第二章光电式传感器

第二章光电式传感器

一、学习本课程所需的预备知识。

物理、电工基础、电子测量技术、电子线路。

二、教学提要（重难点）、课程内容、教学要求、实验指导。

重点掌握光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管以及光电池的原理和应用。

光电式传感器的核心部件是光电器件，它是将光能转换为电能的一种传感器件。光电器件的理论基础是光电效应，即金属、半导体等材料在光照下释放出电子的现象。根据释放出的电子的分布的不同，光电效应可分为以下三种情况：

利用外光电效应工作的器件有光电管、光电倍增管等。

利用内光电效应（光电导效应）工作的器件有光敏电阻等。

利用光生伏特效应（阻挡层光电效应）工作的器件有光电晶体管、光电池等。

光纤传感器以及CCD可以作为了解内容。授课时可以拿鼠标作为一个光敏二极管、三极管的应用实例，有实验设备的应开设本实验。

三、教学建议。

由于光电元件在日常生活中用的较多，所以授课时可以拿身边的一些设备来讲解，比如照相机、摄像机、光控照明等。

四、典型例题

1、磁栅式传感器由哪几部分组成？简述工作原理？

答：磁栅式传感器由磁栅、磁头和检测电路组成。磁栅是检测位置的基准尺，尺身的磁性薄膜上预先录有相同间距的栅状磁信号，此偷渡去磁信号。当磁栅与磁头的相对位置发生变化时，磁头的输出发生相应变化，将位移量转换为电信号，然后通过检测电路转换成脉冲，并以数字形式显示出来。磁栅传感器有长磁栅式和圆磁栅式两种，分别用来测量线位移和角位移。

2、光电式传感器的原理是什么？

答：光电式传感器是以光电效应为基础，将光信号转换成电信号的传感器。

3、光码盘的工作原理是什么？

答：码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数字式的传感器。码盘按结构可以分为接触式、光电式和电磁式三种，后两种为非接触式测量。光电式编码器由光源、光学系统、码盘、光电接收元件、处理电路等组成。由光源发出的光线经透镜变成一束平行光照射在码盘上，通过透光部分的光线经狭缝照射到光电元件上，光电元件的排列与码道一一对应，这样几个光电元件输出的电信号组合就反映了角度信息，经

处理电路得到被测角度的数字量。

4、什么叫莫尔条纹？

答：将栅距相同的两块光栅的刻线面相对重叠在一起，并且使二者栅线有很小的交角，这样就可以看到在近似垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹，称为莫尔条纹。莫尔条纹是基于光的干涉效应产生的。