自动检测技术第5章 光电传感器PPT课件
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《光电传感器及应用》课件
02
03
按光谱响应
可以分为可见光型、红外线型、 紫外线型等类型，分别对应不同 的光谱响应范围。
04
02
光电传感器的应用
光电传感器在工业自动化中的应用
总结词
光电传感器在工业自动化领域应用广泛，能够提高生产效率和产品质量。
详细描述
光电传感器可以检测物体的位置、速度、距离等参数，广泛应用于机器人、自 动化生产线、物流系统等领域。它们能够快速、准确地获取信息，提高生产效 率和产品质量，降低人工成本和误差率。
《光电传感器及应用》PPT 课件
目录
• 光电传感器概述 • 光电传感器的应用 • 光电传感器的技术发展 • 光电传感器的未来展望 • 结论
01
光电传感器概述
光电传感器定义
01
02
03
光电传感器
是一种通过光信号转换为 电信号的方式，实现非接 触式检测的传感器。
光信号
包括可见光、红外线、紫 外线等不同波长的光线。
总结词
光电传感器将与其他技术进行融合，形成更加强大的传感器系统，拓展其应用领域。
详细ห้องสมุดไป่ตู้述
光电传感器可以与微电子技术、通信技术、计算机技术等相结合，实现智能化、远程化和网络化的传感器系统， 提高信息获取和处理的能力。
光电传感器在物联网领域的应用前景
总结词
随着物联网的快速发展，光电传感器将在物联网领域发挥重要作用，为物联网提供更加精准、可靠的数据采集 和传输。
光电传感器在医疗领域的应用
总结词
光电传感器在医疗领域具有广泛的应用前景，能够提高医疗 设备的准确性和可靠性。
详细描述
光电传感器可以检测人体生理参数和医疗设备的工作状态， 如血压、血氧饱和度、心电图等。它们能够提高医疗设备的 准确性和可靠性，为医生诊断和治疗提供更加可靠的依据， 提高医疗质量和安全性。
《传感器与自动检测技术》课件第5章
电倍增管的阴极灵敏度。而一个光子在阳极上产生的 平均电子数叫做光电倍增管的总灵敏度。
光电倍增管的最大灵敏度可达10A/lm，极间电压 越高，灵敏度越高；但极间电压也不能太高，太高反 而会使阳极电流不稳。
另外，由于光电倍增管的灵敏度很高，所以不能 受强光照射，否则将会损坏。
（3）暗电流和本底脉冲 一般在使用光电倍增管时，必须把管子放在暗室
③光谱特性。光谱特性与光敏电阻的材料有关。从下 图可知，硫化铅光敏电阻在较宽的光谱范围内均有较 高的灵敏度，峰值在红外区域；硫化镉、硫化铊、硫 化铅的峰值在可见光区域。因此，在选用光敏电阻时， 应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑，才 能获得满意的效果。
④伏安特性。在一定照度下，加在光敏电阻两端的电 压与电流之间的关系称为伏安特性。下图中曲线1、2 分别表示照度为零及照度为某值时的伏安特性。由曲 线可知，在给定偏压下,光照度较大，光电流也越大。 在一定的光照度下，所加的电压越大，光电流越大， 而且无饱和现象。但是电压不能无限地增大，因为任 何光敏电阻都受额定功率、最高工作电压和额定电流 的限制。超过最高工作电压和最大额定电流，可能导 致光敏电阻永久性损坏。
A
真空管、 光电阴极
光电管有真空光电管和充 气光电管或称电子光电管和离
K K和光电阳 极A
子光电管两类。两者结构相似，
如右图所示。它们由一个阴极
和一个阳极构成，并且密封在
一只真空玻璃管内。
阴极装在玻璃管内壁上，其上涂有光电发射材料。 阳极通常用金属丝弯曲成矩形或圆形，置于玻璃管的 中央。
（2）基本特性 光电器件的性能主要由伏安特性、光照特性、光
2. 内光电效应 当光照射在物体上，使物体的电阻率ρ发生变化，
或产生光生电动势的现象叫做内光电效应，它多发生 于半导体内。根据工作原理的不同，内光电效应分为 光电导效应和光生伏特效应两类：
光电倍增管的最大灵敏度可达10A/lm，极间电压 越高，灵敏度越高；但极间电压也不能太高，太高反 而会使阳极电流不稳。
另外，由于光电倍增管的灵敏度很高，所以不能 受强光照射，否则将会损坏。
（3）暗电流和本底脉冲 一般在使用光电倍增管时，必须把管子放在暗室
③光谱特性。光谱特性与光敏电阻的材料有关。从下 图可知，硫化铅光敏电阻在较宽的光谱范围内均有较 高的灵敏度，峰值在红外区域；硫化镉、硫化铊、硫 化铅的峰值在可见光区域。因此，在选用光敏电阻时， 应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑，才 能获得满意的效果。
④伏安特性。在一定照度下，加在光敏电阻两端的电 压与电流之间的关系称为伏安特性。下图中曲线1、2 分别表示照度为零及照度为某值时的伏安特性。由曲 线可知，在给定偏压下,光照度较大，光电流也越大。 在一定的光照度下，所加的电压越大，光电流越大， 而且无饱和现象。但是电压不能无限地增大，因为任 何光敏电阻都受额定功率、最高工作电压和额定电流 的限制。超过最高工作电压和最大额定电流，可能导 致光敏电阻永久性损坏。
A
真空管、 光电阴极
光电管有真空光电管和充 气光电管或称电子光电管和离
K K和光电阳 极A
子光电管两类。两者结构相似，
如右图所示。它们由一个阴极
和一个阳极构成，并且密封在
一只真空玻璃管内。
阴极装在玻璃管内壁上，其上涂有光电发射材料。 阳极通常用金属丝弯曲成矩形或圆形，置于玻璃管的 中央。
（2）基本特性 光电器件的性能主要由伏安特性、光照特性、光
2. 内光电效应 当光照射在物体上，使物体的电阻率ρ发生变化，
或产生光生电动势的现象叫做内光电效应，它多发生 于半导体内。根据工作原理的不同，内光电效应分为 光电导效应和光生伏特效应两类：
光电传感器概述重点课件
Hale Waihona Puke 度稳定性温度稳定性是指光电传感器在 温度变化下保持其性能不变的 能力。
由于光电传感器通常由半导体 材料制成，因此温度变化可能 会影响其性能，如灵敏度、响 应速度等。
提高温度稳定性的方法包括采 用温度补偿技术、选择适合特 定温度范围的材料和结构等。
可靠性
可靠性是衡量光电传感器在长时 间使用下保持其性能的能力的指
要点二
详细描述
光纤传感器利用光纤中光的传输特性，如相位、偏振态、 强度等，来检测温度、压力、位移等物理量。光纤传感器 在石油化工、航空航天、能源等领域有广泛应用，用于监 测管道压力、油罐液位、矿井安全等。
红外传感器
总结词
红外传感器是一种利用红外辐射进行检测的传感器，具 有响应速度快、测量精度高、抗干扰能力强等优点。
详细描述
光电开关通过发射器和接收器之间的光线传 输来进行检测，当光线被阻挡或反射时，接 收器会输出相应的电信号，从而实现开关控 制。在自动化生产线、安全防护等领域，光 电开关被广泛应用于检测物体是否存在、运 动速度和方向等参数。
光电编码器
总结词
光电编码器是一种通过光电转换原理实现角度或位置测量的传感器，具有高精度、 高分辨率、可靠性高等优点。
标。
高可靠性的光电传感器能够在长 时间使用下保持稳定的性能，适 用于需要长期稳定运行的应用场 景，如工业控制、航天探测等。
提高可靠性的方法包括优化传感 器设计、采用高质量的材料和制 造工艺、进行充分的测试和验证
等。
04 光电传感器的应用实例
光电开关
总结词
光电开关是一种利用光电效应进行检测的开 关器件，具有非接触、响应速度快、可靠性 高等优点。
光电耦合器
自动检测与转换技术光电传感器教学课件
PPT制作教学课件的技巧和方法
掌握制作教学课件的最佳实践，包括布局设计、文字和图片选择、动画效果等技巧和方法。
案例分析：紧固件自动检测与 转换技术的成功应用
通过案例分析，了解紧固件自动检测与转换技术的实际应用和取得的成功成 果，鼓励创新思维和应用该技术。
总结与展望
总结课程内容，回顾重要观点，并展望自动检测与转换技术的未来发展方向 和应用前景。
自动检测与转换技术光电 传感器教学课件PPT
欢迎来到自动检测与转换技术光电传感器教学课件PPT！本课程将为您介绍光 电传感器的工作原理和在紧固件生产中的应用，以及制作教学课件的技巧和 成功应用案例。
自动检测与转换技术概述
了解自动检测与转换技术的基本概念和原理，以及其在各个领域中的重要性 和应用。
Байду номын сангаас
紧固件光电传感器的工作原理
深入了解紧固件光电传感器的工作原理，以及如何利用这种技术来检测和转换信号。
自动检测与转换技术在紧固件 生产中的应用
探索自动检测与转换技术在紧固件生产中的广泛应用，包括自动装配、质量 控制和过程优化。
紧固件光电传感器的组成和类 型
了解紧固件光电传感器的常见组成部分和不同类型，以及如何选择合适的传 感器以满足特定需求。
光电传感器PPT
详细描述
图像传感器广泛应用于摄像机、数码相机、安防监控等领域，能够捕捉和记录图 像信息，为人们提供视觉感知和数据记录的功能。
04
光电传感器的挑战与未来发 展
提高灵敏度和精度
01
灵敏度和精度是光电传感器的重 要性能指标，提高这两个指标有 助于提高传感器对目标物体的检 测能力和测量精度。
02
可以通过优化光电传感器的结构 设计、改进制造工艺、采用高性 能材料等方法来提高其灵敏度和 精度。
05 结论
光电传感器的重要性和发展前景
光电传感器在自动化生产、智能家居、 环境监测等领域具有广泛的应用，能够 实现非接触、高精度、快速响应的测量 和检测，对提高生产效率和产品质量具
有重要意义。
随着科技的不断进步，光电传感器技术 也在不断发展，未来将会有更多的新型 光电传感器出现，如红外传感器、光纤 传感器等，其应用领域也将不断拓展。
详细描述
光电开关通过将光信号转换为电信号 ，实现物体的位置、速度、距离等参 数的检测和控制。广泛应用于自动化 生产线、机器人、安防系统等领域。
红外传感器
总结词
红外传感器是一种利用红外线进 行检测的传感器，具有非接触、 高精度和快速响应的特点。
详细描述
红外传感器能够检测物体的温度 、辐射能量等参数，常用于温度 测量、热成像、气体分析等领域 。
光纤传感器
总结词
光纤传感器是一种利用光纤传输光信号进行检测的传感器，具有抗电磁干扰、 耐腐蚀、高灵敏度的特点。
详细描述
光纤传感器能够检测物体的位移、压力、温度、折射率等参数，广泛应用于石 油化工、航空航天、医疗等领域。
图像传感器
总结词
图像传感器是一种能够将光学图像转换为数字信号的传感器，具有高分辨率、低 噪声、动态范围广的特点。
图像传感器广泛应用于摄像机、数码相机、安防监控等领域，能够捕捉和记录图 像信息，为人们提供视觉感知和数据记录的功能。
04
光电传感器的挑战与未来发 展
提高灵敏度和精度
01
灵敏度和精度是光电传感器的重 要性能指标，提高这两个指标有 助于提高传感器对目标物体的检 测能力和测量精度。
02
可以通过优化光电传感器的结构 设计、改进制造工艺、采用高性 能材料等方法来提高其灵敏度和 精度。
05 结论
光电传感器的重要性和发展前景
光电传感器在自动化生产、智能家居、 环境监测等领域具有广泛的应用，能够 实现非接触、高精度、快速响应的测量 和检测，对提高生产效率和产品质量具
有重要意义。
随着科技的不断进步，光电传感器技术 也在不断发展，未来将会有更多的新型 光电传感器出现，如红外传感器、光纤 传感器等，其应用领域也将不断拓展。
详细描述
光电开关通过将光信号转换为电信号 ，实现物体的位置、速度、距离等参 数的检测和控制。广泛应用于自动化 生产线、机器人、安防系统等领域。
红外传感器
总结词
红外传感器是一种利用红外线进 行检测的传感器，具有非接触、 高精度和快速响应的特点。
详细描述
红外传感器能够检测物体的温度 、辐射能量等参数，常用于温度 测量、热成像、气体分析等领域 。
光纤传感器
总结词
光纤传感器是一种利用光纤传输光信号进行检测的传感器，具有抗电磁干扰、 耐腐蚀、高灵敏度的特点。
详细描述
光纤传感器能够检测物体的位移、压力、温度、折射率等参数，广泛应用于石 油化工、航空航天、医疗等领域。
图像传感器
总结词
图像传感器是一种能够将光学图像转换为数字信号的传感器，具有高分辨率、低 噪声、动态范围广的特点。
光电传感器-PPT
⑴槽型光电传感器 把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧组成槽形光电。发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作，输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。
光敏二极管是最常见的光传感器。光敏二极管的外型与一般二极管一样，当无光照时，它与普通二极管一样，反向电流很小（<µA），称为光敏二极管的暗电流；当有光照时，载流子被激发，产生电子-空穴，称为光电载流子。
光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外，还有对电信号放大的功能。光敏三级管的外型与一般三极管相差不大，一般光敏三极管只引出两个极——发射极和集电极，基极不引出，管壳同样开窗口，以便光线射入。为增大光照，基区面积做得很大，发射区较小，入射光主要被基区吸收。工作时集电结反偏，发射结正偏。在无光照时管子流过的电流为暗电流Iceo=（1+β）Icbo（很小），比一般三极管的穿透电流还小；当有光照时，激发大量的电子-空穴对，使得基极产生的电流Ib增大，此刻流过管子的电流称为光电流，集电极电流Ic=（1+β）Ib，可见光电三极管要比光电二极管具有更高的灵敏度。
光电传感器通常由三部分构成，它们分别为：发送器、接收器和检测电路。 发射器带一个校准镜头，将光聚焦射向接收器，接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上。在金属圆筒内有一个小的白炽灯做为光源，这些小而坚固的白炽灯传感器就是如今光电传感器的雏形。
接收器有光电二极管、光电三极管及光电池组成。光敏二极管是现在最常见的传感器。光电传感器光敏二极管的外型与一般二极管一样，只是它的管壳上开有一个嵌着玻璃的窗口，以便于光线射入，为增加受光面积，PN结的面积做得较大，光敏二极管工作在反向偏置的工作状态下，并与负载电阻相串联，当无光照时，它与普通二极管一样，反向电流很小称为光敏二极管的暗电流;当有光照时，载流子被激发，产生电子-空穴，称为光电载流子。
光电传感器课件可编辑全文
由此可见，对不同频率的光，其光子能量是不相同的，光 波频率越高，光子能量越大。用光照射某一物体，可以看做是 一连串能量为Au的光子轰击在这个物体上，此时光子能量就 传递给电子，并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子 所吸收，电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化，从 而使受光照射的物体产生相应的电效应，我们把这种物理现象 称为光电效应。通常把光电效应分为三类：
照射阴极K时，从阴极逸出的光电子被第一倍增电极D1加速，以高速轰 击D1 ，引起二次电子发射，一个入射的光电子可以产生多个二次电子， D1发射出的二次电子又被D1、D2问的电场加速，射向D2并再次产生二次 电子发射……，这样逐级产生的二次电子发射，使电子数量迅速增加， 这些电子最后到达阳极，形成较大的阳极电流。若倍增电极有n级，各 级的倍增率为σ ，则光电倍增管的倍增率可以认为是σN ，因此，光
的一个自由电子，从而使自由电子的能量增加h。当电子获得的能量
大于阴极材料的逸出功A时，它就可以克服金属表面束缚而逸出，形
成电子发射。这种电子称为光电子，光电子逸出金属表面后的初始动
能为(1／2)mυ2
根据能量守恒定律有 1 m 2 h - A
2
6-2
式中，m为电子质量；为电子逸出的初速度。
由上式可知，要使光电子逸出阴极表面的必要条件是h>A。由于
图6-1-7 光敏电阻的光电特性
图6-1-8 光敏电阻的光谱特性
1-硫化镉 2-硫化铊 3-硫化钼
3)光电特性
光敏电阻的光电流与光照度之间的关系称为光电特性。如图6-1-7所 示，光敏电阻的光电特性呈非线性。因此不适宜做检测元件，这是光敏 电阻的缺点之一，在自动控制中它常用做开关式光电传感器。
4)光谱特性
光电传感器PPT课件
28
.
光电倍增管的类型
29
.
30
个人观点供参考，欢迎讨论！
20
.
五、光电池
光电池是根据光生伏特效应工作的。是
一种自发式的光电元件，它受到光照射时能 产生一定方向的电动势，只要接通外电路， 便有电流通过。应用最广泛的是硅光电池。
21
.
光电池的外形
22
.
光电池既可以作为电源，又可以作为光 电检测器件，作为电源使用的光电池，主要 是直接把太阳的辐射能转换为电能，成为太 阳电池。太阳电池不需要燃料，没有运动部 件，也不排放气体，具有重量轻、性能稳定、 光电转换率高、使用寿命长、不产生污染等 优点，在航天技术、气象观测、工农业生产 乃至人们的日常生活等方面都得到广泛的应 用。
两种，它们都是根据光电导效应工作的。与
光敏电阻器相比，光敏晶体管具有灵敏度高、 高频性能好，可靠性好、体积小、使用方便 等优。
11
.
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， 光照射到光敏二极管的PN结 时，电子-空穴对数量增加， 光电流与照度成正比。
光敏二极管把光信号转换 为电信号。
2、内光电效应
.
光照射在半导体材料时，激发出光生电子—空穴对，
从而使半导体材料产生分为两种
1）光电导效应——光照射使材料的电阻率变化的现
象。
根据该效应工作的器件有光敏电阻和光敏二极管与三
极管。
2）光生伏特效应——光照引起半导体PN结两端产生
电动势的现象。
5
根据该效应工作的光电器件有光电池。
12
.
PN结相关知识
采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导 体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗） 基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。
.
光电倍增管的类型
29
.
30
个人观点供参考，欢迎讨论！
20
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五、光电池
光电池是根据光生伏特效应工作的。是
一种自发式的光电元件，它受到光照射时能 产生一定方向的电动势，只要接通外电路， 便有电流通过。应用最广泛的是硅光电池。
21
.
光电池的外形
22
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光电池既可以作为电源，又可以作为光 电检测器件，作为电源使用的光电池，主要 是直接把太阳的辐射能转换为电能，成为太 阳电池。太阳电池不需要燃料，没有运动部 件，也不排放气体，具有重量轻、性能稳定、 光电转换率高、使用寿命长、不产生污染等 优点，在航天技术、气象观测、工农业生产 乃至人们的日常生活等方面都得到广泛的应 用。
两种，它们都是根据光电导效应工作的。与
光敏电阻器相比，光敏晶体管具有灵敏度高、 高频性能好，可靠性好、体积小、使用方便 等优。
11
.
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， 光照射到光敏二极管的PN结 时，电子-空穴对数量增加， 光电流与照度成正比。
光敏二极管把光信号转换 为电信号。
2、内光电效应
.
光照射在半导体材料时，激发出光生电子—空穴对，
从而使半导体材料产生分为两种
1）光电导效应——光照射使材料的电阻率变化的现
象。
根据该效应工作的器件有光敏电阻和光敏二极管与三
极管。
2）光生伏特效应——光照引起半导体PN结两端产生
电动势的现象。
5
根据该效应工作的光电器件有光电池。
12
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PN结相关知识
采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导 体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗） 基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。
光电传感器学习培训课件PPT资料
适度。
03
光电传感器的技术参数
响应范围与光谱响应
响应范围
光电传感器能够检测到的光的波长范围，通常以纳米为单位。例如，某些光电传感器可能对可见光范 围（400-700纳米）有较好的响应，而其他传感器可能对红外光或紫外光有更好的响应。
光谱响应
指传感器在不同波长光线下的响应特性。有些传感器可能对特定波长的光线特别敏感，而对其他波长 的光线响应较弱。
光电传感器学习培训课件
• 光电传感器概述 • 光电传感器的应用场景 • 光电传感器的技术参数 • 光电传感器的设计与优化 • 光电传感器的实际应用案例
01
光电传感器概述
光电传感器的定义与工作原理
总结词
光电传感器是一种利用光子与电子相互作用原理进行检测的传感器，其工作原理 基于光电效应。
详细描述
详细描述
光电传感器自20世纪初诞生以来，经历了多个发展阶段， 未来将朝着高灵敏度、高精度、智能化等方向发展。
自20世纪初发现光电效应以来，光电传感器经历了多个发 展阶段，从真空管光电管到固态光电器件，再到集成化、 智能化的新型光电传感器。随着科技的不断发展，光电传 感器的性能不断提高，应用领域也日益广泛。未来，光电 传感器将朝着高灵敏度、高精度、智能化、微型化等方向 发展，为各领域的检测和控制提供更加精准和可靠的技术 支持。
详细描述
根据工作原理，光电传感器可分为外光电效应型和内光电效应型两类。外光电效应型传感器基于光电管原理，其 特点是灵敏度高、响应速度快，但光谱响应范围较窄；内光电效应型传感器则包括光敏电阻、光电池等类型，其 特点是光谱响应范围广、稳定性好，但响应速度较慢。
光电传感器的发展历程与趋势
要点一
总结词
要点二
光电传感器的材料选择
03
光电传感器的技术参数
响应范围与光谱响应
响应范围
光电传感器能够检测到的光的波长范围，通常以纳米为单位。例如，某些光电传感器可能对可见光范 围（400-700纳米）有较好的响应，而其他传感器可能对红外光或紫外光有更好的响应。
光谱响应
指传感器在不同波长光线下的响应特性。有些传感器可能对特定波长的光线特别敏感，而对其他波长 的光线响应较弱。
光电传感器学习培训课件
• 光电传感器概述 • 光电传感器的应用场景 • 光电传感器的技术参数 • 光电传感器的设计与优化 • 光电传感器的实际应用案例
01
光电传感器概述
光电传感器的定义与工作原理
总结词
光电传感器是一种利用光子与电子相互作用原理进行检测的传感器，其工作原理 基于光电效应。
详细描述
详细描述
光电传感器自20世纪初诞生以来，经历了多个发展阶段， 未来将朝着高灵敏度、高精度、智能化等方向发展。
自20世纪初发现光电效应以来，光电传感器经历了多个发 展阶段，从真空管光电管到固态光电器件，再到集成化、 智能化的新型光电传感器。随着科技的不断发展，光电传 感器的性能不断提高，应用领域也日益广泛。未来，光电 传感器将朝着高灵敏度、高精度、智能化、微型化等方向 发展，为各领域的检测和控制提供更加精准和可靠的技术 支持。
详细描述
根据工作原理，光电传感器可分为外光电效应型和内光电效应型两类。外光电效应型传感器基于光电管原理，其 特点是灵敏度高、响应速度快，但光谱响应范围较窄；内光电效应型传感器则包括光敏电阻、光电池等类型，其 特点是光谱响应范围广、稳定性好，但响应速度较慢。
光电传感器的发展历程与趋势
要点一
总结词
要点二
光电传感器的材料选择
光电传感器教学PPT课件
图3-52 辨向环节的逻辑电路图 12
光电传感器
三、光电传感器的应用
2.开关亮光电传感器 （2） 码盘式角度-数字编码器
图3-53 编码盘结构 13
光电传感器
三、光电传感器的应用
2.开关亮光电传感器 （3）光电式角度—数字编码器。结构如图3-54所示。
14
图3-54
光电传感器
四、应用实例
1.冷轧钢带跑偏监测 图3-55为一种利用光电传感器进行边缘位置检测的装置。用于带钢冷轧 过程中控制带钢的移动位置纠偏。
光电传感器
一、光电测量原理
1.外光电效应 在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出的现象称为外光电效应。 2.内光电效应 在光照作用下，物体的导电性能如电阻率发生改变的现象称内光电效应。 3.光生伏打效应 在光线照射下，能使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏打 效应。基于光生伏打效应的器件有光电池、可见光电池等。
图3-47 5
光电传感器
二、光电元件
3.光敏电阻 光敏电阻的特点是灵敏度高、光谱响应范围宽。可从紫外一直到红外， 且体积小，性能稳定、广泛应用于测试技术。 4.光敏晶体管 光敏晶体管分光敏二极管和光敏晶体管。
6
光电传感器
二、光电元件
光敏二极管，其结构原理如图3-48。
图3-48 7
光电传感器
二、光电元件
9
光电传感器
三、光电传感器的应用
1.模拟亮光电传感器
10
图3-50
光电传感器
三、光电传感器的应用
2.开关亮光电传感器 按工作原理分，可分为脉冲盘式和码盘式两种。 （1） 脉冲盘式角度—数字编码器 脉冲盘式角度-数字编码器的结构如图3-51所示。
图3-51 11
光电传感器
三、光电传感器的应用
2.开关亮光电传感器 （2） 码盘式角度-数字编码器
图3-53 编码盘结构 13
光电传感器
三、光电传感器的应用
2.开关亮光电传感器 （3）光电式角度—数字编码器。结构如图3-54所示。
14
图3-54
光电传感器
四、应用实例
1.冷轧钢带跑偏监测 图3-55为一种利用光电传感器进行边缘位置检测的装置。用于带钢冷轧 过程中控制带钢的移动位置纠偏。
光电传感器
一、光电测量原理
1.外光电效应 在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出的现象称为外光电效应。 2.内光电效应 在光照作用下，物体的导电性能如电阻率发生改变的现象称内光电效应。 3.光生伏打效应 在光线照射下，能使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏打 效应。基于光生伏打效应的器件有光电池、可见光电池等。
图3-47 5
光电传感器
二、光电元件
3.光敏电阻 光敏电阻的特点是灵敏度高、光谱响应范围宽。可从紫外一直到红外， 且体积小，性能稳定、广泛应用于测试技术。 4.光敏晶体管 光敏晶体管分光敏二极管和光敏晶体管。
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光电传感器
二、光电元件
光敏二极管，其结构原理如图3-48。
图3-48 7
光电传感器
二、光电元件
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光电传感器
三、光电传感器的应用
1.模拟亮光电传感器
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图3-50
光电传感器
三、光电传感器的应用
2.开关亮光电传感器 按工作原理分，可分为脉冲盘式和码盘式两种。 （1） 脉冲盘式角度—数字编码器 脉冲盘式角度-数字编码器的结构如图3-51所示。
图3-51 11
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（2）光照特性：短路电流与光照有很好的线性关系
图5-16 某硅光电池的光照特性 1—开路电压曲线 2—短路电流曲线
图5-17 光电池的温度特性
材料：金属硫化物、硒化物、蹄化物等。
暗电阻：置于室温、全暗条件下测得的稳定电阻值。
亮电阻：置于室温和一定光照度下测得的稳定电阻值。普通的二极管不论在有光照射或者无光情况下，都单向导通， 而光敏二极管在有光照射时双向导通。
图5-4 光敏二极管 a)内部结构 b)结构示意图 c)图形符号 1—负极引角 2—管芯 3—外壳 4—玻璃聚光镜 5—正极引角
它利用了二极管的雪崩效应，灵敏度极高，响应速度极快，响应 频率可达几千兆赫，可用于光纤通信及微光测量。
4、光敏三极管
光敏三极管有两个PN结，它的灵敏度比二极管高许多倍。
图5-5 光敏三极管 a)内部结构 b)结构示意图 c)图形符号 d)光敏达林顿三极管 e)光敏三极管的等效电路
1-集电极引角 2—管芯 3—外壳 4—玻璃聚光镜 5—发射极引角
由于硅管的暗电流比锗管小几个数
量级，所以在微光测量中采用硅管， 并用差动电路来减小温度的影响。
硅光敏三极管的灵敏度比光敏二极
管高，但它的温漂大，所以在精密 测量中，一般采用硅光敏二极管。
（5）频率特性和时间常数
光敏管频率特性是指其受不同频率
的调制光照时，它的输出与调制频 率的关系。图5-12是光敏二极管的 频率特性曲线。
光敏管的响应时间常数一般在
10-4s～10-5s。硅管时间常数较小， 响应频率高。
图5-12 光敏二极管频率特性 a)输入调制光脉冲 b)光敏二极管脉冲响应
5.1.5 光电阵列
图5-13 线阵CCD a) 外形 b) 内部原理框图
特点： 具有体积小，位数多，分辨率高、信噪比大、动态范围 大，可以在微光下工作等优点，在物体形状、尺寸的检 测、字符阅读、图像识别、传真、摄像等方面得到越来 越多的应用。
几种新型的光敏二极管
PIN光敏二极管 它是在P区和N区之间插入一层电阻率很大的I层，从而减小了PN
结的电容，提高了工作频率。工作电压高达100V左右，光电转换效 率较高，灵敏度比普通的光敏二极管高得多，响应频率可达数十兆 赫 ，可用作光盘的读出光敏元件，特殊结构的可用于测量紫外线或 射线，以及短距离光纤通信。 APD光敏二极管（雪崩光敏二极管）
（3）光谱特性 是指光线波长和相对光谱灵敏度之间的关系。
图5-11 硅、锗光敏晶体管的光谱特性
结论：1、当入射光波长增加时，光电器件的相对灵敏度会下降； 当入射光波太短时，相对光谱灵敏度也下降 。 2、材料不同，则响应峰值波长也不同，以此可确定光源和 光电器件的最佳匹配。
（4）温度特性：温度特性是指光电器 件在工作温度范围内的灵敏度、暗 电流或光电流与温度的关系。
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概述二
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概述三
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导入：
爱因斯坦认为，光由光子组成，每一个光子具有的能量 为 hf ，正比于光的频率，即（h为普郎克常数），光子 的频率越高（即波长越短）光子的能量就越大。
绿色光的光子就比红色光的光子能量大，相同光通量的 紫外线能量比红外线的能量大得多，紫外线可以杀死病 菌，改变物质的结构等。
从图5-8可以看出：此种光敏晶体管光电流与光照度成线性关 系， 光敏三极管的光电特性曲线斜率较大，说明其灵敏度较高。
（2）伏安特性：在保持入射光频谱成分不变的条件下，光电器件 的电流和电压之间的关系称为光电器件的伏安特性。
图5-9 光敏电阻的伏安特性
图5-10 某光敏晶体管的伏安特性 a) 光敏二极管b) 光敏三极管
5.1.6 光电池
种类：砷化镓、氧化铜、硫化铬、硅、硒、锗光电池等。常用的是硅 光电池。
1．结构及工作原理
图5-14 光电池 a) 结构示意图 b) 图形符号
2．光电池的基本特性 （1）光谱特性
图5-15示出硒、硅、锗光电池的光谱特性。 使用中可根据光源光谱特性选择光电池，也可以根据光电池
的光谱特性，确定应该使用的光源。
光电效应：用光照射到某一物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发 生相应电效应的现象称为光电效应。产生的光电效应现象诸
如电阻率的变化、电子逸出、电动势的变化等。
外光电效应：光电管、光电倍增管、光电摄像管等。
内光电效应
光电导效应：光敏电阻、光敏二极管、光敏三 极管、光敏晶闸管。
光生伏特效应：光电池
5.1.2 光电元件
第五章 光电传感器
主要讲授:
1、光电效应 2、光电器件（光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、
光敏晶闸管、光电池）的工作原理、基本特性，光电阵列。 3、光电传感器的应用
需要掌握的内容：
1、理解光电效应 2、理解光电器件的工作原理，掌握光电器件的基本特性 3、掌握光电传感器的应用
整体概述
概述一
1、光电倍增管
光电倍增管原理 图
特点：
①放大光电流 ②灵敏度非常高 ③信躁比大 ④线性好 ⑤多用于微光测量 ⑥体积大、易破碎，工作电压高。
2、光敏电阻
它的工作原理基于内光电效应：若光子能量 hf大于半导体材料的 禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子能量后跃迁到导带，就 产生一个电子—空穴对，使电阻率变小。光照越强，阻值越低。 入射光消失，电子—空穴对逐渐复合，电阻值也逐渐恢复原值。
5、光敏晶闸管
导通电流比光敏三极管大得多，工作电压可达数百伏，输出 功率大。
图5-6 光敏晶闸管 a)结构简图 b)图形符号
5.1.3 光电器件的基本特性
（1） 光电特性：光电特性是指在加在光电元件上的电压不变的情 况下，光照度与光敏器件的电阻或光电流之间的关系。
图5-7 某光敏电阻的光电特性
图5-8 某光敏晶体管的光电特性 1-光敏二极管 2-光敏三极管
光电传感器是将光信号转换为电信号的一种传感器。
光电器件的物理基础是光电效应，此种测量方法具有反 应快，非接触等优点，故在非电量检测中应用较广。
下面是光电元件的一些图片
光敏二极管
光敏三极管
硅光电池
透射型光电开关
光电耦合器
反射型光电开关
光电编码器
圆柱型光电开关
5.1 光电效应及光电元件
5.1.1 光电效应