型检测课件7光电

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1、《过程参数新型检测技术》授课教师:姜波2011年5月18日第七章光电式传感器本次课主要内容§1概述§2光电效应§3光电器件的主要特性§4常用光电器件及特性电荷藕合器件(CCD)光电位置敏感器件(PSD)外光电效应内光电效应光敏电阻(光导管)结构与基本特性光电池结构与基本特性光敏晶体管结构与基本特性光电管结构与基本特性§5新型光电器件§6光电器件的应用光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器.光电器件是基于光电效应,可将光通量转换为电量.第七章光电式传感器§1概述近年来,新的光电器件不断出现,特别是CCD图像传

2、感器的诞生,为光电式传感器的应用开创了新的一页.1.光电式传感器特点光电式传感器具有反应速度快,能实现非接触测量,而且高精度、高分辨力、高可靠性等特点,加之半导体光敏器件具有体积小、重量轻、功耗低、便于集成等优点.使光电式传感器在检测和控制领域获得广泛应用.光电测量方法灵活多样,可检测直接引起光量变化的非电量(如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等),也可检测能转换成光量变化的其它非电量(如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度等),以及检测物体的形状、工作状态的识别等.第七章光电式传感器§1概述目前,广泛应用

3、于军事、宇航、通信、检测与工业自动化控制等多种领域中.世界上光电传感领域的发展可分为两大方向：原理性研究与应用开发.随着光电技术的日趋成熟,对光电传感器实用化的开发成为整个领域发展的热点和关键.2.光电式传感器用途光电元件：光敏电阻、光电二极管、光电三极管、发光二极管(LED)、光电倍增管、光电池、光电耦合器件等.第七章光电式传感器§1概述基于光通量对光电元件的作用原理不同可制成多种多样的光学测控系统.3.光电传感器的类型按光电元件(光学测控系统)输出量性质,光电传感器可分二类：模拟式光电传感器、脉冲(开关)式光电传感器。其中

4、模拟式光电传感器按检测方法又可分为三大类：透射(吸收)式、漫反射式、遮光式(光束阻档).美国：美国是研究光电传感器起步最早、水平最高的国家之一,在军事和民用领域的应用发展得十分迅速.在军事应用方面,研究和开发主要包括：水下探测、航空监测、核辐射检测等.美国也是最早将光电传感器用于民用领域的国家.第七章光电式传感器§1概述日本和西欧各国也高度重视并投入大量经费开展光电传感器的研究与开发.日本：20世纪90年代,由东芝、日本电气等15家公司和研究机构,研究开发出多种具有一流水平的民用光电传感器,日本的电器产品以价格适中、质量好而响誉全球

5、.4.光电传感器国内外的发展状况西欧各国：西欧各国的大型企业和公司也积极参与了光电传感器的研发和市场竞争.中国：对光电传感器研究的起步时间与国际相差不远.目前,已有上百个单位在这一领域开展工作,主要是在光电温度传感器、压力计、流量计、液位计、电流计等领域进行了大量的研究,取得了上百项科研成果,有的达到世界先进水平.第七章光电式传感器§1概述4.光电传感器国内外的发展状况与发达国家相比,我国的研究水平还有不小的差距,主要表现在商品化和产业化方面,大多数品种仍处于实验研制阶段,还无法投入批量生产和工程化应用.第七章光电式传感器§1概述近

6、年来,由于传感器的广泛应用及在日常生活中所起的越来越重要的作用,人们对传感器提出越来越高的要求.21世纪初期,敏感元件与传感器发展的总趋势是小型化、集成化、多功能化、智能化、系统化.传感器领域的主要技术：在现有基础上予以延伸和提高,并加速新一代传感器的开发和产业化.5.光电传感器的发展方向第七章光电式传感器§1概述5.光电传感器的发展方向(1)开发新型传感器包括：采用新原理、填补传感器空白、仿生传感器等诸方面。(2)开发新材料其主要趋势有几个方面：①从单晶体到多晶体、非晶体；②从单一型材料到复合材料；③原子(分子)型材料的人工合成.

7、用复合材料来制造性能更良好的传感器是今后的发展方向之一.·半导体敏感材料；·陶瓷材料；·磁性材料.(3)智能材料是指设计和控制材料的物理、化学、机械、电学等参数,研制出生物体材料所具有的特性或者优于生物体材料性能的人造材料.(4)新工艺的采用新工艺的含义范围很广,这里主要指与发展新型传感器联系特别密切的加工技术.(5)集成化、多功能化与智能化。第七章光电式传感器§2光电效应由光的粒子可知：光可以被看成是具有一定能量的粒子所组成,而每个光子所具有的能量E正比于其频率的大小.光照射在物体上可看成是一串具有能量为E的粒子轰击在物体上.光

8、电效应分两类：外光电效应、内光电效应.物体吸收了光能后转换该物体中某些电子的能量而产生的电效应.所谓光电效应第七章光电式传感器§2光电效应外光电效应：在外光的照射下,材料中的电子逸出表面而产生光电子发射的现象.1外光电效应根据爱