传感器应用技术学习情境3：测距仪的制作ppt课件

1、学习情境学习情境3 测距仪的制造测距仪的制造 位移检位移检测测黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院传感器运用学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作1、制造一个测距仪、制造一个测距仪: 丈量范围为丈量范围为0.1 m4.5m 丈量精度为丈量精度为1cm 丈量误差小于丈量误差小于4cm。2、利用数码管显示丈量值。、利用数码管显示丈量值。学习情境学习情境要求要求学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作学习情境目的学习情境目的知识目的知识目的1、掌握超声波传感器的任务原理及运用电路。2、掌握压电传感器的任务原理、丈量电路和运用。3、了解光电元件的分类以及任务原理。才干目的才干目的1、能利用超声波

2、传感器、压电式传感器完成相应 参数的丈量。2、能利用简单的光敏电阻、光敏三极管等元件， 完成光照度的丈量和画出继电器的控制电路。 素质目的素质目的1、培育耐心细致的任务态度。2、培育严谨扎实的任务作风。3、培育团结协作的协作才干。 学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作内容导航内容导航知识预备知识预备超声波传感器性能测试超声波传感器性能测试测距仪电路组装与调试测距仪电路组装与调试知识拓展知识拓展1234学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作知识预备知识预备一超声检测的物理根底一超声检测的物理根底 频率高于频率高于20kHz的机械振动波称为超声波。它的指向性很好，的机械振动波称为超声

3、波。它的指向性很好，能量集中，因此穿透身手大，能穿透几米厚的钢板，而能量损失能量集中，因此穿透身手大，能穿透几米厚的钢板，而能量损失不大。在遇到两种介质的分界面例如钢板与空气的交界面时，不大。在遇到两种介质的分界面例如钢板与空气的交界面时，能产生明显的反射和折射景象，超声波的频率越高，其声场指向能产生明显的反射和折射景象，超声波的频率越高，其声场指向性就愈好。性就愈好。前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作知识预备知识预备1超声波的反射和折射超声波的反射和折射 当超声波由一种介质入射到另一种介质时，由于在两种介当超声波由一种介质入射到另一种介质时，由于在两种介质中的传播速度不同，

4、在异质界面上会产生反射、折射和波型质中的传播速度不同，在异质界面上会产生反射、折射和波型转换等景象。转换等景象。图图3.2超声波的反射和折射超声波的反射和折射超声波的反射和折射超声波的反射和折射 前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作知识预备知识预备2超声波的波型及其转换超声波的波型及其转换 当声源在介质中的施力方向与波在介质中的传播方向不同当声源在介质中的施力方向与波在介质中的传播方向不同时，声波的波型也有所不同。质点振动方向与传播方向一致的时，声波的波型也有所不同。质点振动方向与传播方向一致的波称为纵波，它能在固体、液体和气体中传播。质点振动方向波称为纵波，它能在固体、液体和

5、气体中传播。质点振动方向垂直于传播方向的波称为横波，它只能在固体中传播。质点振垂直于传播方向的波称为横波，它只能在固体中传播。质点振动介于纵波和横波之间，沿着外表传播，振幅随着深度的添加动介于纵波和横波之间，沿着外表传播，振幅随着深度的添加而迅速衰减的波称为外表波，它只在固体的外表传播。而迅速衰减的波称为外表波，它只在固体的外表传播。 当声波以某一角度入射到第二介质固当声波以某一角度入射到第二介质固体的界面上时，除有纵波的反射、折射以体的界面上时，除有纵波的反射、折射以外，还会发生横波的反射和折射，如下图。外，还会发生横波的反射和折射，如下图。在一定条件下，还能产生外表波。各种波型在一定条件下

6、，还能产生外表波。各种波型均符合几何光学中的反射定律，即均符合几何光学中的反射定律，即声波型转换图声波型转换图 前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作知识预备知识预备3声波的衰减声波的衰减 声波在介质中传播时，随着传播间隔的添加，能量逐渐衰减，声波在介质中传播时，随着传播间隔的添加，能量逐渐衰减，其衰减的程度与声波的分散、散射和吸收等要素有关。其衰减的程度与声波的分散、散射和吸收等要素有关。在平面波的情况下，间隔声源在平面波的情况下，间隔声源x处的声压处的声压P和声强和声强I的衰减规律如的衰减规律如下下:前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作知识预备知识预备 二、超

7、声波探头二、超声波探头 超声波探头是实现声、电转换的安装，又称超声换能器或传超声波探头是实现声、电转换的安装，又称超声换能器或传感器。这种安装能发射超声波和接纳超声回波，并转换成相应的电信感器。这种安装能发射超声波和接纳超声回波，并转换成相应的电信号。号。 超声波探头按其作用原理可分为压电式、磁致伸缩式和电磁超声波探头按其作用原理可分为压电式、磁致伸缩式和电磁式等数种，其中以压电式为最常用。如下图为压电式探头构造图，其式等数种，其中以压电式为最常用。如下图为压电式探头构造图，其中心部分为压电晶片，利用压电效应实现声、电转换。中心部分为压电晶片，利用压电效应实现声、电转换。 压电式超声探头构造图

8、压电式超声探头构造图1一压电片；一压电片；2一维护膜；一维护膜；3一吸收块；一吸收块；4一接线：一接线：5 一导线螺杆；一导线螺杆； 6一绝缘柱；一绝缘柱；7一接触座一接触座; 8 一接线片一接线片;9 一压电片座一压电片座前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作知识预备知识预备前往前往各种超声各种超声波探头波探头学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作知识预备知识预备三超声波检测技术的运用三超声波检测技术的运用前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作超声波传感器性能测试超声波传感器性能测试一测试目的一测试目的 1掌握超声波测距传感器学会根本的测试运用方法。掌握超声

9、波测距传感器学会根本的测试运用方法。 2了解超声波传感器的幅频特性，确定其此超声波传感器的了解超声波传感器的幅频特性，确定其此超声波传感器的中心频率或谐振频率。中心频率或谐振频率。二元器件二元器件 超声波传感器、信号发生器、示波器，直尺超声波传感器、信号发生器、示波器，直尺前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作超声波传感器性能测试超声波传感器性能测试三测试步骤三测试步骤 1. 安装衔接安装衔接 1调理信号发生器输出方波信号，其峰峰值可在调理信号发生器输出方波信号，其峰峰值可在2V10V范围调范围调整，频率可在整，频率可在30K49K范围内延续可调整，要求经过示波器确认信范围内延续

10、可调整，要求经过示波器确认信号幅度及频率输出情况。号幅度及频率输出情况。 2将方波信号输出端子接到超声波传感器发射头的两个输入引脚，将方波信号输出端子接到超声波传感器发射头的两个输入引脚，将示波器的接地端子和信号端子分别衔接超声波传感器接纳头的两个将示波器的接地端子和信号端子分别衔接超声波传感器接纳头的两个输出引脚。输出引脚。 3固定发射头与接纳头的间距为固定发射头与接纳头的间距为10cm，并将发射头对准接纳头，并将发射头对准接纳头，预备测试接纳头接纳到的同频信号电压。预备测试接纳头接纳到的同频信号电压。信号发生器示波器发射头接纳头TR探头安装衔接图安装衔接图前往前往学习情境学习情境3 测距仪

11、的制作测距仪的制作超声波传感器性能测试超声波传感器性能测试2测试超声波传感器的幅频特性测试超声波传感器的幅频特性1调理信号发生器输出方波信号的峰峰值为调理信号发生器输出方波信号的峰峰值为10V，本测试要保证输出幅，本测试要保证输出幅度恒定的情况下进展。度恒定的情况下进展。2调理方波信号的频率，使其在调理方波信号的频率，使其在30K49K范围内变化，用示波器察看范围内变化，用示波器察看超声波接纳头的输出信号波形，记下的值。请按照实验用表超声波接纳头的输出信号波形，记下的值。请按照实验用表3.1设置的频率设置的频率数据要求进展测试，总计测试数据要求进展测试，总计测试30对数据。对数据。留意：要求测

12、试每对数据时，一定要首先用示波器准确调试信号发生器留意：要求测试每对数据时，一定要首先用示波器准确调试信号发生器输出的方波信号后，再驱动发射头，测试接纳头产生的同频信号电压。输出的方波信号后，再驱动发射头，测试接纳头产生的同频信号电压。分析分析30对记录数据，绘制输出对记录数据，绘制输出f 关系曲线，得出超声波传感器幅频特性关系曲线，得出超声波传感器幅频特性结论。并确定其中心频率。结论。并确定其中心频率。前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作超声波传感器性能测试超声波传感器性能测试 3在中心频率下测试超声波传感器的传输特性在中心频率下测试超声波传感器的传输特性 1调理信号发生器输

13、出方波的频率为中心频率，本测试要求保证在中心调理信号发生器输出方波的频率为中心频率，本测试要求保证在中心频率下进展测定。频率下进展测定。 2调理方波信号的幅度，使其峰峰值在调理方波信号的幅度，使其峰峰值在2V12V范围内变化，设置输入范围内变化，设置输入不同峰峰值的方波信号来驱动发射头，用示波器察看超声波接纳头的输出信不同峰峰值的方波信号来驱动发射头，用示波器察看超声波接纳头的输出信号波形，记下的值，研讨驱动信号幅度变化对超声波传感器传输特性的影响。号波形，记下的值，研讨驱动信号幅度变化对超声波传感器传输特性的影响。要求在要求在2V12V范围内按照实验用表范围内按照实验用表3.2设置的设置的

14、值测试输出信号值测试输出信号 值，总计值，总计测试测试20对数据。对数据。 留意：要求测试每对数据时，必需先用示波器调试输出准确幅度、频率留意：要求测试每对数据时，必需先用示波器调试输出准确幅度、频率的方波信号后，再驱动发射头，进而测试接纳头接纳到的同频信号电压的的方波信号后，再驱动发射头，进而测试接纳头接纳到的同频信号电压的 。四测试结果四测试结果 1.超声波发送传感器其幅频特性在谐振频率超声波发送传感器其幅频特性在谐振频率f 0 =1/ 2 附近几乎坚持恒定。附近几乎坚持恒定。 2.超声波接纳传感器幅频特性在频率超声波接纳传感器幅频特性在频率f 0 附近变化很大。附近变化很大。LCPPVi

15、nVPPV前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作测距仪电路组装及调试测距仪电路组装及调试 前往前往步骤步骤1步骤步骤2步骤步骤3学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作测距仪电路组装及调试测距仪电路组装及调试 一确定系统方案一确定系统方案系统分为系统分为4个功能模块：回波个功能模块：回波A/D采集模块，采集模块， LED显示和按键显示和按键处置模块，处置模块，LCD显示模块，报警、存储及串口处置模块。显示模块，报警、存储及串口处置模块。系统框图系统框图前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作二各单元电路搭建二各单元电路搭建LPC2整体构造图1 1、LPC2LPC2

16、微控制器简介微控制器简介测距仪电路组装及调试测距仪电路组装及调试 前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作2 2、超声波发射电路、超声波发射电路3 3、超声波接纳电路、超声波接纳电路超声波发射电路是超声波发射器超声波发射电路是超声波发射器T和和PWM产生的产生的40 kHz频率信号、驱动频率信号、驱动(或或鼓励鼓励)电路等组成。该系统设计采用电路等组成。该系统设计采用ARM中的中的PWM模块产生高精度的模块产生高精度的40 kHz的频的频率信号，然后经过率信号，然后经过74HC00等组成的驱动等组成的驱动电路，最后将发射信号送到超声波发射电路，最后将发射信号送到超声波发射器器T。测

17、距仪电路组装及调试测距仪电路组装及调试 前往前往 超声波接纳电路由以超声波接纳电路由以MC3403为中心为中心的三级滤波放大电路和二极管的倍压稳的三级滤波放大电路和二极管的倍压稳流电路等组成。处置好的回波信号被送流电路等组成。处置好的回波信号被送到到ARM的的AD转换模块进展转换模块进展AD采样，采样，从而触发得到前往的时间。从而触发得到前往的时间。 学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作深圳博宝公司下厂锻炼深圳博宝公司下厂锻炼 测距仪电路组装及调试测距仪电路组装及调试 4. 显示电路显示电路超声波测距仪超声波测距仪450.00CM当前间隔：当前间隔：前往前往学习情境学习情境3 测距仪的

18、制作测距仪的制作三三. .系统测试系统测试测距仪电路组装及调试测距仪电路组装及调试 测试数据对比表测试数据对比表前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作知识拓展知识拓展前往前往压电传感器压电传感器拓展内容拓展内容光电传感器光电传感器学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作一、压电传感器一、压电传感器 某些电介质在沿一定方向某些电介质在沿一定方向上遭到外力的作用而变形时，上遭到外力的作用而变形时，内部会产生极化景象，同时在内部会产生极化景象，同时在其外表上产生电荷；当外力去其外表上产生电荷；当外力去掉后，又重新回到不带电的形掉后，又重新回到不带电的形状；当作用力方向改动时，电状；

19、当作用力方向改动时，电荷的极性也随之改动，这种景荷的极性也随之改动，这种景象称为压电效应。象称为压电效应。1.压电资料压电资料 压电晶体压电晶体 压电陶瓷压电陶瓷 高分子压电资料高分子压电资料知识拓展知识拓展前往前往部分压电陶瓷的外形部分压电陶瓷的外形高分子压电薄膜高分子压电薄膜学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作 2.压电式传感器丈量电路压电式传感器丈量电路 1压电元件的等效电路压电元件的等效电路 压电元件的等效电路电容器上的电压压电元件的等效电路电容器上的电压 uo、电荷、电荷Q与电容与电容Ca三者之三者之间的关系为间的关系为 : aCQu0知识拓展知识拓展前往前往压电元件的等效电

20、路压电元件的等效电路 压电元件的串联和并联法压电元件的串联和并联法学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作2压电式传感器的等效电路压电式传感器的等效电路 在压电式传感器正常任务时，假设把它与丈量仪表连在一同，必在压电式传感器正常任务时，假设把它与丈量仪表连在一同，必定与丈量电路相衔接。因此必需思索衔接电缆电容定与丈量电路相衔接。因此必需思索衔接电缆电容Cc、放大器的、放大器的输入电阻输入电阻Ri和输入电容和输入电容Ci等要素的影响。压电传感器与二次仪表等要素的影响。压电传感器与二次仪表衔接的实践等效电路如下图。衔接的实践等效电路如下图。知识拓展知识拓展前往前往压电式传感器的实践等效电路压电

21、式传感器的实践等效电路学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作3压电式传感器的丈量电路压电式传感器的丈量电路 压电传感器的内阻抗很高，而输出信号却很微弱，这就要求负载压电传感器的内阻抗很高，而输出信号却很微弱，这就要求负载电阻电阻RL很大时，才干使丈量误差减小到一定范围。因此常在压电式很大时，才干使丈量误差减小到一定范围。因此常在压电式传感器输出端后面先接入一个高输入阻抗的前置放大器，然后再接普传感器输出端后面先接入一个高输入阻抗的前置放大器，然后再接普通的放大电路及其他电路。压电传感器的输出可以是电压信号，也可通的放大电路及其他电路。压电传感器的输出可以是电压信号，也可以是电荷信号，所以

22、前置放大器也有两种方式，即电压放大器和电荷以是电荷信号，所以前置放大器也有两种方式，即电压放大器和电荷放大器。放大器。 适用中多采用性能稳定的电荷放大器，这里重点以电荷放大器为适用中多采用性能稳定的电荷放大器，这里重点以电荷放大器为例加以阐明。例加以阐明。知识拓展知识拓展前往前往电荷放大等效电路电荷放大等效电路学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作 电荷放大器的输出电压电荷放大器的输出电压u0仅与输入电荷和反响电容有关，与电缆仅与输入电荷和反响电容有关，与电缆电容电容Cc无关，也就是说与电缆的长度等要素的影响很小，这是电荷放无关，也就是说与电缆的长度等要素的影响很小，这是电荷放大器的最大

23、特点。内部包括电荷放大器的便携式测振仪，外形如下图。大器的最大特点。内部包括电荷放大器的便携式测振仪，外形如下图。 1一量程选择开关；2一压电传感器输入信号插座；3一多路选择开关；4一带宽选择开关； 5一带背光点阵液晶显示器；6一电池盒；7一可变角度支架便携式测振仪外形知识拓展知识拓展前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作1905年德国年德国物理学家爱因斯物理学家爱因斯坦用光量子学说坦用光量子学说解释了光电发射解释了光电发射效应，并为此而效应，并为此而获得获得1921年诺贝年诺贝尔物理学奖。尔物理学奖。二、光电传感器二、光电传感器知识拓展知识拓展前往前往学习情境学习情境3 测距仪

24、的制作测距仪的制作用光照射某一物体，可用光照射某一物体，可以看作物体遭到一连串能量以看作物体遭到一连串能量为为hf hf 的光子的轰击，组成的光子的轰击，组成这物体的资料吸收光子能量这物体的资料吸收光子能量而发生相应电效应的物理景而发生相应电效应的物理景象称为光电效应。象称为光电效应。外光电效应：在光线的外光电效应：在光线的作用下能使电子逸出物体外作用下能使电子逸出物体外表的景象称为外光电效应，表的景象称为外光电效应，基于外光电效应的光电元件基于外光电效应的光电元件有紫外光电管、光电倍增管有紫外光电管、光电倍增管、光电摄像管等。、光电摄像管等。 知识拓展知识拓展前往前往学习情境学习情境3 测距

25、仪的制作测距仪的制作 当入射紫外当入射紫外线照射在紫外管线照射在紫外管阴极板上时，电阴极板上时，电子抑制金属外表子抑制金属外表对它的束缚而逸对它的束缚而逸出金属外表，构出金属外表，构成电子发射。紫成电子发射。紫外管多用于紫外外管多用于紫外线丈量、火焰监线丈量、火焰监测等。测等。 光电管光电管1.光电器件光电器件紫外线紫外线知识拓展知识拓展前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作知识拓展知识拓展 当光照射在阴极上时，阴极发射出光电子，被具有一定电位当光照射在阴极上时，阴极发射出光电子，被具有一定电位的中央阳极所吸引，在光电管内构成空间电子流。在外电场作用的中央阳极所吸引，在光电管内构

26、成空间电子流。在外电场作用下将构成电流下将构成电流I，称为光电流。光电流的大小与光电子数成正比，称为光电流。光电流的大小与光电子数成正比，而光电子数又与光照度成正比。而光电子数又与光照度成正比。 光电管的构造图、原理图光电管的构造图、原理图1光电管任务原理光电管任务原理前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作知识拓展知识拓展 在一定的光照下，对光电管阴极所加的电压与阳极所产生的电在一定的光照下，对光电管阴极所加的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。流之间的关系称为光电管的伏安特性。 2光电管特性光电管特性 伏安特性伏安特性光电管的伏安特性光电管的伏安特性前往前往学

27、习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作知识拓展知识拓展 当光电管的阴极与阳极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间当光电管的阴极与阳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照特性，如下图。其中，曲线的关系称为光照特性，如下图。其中，曲线1是氧艳阴极光电管的光照是氧艳阴极光电管的光照特性，光电流特性，光电流I与光通量呈线性关系；曲线与光通量呈线性关系；曲线2是锑艳阴极光电管的光照是锑艳阴极光电管的光照特性，呈非线性关系。特性，呈非线性关系。 光照特性光照特性光电管的光照特性光电管的光照特性 光谱特性光谱特性 光电管的光谱特性通常指阳极与阴极之间所加电压不变时，入射光光电管的光谱特

28、性通常指阳极与阴极之间所加电压不变时，入射光的波长或频率与其相对灵敏度之间的关系。它主要取决于阴极资料。的波长或频率与其相对灵敏度之间的关系。它主要取决于阴极资料。阴极资料不同的光电管适用于不同的光谱范围。阴极资料不同的光电管适用于不同的光谱范围。前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作光敏电阻光敏电阻当光敏电阻遭到光照时，当光敏电阻遭到光照时， 阻值减小。阻值减小。知识拓展知识拓展前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作当光敏电阻当光敏电阻遭到光照时，光遭到光照时，光生电子生电子空穴对空穴对添加，阻值减小添加，阻值减小，电流增大。，电流增大。1 1光敏电阻任务原理演示

29、光敏电阻任务原理演示 暗电流越小越好暗电流越小越好知识拓展知识拓展前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作知识拓展知识拓展2光敏电阻的特性光敏电阻的特性 光电流光电流 光敏电阻在室温或全暗条件下测得的阻值称为暗电阻暗阻，光敏电阻在室温或全暗条件下测得的阻值称为暗电阻暗阻，通常超越通常超越1 M,此时流过光敏电阻的电流称为暗电流。光敏电阻在受此时流过光敏电阻的电流称为暗电流。光敏电阻在受光照射时的阻值称为亮电阻亮阻，普通几千欧以下，此时流过光照射时的阻值称为亮电阻亮阻，普通几千欧以下，此时流过光敏电阻的电流称为亮电流。亮电流与暗电流之差称为光电流。光敏电阻的电流称为亮电流。亮电流与暗

30、电流之差称为光电流。 光照特性光照特性 在一定外加电压下，光敏电阻的在一定外加电压下，光敏电阻的光电流与光通量的关系曲线，称为光电流与光通量的关系曲线，称为光敏电阻的光照特性，如下图。光敏电阻的光照特性，如下图。光通量是光源在单位时间内发出的光通量是光源在单位时间内发出的光量总和，单位是流明光量总和，单位是流明(Im)。光敏电阻的光照特性曲线光敏电阻的光照特性曲线前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作知识拓展知识拓展 光电特性光电特性 在光敏电阻两极电压固定不变时，光照度与电阻及电流间的关系称为光电特在光敏电阻两极电压固定不变时，光照度与电阻及电流间的关系称为光电特性，如下图。不

31、同的光敏电阻的光照特性是不同的，但多数情况下曲线是非线性性，如下图。不同的光敏电阻的光照特性是不同的，但多数情况下曲线是非线性的，所以光敏电阻不宜作定量检测元件，而常在自动控制中用做光电开关。的，所以光敏电阻不宜作定量检测元件，而常在自动控制中用做光电开关。 时延特性时延特性 当光敏电阻遭到光照射时，光电流要经过一段时间才干到达稳态值，而在停当光敏电阻遭到光照射时，光电流要经过一段时间才干到达稳态值，而在停顿光照后，光电流也经过一定时间恢复暗电流值，这是光敏电阻的时延特性。不顿光照后，光电流也经过一定时间恢复暗电流值，这是光敏电阻的时延特性。不同光敏电阻的时延特性不同，因此它们的频率特性也不同

32、。由于光敏电阻的时延同光敏电阻的时延特性不同，因此它们的频率特性也不同。由于光敏电阻的时延比较大比较大所以它不能在要求快速呼应的场所。所以它不能在要求快速呼应的场所。某型号光敏电阻的光电特性某型号光敏电阻的光电特性前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作 将光敏二极管的将光敏二极管的PN 结设结设置在透明管壳顶部的正下方置在透明管壳顶部的正下方，光照射到光敏二极管的，光照射到光敏二极管的PN结时，电子结时，电子-空穴对数量添加空穴对数量添加，光电流与照度成正比。，光电流与照度成正比。 光敏二极管光敏二极管知识拓展知识拓展前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作光敏二极管

33、外形光敏二极管外形 知识拓展知识拓展前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作光敏三极管也是基于内光电效应光敏三极管也是基于内光电效应制成的光敏元件。光敏三极管构造与制成的光敏元件。光敏三极管构造与普通三极管不同，通常只需两个普通三极管不同，通常只需两个PN结，但只需正负结，但只需正负C、 E两个引脚两个引脚。它的外形与光敏二极管类似，从外。它的外形与光敏二极管类似，从外观上很难区别。观上很难区别。光敏三极管光敏三极管知识拓展知识拓展前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作a) 内部组成内部组成 b)管芯构造管芯构造 c构造简化图构造简化图 1集电极引脚集电极引脚 2管芯

34、管芯 3外壳外壳 4玻璃聚光镜玻璃聚光镜 5发射极引脚发射极引脚 6N+ 衬底衬底 7N型集电区型集电区 8SiO2维护圈维护圈 9集电结集电结 10P型基区型基区 11N型发射区型发射区 12发射结发射结 光敏三极管内部构造光敏三极管内部构造 知识拓展知识拓展前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作知识拓展知识拓展光谱特性光谱特性 ：光敏三极管对于不同波长的入射光，其相对灵敏度：光敏三极管对于不同波长的入射光，其相对灵敏度Kr是不同的。是不同的。 伏安特性：光敏三极管在不同照度伏安特性：光敏三极管在不同照度Ee下的伏安特性与普通三极管在不同的基极电下的伏安特性与普通三极管在不同的

35、基极电流时的输出特性一样，只需将入射光在发射极与基极之间的流时的输出特性一样，只需将入射光在发射极与基极之间的PN结附近所产生的光结附近所产生的光电流看做基极电流，就可将光敏三极管看做是普通的三极管。电流看做基极电流，就可将光敏三极管看做是普通的三极管。 光电特性：如图光电特性：如图3.36所示为光敏晶体管的光电特性曲线，其输出电流所示为光敏晶体管的光电特性曲线，其输出电流I与照度与照度E之之间的关系可近似看做是线性关系。显然，光敏三极管的灵敏度高于光敏二极管。间的关系可近似看做是线性关系。显然，光敏三极管的灵敏度高于光敏二极管。 光敏三极管的光谱特性曲线图光敏三极管的光谱特性曲线图 光敏晶体

36、管的光电特性曲线光敏晶体管的光电特性曲线 前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作1 1光电池的任务原理光电池的任务原理在在N N型衬底上制造一薄层型衬底上制造一薄层P P型层作为型层作为光照敏感面，就构成最简单的光电池光照敏感面，就构成最简单的光电池。当入射光子的能量足够大时，。当入射光子的能量足够大时，P P型区型区每吸收一个光子就产生一对光生电子每吸收一个光子就产生一对光生电子空穴对，空穴对， 光生电子光生电子空穴对的的分空穴对的的分散运动使电子经过漂移运动被拉到散运动使电子经过漂移运动被拉到N N型型区，空穴留在区，空穴留在P P区，所以区，所以N N区带负电，区带负电，P P区带正电。假设光照是延续的，经短区带正电。假设光照是延续的，经短暂的时间，暂的时间，PNPN结两侧就有一个稳定的结两侧就有一个稳定的光生电动势输出。光生电动势输出。光电池光电池知识拓展知识拓展前往前往学习情境学习情境3 测距仪的制作测距仪的制作能提供较大电流的大面积