光照度传感器 最全

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(i=1,2,…)的乘积,若有n个倍增电极,且每级的
di都一样,则
M
d
n i
(7.4)
一般M在105~108之间。因此,设光电阴极的
光电流为I0 ,则到达阳极的电流为
I
I
0d
n i
(7.5)
外光电效应器件→光电倍增管
光电倍增管有放大光电流的作用,灵敏度非常高, 信噪比大,线性好,多用于微光测量。
几种光电倍增管的外形如图所示。
阴极K 第二倍增极 第四倍增极
入射光
第一倍增极 第三倍增极 阳极A
IA RL
A
R5
U0
特点:
R4
D4
D3 R3
R2
D2
R1
D1 K
灵敏度高 适合弱光 强光易损坏
外光电效应器件→光电倍增管
光电倍增管的放大性能用倍增系数M衡量。M
等 于 各 个 倍 增 电 极 的 二 次 发 射 电 子 倍 数 di
外光电效应器件 内光电效应器件
光电管
光电倍增 管
光敏电阻、 光电池、 光敏二极管 光敏三极管
外光电效应
光照射在某些物质上,物质的电子吸收光子的能量而释放电 子的现象称为光电效应。释放的电子称为光电子。能产生光电效 应的物质称为光电材料。
光照射在某些光电材料上时,材料表面的电子吸收光子的能 量,若电子吸收的能量足够大,它能克服正离子的束缚而逸出
有时为了充分利用光源,常在光源上附加一个反射装置, 使得某些方向能够得到比较多的光通量,以增加这一方向 被照面上的照度。例如摄像、摄影照明灯、手电筒和汽车 前灯等都装有反光镜。
关系:1 lux=1 lm/平方米=1 cd× sr/平方米
• 流明,光通量的单位。发光强度为1坎德拉(cd)的点光 源,在单位立体角sr(1球面度)内发出的光通量为 “1流明”,英文缩写(lm)。简单来说,就是指蜡烛一 烛光在1公尺(1米)以外所显现出的亮度。
• 光敏电阻和其它半导体 器件一样,受温度影响 较大。温度变化时,影 响光敏电阻的光谱响应、 灵敏度和暗电阻。
• 硫化铅光敏电阻受温度 影响更大。
• 右图为硫化铅光敏电阻 的光谱温度特性
S / (%)
100
80 + 20℃
- 20℃
60
40
20 0 1.0 2.0 3.0 4.0
/ m
内光电效应
光电效应
Heinrich Hertz( 1857—1894) 当弧光灯发出的光束照射到锌板上时,验电器指针摆动 。 提出著名的普朗克辐射公式、光量子假说(能量量子)
在《关于光的产生和 转化的一个启发性观 点》一文中,用光量 子理论对光电效应进 行了全面的解释。
Heinrich Ludwig Planck 1858A-1lb9e4r7t Einstein(1879 - 1955)
3) 遮光式
4) 辐射式
3.被测物体位于恒定光源与光 电元件之间,光源发出的光通 量经被测物遮去其一部分,使 作用在光电元件上的光通量减 弱,减弱的程度与被测物在光 学通路中的位置有关。利用这 一原理可以测量长度、厚度、 线位移、角位移、振动等。。
4.被测物体本身就是辐射源, 它可以直接照射在光电元件上 ,也可以经过一定的光路后作 用在光电元件上。光电高温计 、比色高温计、红外侦察和红 外遥感等均属于这一类。这种 方式也可以用于防火报警和构 成光照度计等。。
• 一个普通40瓦的白炽灯泡,其发光效率大约是每瓦10 流明,因此可以发出400流明的光。
• 40瓦的白炽灯220伏时,光通量为340流明。光通量是 描述单位时间内光源辐射产生视觉响应强弱的能力, 单位是流明,也叫明亮度。
• 照度是反映光照强度的一种单位,其物理意义 是照射到单位面积上的光通量.
• 1967年法国第十三届国际计量大会规定了以坎 德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分别作 为发光强度、光亮度、光通量和光照度等的单 位,为统一工程技术中使用的光学度量单位有 重要意义。
无光照射时:呈现高阻状态,称 暗阻,一般在兆欧级。
有光照射时:呈现低阻状态,称 亮阻,一般在几千欧以下。
灵敏度高,体积小,重量轻,性能稳定,价 格便宜。在检测与自动化技术中广泛应用
内光电效应→光敏电阻
将光敏电阻接到外电路中时,若改变光照射,回路电流改 变。为提高光敏电阻的灵敏度,应尽量减小电极间的距离。面 积较大的光敏电阻,通常采用在光敏电阻薄膜上蒸镀金属梳状 电极。常用的光敏电阻材料有硫化镉、硒化铅、碲化铝等。
– 暗电流:无光照时,光电流不为零的现象; – 温度特性:光电管的光照特性、伏安特性等会受温度影响; – 频率特性:当光强按照一定频率变化时,光电流随频率变化的关
系; – 稳定性和衰老:短期稳定性好;入射光越强衰老越快。
外光电效应器件
外光电效应器件→光电倍增管
光电倍增管的工作原理建立在光电发射和二次发射的 基础之上。在玻璃管内除有光电阴极和光电阳极外,还有若 干个光电倍增极,光电倍增极的形状及位置设置得正好使前 一倍增极发射的电子继续轰击后一倍增极。光电倍增极上涂 有在电子轰击下能放射更多“次级电子”的材料,常用的有 锑化钨、氧化银镁合金等。
75 ~ 30 仓库、屋外动力设备、 医 院
概述
光电式传感器是采用光电元件作为检测元件
、将光通量转换为电量的一种传感器。其基础 是光电转换元件的光电效应。先把被测量的
变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进 一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由 光源、光学通路和光电元件三部分组成。具有非 接触、高精度、高分辨率、高可靠性、反映快等 特点,使其在检测和控制领域获得了广泛的应用 。
• 右图为硫化镉光敏电阻 的伏安特性
光敏电阻的基本特性
• ③光谱特性
• 光敏电阻的相对光敏灵
敏度与入射波长的关系。
即光敏电阻对入射光的
100
光谱具有选择作用,即
80
Sr / (%)
光敏电阻对不同波长的
60
入射光有不同的灵敏度。
40
20
0
硫化铅
硫化铊
硫化镉
1.5
3
/A
光敏电阻的基本特性
• ④温度特性
内光电效应→光敏电阻
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。
光敏电阻的基本特性
• ②光照特性
• 指光敏电阻的光电流I和
光照强度之间的关系
I mA
• 右图为光敏电阻的光照
5
特性
4
3
2 1
0
1000
2000
lx
光敏电阻的基本特性
• ①伏安特性:在一定照 度下,流过光敏电阻的 电流与光敏电阻两端的 电压的关系。
基于内光电效应的光电器件有光敏电 阻、光电池、光敏二极管和光敏三极 管等
内光电效应
内光电效应→光敏电阻
• 1-梳状电极; 光敏电阻结构图 • 2-光导体; • 3-透光窗口; • 4-外壳; • 5-绝缘基体; • 6-黑色玻璃支柱: • 7-引脚
内光电效应→光敏电阻
RG RL
光敏电阻
光敏电阻又称光导管,是一种均 质半导体光电器件。在玻璃底板 上均匀地涂上一层薄薄的半导体 材料,两端装上金属电极,然后 压入塑料封装体内。
外光电效应器件→光电管
(2)充气光电管 如果在玻璃管内充入少量的惰 性气体(如氩、氖等),即构成充气光电管。当充气 光电管的阴极被光照射后,产生的光电子在飞向阳 极的途中,对惰性气体进行轰击,使其电离,从而 产生更多的自由电子,形成数倍于真空光电管的光 电流,提高了光电变换的灵敏度。但充气光电管的 光电流与入射光强度不成比例关系,所以较少采用。 充气光电管的管内可充单纯气体或混合气体。
内光电效应→光电池 光电池 光电池是在光线照射下,利用光生伏特效应, 将光量转变为电动势的光电器件。由于它常用于 把太阳能变成电能,因此又称太阳能电池。
φ
D1
D3 A
K
D2
D4
RU
L0
图光电倍增管结构及工作原理
外光电效应器件→光电倍增管
工作时倍增极电位是逐级增高的,当入射光照射光电阴极K时, 立刻有电子逸出,逸出的电子受到第一倍增极正电位作用,使 之加速打在第一倍增极,第一倍增极发射的电子(即二次发射) 在第二倍增极更高正电位作用下,再次被加速打在第二倍增极 上,第二倍增极又会产生二次电子发射,这样逐级前进,直到 电子被阳极A收集为止。
传感器应用视频搜集 关于传感器分类资料的搜集 10道选择、10道填空 传感器的应用,汇总ppt 传感器的原理资料的搜集
光照度检测
什 么 是 光 照 度



样 检 测 光 照
光 电 效 应















什么是光照度?
光照度即每平方米的流明(lm)数,也叫做勒克斯 (Lux),是照度的国际单位,又称米烛光。可以标作勒 [克斯],简称勒。英为lux,简作lx.
内光电效应
内光电效应按其工作原理可分为:光电导效应、光生伏特效应 1.光电导效应
在光照射下,半导体材料的电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态 ,从而引起材料载流子浓度增加,使电阻率变化,这种现象称为光电导效应。
2.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。典型光电元件有光电池等。
光电传感器的四种工作方式
1) 吸收式
1.被测物体位于恒定光源与光 电元件之间,根据被测物对光 的吸收程度或对其谱线的选择 来测定被测参数。如测量液体 、气体的透明度、混浊度,对 气体进行成分分析,测定液体 中某种物质的含量等。
2) 反射式
2.恒定光源发出的光投射到被 测物体上,被测物体把部分光 通量反射到光电元件上,根据反 射的光通量多少测定被测物表 面状态和性质。例如测量零件 的表面粗糙度、表面缺陷、表 面位移等。
外光电效应器件
外光电效应器件→光电管
1. 光电管
可分为两大类:真空光电管和充气光电管,结构类似, 都是内装有光阴极和阳极的玻璃管。
外光电效应器件→光电管
(1)真空光电管 真空光电管由一个阴极K和一个阳极A 构成,共同封装在一个真空玻璃泡内,阴极K和电源负极相 联,阳极A通过负载电阻同电源正极相接,因此管内形成电 场。当光照射阴极时,电子便从阴极逸出,在电场作用下被 阳极收集,形成电流,该电流引起负载上的压降随光照强弱 而变化,从而实现了光信号转换为电信号的目的。
光电式传感器原理
光电式传感器一般由辐射源、光学通路、 welcome to use these PowerPoint templates, New
光电C器ont件ent 三des部ign,分10组yea成rs e。xpe被rien测ce 量作用于辐射 源或光学通路,从而将被测信息调制到光 波上,使光波的强度、相位、空间分布和 频谱分布等发生改变,光电器件将光信号 转换为电信号,电信号经后续电路解调分 离出被测信息,从而实现对被测量的测量 。
外光电效应器件→光电管 光电管的图形符号及测量电路如图所示。
(+50 ~ +70)V Iφ
E
RO
UL
光电管符号及测量电路
外光电效应器件→光电管
23 1
4
6
5
一种常见的光电管外

1-阳极A 2-阴极K 3-玻璃 外壳
4-管座 5-电极引脚 6-定 位销
129464N 紫外光电管
光电管的基本特性
光电管的基本特性
各种环境照度值:单位 lux
各种环境照度值:单位 lux
3000 ~ 1500 制图、精密工作
1500 ~ 750 设计室、分析、组立线、涂装 开刀房
750 ~ 300 包装、计量、表面处理、仓库办公室
300 ~ 150 床
150 ~ 75
染色、铸造、电气室 病房、药品室、病 走廊、通道、楼梯、化妆室、厕所
材料的表面,进入外界空间,这种现象称为外光电效应

外光电效应
外光电效应可由爱因斯坦光电方程来描述:
h 1 m 2 A
2
式中: h——普朗克常数=6.626×10-34(J·s) γ——光的频率(s-1) m——电子Baidu Nhomakorabea量; v——电子逸出速度。
因此,光电材料表面多数涂覆一层薄的逸出功小的化合物, 例如,铯、氧化铯和锑化铯等。入射光的频率愈高(其波长 愈短),其光子能量愈大,愈容易产生外光电效应,而与光 强无关。在能产生外光电效应的前提下,单位时间内逸出的 电子数量与光强成正比,因此光电流与光强成正比。 根据外光电效应制造的光电元件有光电管和光电倍增管等。
光电效应
光电元件的理论基础是光电效应。 光可以认为是由一定能量的粒子(光子)所形成, 每个光子具有的能量hγ正比于光的频率γ(h为普朗 克常数)。 用光照射某一物体,可以看做物体受到一连串能量 为hγ的光子所轰击。 物体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。
光电传感器
光 外光电效应 电 效 应 内光电效应
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