光电式传感器ppt课件.ppt

《光电式传感器ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第七章光电式传感器第七章光电式传感器原理首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电器件变换成电信号。辐射源光学通路光电器件输出被测量被测量特性频谱宽、非接触测量、体积小、重量轻等§7-1光源第七章光电式传感器热辐射光源气体放电光源电致发光器件激光器光源是光电式传感器的一个组成部分，大多数光电传感器都离不开光源。第七章光电式传感器一、热辐射光源原理：热物体都会向空间发出一定的光辐射特点：物体温度越高，辐射能量越大代表：白炽灯、卤钨灯第七章光电式传感器二、气体放电光源原理：电流通过气体会产生发光现象特点：改变气体成分、压力、阴极材料和放电电流的大

2、小，可以得到不同光谱范围的辐射源体代表：日光灯第七章光电式传感器三、电致发光器件原理：固体发光材料在电场激发下产生的发光现象称为电致发光特点：体积小、寿命长、工作电压低、响应速度快代表：发光二极管第七章光电式传感器四、激光器(Lightamplificationbystimulatedemissionofradiation)定义：能够产生光受激辐射放大现象的器件特点：高单色性、高方向性好、高亮度、高相干性分类：固体激光器、气体激光器、半导体激光器、液体激光器第七章光电式传感器§7-2光电效应与光电器件一、光电效应光电传感器的工作原理基于光电效应光可以

3、被看作是由一连串具有一定能量的粒子——光子所组成，每一个光子能量为：h——普朗克常数，6.626×10-34J.s；f——光的频率（s-1）。光电效应：当光照射物体时，物体受到一连串具有能量的光子的轰击，物体中的电子吸收入射光子的能量，而发生相应的效应（如发射电子、电导率变化或产生电动势）。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，形成光电流。光子能量被电子吸收后，能量转化为电子逸出功A0和动能，即：不同材料有不同的逸出功，对某种材料而言有一个频率限，当入射光的频率低于此频率限时，不论光强多大，也不能激发电子

4、，此频率限成为“红限”，其临界波长λK为：m——电子质量；v0——电子逸出速度；A0——物体的表面电子逸出功。c——光在真空中的速度。逸出物体表面电子具有的动能第七章光电式传感器外光电效应典型元件有光电管、光电倍增管等。2、内光电效应：又称光导电效应，在光照作用下，物体导电性能（如电阻率发生变化）发生改变的现象。典型的光电元件有光敏电阻，光敏二极管等。第七章光电式传感器当光照射到光电导体上时，若这个光电导体为本征半导体材料，且光辐射能量又足够强,光电材料价带上的电子将被激发到导带上去，使光导体的电导率变大。自由电子所占能带价电子所占能带禁带导带价带电

5、子能量Eh≧Eg3、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。典型光电元件有光电池等。第七章光电式传感器二、光电器件第七章光电式传感器1、外光电效应应用器件光电管金属底层光电管光透明光电管A——阳极，K——阴极当阴极受到适当波长的光线照射时发射电子，中央带正电的阳极吸引从阴极上逸出的电子，这样在光电管内就有电子流，在外电路中便产生电流。光信号→电信号光电管的主要性能（1）光电管的伏安特性入射光的频谱及光通量一定时，对光电器件的阳极所加电压与阳极所产生的电流之间的关系称为光电管的伏安特性。150100502020μlm40μlm

6、60μlm80μlm100μlm120μlm4681012阳极电压/VIA/μA第七章光电式传感器（2）光电管的光电特性当光电管的阴极和阳极之间所加的电压一定时，光通量与光电流之间的关系。光照特性曲线的斜率称为光电管的灵敏度。255075100200.51.52.0Φ/1mIA/μA1.02.511-氧铯阴极2-锑铯阴极第七章光电式传感器(3)光电管的光谱特性一般光电阴极材料不同的光电管有不同的红限频率，因此它们可用于不同的光谱范围。另外，同一光电管对于不同频率的光的灵敏度不同。以GD-4型光电管为例，阴极是用锑铯材料制成，其红限λc=700nm，对

7、可见光范围的入射光灵敏度比较高。适用于白光光源，被应用于各种光电式自动检测仪表中。第七章光电式传感器第七章光电式传感器光电倍增管倍增极上的涂料在电子轰击下能发射更多电子；倍增极之间有依次增大的加速电压。二次发射系数由光电阴极、若干倍增极和阳极三部分组成。AK第七章光电式传感器倍增系数M等于各倍增电极的二次发射系数σi的乘积。如果n个倍增电极的σi都一样（），则所以式中，i为光电阴极的光电流光电倍增管的主要性能第七章光电式传感器几种光电倍增管的外形第七章光电式传感器2、内光电效应应用器件：结构暗电阻暗电流亮电阻亮电流光电流光敏电阻用半导体材料制成一般希

8、望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级，亮电阻值在几