第9章光电式传感器
传感器技术9-光纤传感器-中英对照
§9.1
光纤传感器基础
三
光纤的种类
1、玻璃光纤 Glass fiber
按材料 性质分 2、塑料光纤 Plastic fiber
§9.1
光纤传感器基础
1、阶跃型(step index): 阶跃型纤芯的折射率不随半 径而变，在纤芯与包层界面处有突变。 按折射 率分 2、渐变型(grade index)：折射率沿径向由中心向外由 大渐小，至界面处与包层折射率一致。因此，这类光 纤有聚焦作用；光线传播轨迹近似于正弦波。
多模色散是阶跃型多模光纤中色散的主要根源；在单模光纤中起 主要作用的是材料色散和波导色散。
§9.1
光纤传感器基础
9.1.3 光纤传感器分类
1、功能型传感器 光纤传 感器一 般分为 两大类 2、非功能传感器 又称FF型光纤传感器，利用光纤本 身特性，把光纤作为敏感元件，所 以又称传感型光纤传感器。 又称NF型光纤传感器，利用其他 敏感元件感受被测量的变化，光 纤仅作为光的传输介质，用以传 输来自远处或难以接近场所的光 信号，所以也称传光型光纤传感 器。
§9.2
光调制与解调技术
9.2.1 强度调制与解调
光纤传感器中光强度(Light Intensity)调制是被测对象引 起载波光强度变化，从而实现对被测对象进行检测的方 式。光强度变化可以直接用光电探测器进行检测。 解调过程主要考虑的是信噪比(Signal to Noise RatioSNR)是否能满足测量精度的要求。
§9.1
光纤传感器基础
9.1.1 光纤波导(waveguide)原理
一
光纤的结构
光纤是用光透射率(Transmissivity)高的电介质(如石英、玻璃、塑料等)构 成的光通路(light propagation path) 。光纤的结构比较简单，通常由纤芯 (core)、包层(cladding)、涂覆层(coating)、护套(protecting sleeve)组成 （如上图所示）。其核心是由折射率(Refractive Index)n1较大(光密介质 optically denser medium)的纤芯，和折射率n2较小(光疏介质optically thinner medium)的包层构成的双层同心(concentric)圆柱(column)结构。 纤芯直径约为5～150微米。
传感器与检测技术习题答案(九)
第9章新型传感器习题答案1．光纤传感器的性能有何特殊之处？主要有哪些应用？答：光导纤维传感器(简称光纤传感器)是七十年代迅速发展起来的一种新型传感器。
光纤传感器具有灵敏度高，不受电磁波干扰，传输频带宽，绝缘性能好，耐水抗腐蚀性好，体积小，柔软等优点。
目前已研制出多种光纤传感器，可用于位移、速度、加速度、液位、压力、流量、振动、水声、温度、电压、电流；磁场、核辐射等方面的测量。
应用前景十分广阔。
2．红外线温度传感器有哪些主要类型？它与别的温度传感器有什么显著区别？答：能把红外辐射转换成电量变化的装置，称为红外传感器，主要有热敏型和光电型两大类。
热敏型是利用红外辐射的热效应制成的，其核心是热敏元件。
由于热敏元件的响应时间长，一般在毫秒数量级以上。
另外，在加热过程中，不管什么波长的红外线，只要功率相同，其加热效果也是相同的，假如热敏元件对各种波长的红外线都能全部吸收的话，那么热敏探测器对各种波长基本上都具有相同的响应，所以称其为“无选择性红外传感器”。
这类传感器主要有热释电红外传感器和红外线温度传感器两大类。
光电型是利用红外辐射的光电效应制成的，其核心是光电元件。
因此它的响应时间一般比热敏型短得多，最短的可达到毫微秒数量级。
此外，要使物体内部的电子改变运动状态，入射辐射的光子能量必须足够大，它的频率必须大于某一值，也就是必须高于截止频率。
由于这类传感器以光子为单元起作用，只要光子的能量足够，相同数目的光子基本上具有相同的效果，因此常常称其为“光子探测器”。
这类传感器主要有红外二极管、三极管等。
3．红外线光电开关有哪些优越的开关特性？答：红外线光电开关具有表面反射率低、环境特性优越、回差距离远、响应频率高、输出状态灵活、检测方式多样、输出形式多等许多优越的开关特性。
4．超声波发生器种类及其工作原理是什么?它们各自特点是什么?答：超声波发生器有压电式超声波发生器和磁致伸缩超声波发生器两种。
压电式超声波发生器就是利用压电晶体的电致伸缩现象制成的。
传感器与检测技术ppt课件
22
重复性
图1-4所示为校正曲线的重复特性。
正行程的最大重复性偏差为△Rmax1, 反行程的最大重复 性偏差为△Rmax2，重复性误差取这两个最大偏差中之较 大者为△Rmax，再以满量程输出的百分数表示，即
rR
Rmax yFS
100%
（1-15）
式中 △Rmax----输出最大不重复误差。
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现代人们的日常生活中，也愈来愈离不开检测技术。例 如现代化起居室中的温度、湿度、亮度、空气新鲜度、防火、 防盗和防尘等的测试控制，以及由有视觉、听觉、嗅觉、触 觉和味觉等感觉器官，并有思维能力机器人来参与各种家庭 事务管理和劳动等，都需要各种检测技术。
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34
自动检测系统的基本组成
自动检测系统是自动测量、自动资料、自动保护、自动 诊断、自动信号处理等诸系统的总称，基本组成如图1-7。
图1-10 微差法测量稳压电源输出电压的微小变化
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44
误差处理 主要内容
• 一、误差与精确处理 • 二、测量数据的统计处理 • 三、间接测量中误差的传递 • 四、有效数字及其计算法则
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误差与精确处理
主要内容
(1)绝对误差与相对误差 (2)系统误差、偶然误差和疏失误差 (3)基本误差和附加误差 (4)常见的系统误差及降低其对测量结果影响的方法
（1-17）
由于种种原因，会引起灵敏度变化，产生灵敏度误差。灵 敏度误差用相对误差来表示
k10% 0 sk
（1-18）
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25
分辨率
分辨率是指传感器能检测到的最小的输入增量。 分辨率可用绝对值表示，也可以用满量程的百分比表 示。
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。
光电式传感器的检测方法
光电式传感器的检测方法光电式传感器是一种常见的传感器类型，它可以利用光电效应来检测目标物体的存在与否、位置或其他特定属性。
在本文中，我们将一步一步地介绍光电式传感器的检测方法。
第一步：确定检测目标在使用光电式传感器进行检测之前，我们首先需要确定我们要检测的目标是什么。
光电式传感器可以用来检测许多不同类型的物体，如金属、木材、纸张等。
根据目标物体的特性，我们可以选择合适的光电式传感器类型。
第二步：选择合适的光电式传感器根据目标物体的特性，我们可以选择合适的光电式传感器。
常见的光电式传感器类型包括对射式传感器、反射式传感器和光纤传感器。
对射式传感器由发光器和接收器组成，其工作原理是通过测量目标物体与传感器之间的光的遮挡程度来进行检测。
反射式传感器则是通过目标物体对发射出去的光进行反射来进行检测。
光纤传感器则通过传输光信号并检测信号的变化来进行检测。
第三步：安装光电式传感器一旦选择了合适的光电式传感器，我们需要将其正确地安装到目标物体的检测位置。
安装的位置和方式会影响传感器的检测性能。
通常情况下，光电式传感器应该被安装在一个适当的高度和角度，以便与目标物体进行有效的交互。
此外，我们还需要确保光电式传感器与外界环境的适应性，例如避免暴露在直接阳光下或湿度较高的环境中。
第四步：调整传感器的参数一旦光电式传感器安装完毕，我们需要根据具体的应用要求来调整传感器的参数。
这些参数包括灵敏度、响应时间、检测距离等。
通过调整这些参数，我们可以使光电式传感器适应不同的工作环境和目标物体的需求。
值得注意的是，在调整传感器参数时，我们需要根据实际情况进行适当的测试和调试，以确保传感器的准确性和稳定性。
第五步：进行测试和校准在光电式传感器安装和参数调整完成后，我们需要进行测试和校准来确保传感器的准确性和可靠性。
通过测试，我们可以验证光电式传感器是否能够准确地检测目标物体的存在与否，以及在不同条件下的工作性能。
如果测试结果不符合要求，我们可以根据实际情况进行校准，以提高传感器的检测性能。
光学传感器
发射的现象称为外光电效应，基于外光电效应的光电 器件有光电管、光电倍增管等。
第9章 光学传感器
光子是具有能量的粒子，每个光子的能量E = hν h—普朗克常数，6.626×10-34J·s；ν—光的频率（s-1）
根据爱因斯坦假设，一个电子只能接受一个光子的能量 ，所以要使一个电子从物体表面逸出，必须使光子的能量 大于该物体的表面逸出功，超过部分的能量表现为逸出电 子的动能。外光电效应多发生于金属和金属氧化物，从光 开始照射至金属释放电子所需时间不超过10-9s
入射到光电器件光敏面上的辐射功率所产生的响应电 压，恰好等于该器件的噪声电压值，那么这个辐射功率 称为等效噪声功率，常用NEP表示。
等效噪声功率越小，光敏器件的性能越好。 通常用NEP的倒数来作为衡量光电器件探测能力的指 标，称为探测度D。
第9章 光学传感器
4.响应时间τ
响应时间是描述光电器件对入射光辐射响应快慢的参 数,也称为时间常数。
金属
钨 W
极限频率 v /1014Hz
10.95
钙 Ca
钠 Na 钾 K 铷 Rb 铯 Cs
7.73
5.535.44.154.69逸出功 A0 / eV
4.54
3.20
2.29
2.25
2.13
1.94
第9章 光学传感器
2. 内光电效应
当光照射在物体上，使物体的电导率发生变化或产生光 生电动势的现象叫做内光电效应，它多发生于半导体内。 根据工作原理的不同，内光电效应分为光电导效应和光生 伏特效应两类.
120μlm
（1）光电导效应
在光线作用，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。
CH9光电式传感器含答案传感器与检测技术第2版习题及解答
第9章光电式传感器一、单项选择题1、下列光电式传感器中属于有源光敏传感器的是（）。
A. 光电效应传感器B. 红外热释电探测器C. 固体图像传感器D. 光纤传感器2、下列光电器件是根据外光电效应做出的是（）。
A. 光电管B. 光电池C. 光敏电阻D. 光敏二极管3、当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系称为光电管的（）。
A. 伏安特性B. 光照特性C. 光谱特性D. 频率特性4、下列光电器件是基于光导效应的是（）。
A. 光电管B. 光电池C. 光敏电阻D. 光敏二极管5、光敏电阻的相对灵敏度与入射波长的关系称为（）。
A. 伏安特性B. 光照特性C. 光谱特性D. 频率特性6、下列关于光敏二极管和光敏三极管的对比不正确的是（）。
A. 光敏二极管的光电流很小，光敏三极管的光电流则较大B. 光敏二极管与光敏三极管的暗点流相差不大C. 工作频率较高时，应选用光敏二极管；工作频率较低时，应选用光敏三极管D. 光敏二极管的线性特性较差，而光敏三极管有很好的线性特性7、光电式传感器是利用（）把光信号转换成电信号。
A. 被测量B. 光电效应C. 光电管D. 光电器件8、光敏电阻的特性是（）A．有光照时亮电阻很大 B．无光照时暗电阻很小C．无光照时暗电流很大 D．受一定波长范围的光照时亮电流很大9、基于光生伏特效应工作的光电器件是（）A．光电管 B.光敏电阻C．光电池 D.光电倍增管10、CCD以（）为信号A. 电压B.电流C．电荷 D.电压或者电流11、构成CCD的基本单元是（）A. P型硅B.PN结C. 光电二极管D.MOS电容器12、基于全反射被破坏而导致光纤特性改变的原理，可以做成（）传感器，用于探测位移、压力、温度等变化。
A.位移B.压力C.温度D.光电13、光纤传感器一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和( )两个重要部件。
A.反射镜B.透镜C.光栅D.光探测器14、按照调制方式分类，光调制可以分为强度调制、相位调制、频率调制、波长调制以及( )等，所有这些调制过程都可以归结为将一个携带信息的信号叠加到载波光波上。
光电式传感器实验报告
光电式传感器实验报告光电式传感器实验报告引言：在现代科技的快速发展中，传感器作为一种重要的技术手段，广泛应用于各个领域。
光电式传感器作为其中的一种，以其高灵敏度、快速响应和可靠性等特点，被广泛应用于自动化控制、环境监测、医疗仪器等领域。
本实验旨在通过实际操作，深入了解光电式传感器的原理、特性以及应用。
一、实验目的本实验的主要目的是通过实际操作，掌握光电式传感器的工作原理和特性，并了解其在实际应用中的一些注意事项。
二、实验仪器与材料1. 光电式传感器：本实验使用的是一款基于光敏二极管的光电式传感器，具有高灵敏度和快速响应的特点。
2. 光源：实验中使用的是一款高亮度的LED灯，用于提供光源。
3. 示波器：用于观察和记录光电式传感器输出信号的波形。
4. 电源和电缆：用于给光电式传感器和光源供电。
三、实验步骤1. 连接电路：首先，将光电式传感器的正极和负极分别与电源的正极和负极相连，确保电路连接正确无误。
2. 设置示波器：将示波器的探头连接到光电式传感器的输出端，调整示波器的参数，使其适合观察光电式传感器的输出信号。
3. 测量光电式传感器的输出信号：打开电源，使光源照射到光电式传感器上，观察示波器上的波形变化，并记录下来。
4. 改变光源的亮度：调整光源的亮度，观察光电式传感器输出信号的变化，并记录下来。
5. 改变光源的距离：保持光源的亮度不变，改变光源与光电式传感器的距离，观察光电式传感器输出信号的变化，并记录下来。
四、实验结果与分析通过实验观察和记录，我们得到了一系列关于光电式传感器输出信号的数据。
根据实验结果可以得出以下结论：1. 光电式传感器的输出信号随着光源亮度的增加而增大，当光源足够亮时，输出信号达到稳定的最大值。
2. 光电式传感器的输出信号随着光源与传感器的距离增加而减小，当距离过远时，输出信号趋近于零。
3. 光电式传感器的响应时间非常短，当光源亮度发生变化时，传感器能够迅速响应并输出相应的信号。
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。
传感器原理及其应用光纤传感器课件
第9章 光纤传感器
2．非功能型(传光型)光纤传感器
这类光纤传感器中光纤仅起导光
作用，只“传”不“感”，对外
界信息的“感觉”功能依靠其他
物理性质的功能元件完成，光纤
在系统中是不连续的。此类光纤
传感器无需特殊光纤及其他特殊
技术，比较容易实现，成本低； 非功能型光纤传感器使用的光
传感器原理及其应用光纤传感器课 武汉理工大学件机电工程学院
第9章 光纤传感器
光电转换器件采用光电二极管
传感器原理及其应用光纤传感器课 武汉理工大学件机电工程学院
第9章 光纤传感器
9.2 光纤传感器的分类及其工作原理
光纤传感器与电类传感器的对比
电
被
电源
类
测
电类传感器
电缆
传
参
电量检测
感
量
器
光源
光
被
纤
可以证明，该入射角为
sin0
1 n0
n12 n22
光 纤 的 “ 数 值 孔 径 ” NA ，
NAsin0n10 n12n22
传感器原理及其应用光纤传感器课 武汉理工大学件机电工程学院
第9章 光纤传感器
9.1.3 光纤的种类 1．按材料分类
1) 高纯度石英(SiO2)玻璃纤维
这种材料的光损耗比较小，在波长时，最低损耗约为 0.47 dB/km 。 锗 硅 光 纤 ， 包 层 用 硼 硅 材 料 ， 其 损 耗 约 为 0.5 dB/km。
光纤传感器的特点:
①电绝缘性能好。 ②抗电磁干扰能力强。 ③非侵入性。 ④高灵敏度。 ⑤容易实现对被测信号的远距离监控。 光纤传感器可测量位移、速度、加速度、液位、应变、压力、 流量、振动、温度、电流、电压、磁场等物理量
第9章-电气测量与传感器技术
兆欧表的结构原理
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第 9章
4. 电桥法 (1) 平衡电桥
在电桥平衡状态下，若有 三个电阻阻值已知，则可 精确求出另一电阻阻值。 (2) 不平衡电桥
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在电桥原来已调整到平衡 状态，若由于外界某种原 因使桥臂电阻发生变化， 则在BD之间就有不平衡的 电压输出，根据电压UBD 的大小可以推断出电阻的 相对变化值。
测量电阻的原理线路
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第 9章
(2) 数字式万用表
数字式万用表是用数字式电压表为基础加上多种转 换电路以后构成的便携式数字仪表，用数字直接显 示被测量。
测量电阻的原理线路
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第 9章
3. 兆欧表法
又称摇表，是由手摇发电机与磁电式比率计构成的测 量绝缘电阻的仪表
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第 9章
4. 电能的测量 (1) 单相电度表 ①感应式测量机构
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第 9章
②电子式测量机构
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第 9章
(2) 三相电度表
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9.1.4 电阻的测量 1. 电流表、电压表法
另外，霍尔传感器也可用于位置、位移、转速、 转角及移动速度的检测。
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第 9章
9.2.3 发电传感器 发电传感器是指被测物理量的变化能使传感器 产生电动势，直接对外输出，通过检测电动势的大小 或方向确定被测物理量。 1. 磁电式传感器 磁电式传感器是利 用线圈在固定磁场气隙 中运动产生感应电动势 的原理工作的，它是动 态检测传感器。
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利用光生伏特效应工作的光敏器件主要包括光电池、光敏
二极管和光敏三极管。
P型电极
硼扩散层
硅光电池结构
P-N结
N型硅片
电极
硅光电池因为性能稳定、光谱范围宽、转换效率高、价格低 廉等优点被广泛应用，又称为太阳能电池。N型硅片上用扩散的方 式掺入一些P型杂质（如硼）形成一个大面积的PN结，当入射光 照射到P型表面时，光生电子在PN结电场作用下被拉向N区，光生 空穴被拉向P区，从而形成光生电动势。
光 电 管
金属底层光电管 光透明光电管
在真空玻璃管内装入两个电极——光电阴极与光电阳极。光电 管的阴极受到适当的光线照射后发射电子，这些电子在电压作用下 被阳极吸引，形成光电流。
充气光电管——在玻璃管内充入氩、氖等惰性气体。当光电子 被阳极吸引时会对惰性气体进行轰击，从而产生更多的自由电子， 提高了光电转换灵敏度。
第9章光电式传感器
光敏电阻基本特性
第9章光电式传感器
1、光电效应能否产生，取决于光子的能量是否大于该物质表面 的溢出功。 2、基于光生伏特效应的光电器件有光电二极管、光电三极管和 光电池。 3、入射光强改变物质导电率的物理现象叫光生伏特效应。 4、光电池作为测量元件使用时，应利用开路电压与照度有较好 线性关系的特点，可当做光电检测使用
3，内光电效应：又称光导电效应， 在光照作用下，物体导 电性能发生改变的现象。
第9章光电式传感器
一、外光电效应
外光电效应：在光照作用下，物体内电子逸出物体表面， 形成光电流。
频率为ν的光子能量为： E h
光子能量被电子吸收后，能量转化为电子逸出功A和动能，即：
h 1 mv2 A
2
式中：h——普朗克常数，6.626×10-34J·s； ν——入射光频率，s-1； m——电子质量； v——电子逸出速度； A——物体的逸出功。
也会有光电子发射出来，这个频率限称为“红限频率”。
第9章光电式传感器
外光电效应
b. 在足够外加电压作用下，入射光频率不变时，单位时间内 发射的光电子数与入射光强成正比。因为光越强，光子数 越多，产生的光电子也相应增多。
c. 欲使光电子初始速度为零，需要在阳极加上反向截止电压。
第9章光电式传感器
外光电效应应用器件
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。
第9章光电式传感器
外光电效应应用器件
光电倍增管
在一个玻璃泡内除装有光 电阴极和光电阳极外，还有若 干个光电倍增极。倍增极上涂 有在电子轰击下能发射更多电 子的材料。前一级倍增极反射 的电子恰好轰击后一级倍增极， 在每个倍增极间依次增大加速 电压。光电倍增管的灵敏度高， 适合在微弱光下使用，但不能 接受强光刺激，否则容易损坏。
第9章光电式传感器
光电倍增管
第9章光电式传感器
光电倍增管的基本特性
第9章光电式传感器
光电倍增管的基本特性
第9章光电式传感器
光电倍增管的基本特性
第9章光电式传感器
二、内光电效应
内光电效应：又称光导电效应， 在一定波长光照作用 下，物体导电性能发生改变的现象。内光电效应产生的自 由电子停留在物体内部，不发生电子逸出。
第9章光电式传感器
三、光生伏特效应
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。
+
P
-----
P
光
--+--
+++++
++-++
N
N
-
阻挡层——内建电场——PN结
光照射——光电子空穴对——内建电场作用—— 光生电子被拉向N区，光生空穴被拉向P区——光 电动势
第9章光电式传感器
光电池
光敏电阻的结构：管芯是一块安装在绝缘衬底上带有 两个欧姆接触电极的光电半导体，一般都做成薄层。为了 获得高的灵敏度，电极一般采用梳状图案。
第9章光电式传感器
光敏电阻基本特性
第9章光电式传感器
光敏电阻基本特性
第9章光电式传感器
光敏电阻基本特性
第9章光电式传感器
光敏电阻基本特性
0
500 1000 1500 2000 2500
内光电效应器件：光敏电阻、由光敏电阻制作的光导管。
光敏电阻是纯电阻元件，其阻值随光照增强而减小。 光敏电阻具有灵敏度高、体积小、重量轻、光谱响应 范围宽、机械强度高、耐冲击和振动、寿命长等优点。制 作光敏电阻的材料有硫化镉、硫化铅、硒化铟、硒化镉、 硒化铅等。 特点：无极性
第9章光电式传感器
光敏电阻
❖
第九章
光电式传感器
硼扩散层 P-N结 N型硅片
P型电极 电极
光电管 光电池
光敏电阻
第9章光电式传感器
光电式传感器
将被测物理量通过光量的变化转换为电量变化，工作基 础是光电效应。 光电效应按原理又分为以下3种：
1，外光电效应：在光照作用下，物体内电子逸出物体表面， 在回路中形成光电流的现象。 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。
第9章光电式传感器
光电池
光电池包括硅光电池、硒光电池、砷化镓光电池等。
最广。
第9章光电式传感器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
光电池的基本特性
用光电池作为测量 元件时，应把它当作电 流源的形式来使用，不 宜用作电压源。
光照度指单位面积上所接受的光通量，单位勒克斯（lx），1lx =1lm/m2
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光电池的基本特性
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光电池的基本特性
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光电池的基本特性
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光电池的基本特性
• 频率指光强变化的频率
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光电管的基本特性
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光电管的基本特性
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光电管的基本特性
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光电管的基本特性
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光电管的基本特性
❖ 其他特性：
▪ 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
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外光电效应
光电子逸出时所具有的初始动能Ek与光的频率有关，频 率高则动能大。
Ek
1mv2 2
hA
a. 光电子逸出物体表面的必要条件
h A或 h c ， 是 波 长 ， c 是 光 速 。 A
由于不同材料具有不同的逸出功，因此对某种材料而言便有一个 频率限，当入射光的频率低于此频率限时，不论光强多大，也不能激 发出电子；反之，当入射光的频率高于此极限频率时，即使光线微弱