极和光电阳极外，尚装有若干个光电倍增极。光电倍增极上涂有在电子轰击下能发射更多电子的材料。光电倍增极的形状及位置设置得正好能使前一级倍增极发射的电子继续轰击后一级倍增极。在每个倍增极间均，依次增大加速电压。光电倍增管的主要特点是：光电流大，灵敏度高，其倍增率为N=δn，其中δ为单极倍增率(3～6)，n为倍增极数(4～14)。
7.3常用光电器件
光电器件是光电传感器的重要组成部分，对传感器的性能影响很大。光电器件是基于光电效应工作的，种类很多。所谓光电效应，是指物体吸收了光能后转换为该物体中某些电子的能量而产生的电效应。一般地，光电效应分为外光电效应和内光电效应两类。因此，光电器件也随之分为外光电器件和内光电器件两类。 7.3.1 外光电效应及器件在光的照射下，电子逸出物体表面而产生光电子发射的现象称为外光电效应。根据爱因斯坦假设：一个电子只能接受一个光子的能量。因此要使一个电子从物体表面逸出，必须使光子能量ε大于该物体的表面逸出功A。各种不同的材料具有不同的逸出功A，因此对某特定材料而言，将有一个频率限νo(或波长限λ0)，称为“红限”，不同金属光电效应的红限见表7-2。

《传感器技术与应用》课件第七章光电式传感器

器人视觉、自动化生产线等领域有广泛应用。
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。

光电式传感器习习题集重点

第七章光电式传感器
7.1 简述光电式传感器的特点和应用场合,用方框图表示光电式传感器的组成。

7.2 何谓外光电效应光电导效应和光生伏特效应?
7.3 试比较光电池光敏晶体管光敏电阻及光电倍增管在使用性能上的差别。

7.4 通常用哪些主要特性来表征光电器件的性能?它们对正确选用器件有什么作用?
7.5 怎样根据光照特性和光谱特性来选择光敏元件?试举例说明。

7.6 试用射线分析方法，阐明阶跃光纤的导光原理，并解释光纤数值孔径的物理意义。

7.7 举例说明光纤传感器各种调制方式的原理和应用。

7.8 说明光纤激光多普勒测速的原理和系统的组成。

7.9 试计算：基于法拉第旋光效应的石英光纤工频变流电流传感器的光纤匝数N。

已知：光纤线圈半径R=0.3m，电流有效值1000A，由其产生磁场引起光纤偏振光的最大偏转角为30度。

光电式传感器全解

7.1光电式传感器的基本元件
3.光敏晶体管
光敏二极管的PN结装在管的顶部，可以直接受到光照射，光敏
二极管在电路中一般是处于反向工作状态，在没有光照射时反向电阻很大，反向电流很小。当光照射光敏二极管时，光子打在PN 结附近，使PN结附近产生光生电子—空穴对，它们在PN结处的内电场作用下定向运动形成光电流。光的照度越大，光电流越大。因此在不受光照射时，光敏二极管处于截止状态；受光照射时，光敏二极管处于导通状态。
7.1光电式传感器的基本元件
4.光电倍增管光电倍增管是基于外光电效应和二次电子发射效应的电子真空器件。
7.2 新型光电器件
7.2.1 CCD
电荷耦合器件(CCD)是一种大规模金属氧化物半导体(MOS)集成电路光电器件，以电荷为信号。它具备光电信号转换、存储、转移的功能，具有集成度高、功耗小、分辨力高、动态范围大等优点。CCD图像传感器被广泛应用于生活、天文、医疗、电视、传真、通信以及工业检测和自动控制系统。
7.3 光栅式传感器
7.3.1 工作原理
光栅式传感器(或称光栅测量系统)是指利用光栅原理对输入量(位移量)进行转换、显示的整个测量装置。它包括三大部分：光栅光学系统；实现细分、辨向和显示等功能的电子系统；相应的机械结构。
7.3 光栅式传感器
莫尔条纹 : 光栅移动一个栅距，莫尔条纹走过一个条纹间距，电压输出的正弦
7.5 典型应用
6.光电开关光电开关是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，
从而检测物体的有无。
7.5 典型应用
7.多普勒测速装置当单色光束入射到运动体上某点时，光
波在该点被运动体散射，散射光频率与入射光频率相比，产生了正比于物体运动速度的频率变化，称为多普勒频移。这种现象也称为光学多普勒效应。多普勒频移不仅与入射光频率有关，而且还带有运动体的速度信息。因此，如果能测出多普勒频移，就可以知道物体运动速度。

传感器技术与应用第2版-部分习题答案

第1章传感器特性习题答案：5.答：静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。

传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。

人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。

9．解：10. 解：11．解：带入数据拟合直线灵敏度 0.68,线性度±7% 。

，，，，，，13．解：此题与炉温实验的测试曲线类似:14．解：15．解：所求幅值误差为1.109,相位滞后33042,所求幅值误差为1.109,相位滞后33042,16．答：dy/dx=1-0.00014x。

微分值在x<7143Pa时为正，x>7143Pa时为负，故不能使用。

17．答：⑴20。

C时，0～100ppm对应得电阻变化为250～350 kΩ。

V0在48.78～67.63mV之间变化。

⑵如果R2=10 MΩ，R3=250 kΩ，20。

C时，V0在0～18.85mV之间变化。

30。

C时V0在46.46mV（0ppm）～64.43mV（100ppm）之间变化。

⑶20。

C时，V0为0～18.85mV，30。

C时V0为0～17.79mV，如果零点不随温度变化，灵敏度约降低4.9%。

但相对（2）得情况来说有很大的改善。

18．答：感应电压=2πfCRSVN,以f=50/60Hz, RS=1kΩ, VN=100代入，并保证单位一致，得：感应电压=2π*60*500*10-12*1000*100[V]=1.8*10-2V第3章应变式传感器概述习题答案9. 答：(1).全桥电路如下图所示(2).圆桶截面积应变片1、2、3、4感受纵向应变；应变片5、6、7、8感受纵向应变；满量程时：（3）10．答：敏感元件与弹性元件温度误差不同产生虚假误差，可采用自补偿和线路补偿。

11．解：12．解：13．解：①是ΔR/R=2（Δl/l）。

因为电阻变化率是ΔR/R=0.001，所以Δl/l（应变）=0.0005=5*10-4。

(整理)第七章光电传感器习题答案

•第七章光敏传感器•1．光电效应通常分为哪几类？简要叙述之。

与之对应的光电器件有哪些？•2．半导体内光电效应与入射光频率的关系是什么？3．光电倍增管产生暗电流的原因有哪些？如何降低暗电流？•4．试述光电倍增管的组成及工作原理？•5．简述光敏二极管和光敏三极管的结构特点、工作原理及两管的区别？•6．为什么在光照度增大到一定程度后，硅光电池的开路电压不再•随入射照度的增大而增大？硅光电池的最大开路电压为多少？•7．试举出几个实例说明光电传感器的实际应用，并进行工作原理的分析。

答案：一、光电效应分为两类：外光电效应和内光电效应外光电效应：入射光子被物质的表面所吸收，并从表面向外部释放电子的一种物理现象。

基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管。

内光电效应当光照在物体上，使物体的电导率发生变化，或产生光生电动势的现象。

分为光电导效应（如：光敏电阻）和光生伏特效应（如光电池、光电二极管、光电三极管）。

二、、对于不同的本征半导体材料，禁带宽度Eg不同，对入射光的波长或频率的要求也不同，一般都必须满足：7he1.24「hv=T^^-Eg式中v、A分别为入射光的频率和波长。

对于杂质半导体：Ei为杂质电离能三、1、欧姆漏电欧姆漏电主要指光电倍增管的电极之间玻璃漏电、管座漏电和灰尘漏电等。

欧姆漏电通常比较稳定，对噪声的贡献小。

在低电压工作时，欧姆漏电成为暗电流的主要部分。

在使用光电倍增管时，保证管壳和所有连接件的清洁干燥是十分必要的。

2、热发射由于光电阴极材料的光电发射阈值较低，容易产生热电子发射，即使在室温下也会有一定的热电子发射，并被电子倍增系统倍增。

要减小热电子发射，应选用热发射小的阴极材料，并在满足使用的前提下，尽量减小光电阴极的面积，降低光电倍增管温度。

3、残余气体放电光电倍增管中高速运动的电子会使管中的残余气体电离，产生正离子和光子，它们也将被倍增，形成暗电流。

这种效应在工作电压高时特别严重，使倍增管工作不稳定。

光电式传感器工作原理

光电式传感器工作原理
光电式传感器是一种能够将光信号转化为电信号的装置。

其工作原理基于光电效应，即当光线照射到光敏元件上时，会引起该元件内部电子的跃迁，从而产生电流或电压。

光电式传感器通常由发射器和接收器两部分组成。

发射器通常是一个光源，它会产生一个特定的光束，并将其照射到待测物体上。

接收器则是光敏元件，它能够接收被物体反射、散射或透过的光束。

当光线照射到待测物体上时，一部分光线会被物体吸收，一部分光线会被物体反射回来。

接收器会接收到被物体反射回来的光线，并将其转化为相应的电信号。

这个电信号可以被放大、处理和解读，从而得到相应的物体信息。

光电式传感器可以应用到各种不同的领域中，如自动控制、检测和测量。

在自动控制中，它可以用来检测物体的位置、颜色、形状等属性，从而实现自动化的控制系统。

在检测和测量中，它可以用来检测流体的液位、物体的距离、物体的速度等参数。

总的来说，光电式传感器通过光电效应将光信号转化为电信号，从而实现对物体进行检测和测量的功能。

其工作原理简单而有效，被广泛应用于各个领域中。

传感器与检测技术-教案-项目07 光电式传感器的应用

《传感器与检测技术》教案项目七光电式传感器的应用一、教学目标1.了解光电效应。

2.了解各类光电元件。

3.掌握各类光电式传感器的工作原理。

4.掌握光电式传感器测量转速的方法。

二、课时分配本项目共2个任务，本项目安排4课时。

其中理论课时2课时，实践课时2课时。

三、教学重点通过本项目的学习，让学生理解能正确识别各类光电式传感器能根据任务要求，正确安装光电式传感器，正确完成光电式传感器测量转速的电路接线，正确测量转速并且读数正确。

的相关知识。

通过本项目的学习，新旧知识得以重新整合，使学生对传感器的认识更完整，更清晰。

四、教学难点1.能识别各类光电式传感器。

2.能根据任务要求，正确安装光电式传感器。

3.正确完成光电式传感器测量转速的电路接线。

4.正确测量转速并且读数正确。

五、教学内容任务一光电式传感器在转速检测中的应用知识链接一、光电效应用光照射某一物体，可以看作物体受到一连串具有能量（每个光子能量的大小等于普朗克常数h乘以光的频率γ，即E=hγ）的光子的轰击，组成这物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应的物理现象称为光电效应。

由于被光照射的物体材料不同，所产生的光电效应也不同，通常光照射到物体表面后产生的光电效应分为：外光电效应、内光电效应、光生伏特效应。

1.外光电效应在光线的作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，基于外光电效应的光电元件有紫外光电管、光电倍增管、光电摄像管等。

2.内光电效应半导体材料受到光照时，使其导电性能增强，光线越强，阻值越低，这种光照后电阻率发生变化的现象,称为内光电效应。

基于这种效应的光电器件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等。

3.光生伏特效应在光线作用下, 能使物体产生一定方向的电动势的现象，称为光生伏特效应。

具有光生伏特效应的光电器件有硅、硒、砷化镓、氧化铜、锗等材料做成的光电池。

二、光电元件1.基于外光电效应的光电元件（1）光电管光电管是基于外光电效应原理工作的光电元件。

光电式传感器的工作原理

光电式传感器的工作原理来源：电子资料文库作者：发布时间：2013-5-4 浏览(9113)次光电式传感器的英文解释：photoelectric transducer光电传感器的构成光电传感器由光源、光学通路、光电元件构成。

光电式传感器应用1、光量变化的非电量；2、能转换成光量变化的其他非电量。

光电式传感器的应用可归纳为四种基本形式，即辐射式(直射式)、吸收式、遮光式、反射式。

光电式传感器特点非接触、响应快、性能可靠。

图a所示是光电式传感器的工作原理图，位于光敏二极管的对面的是作为光源的发光二极管，在它们之间有一个能断续遮光的转盘。

当转盘上的缺口、缝隙或小孔对准发光二极管时，光线可以通过，光敏二极管即发出信号指示转轴的某一位置或转速。

它输出的信号是方波脉冲，故它能适应数字式控制系统的需要。

这里的发光二极管的发光频率一般在红外线和紫外线范围内，是肉眼看不见的。

图b、c所示为六缸发动机用分电器内的光电式曲轴转角传感器的结构，由发光二极管和光敏二极管组合来计测带缝隙的转盘的旋转位置，安装在分电器内（或凸轮轴前部）。

它决定分组喷射控制及电子点火控制曲轴每转两转的喷油正时和点火正时。

在转盘上每隔60°设置了宽度不同的4种缝隙，利用发光二极管发出的光束，经过安装在分电器轴上转盘的刻度缝隙，照射在光敏二极管上，使波形电路产生电信号、并传给ECU。

光电式曲轴转角传感器的工作原理与结构a）工作原理图b）结构图c）转盘1-输出信号2-光敏二极管3-发光二极管4-电源5-转盘6-转子头盖7-密封盖8-波成形电路9-第一缸120°信号缝隙10-10信号缝隙11-120°信号缝隙光电效应它是光照射到某些物质上，使该物质的电特性发生变化的一种物理现象，可分为外光电效应和内光电效应两类。

外光电效应是指，在光线作用下物体内的电子逸出物体表面向外发射的物理现象。

光子是以量子化“粒子”的形式对可见光波段内电磁波的描述。

(完整word版)第7章光电式传感器习题

第7章光电式传感器习题1. 什么是光电效应? 什么是内、外光电效应?当用光照射物体时，物体受到一连串具有能量的光子的轰击，于是物体材料中的电子吸收光子能量而发生相应的电效应（如电阻率变化、发射电子或产生电动势等）。

这种现象称为光电效应。

2 试比较光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管的性能差异．给出什么情况下应选用哪种器件最为合适的评述。

3假如打算设计—种光电传感器，用于控制路灯的自动亮灭(天黑自动点亮，天明白动熄灭)。

试问可以选择哪种光电器件?试设计电路。

4光电转速传感器的测量原理是将被测轴的转速变换成相应频率的脉冲信号，然后，测出脉冲频率即可测得转速的数值。

试根据这一思路画出光电转速传感器的检测变换部分的工作原理示意图，图中的光电转换元件选用哪种光电器件比较合适?为什么？5 利用光敏器件制成的产品计数器，具有非接触、安全可靠的特点，可广泛应用于自动化生产线的产品计数，如机械零件加工、输送线产品、汽水、瓶装酒类等。

还可以用来统计出入口入员的流动情况。

试利用光电传感器设计一产品自动计数系统，简述系统工作原理。

产品计数器的工作原理，如图所示。

产品在传送带上运行时，不断地遮挡光源到光敏器件间的光路，使光电脉冲电路随着产品的有无产生一个个电脉冲信号。

产品每遮光一次，光电脉冲电路便产生一个脉冲信号，因此，输出的脉冲数即代表产品的数目。

该脉冲经计数电路计数并由显示电路显示出来一、单项选择题1、晒太阳取暖利用（）；人造卫星的光电池利用（）；植物生长利用了（）；A光电效应 B 光化学效应 C 光热效应 D 感光效应2、蓝光的波长比红光（），相同光通量的蓝光能量比红光（）。

A大 B 小 C长 D短3、光敏二极管属于（ B ），光电池属于（）。

A外光电效应 B 内光电效应 C光生伏特效应4、光敏二极管在测光电路中应处于（）偏置状态，光电池处于偏置状态( )A正向 B反向 C零5、光纤通信中，与出射光纤耦合的光电元件选用（）。

光电式速度传感器工作原理

光电式速度传感器工作原理光电式速度传感器（Optical Speed Sensor），是一种通过光电转换原理，将物体运动的速度转换成电信号输出的传感器。

该传感器常用于工业生产中对物体的速度检测和控制。

一、工作原理光电式速度传感器的工作原理基于光电转换技术，该技术被广泛应用于光电测量、光电检测和自动化测量方面。

具体来说，该传感器是由光电发生器、滤光片、谐振电路和放大电路组成的。

当物体运动时，它的表面会通过传感器的光电发生器上的凸台或凹槽，产生一个光电信号。

该信号经过滤光片过滤后，通过谐振电路进行放大，并被放大电路处理，最终输出为数字信号。

速度传感器的输出信号频率与物体运动的速度成正比，因此可以通过读取输出信号的频率，进行速度的测量和控制。

二、特点1. 高精度: 光电式速度传感器具有高精度的测量能力，可以快速准确地测量物体的速度，特别是对于高速运动的物体，能够准确地检测其速度和方向。

2. 宽测量范围：该传感器可以测量很大的速度范围，从几厘米每秒到几百米每秒不等。

这让它成为适用于不同工业应用的理想工具，且该传感器还可以应用于高温、低温、高湿度和具有腐蚀性的环境中。

3. 高稳定性: 该传感器具有较高的稳定性，可以在长时间使用过程中保持高精度和可靠性。

传感器的输出信号具有良好的线性特性，可以有效地消除测量误差。

反应速度快：光电式速度传感器响应时间很短，能够在很短时间内检测物体的速度变化，并可以提供及时的反馈。

三、应用光电式速度传感器广泛应用于控制和测量领域，其主要应用领域包括：1. 机械工业：用于机器生产线上的物体的速度和位置控制；2. 轨道交通：用于测量电车、地铁等列车的速度和位置；3. 航空航天：用于测量飞行器的速度和位置；4. 安防领域：用于测量和监控交通工具、航空器、船只等在运行过程中的速度和方向。

四、总结光电式速度传感器是一种精度高、测量范围宽、稳定性强，反应速度快的传感器，其工作原理基于光电转换技术。

传感器与检测技术光电式传感器解读

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二、光子探测器
光子探测型器件基于光电效应原理，即利用光子本身能量激发载流子。这类器件有一定的截止波长，但响应速度快，灵敏度高，使用最为广泛。
什么是光电效应？
光是由光子组成的，其能量和频率关系为
E=hf
光照在物体上可看成是一连串具有能量为E的光子轰击物体，如果光子能量足够大，物质内部
第七章光电式传感器
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组成
光电传感器一般由辐射源、光学通路、光电器件组成。
工作原理
首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电转换元件变换成电信号。
被测量通过对辐射源或者光学通路的影响将待测信息调制到光波上，通过改变光波的强度、相位、空间分布和频谱分布等，由光电器件将光信号转化为电信号。电信号经后续电路解调分离出被测量信息，实现测量。
特点：灵敏度高，体积小，重量轻，光谱响应范围宽，机械强度高，耐冲击和振动，寿命长。纯电阻元件，无源器件，有电流通过时，会产生热的问题。电路简单。适用于红外探测。
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（三）光电结型探测器与光电导型工作原理相似，利用光子引起的电子跃迁将光信号转变为电信号，只是光照射在半导体结上而已，。主要有：光电二极管和光电三极管。
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图7-8 硅光电池构造原理和图示符号
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半导体光电器件的特性包括：光电特性、伏安特性、光谱特性、件的光电特性
a）硒光敏电阻的光电特性 b）光敏晶体管的光电特性 c）硅光电池的光电特性
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图7-11 半导体光电器件的伏安特性
a）光敏电阻的伏安特性 b）锗光敏晶体管的伏安特性 c）硅光电池的伏安特性
气体放电光源激光器电致发光器件
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传感器(第6版) PPT课件第7章

第二节光电器件
一、热探测器原理及特点：基于光辐射与物质相互作用的热效应制成的传感器，它的突出优点是能够接收超低能量的光子，具有宽广和平坦的光谱响应，尤其适用于红外的探测。种类：测辐射热电偶、测辐射热敏电阻和热释电探测器。 1、测辐射热电偶与常规热电偶相似，只是在电偶的一个接头上增加光吸收涂层，当有光线照射到涂层上，电偶接头的温度随之升高，造成温差电势。 2、测辐射热敏电阻用热敏电阻代替了热电偶，当有光线照射到涂层上，首先引起温度的变化，热敏电阻再将温度转化为电阻值的变化。
第一节光源
四、激光器激光产生的过程： ➢某些物质的分子、原子、离子吸收外界特定能量（如特定频率的辐射），从低能级跃迁到高能级上（受激吸收）； ➢如果处于高能级的粒子数大于低能级上的粒子数，就形成了粒子数反转，在特定频率的光子激发下，高能粒子集中地跃迁到低能级上，发射出与激发光子频率相同的光子（受激发射）； ➢由于单位时间受激发射光子数远大于激发光子数，因此上述现象称为光的受激辐射放大。 ➢具有光的受激辐射放大功能的器件称为激光器。
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
传感器（第6版）
哈尔滨工业大学唐文彦主编
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
第七章光电式传感器
第一节光源第二节光电器件第三节电荷耦合器件和位置敏感器件第四节光纤传感器第五节光栅式传感器第六节激光式传感器
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第七章光电式传感器
波长300—380nm称为近紫外线波长200—300nm称为远紫外线波长10—200nm称为极远紫外线
第一节光源
红外线：波长780—106nm 波长3μm（即3000nm）以下的称近红外线波长超过3μm 的红外线称为远红外线。