第十三章光电式检测技术

1、光电式检测技术光电式检测技术可见光可见光 光谱光谱The Visible SpectrumThe Visible SpectrumWavelength(nmWavelength(nm) )电电磁磁波波频频谱谱光电探测器件光电探测器件 外光电探测器件：光电管外光电探测器件：光电管 内光电器件：光电池内光电器件：光电池 光敏二极管光敏二极管 光敏三极管光敏三极管 光敏电阻光敏电阻 ( (光释电器件光释电器件) )光电管、光电倍增光电管、光电倍增n每个光子所具有的能量每个光子所具有的能量E E为为: :E Eh h n式中式中 h h 普朗克常数，普朗克常数，6.6266.6261010-34-34

2、（J JS S）n 光的频率光的频率( (Hz)Hz)。Anode=Anode=阳极阳极Cathode=阴极Kn光电管结构示意图和连接电路光电管结构示意图和连接电路AKAKAKIRLE入射光入射光入射光入射光光电管的特性光电管的特性1 1 光电特性光电特性光电特性表示当阳极电压一定时，阳极电流I I与入射在光电阴极上光通量 之间的关系。在很大区间上具有线性关系，但随着光强的增大，非线性加重。10 0.1 0.2 0.3 0.480604020I/ m m AF/lm光电管的特性光电管的特性 光谱特性光谱特性由于光电阴极对光谱有选择由于光电阴极对光谱有选择性，因此光电管对光谱也有性，因此光电管对

3、光谱也有选择性。保持光通量和阳极选择性。保持光通量和阳极电压不变，阳极电流与光波电压不变，阳极电流与光波长之间的关系叫光电管的光长之间的关系叫光电管的光谱特性。谱特性。曲线曲线1 1为铯氧银阴极管的特性为铯氧银阴极管的特性曲线曲线2 2为锑化铯阴极管的特性为锑化铯阴极管的特性曲线曲线3 3为人眼视觉特性为人眼视觉特性109876543210相对灵敏度相对灵敏度紫外紫外蓝蓝 绿绿橙橙红外线红外线1320.2 0.4 0.6 0.8 1.00光电管的特性光电管的特性 伏安特性伏安特性当入射光的的频谱及光通量一当入射光的的频谱及光通量一定时，阳极电流与阳极电压之定时，阳极电流与阳极电压之间的关系叫伏

4、安特性。间的关系叫伏安特性。当阳极电压比较低的时候，阴当阳极电压比较低的时候，阴极极所发射的电子只有一部分到所发射的电子只有一部分到达阳极，其余部分受光电子在达阳极，其余部分受光电子在真空中运动时所形成的负电场真空中运动时所形成的负电场作用，回到源点阴极。随着阳作用，回到源点阴极。随着阳极电压的增高，光电流随之增极电压的增高，光电流随之增大。当阴极发射的电子全部到大。当阴极发射的电子全部到达阳极时，阳极电流便很稳定，达阳极时，阳极电流便很稳定，称为饱和状态。称为饱和状态。100 20020151050I/ m AI/ m AU/ U/ V V0.15 lm0.1 0.05光电倍增管光电倍增管

5、n一般阳极和阴极之间电压是一般阳极和阴极之间电压是 1000 1000V V2500 V2500 V，两个相邻两个相邻倍增极之间的电位差为倍增极之间的电位差为 50 50V V100 V100 V。 n如果设每个电子落到任一倍增极上都打出如果设每个电子落到任一倍增极上都打出d d个电子，则个电子，则阳极电流为阳极电流为I=iI=i0 0d dn n 式中: i0 光电阴极发出的光电流； n 光电倍增极数(一般9-11个) n光电阴极与各倍增极和阳级隔开，以防止光电子的散射光电阴极与各倍增极和阳级隔开，以防止光电子的散射和阳极附近形成的正离子向阴极返回，产生不稳定现象。和阳极附近形成的正离子向阴

6、极返回，产生不稳定现象。AKFD1D3D2D4光电倍增管的特性光电倍增管的特性-与普通光电管的特性类似与普通光电管的特性类似(a)(a)光电特性光电特性 (b)(b)光谱特性光谱特性 (c)(c)伏安特性伏安特性108642I/mAF/lm0 0.004 0.012 0.008 0.01610080604020200 400 600 80012108642050 100 150100(mlm)80604020U/ / Vl l/nmI/%I/mA阳极电压一定阳极电压一定光通量、阳极电压一定光通量、阳极电压一定光通量、入射光频谱一定光通量、入射光频谱一定光电倍增管的特点光电倍增管的特点n光电倍增

7、管的灵敏度高，频率特性好，频率可达光电倍增管的灵敏度高，频率特性好，频率可达10108 8HzHz或或更高，但它需要高压直流电源，价贵、体积大，经不起机更高，但它需要高压直流电源，价贵、体积大，经不起机械冲击。此外，由于其灵敏度很高，所以不能承受强光照械冲击。此外，由于其灵敏度很高，所以不能承受强光照射，否则将会导致光电倍增管损坏射，否则将会导致光电倍增管损坏n使用时，注意暗电流的影响使用时，注意暗电流的影响 实物实物夜视镜夜视镜单光子计数单光子计数 光子计数法对于使用光电倍增管探测极微弱光是个有光子计数法对于使用光电倍增管探测极微弱光是个有效的方法，并在天文光度测量、化学发光和生物发光效的方

8、法，并在天文光度测量、化学发光和生物发光等领域有较多应用。等领域有较多应用。人眼的敏感度大约为：几十个光子人眼的敏感度大约为：几十个光子/ /秒秒( (每个感光点）每个感光点）时间时间离散的输出脉冲（单光子事件）离散的输出脉冲（单光子事件）内光电效应及相应的器件内光电效应及相应的器件EIRLRG光敏电阻光敏电阻 光敏电阻的阻值随光照度的增加而减小，当光照停止，其阻光敏电阻的阻值随光照度的增加而减小，当光照停止，其阻值又恢复原值。光敏电阻的种类很多，最常见的是硫化鎘值又恢复原值。光敏电阻的种类很多，最常见的是硫化鎘和硒化鎘制成的器件。和硒化鎘制成的器件。n光敏电阻的暗电流是指电压一定、无光照的情

9、况下通过电光敏电阻的暗电流是指电压一定、无光照的情况下通过电阻的电流。阻的电流。 光敏电阻的暗电流一般也是随温度的升高而增大。光敏电阻的暗电流一般也是随温度的升高而增大。 光敏二极管光敏二极管光谱特性光谱特性入射光的波长缩小时，相对灵敏度也下降，这是由于光子入射光的波长缩小时，相对灵敏度也下降，这是由于光子在半导体表面附近就被吸收，透入深度小，在表面激发的在半导体表面附近就被吸收，透入深度小，在表面激发的电子空穴对不能达到电子空穴对不能达到PNPN结，因而灵敏度下降。结，因而灵敏度下降。 硅和锗光敏二极管硅和锗光敏二极管( (晶体晶体) )管的光谱特性曲线管的光谱特性曲线相对灵敏度相对灵敏度(

10、%)(%)4 8 10 12 14 16 18 20 2220 40 60 80 100硅硅锗锗波长波长( X100 nm)频率特性频率特性光敏管的频率响应是指用具有光敏管的频率响应是指用具有一定频率的调制光照射时，光一定频率的调制光照射时，光敏管输出的光电流敏管输出的光电流( (或负载上的或负载上的电压）随频率的变化关系。电压）随频率的变化关系。 光敏管的频率响应与本身的物光敏管的频率响应与本身的物理结构、工作状态、负载以及理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有关。入射光波长等因素有关。对于锗管，入射光的调制频率对于锗管，入射光的调制频率要求在要求在5kHz5kHz以下，硅管的频率以下

11、，硅管的频率响应要比锗管好，实验证明响应要比锗管好，实验证明: :光敏晶体管的截止频率和它的基区厚度成反比关系光敏晶体管的截止频率和它的基区厚度成反比关系要截止频率高，基区就要薄但这要使光电灵敏度下降要截止频率高，基区就要薄但这要使光电灵敏度下降0 100 500 1000 5000 1000010080604020(H)硅光敏晶体管频率响应曲线硅光敏晶体管频率响应曲线相对灵敏度相对灵敏度暗电流的温度特性暗电流的温度特性Exponential increases in the thermally excited electron-hole pairs resulting in increasi

12、ng dark current. This leakage doubles for each 8 to 10 deg C temperature increase.1000100101Temperature,Deg CDark Current vs TemperatureRelativeDarkCurrent0102030405060708090100光照特性光照特性 光伏应用光伏应用光照特性中,开路电压与照度的关系呈现严重的非线性,因此不能用来测量光强等线性应用的场合;而短路电流却有非常好的线性,因此常被采用.0.30.20.10200 4000.60.40.20光生电流（光生电流（mA）照

13、度（照度（lx）光生电压（光生电压（V）开路电压开路电压短路电流短路电流应用电路应用电路1 光电应用光电应用电压输出电压输出速度较慢非线性大eoRLPl lBasic Photovoltaic Circuit零偏应用零偏应用 电流输出电流输出速度慢线性很好Zero Bias OperationPl l-+RfVoutARecommended Zero Bias CircuitLight PulseVout00反向偏置提高速度反向偏置提高速度( (减小结电容减小结电容) )bias voltage 偏置电压偏置电压10001001010 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30pF5

14、0 sq mm10 sq mm5 sq mm1 sq mmBias Voltagesq mm=平方毫米平方毫米反偏时的光照特性反偏时的光照特性-U(伏特)50 40 30 20 10 020406080100120-I(uA)20040060080010001200lx光光照照特特性性The output of photodiode when reverse-biased is extremely linear with respect to the illuminance applied to the photodiode junction, as shown in the graph.10

15、-5 10-4 10-3 10-2 10-1 IlluminanceW/cm210-310-410-510-610-7 OutputCurrent AOSD5-0R1=100kW WWVr=20V5V1V0V光导应用光导应用Photoconductive Operation反向偏置反向偏置速度较快速度较快OptionalOptional可选的；可选的；EP NRL-+Pl l00RfVout(Inverted)Light PulseVoutAOptionalV+ BiasPositive Bias Circuit光敏二极管的等效电路光敏二极管的等效电路Is Il In CdRsRdRleoIs

16、 =signal current Rd =diode parallel shunt resistanceIl =leakage current Rs =diode series resistanceIn =noise current Rl =load resistanceCd =diode junction capacity eo =Is+Il+InRl+RdRl+Rd+Rs光敏三极管光敏三极管NPN结构简化模型基本电路光光npnnpn型光敏晶体管简化模型和基本电路型光敏晶体管简化模型和基本电路bce+-+c-c光电池光电池的符号和连接电路光电池的符号和连接电路BRLIU光电池光电池硅光电池的

17、光谱特性硅光电池的光谱特性硅光电池硅光电池的光谱响应峰值的光谱响应峰值在在800nm800nm附近，附近，光谱响应波光谱响应波长范围从长范围从400400一一1200nm1200nm硒光电池硒光电池的光谱响应峰值的光谱响应峰值在在500nm500nm附近，范围附近，范围在在380380一一750nm750nm范围。范围。0 400 600 800 1000 120010080604020硒硒 硅硅相对灵敏度相对灵敏度入射光线波长入射光线波长 nm硅光电池的光照特性硅光电池的光照特性开路电压开路电压 很严重的非线性很严重的非线性短路电流短路电流 很好的线性很好的线性0.30.20.10200 4

18、000.60.40.20光生电流（光生电流（mAmA）照度（照度（lxlx）光生电压（光生电压（V V）开路电压开路电压短路电流短路电流光电池的频率特性光电池的频率特性 1 2 3 4 5 ( f /kHz)100806040200I/21 1 1硒光电池硒光电池；2 2硅光电池硅光电池光电池的频率响应光电池的频率响应光电池作为测量、计算、接收器件时，常用调制光作为输入。 光电池的频率响应就是指输出电流随调制光频率变化的关系。由图可知，硅光电池具有较高的频率响应，而硒光电池则较差。因此，在高速计数的光电转换中一般采用硅光电池光电池受温度的影响光电池受温度的影响光电池的温度特性是指开光电池的温度

19、特性是指开路电压和短路电流随温度路电压和短路电流随温度变化的关系。变化的关系。 由于温度对光电池的工作由于温度对光电池的工作有很大影响，因此当它作有很大影响，因此当它作为测量器件应用时，最好为测量器件应用时，最好能保证温度恒定或采取温能保证温度恒定或采取温度补偿措施。度补偿措施。开路电压随温度上升而下降很快开路电压随温度上升而下降很快 短路电流随温度的变化却是缓慢增加的短路电流随温度的变化却是缓慢增加的6050403020106005004003002001000 30 60 90T/Uoc/mVIsc/mA光电池的稳定性光电池的稳定性当光电池密封良好、电极引线可靠、应用合理时，光电当光电池密

20、封良好、电极引线可靠、应用合理时，光电池的性能是相当稳定的，使用寿命很长。池的性能是相当稳定的，使用寿命很长。 硅光电池的性硅光电池的性能比硒光电池更稳定。能比硒光电池更稳定。 光电池的性能和寿命除了与光电池的材料及制造工艺有光电池的性能和寿命除了与光电池的材料及制造工艺有关外，在很大程度上还与使用环境条件有密切的关系。关外，在很大程度上还与使用环境条件有密切的关系。如在高温和强光照射下，会使光电池的性能变坏，而且如在高温和强光照射下，会使光电池的性能变坏，而且降低使用寿命，这在使用中要特别注意降低使用寿命，这在使用中要特别注意在电路中的使用在电路中的使用Basic Photovoltaic

21、CircuitBRLIU光电池光电池在电路中的使用在电路中的使用-+RfVoutARecommended Zero Bias CircuitLight PulseVout00输出电压计算式输出电压计算式foutRiVI 为电池产生的短路电流；为电池产生的短路电流；R Rf f 为反馈电阻阻值为反馈电阻阻值。 复合光电传感器复合光电传感器 光电组件光电组件遮断器遮断器 光隔离器光隔离器 PSD PSD CCD CCD遮断器遮断器由一个光发射器、一个光接收器等由一个光发射器、一个光接收器等组成。当中间有障碍物的时候，光组成。当中间有障碍物的时候，光被折断；当障碍物拿掉的时候，光被折断；当障碍物拿掉

22、的时候，光导通。因此它可用来检测物体的有导通。因此它可用来检测物体的有无，也可用来对移动物体进行限位。无，也可用来对移动物体进行限位。打印机、扫描仪、复印机等中常用打印机、扫描仪、复印机等中常用的一种器件的一种器件发射发射接收接收光电耦合器光电耦合器 Optical Coupler1.1.发光管芯发光管芯 2.2.光敏管芯光敏管芯 3.3.透明树脂透明树脂 4.4.电极引线电极引线 5.5.陶瓷或玻璃管座陶瓷或玻璃管座 6.6.黑色树脂黑色树脂(a)(b)(c)光电隔离器的主要参数光电隔离器的主要参数n隔离电压隔离电压：指输出端与输入端之间可以耐受的安全电指输出端与输入端之间可以耐受的安全电压

23、，当大于这个值的时候，有可能产生电击穿压，当大于这个值的时候，有可能产生电击穿n输入输出间的绝缘电阻输入输出间的绝缘电阻 可以想象这个电阻很大，它比可以想象这个电阻很大，它比普通小功率变压器的初级、次级之间的电阻大得多普通小功率变压器的初级、次级之间的电阻大得多n输入与输出间的耦合电容输入与输出间的耦合电容: 输入电路与输出电路之间输入电路与输出电路之间存在分布电容，它会使交流共模共地信号从输入端耦存在分布电容，它会使交流共模共地信号从输入端耦合到输出端，从而不能彻底、干净地隔离输入与输出。合到输出端，从而不能彻底、干净地隔离输入与输出。这个值一般为几个这个值一般为几个pF。n速度速度: 传输

24、信号的速度传输信号的速度，可以用脉冲上升时间和下降时可以用脉冲上升时间和下降时间表示间表示光隔离器的用途光隔离器的用途光电耦合器既可传输信号，又能实现电路的隔离。其光电耦合器既可传输信号，又能实现电路的隔离。其输入电路和输出电路在电气上完全没有关联，仅仅通输入电路和输出电路在电气上完全没有关联，仅仅通过光的耦合才把彼此联系在一起过光的耦合才把彼此联系在一起。输入输入输出输出输入输入输出输出光电耦合器的应用光电耦合器的应用使用低压脉冲信号控制使用低压脉冲信号控制电机电机( (步进电机、电磁铁、电磁阀等步进电机、电磁铁、电磁阀等) ) M5 5V V+28+28V V模拟光电隔离器模拟光电隔离器通

25、过反馈改善线性通过反馈改善线性模拟光电隔离器模拟光电隔离器通过通过AD-AD-调制调制- -DADA的办法传输的办法传输HCPL7800HCPL7800 PSDPosition Sensitive Detector（or Photo Sensing Device）PSD1 4PSD1 4象限检测元件象限检测元件4 Quadrant DiodeA BC Dquadrantdetectorincidentbeam spotxy Quadrant Diode 位置检测计算公式位置检测计算公式a、b、c、d 为个区块的电流值为个区块的电流值abcdA BC Dquadrantdetectorxy()(

26、)()()bdacxabcdabcdyabcdINCIDIENTINCIDIENTLIGHTLIGHTPSD2 PSD2 位置传感器位置传感器nLateral Effect (横向效应横向效应)Incident light: Incident light: 入射光入射光XBXAOUTPUT IX1ELECTRODE X1ELECTRODE X2OUTPUT IX2PHOTOCURRENTCOMMONELECTRODERESISTANCE LENGTH LXPLAYERILATERNLAYER原原 理理 (续续)Io光点产生电流光点产生电流电阻与路线长电阻与路线长度成正比度成正比PINk2I20

27、 1PP1I1k1k0k0IgesIgesk2k2I2I1k1k1Rq2Rq1Fe原原 理理( (续续) )IoI1I2xLxRk x1221LLI:I = R :R =(-x):(+x)222121I -I2x=I +IL线性线性PSDPSD的光点位置求解的光点位置求解X1X2Lxx xACTIVE AREAX2X1X1X2I-I2x=I+ILx面形面形PSD的光点位置求解的光点位置求解yxLxY2Y1X1X2LYACTIVE AREAX2X1X1X2Y2Y1Y1Y2YI-I2x=I+ILxI-I2y=I+ILCCD Charge Coupled Device Charge Coupled

28、Device 电荷耦合器件电荷耦合器件 CCDCCD图像传感器优良的性能图像传感器优良的性能n体积小，结构紧凑体积小，结构紧凑n分辨率高。分辨率高。FordFord公司近期研制出公司近期研制出4096409640964096CCD,CCD,像元尺寸像元尺寸7.57.5m mm m。由于微细加工技术和工艺的进展，目前由于微细加工技术和工艺的进展，目前CCDCCD像元中像元中心距已做到（心距已做到（7 78 8）m mm,m,做到做到4 4m mm m也是完全可能的。也是完全可能的。n高灵敏度，低噪音。其量子效率达高灵敏度，低噪音。其量子效率达90%90%以上，电子转移效以上，电子转移效率几乎达率

29、几乎达100%100%，低温下工作几乎无暗电流。带图像增强器，低温下工作几乎无暗电流。带图像增强器的的CCD(ICCD)CCD(ICCD)可在可在1010-6-6lxlx下工作。光动态范围可达下工作。光动态范围可达1010个数个数量级。量级。n光谱范围宽；功耗小，仅几十毫瓦；几何尺寸稳定，耐过光谱范围宽；功耗小，仅几十毫瓦；几何尺寸稳定，耐过度曝光。度曝光。CCD应用应用 尺寸测量尺寸测量 np1)-fa(=npM1=Lf f所用透镜焦距；所用透镜焦距； a a物距；物距；b b像距；像距；M M倍率；倍率；n n线阵传感器的像素数；线阵传感器的像素数；p p像素间距。像素间距。 热轧板宽自动

30、测量原理热轧板宽自动测量原理 (a)(a)基本构成基本构成(b)(b)原理原理CCD线型传感器线型传感器dLLLmLxLL= Lm + LL + Lx三角法测量的原理三角法测量的原理SMRSMR测量范围起始点；测量范围起始点；MMRMMR测量范围中间点；测量范围中间点；EMREMR测量范围终止点；测量范围终止点；FSOFSO全量程输出全量程输出( - )( + )GrundabstandMeBbereichMeBbereichLaser-diodeCCD光电传感器的应用光电传感器的应用模拟应用模拟应用(常用于光强测量等常用于光强测量等)开关式应用（常用于通讯）开关式应用（常用于通讯）光电池在电

31、影胶片中的应用光电池在电影胶片中的应用我国的很多胶片使用光记录声音，还原使用光电池。我国的很多胶片使用光记录声音，还原使用光电池。Older and independently produced films have two types of soundtracks: optical and magnetic. (Hollywood now uses digital tracks in addition to optical ones.) Optical tracks are read by projecting a narrow beam of light through the film,

32、 causing a sensor to translate the varying intensity of the light into electrical signals that are further converted to sound. 光记录的声道光记录的声道from The Magic of Film Sound in Audio 1999/05 位置对中位置对中光电式边缘位置传感器原理光电式边缘位置传感器原理1 1白织灯白织灯2 2、7 7双凸透镜双凸透镜3 3半透反射镜半透反射镜4 4平凸透镜平凸透镜5 5带材带材6 6角矩阵反射镜角矩阵反射镜8 8光敏晶体管光敏晶体管

33、123456+l -l0样样 图图转速测量转速测量测测速速在通讯中的应用在通讯中的应用由于光器件具有优良的高频特性，可以传输很高频率的由于光器件具有优良的高频特性，可以传输很高频率的信号，因此在光通讯中占据很重要的位置。信号，因此在光通讯中占据很重要的位置。家用红外遥控器利用了红外光通讯。家用红外遥控器利用了红外光通讯。烟雾检测烟雾检测反射式烟雾报警器反射式烟雾报警器在没有烟雾时，由在没有烟雾时，由于红外对管相互垂于红外对管相互垂直，烟雾室内有涂直，烟雾室内有涂有黑色吸光材料，有黑色吸光材料，所以红外所以红外LEDLED发出的发出的红外光无法到达红红外光无法到达红外光敏三极管。外光敏三极管。当

34、烟雾进入烟雾室后，烟雾的固体粒当烟雾进入烟雾室后，烟雾的固体粒子对红外光产生漫反射子对红外光产生漫反射( (图中只画出几图中只画出几个例子的反射示意图个例子的反射示意图) )，使部分红外光，使部分红外光到达光敏三极管，有光电流输出。到达光敏三极管，有光电流输出。自动水龙头自动水龙头光幕光幕木材外形截面积检测木材外形截面积检测光电码盘光电码盘 角编码器也称为码盘，是一种把转角转换为电信号的传感角编码器也称为码盘，是一种把转角转换为电信号的传感器，按其转换方式可分为接触式编码器、光电式编码器和器，按其转换方式可分为接触式编码器、光电式编码器和磁电式编码器。磁电式编码器。光电式码盘的工作原理光电式码

35、盘的工作原理 1 1 光源光源2 2 透镜透镜3 3 码盘码盘4 4 狭缝狭缝5 5 光电元件光电元件读取光电码盘信号的方式读取光电码盘信号的方式光电码盘的基本类别光电码盘的基本类别n 绝对编码码盘绝对编码码盘n 增量式编码码盘增量式编码码盘绝对编码码盘绝对编码码盘绝对式码盘具有固定的零点，输出的代码是转角的单值函绝对式码盘具有固定的零点，输出的代码是转角的单值函数，可靠性高，抗干扰性强，掉电后再启动无须重新标定，数，可靠性高，抗干扰性强，掉电后再启动无须重新标定，并且能显示转角的绝对位置及没有累积误差，所以被广泛并且能显示转角的绝对位置及没有累积误差，所以被广泛使用。这种码盘的角度分辨率决定

36、于码道数使用。这种码盘的角度分辨率决定于码道数N N。N N越大，所越大，所分的扇区数分的扇区数2 2N N就越多，分辨率也就越高。就越多，分辨率也就越高。编码方式 n角编码器的核心就是码盘。角编码器的核心就是码盘。n码盘常用的编码方式：码盘常用的编码方式：n 二进制码二进制码n 十进制吗十进制吗n 循环格雷码循环格雷码 二进制编码方式二进制编码方式(4(4位实例位实例) ) 问题：容易出现错码A：1 0 0 1B：0 1 0 1大错误大错误(中间留空白中间留空白)A道B道C道D道格格雷雷码：码：每每次次只只允允许许一一个个位位置置跳跳变变格雷码格雷码由于编码连续，因此改进了性能，由于编码连续

37、，因此改进了性能，不再会出现编码隔级跳动的问题。不再会出现编码隔级跳动的问题。A: 0 0B: 1 0只有两种状态只有两种状态(中间留空白中间留空白)增量式码盘增量式码盘 码码盘盘的的辨辨向向整圈整圈标示标示绝对式与增量式的对比绝对式与增量式的对比n绝对式不怕掉电，在任何时候都能恢复绝对式不怕掉电，在任何时候都能恢复n增量式怕掉电，一旦掉电会产生很大错误增量式怕掉电，一旦掉电会产生很大错误n绝对式需要较多的连线绝对式需要较多的连线n增量式连线很少增量式连线很少带码盘的直流电机带码盘的直流电机码盘部分码盘部分电机部分电机部分码盘实物码盘实物透明码盘透明码盘码码盘盘实实物物 鼠标里的码盘鼠标里的码

38、盘鼠标里的鼠标里的光电传感器光电传感器光电接收管光电接收管(2(2单元合成单元合成) )光电发射管光电发射管码盘码盘鼠标鼠标光栅光栅透射式计量光栅的结构原理透射式计量光栅的结构原理 光栅莫尔条纹的形成光栅莫尔条纹的形成 2 sin2WWB光源光源透镜透镜标尺光栅标尺光栅指示光栅指示光栅光电元件光电元件WBaa摩尔条纹摩尔条纹光光栅栅的的应应用用容栅的使用容栅的使用容容 栅栅磁磁 栅栅光纤传感器光纤传感器 光纤传感器是光纤传感器是7070年代发展起来的新型传感器，和前面所年代发展起来的新型传感器，和前面所介绍的传统传感器相比，有着重大的差别。介绍的传统传感器相比，有着重大的差别。 光纤本来用于传

39、输光信号。在传输光信号的过程中，由光纤本来用于传输光信号。在传输光信号的过程中，由于光纤物理性质或位置的改变，会引起输出端光信号的于光纤物理性质或位置的改变，会引起输出端光信号的性质的改变，从而给我们提供了一种通过输出端光信号性质的改变，从而给我们提供了一种通过输出端光信号来判断某些引起这些变化的物理量。来判断某些引起这些变化的物理量。 光纤不是一种直接的电量变换元件，只是一种中间变换光纤不是一种直接的电量变换元件，只是一种中间变换元件，与用于压力测量中的膜片的功能类似。元件，与用于压力测量中的膜片的功能类似。光纤的结构和传光原理光纤的结构和传光原理 光纤的结构光纤的结构 光在光纤的传播光在光纤的传播 2221