传感器与检测技术

1、传感器与检测技术课件 2022/8/311第1页，共15页，2022年，5月20日，21点23分，星期日项目5 速度与位移测量任务2 光电传感器测量转速技能目标能利用简单的光敏电阻、光敏三极管等元件，完成光照度的测量和画出继电器的控制电路知识目标了解光电元件的分类以及工作原理掌握光电传感器的应用电路2022/8/312第2页，共15页，2022年，5月20日，21点23分，星期日 用光照射某一物体，可以看做物体受到一连串能量为E的光子的轰击，组成这种物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应的物理现象称为光电效应项目5 速度与位移测量任务2 光电传感器测量转速5.2.1 光电效应5.2.2 光电器

2、件光电管的外形、结构光电管的结构图、原理图1光电管（1）结构：阴极（内壁）和一个阳极（中央）构成，特性主要取决于光电管阴极材料2022/8/313第3页，共15页，2022年，5月20日，21点23分，星期日项目5 速度与位移测量任务2 光电传感器测量转速5.2.2 光电器件1光电管（1）原理： 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，在光电管内形成空间电子流。在外电场作用下形成电流I，称为光电流。其大小与光电子数成正比，光子数又与光照度成正比（2）特性：伏安特性、光照特性、光谱特性2光敏电阻（1）原理：内光电效应，纯电阻器件，其光电性能和其所用材料与工艺有关20

3、22/8/314第4页，共15页，2022年，5月20日，21点23分，星期日光敏电阻演示 当光敏电阻受到光照时，光生电子空穴对增加，阻值减小，电流增大暗电流（越小越好）2022/8/315第5页，共15页，2022年，5月20日，21点23分，星期日项目5 速度与位移测量任务2 光电传感器测量转速5.2.2 光电器件2光敏电阻（2）参数：暗电阻（1M）、亮电阻（几千）、亮电流、暗电流、光电流（3）特性：光照特性、光电特性、时延特性3光敏晶体管（1）光敏二极管将光敏二极管的PN 结设置在透明管壳顶部的正下方，可直接接受光的照射，在电路中一般处于反向工作状态，无光照，反向电阻很大，暗电流很小；有

4、光照，在PN结附近产生光生电子-空穴对，在内电场的作用下形成光电流，照度越强，电流越大结构及工作原理检测方法2022/8/316第6页，共15页，2022年，5月20日，21点23分，星期日（2）光敏三极管项目5 速度与位移测量任务2 光电传感器测量转速5.2.2 光电器件3光敏晶体管（1）光敏二极管PIN光敏二极管的工作电压高达100V左右，比普通的光电二极管光电转换效率高、灵敏度高、响应频率高，可用做光盘的读出光敏元件。特殊结构的PIN光敏二极管还可以用于测量紫外线、射线及短距离光纤通信用APD光敏二极管，又称雪崩光敏二极管，具有内部倍增放大作用，工作电压高达上百伏，工作频率达几千兆赫，非

5、常适用于微光信号检测和长距离光纤通信等结构及工作原理 光敏三极管有两个PN结。与普通三极管相似，有电流增益，灵敏度比光敏二极管高。多数光敏三极管的基极没有引出线，只有正负（c、e）两个引脚，所以其外型与光敏二极管相似，从外观上很难区别新型光敏二级管a)内部组成；b)管芯结构 ；c）结构简化图1集电极引脚 2管芯 3外壳 4玻璃聚光镜 5发射极引脚 6N+ 衬底 7N型集电区 8SiO2保护圈 9集电结 10P型基区 11N型发射区 12发射结2022/8/317第7页，共15页，2022年，5月20日，21点23分，星期日项目5 速度与位移测量任务2 光电传感器测量转速（2）光敏三极管5.2.

6、2 光电器件3光敏晶体管特性检测方法应用电路4光电池将入射光能量转换成电压和电流，属于光生伏特效应元件，是自发电式有源器件。它既可以作为输出电能的器件，也可以作为一种自发电式的光电传感器，用于检测光的强弱及能引起光强变化的其他非电量。种类应用最多的是硅光电池、硒光电池、砷化钾光电池和锗光电池等功能特性工作原理及结构特性：光谱、光电、光照、温度2022/8/318第8页，共15页，2022年，5月20日，21点23分，星期日光电池外形项目5 速度与位移测量任务2 光电传感器测量转速能提供较大电流的大面积光电池外形5.2.3 光电式传感器光量的变化电量的变化2022/8/319第9页，共15页，2

7、022年，5月20日，21点23分，星期日【任务1】 在冷轧带钢厂中，带钢在某些工艺如连续酸洗、退火、镀锡等过程中易产生走偏。在其他工业部门如印染、造纸、胶片、磁带等生产过程中也会发生类似的问题。带材走偏时，边缘经常与传送机械发生碰撞，易出现卷边，造成次品。实际中如何克服此种现象以提高产品的质量呢？任务与实施项目5 速度与位移测量任务2 光电传感器测量转速光电传感器带材走偏时，边缘经常与传送机械发生碰撞，易出现卷边，造成废品当带材处于正确位置（中间位置）时，放大器输出电压Uo为零；当带材左偏时，遮光面积减小，输出电压反映了带材跑偏的方向及大小2022/8/3110第10页，共15页，2022年

8、，5月20日，21点23分，星期日光电式带材跑偏检测控制器原理1 被测带材 2卷取电机 3卷取辊 4液压缸 5活塞 6滑台 7光电检测装置 8光源 9、10透镜 11-光敏电阻R1 12遮光罩 指针将偏向左边还是右边？项目5 速度与位移测量任务2 光电传感器测量转速2022/8/3111第11页，共15页，2022年，5月20日，21点23分，星期日带材纠偏系统项目5 速度与位移测量任务2 光电传感器测量转速2022/8/3112第12页，共15页，2022年，5月20日，21点23分，星期日【任务2】 在转速测量过程中，传统的机械式转速表和接触式电子转速表均会影响被测物的旋转速度，且被测旋转速度的大小也有一定的限制，不能很好满足自动化的要求。如何在不干扰被测物体转动的前提下实现高转速测量呢？项目5 速度与位移测量任务2 光电传感器测量转速 （a）透光式 （b）反射式光电脉冲转换电路2022/8/3113第13页，共15页，2022年，5月20日，21点23分，星期日项目5 速度与位移测量任务2 光电传感器测量转速2022/8/3114第14页，共15页，2022年，5月20日，21点23分，星期日 光电式转速