光电式传感器-测量技术基础-10

胥永刚制
§10.3 光电传感器的应用
胥 永 刚
北京工业大学机电学院
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§10.3 光电传感器的应用
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§10.3 光电传感器的应用
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案例：光电鼠标就是利用LED与光敏晶体管组合来 测量位移。
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§10.3 光电传感器的应用
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光电开关在流水线上的应用
送料器 储料仓
定区域式光电开关 罐装高度检测
落料口
咖啡罐
流水线运行方向 遮断式光电开关(计数)
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§10.3 光电传感器的应用
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光幕应用(续)
产品高度测量
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转换为电信号同时，又将信号电流加以放大。
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§10.3 光电传感器的应用
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光电传感器在工业上的应用可归纳为辐射式 ( 直 射式)、吸收式、遮光式、反射式等四种基本形式。
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§10.3 光电传感器的应用
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并为此而获得1921年诺
贝尔物理学奖。
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§10.1 光电效应
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外光电效应：在光线作用下使物体的电子逸出表面 的现象。如光电管、光电倍增管。 内光电效应：受光照物体电导率发生变化或产生光 电动势的效应。分为光电导效应和光生伏特效应。 光电导效应：在光线作用下 能使物体电阻率改变的现象， 如光敏电阻。 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。如光电池、 光敏晶体管等。
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§10.2.1 光敏电阻
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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。
当无光照时，光敏电阻值(暗电阻)很大，电路中电流很小 当有光照时，光敏电阻值(亮电阻)急剧减少，电流迅速增加
暗电流（越小越好）
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§10.2.1 光敏电阻 1) 光敏电阻的工作原理
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§10.2.1 光敏电阻
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照相机自动测光
光控灯
工业控制
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§10.2.2 光敏二极管和三极管
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1) 工作原理
光敏二极管
结构与一般二极管相似，装在透明玻璃外壳中，电路中一
般是处于反向工作状态 。
无光照时，处于反偏的光敏二极管工作在截止状态，只有
§10Leabharlann Baidu3 光电传感器的应用
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光幕应用(续)
宽度 测量
长度测量
高度测量
三维尺寸检测
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§10.3 光电传感器的应用
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光幕应用(续)
锻压机床的安全区域设置 及入侵报警
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§10.3 光电传感器的应用
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电极 半导体
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玻璃极板
当无光照时，光敏电阻值(暗电阻)很大，电路中电流很小 当有光照时，光敏电阻值(亮电阻)急剧减少，电流迅速增加
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§10.2.1 光敏电阻
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2) 光敏电阻的主要参数 (a) 暗电阻和暗电流 光敏电阻在室温条件下，在全暗后经过一定时 间测量的电阻值，称为暗电阻。此时流过的电流， 称为暗电流。 (b) 亮电阻和亮电流 光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下 的亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。 (c) 光电流 亮电流与暗电流之差，称为光电流。光敏电阻 的暗电阻越大，而亮电阻越小，则性能越好。
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测量技术基础
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第十章 光电式传感器 本章内容：
本章学习光电效应、光电元件的结构、工
作原理、特性以及光电传感器的各种应用，掌 握光电开关及光电断续器的使用方法。
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§10.1 光电效应
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1905年德国物理学 家爱因斯坦用光量子学 说解释了光电发射效应，
漫反射型光电开关的应用
请思考如何将光电开关用于卫生间的自动冲水设备
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§10.3 光电传感器的应用
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光电断续器的应用
齿盘每转过一个齿，光电
断续器就输出一个脉冲。通过
脉冲频率的测量或脉冲计数，
即可获得齿盘转速和角位移。
n
写出转速与频率的关系式n=?
微小的反向电流，即暗电流。
受光照时，PN结附近受光子轰击，吸收其能量而产生电子
－空穴对，从而使P区和N区的少数载流子浓度大大增加。 因此反向电流大大增加，即光电流。
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§10.2.2 光敏二极管和三极管
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1) 工作原理
光 敏 三 极 管
与一般晶体管很相似，具有两个PN结。把光信号