传感技术与应用
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光纤传感技术的应用与改进光纤传感技术是一种基于光学原理的传感技术,利用光纤作为传感元件,通过测量光的特性来实现对环境参数和物理量的监测和测量。
近年来,随着科技的不断发展,光纤传感技术已经在许多领域得到了广泛的应用,并呈现出了许多改进的趋势。
一、应用领域1. 温度传感光纤传感技术的一个重要应用领域是温度传感。
由于光纤传感技术具有高灵敏度、长途传输和抗电磁干扰的特点,因此它被广泛应用于温度测量和监控领域。
光纤温度传感器可以实现高精度的温度测量,并且可以在各种恶劣环境条件下长时间工作。
2. 应变监测应变是许多工程领域中需要关注的一个重要参数。
光纤传感技术可以通过测量光纤的长度变化来实现对应变的监测。
相比于传统的传感技术,光纤传感器具有更高的灵敏度和更长的传输距离,能够实时监测结构物体的应变情况,可用于航空航天、地震监测、桥梁结构等领域。
3. 压力测量光纤传感技术在压力测量领域也有广泛的应用。
通过将反射光信号与压力传感的环境参数相比较,可以实现对压力变化的高精度测量。
这种传感技术特别适用于高温、高压、强腐蚀等恶劣环境的压力测量,可应用于石油化工、航空航天等行业。
4. 气体传感光纤传感技术还可以实现对气体参数的监测。
通过利用气体对光的散射或吸收特性,可以将光纤传感器用于气体浓度、组分、压力等参数的测量。
这种传感技术具有高灵敏度、快速响应的特点,被广泛应用于空气质量监测、环境污染检测等领域。
二、技术改进1. 纤光光栅技术纤光光栅技术是一种基于光纤中的光栅结构的传感技术。
它利用特殊设计的光纤结构,在光纤中形成一系列的光栅,通过测量光栅的特征参数来实现对环境参数的测量。
这种技术具有高精度、高灵敏度和高分辨率的特点,并且可以实现多点、多参量的测量。
2. 光纤光谱传感技术光纤光谱传感技术是一种基于光纤中的光谱特征的传感技术。
通过测量光纤中的光谱参数,如光强、波长等,可以实现对环境参数和物理量的高精度测量。
这种技术具有高分辨率、高信噪比和高灵敏度的优点,被广泛应用于环境监测、医疗诊断等领域。
传感技术及应用随着科技的发展,传感技术正在在各行各业中得到越来越广泛的应用。
传感技术是一种将物理量转化为电信号或其他可处理形式的技术,通过对各种感知信息的收集和处理,使得我们能够更好地了解和掌握周围环境的变化。
本文将介绍传感技术的原理和应用,并探讨其在生活、工业和医疗领域中的重要作用。
首先,让我们了解一下传感技术的原理。
传感技术通常由传感器、信号处理器和数据显示系统组成。
传感器是将物理量转化为电信号或其他形式的装置,例如温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
信号处理器用于对传感器收集到的信号进行处理和分析,从而提取出有用的信息。
数据显示系统则将处理后的数据以可视化的形式呈现,以方便用户进行观察和分析。
传感技术在各个领域中都有着广泛的应用。
在生活领域,我们可以利用温度传感器、湿度传感器等来监测室内环境,从而调节空调或加湿器的工作状态,提供一个舒适的居住环境。
此外,传感技术也可以用于智能家居系统,通过感知用户的行为和偏好,实现智能化的家居控制,如智能照明系统、智能窗帘系统等。
在工业领域,传感技术的应用尤为重要。
通过使用压力传感器、加速度传感器等,我们能够实时监测设备的状态和运行情况,及时发现设备故障并进行维修,从而提高生产效率和降低成本。
另外,传感技术还可以用于工业自动化系统,实现对生产过程的自动化控制,大大提升工作效率。
例如,利用传感器监测流水线上的产品质量,及时调整生产参数,确保产品质量符合标准。
传感技术在医疗领域中也发挥着重要的作用。
通过搭载生物传感器的医疗设备,如心电图仪、血压计等,我们可以实时监测患者的生理参数,并及时发现异常情况,从而提供更准确的诊断结果。
另外,传感技术还可以用于远程医疗系统,通过实时传输患者的生理数据,医生可以远程监护患者的状态,提供及时的治疗建议和指导。
除了以上提到的领域,传感技术还可以应用于环境监测、交通管理、农业等多个领域。
例如,通过利用气体传感器监测空气中有害气体的浓度,我们可以及时采取措施来净化空气,改善居民的生活环境。
举例解释传感技术
传感技术是指通过传感器采集和处理现实世界中的信息,并将其转化为可量化的数据或信号的一种技术。
以下是一些传感技术的例子:
1. 温度传感技术:温度传感器可以测量环境中的温度,并将其转化为数字信号。
这些传感器广泛应用于智能恒温器、温度控制系统和气象预报等领域。
2. 光传感技术:光传感器可以感知光的强度和颜色,并将其转化为电信号。
这种技术在自动照明系统、光感应器和光学通信等领域得到广泛应用。
3. 压力传感技术:压力传感器可以测量物体受到的压力,并将其转化为电信号。
这种技术在汽车制动系统、医疗设备和航空航天领域中广泛使用。
4. 加速度传感技术:加速度传感器可以测量物体的加速度并将其转化为电信号。
这种传感技术广泛应用于智能手机中的运动感应器、汽车安全系统和虚拟现实设备等。
5. 气体传感技术:气体传感器可以检测环境中的气体浓度并将其转化为电信号。
这种技术在空气质量监测、煤气泄漏报警和化学分析等领域中得到广泛应用。
6. 生物传感技术:生物传感器可以检测生物体内的生化变化并将其转化为电信号。
这种技术在医疗诊断、生物传感器和生物
监测等领域中得到广泛应用。
这些传感技术的例子只是其中的一小部分,实际上传感技术在各个领域中都有广泛的应用,包括环境监测、工业自动化、安全保障等。
传感技术应用范围传感技术是一种通过感知和收集环境信息的技术,然后将这些信息转化为可用的数据或信号。
它广泛应用于各个领域,如工业控制、智能家居、医疗保健、农业、环境监测等。
本文将从这些领域中选择几个典型的应用范围进行介绍。
传感技术在工业控制中的应用范围非常广泛。
通过安装传感器,可以实时监测和测量各种工业参数,如温度、压力、湿度、流量等。
这些数据可以帮助工程师实时监控设备的运行状态,及时发现异常,并进行调整和维护。
此外,传感技术还可以用于自动化控制系统,实现设备的自动化控制,提高生产效率和质量。
传感技术在智能家居领域的应用也越来越广泛。
通过在家居设备中安装传感器,可以实现智能化的控制和管理。
例如,通过温度传感器和湿度传感器,可以实现智能温控系统,根据室内温湿度自动调节空调和加湿器的工作状态。
另外,通过安装光照传感器和人体感应传感器,可以实现智能照明系统,根据光线和人体活动来自动控制灯光的亮度和开关。
这些智能化的应用可以提高居住舒适度,节约能源。
第三,传感技术在医疗保健领域也有广泛的应用。
通过安装生物传感器,可以实时监测患者的生理参数,如心率、血压、血糖等。
这些数据可以用于疾病的早期诊断和监测,帮助医生更好地制定治疗方案。
另外,传感技术还可以用于远程健康监护,通过传感器将患者的数据传输到云端,医生可以随时随地监测患者的健康状况,并及时做出干预。
第四,传感技术在农业领域的应用也越来越重要。
通过安装土壤湿度传感器和光照传感器,可以实时监测农田的土壤湿度和光照强度,根据这些数据来自动控制灌溉和施肥系统,提高农田的水肥利用率。
另外,通过安装气象传感器,可以实时监测气象信息,如温度、湿度、风速等,帮助农民合理安排农作物的种植和管理。
传感技术在环境监测领域也有广泛的应用。
通过安装空气质量传感器和噪声传感器,可以实时监测环境中的空气质量和噪声水平,帮助政府和环保部门监测和改善环境质量。
另外,通过安装水质传感器,可以实时监测水体的水质参数,帮助水务部门及时采取措施,保护水资源。
传感手段用到的技术传感技术是指利用物理、化学、生物等原理和方法,采集和测量环境中的各种参数,并将其转换为电信号或其他可识别的形式,用于监测、控制和判断的技术。
在现代科技发展中,传感技术已经广泛应用于各个领域,包括环境监测、医疗诊断、智能家居、工业自动化等。
下面将介绍几种常见的传感技术及其应用。
1. 光学传感技术光学传感技术利用光的特性对环境进行测量和监测。
其中,光纤传感技术是一种基于光的传感技术,它利用光纤的折射、反射等特性来实现对物理量的测量。
光纤传感技术在环境监测中可以用于测量温度、压力、湿度等参数,还可以应用于医疗诊断、石油化工等领域。
2. 电化学传感技术电化学传感技术是利用电化学方法来测量和监测环境中的化学物质。
电化学传感器通过测量电流、电势等参数来获得化学物质的浓度或活性。
电化学传感技术在环境监测中可以用于检测水质、大气污染物等,也广泛应用于医疗、食品安全等领域。
3. 生物传感技术生物传感技术利用生物体或其组成部分对环境中的生物参数进行检测和测量。
例如,生物传感器可以利用酶、抗体等生物分子对特定物质进行识别和测量,用于医疗诊断、食品安全等领域。
生物传感技术还可以应用于生物医学工程、生态监测等领域。
4. 磁学传感技术磁学传感技术利用磁场的特性来测量和监测环境中的物理量。
例如,磁传感器可以通过测量磁场的强度和方向来获取位置、速度等参数。
磁学传感技术在导航、机器人、车辆控制等领域有着重要的应用。
5. 声学传感技术声学传感技术利用声波的传播和反射特性来测量和监测环境中的物理量。
例如,超声波传感器可以利用声波的传播时间来测量距离,应用于测距、无损检测等领域。
声学传感技术还可以应用于声学定位、声学通信等领域。
总结起来,传感技术是一种利用物理、化学、生物等原理和方法,将环境中的各种参数转换为可识别的形式的技术。
光学传感技术、电化学传感技术、生物传感技术、磁学传感技术和声学传感技术是其中常见的几种技术。
现代传感技术与应用课程设计一、课程设计概述传感器技术是当今科技发展水平的重要标志,它的应用范围非常广泛,涉及到生活、军事、医疗、环保等众多领域。
本课程旨在介绍现代传感技术的基本原理、应用场景及相关技术设计,通过实践操作,使学生能够掌握传感器的设计原理、调试方法、数据处理技巧,培养学生的自主学习和解决实际问题的能力。
二、课程设计内容1.传感器的基本原理与分类本部分将介绍传感器的基本原理、分类以及选型原则等相关知识,重点说明各种类型传感器的工作原理和电路结构,包括:温度传感器、压力传感器、光电传感器、磁电传感器等。
2.传感器电路设计学生将会学习到传感器电路的设计方法,理解各种电路要素的作用,以及如何根据实际需求设计电路。
此外,还将介绍如何使用开发板进行简单的电路搭建与测试,并通过实际的案例进行操作演示。
3.传感器数据处理与分析本部分将介绍如何使用C语言进行传感器数据采集、处理与分析,并通过实际案例进行讲解和演示。
学生将会了解到如何设计程序对采集到的传感器数据进行分析,并对数据进行可视化展示。
4.课程实践项目本部分将根据学生的不同意愿和兴趣,提供不同类型的实践项目选择,如模拟太阳能光伏电池的温度、压力、光强等数据,设计并实现智能管理系统等。
学生将组成小组进行独立的实践操作,并最终汇报项目成果与演示。
三、课程设计目标通过本课程的学习,学生应该能够:1.理解传感器的基本原理、分类以及工作原理;2.掌握传感器电路设计的基本方法;3.掌握传感器数据采集、处理与分析方法;4.了解实时应用场景,思考实际应用方案;5.完成基于传感器的实践项目,提高团队协作和沟通能力;6.培养学生的自主学习和解决实际问题的能力。
四、课程评估方式本课程的成绩评估方式将主要由以下几个部分组成:•期中考试(40%):主要针对课堂理论知识进行考核;•课程作业(30%):主要针对实验报告、程序设计等进行评估;•课堂参与度(20%):主要针对学生课堂参与度进行评估;•实践项目(10%):主要针对项目成果进行评估。
传感技术及应用实例传感技术是一种能够检测和测量环境、物体或物质特性并将其转化为可用信号的技术。
它在许多领域中具有广泛的应用,如工业自动化、医疗保健、环境监测、交通管理等等。
下面将介绍几个传感技术的应用实例。
第一个实例是气体传感器在环境监测中的应用。
气体传感器能够检测和测量大气中的各种气体成分和浓度。
它们被广泛应用于空气质量监测、工业废气排放监控、火灾预警等领域。
例如,大城市中常常出现雾霾天气,这时使用气体传感器可以监测大气中的PM2.5颗粒物浓度,帮助人们了解空气质量并采取相应的防护措施。
第二个实例是温度传感器在工业自动化中的应用。
温度传感器可以测量物体或环境的温度,并将其转化为电信号输出。
它们被广泛应用于工业生产中,如炉温监控、制冷设备控制、温室自动化等。
例如,在钢铁冶炼过程中,温度传感器可以用于监测炉温,保证炉温在正常范围内,以确保生产过程的稳定性和质量。
第三个实例是运动传感器在体育训练中的应用。
运动传感器能够检测和测量人体运动的各种参数,如加速度、角速度、姿态等。
它们被广泛应用于运动训练和康复治疗中。
例如,在足球比赛中,运动传感器可以被安装在球员身上,实时监测他们的跑动速度、距离和步频等数据,帮助教练评估球员的训练效果并进行调整。
第四个实例是声音传感器在安防监控中的应用。
声音传感器能够检测和测量环境中的声音信号,并将其转化为电信号输出。
它们被广泛应用于安防监控中,如噪声监测、声音识别等。
例如,在居民区设置噪声监测传感器,可以实时监测噪声水平,当超过一定的阈值时,系统将自动报警,帮助维护社区的安宁。
第五个实例是湿度传感器在农业生产中的应用。
湿度传感器能够检测和测量环境中的湿度水平,并将其转化为电信号输出。
它们被广泛应用于农业生产中,如土壤湿度监测、温室控制等。
例如,在农田进行灌溉时,湿度传感器可以监测土壤湿度,根据湿度变化控制灌溉系统的启停,以提高灌溉效率和节约水资源。
以上只是传感技术应用的几个实例,实际上传感技术在各行各业都有广泛的应用。
举例说明传感与检测技术在日常生活或工业中的实际应用
1. 温度传感器:在日常生活中,我们经常使用温度计来测量室内外的温度。
温度传感器也广泛用于工业中,例如在炼油厂、化工厂等地监测设备和生产过程中的温度变化。
2. 湿度传感器:湿度传感器常用于测量室内的湿度,例如在空调系统中用于控制室内湿度的自动调节。
在工业中,湿度传感器可以用于监测仓储设备、实验室等环境中的湿度。
3. 光敏传感器:光敏传感器广泛应用于照明控制系统中,可以根据光线的强度自动调节照明亮度。
在工业中,光敏传感器也可以用于检测光线的强度,例如在制造业中用于自动光线控制以提高生产效率。
4. 气体传感器:气体传感器被广泛用于环境监测中,例如在工业废气处理中用于检测有害气体的浓度。
在日常生活中,气体传感器也可以用于煤气泄漏检测、一氧化碳检测等安全应用。
5. 压力传感器:压力传感器可用于测量液体或气体中的压力,例如汽车轮胎压力传感器可以提醒驾驶员轮胎是否需要充气。
在工业中,压力传感器也可以用于监测液体或气体系统中的压力变化,例如管道中的压力监测。
6. 加速度传感器:加速度传感器可用于检测加速度和振动,在日常生活中可以用于智能手机中的重力感应和屏幕旋转功能。
在工业中,加速度传感器可以用于检测设备或机器的震动和振动,以进行状态监测和故障诊断。
通信电子领域中的传感技术随着人类社会的不断发展,通信电子领域中的传感技术得到了广泛的应用和发展。
传感技术在物联网、汽车、医疗、安防等多个领域都发挥了重要作用。
本文将从传感技术的应用、传感技术的种类、传感技术的原理和传感技术的发展趋势四个方面进行阐述。
一、传感技术的应用传感技术可以实现对不同参数的检测,其中包括温度、湿度、压力、光照强度、声音等等。
在现实生活中,人们利用传感技术进行空调、温度控制、照明、声音控制、门禁系统等方面的应用,通过传感器获取环境下不同物理量的信号,来实现对环境的感知和控制。
而在智能家居领域,传感技术则较为广泛地应用于安防、照明、智能家电等场景中。
二、传感技术的种类1. 机械式传感器机械式传感器是指利用物理量与机械结构的相互作用来进行的传感器。
机械式传感器的主要特点是结构简单,造价低廉,但是精度较低。
机械式传感器常见的应用场景是对于大量物理的表征,如温度、湿度、气压诸多场景等。
2. 光学传感器光学传感器是利用光学原理来实现检测的传感器。
和机械式传感器相比,光学传感器不再需要对电量进行依赖,传感器有优良的抗干扰能力与精确度。
光学传感器的应用场景非常广泛,包括测距、移动物体探测、颜色感应等。
3. 电磁传感器电磁传感器利用电磁感应原理来进行检测,包括磁测、电场测量等。
电磁传感器它可以实现非接触式检测和主动控制,精度和稳定性依赖于设计与加工的材料、工艺等等因素。
电磁传感器常见的应用场景有物体检测、位置检测、电要素测量等。
三、传感技术的原理传感器的工作原理并非单一。
传感器的原理可以分为三大类:电气、机械和热物理等。
简单来说,这些传感器探测到被探测的物理量所引起的变化(如温度、压力等),并将变化转化为电子信号,最终得到数据的反馈。
四、传感技术的趋势1. 网络传感网络传感技术可以将多个传感器连接在一起,形成一个传感网络。
该网络将传感器控制的步骤高度集成化,提高了检测精度和反响速度。
2. 人工智能传统的传感器主要是通过硬件设备来感知和识别物体,但人工智能技术的发展则使得计算机可以像人类一样处理信息、思考问题,这也因此产生了许多新型的传感技术。
传感器技术与应用介绍本文档将探讨传感器技术及其应用领域。
传感器是一种用于检测、测量和监测环境中各种参数的设备。
它们可以用于各种行业和应用,包括工业自动化、医疗保健、环境监测、交通控制等。
传感器的类型传感器可以分为多种类型,根据它们检测的物理量不同。
以下是一些常见的传感器类型:1. 温度传感器:用于测量环境温度的传感器。
2. 压力传感器:用于测量压力的传感器,常用于工业自动化中。
3. 加速度传感器:用于测量物体加速度的传感器,常用于汽车安全系统中。
4. 光传感器:用于检测光线强度的传感器,常用于光电子设备中。
5. 湿度传感器:用于测量环境湿度的传感器,常用于农业和气象观测中。
6. 气体传感器:用于检测特定气体浓度的传感器,常用于环境监测和空气质量分析中。
传感器的应用传感器在各个领域有广泛的应用。
以下是一些常见的传感器应用:1. 工业自动化:传感器在生产线上的应用非常广泛,可用于监测温度、压力、流量等参数,以确保生产过程的稳定和安全。
2. 医疗保健:传感器在医疗设备中的应用越来越普遍,包括心率监测、血糖监测、体温测量等。
3. 环境监测:传感器可用于监测环境的各种参数,如空气质量、水质、土壤湿度等,以帮助保护环境和预测自然灾害。
4. 交通控制:传感器在交通信号灯、智能交通系统等方面的应用,可以实现交通流量监测、车辆检测、信号控制等功能。
结论传感器技术在各个应用领域起着重要作用,帮助我们实时监测和测量环境中的各种参数。
随着技术的发展,传感器将继续发挥更大的作用,为各行各业提供更多创新解决方案。
郑州工业应用技术学院《传感技术与应用》课程论文论文题目:光电传感器实验研究学院:信息工程学院专业:通信工程班级: 12级通信工程班姓名:学号: 1201120116 指导老师:2015年5月3日摘要随着科技的发展,人类越来越注重信息和自动化,在日常的生产学习过程中,人们常常要进行自动筛选、自动传送,而为了实现这些,光电传感发挥了不可磨灭的作用。
光敏传感器的物理基础是光电效应,即光敏材料的电学特性因受到光的照射而发生变化。
关键词:光电效应、光电传感器、光敏材料。
1理论基础——光电效应光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类。
外光电效应是指在光照射下,电子逸出物体表面的外发射的现象,也称光电发射效应,基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。
内光电效应是指入射的光强改变物质导电率的物理现象,称为光电导效应,大多数光电控制应用的传感器,如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等都属于内光电效应类传感器。
1.1外光电效应光照在照在光电材料上,材料表面的电子吸收的能量,若电子吸收的能量足够大,电子会克服束缚逸出表面,从而改变光电子材料的导电性,这种现象成为外光电效应。
根据爱因斯坦的光电子效应,光子是运动着的粒子流,每种光子的能量为hv(v 为光波频率,h 为普朗克常数),由此可见不同频率的光子具有不同的能量,光波频率越高,光子能量越大。
假设光子的全部能量交给光子,电子能量将会增加,增加的能量一部分用于克服正离子的束缚,另一部分转换成电子能量。
根据能量守恒定律:式中,m 为电子质量,v 为电子逸出的初速度,w 为逸出功。
由上式可知,要使光电子逸出阴极表面的必要条件是hv>w 。
由于不同材料具有不同的逸出功,因此对每一种阴极材料,入射光都有一个确定的频率限,当入射光的频率低于此频率限时,不论光强多大,都不会产生光电子发射,此频率限w hv -=2mv 211.2内光电效应当光照射到半导体表面时,由于半导体中的电子吸收了光子的能量,使电子从半导体表面逸出至周围空间的现象叫外光电效应。
利用这种现象可以制成阴极射线管、光电倍增管和摄像管的光阴极等。
半导体材料的价带与导带间有一个带隙,其能量间隔为Eg。
一般情况下,价带中的电子不会自发地跃迁到导带,所以半导体材料的导电性远不如导体。
但如果通过某种方式给价带中的电子提供能量,就可以将其激发到导带中,形成载流子,增加导电性。
光照就是一种激励方式。
当入射光的能量hν≥Eg( Eg为带隙间隔)时,价带中的电子就会吸收光子的能量,跃迁到导带,而在价带中留下一个空穴,形成一对可以导电的电子——空穴对。
这里的电子并未逸出形成光电子,但显然存在着由于光照而产生的电效应。
因此,这种光电效应就是一种内光电效应。
从理论和实验结果分析,要使价带中的电子跃迁到导带,也存在一个入射光的极限能量,即Eλ=hν0=Eg,其中ν0是低频限(即极限频率ν0=Egh)。
这个关系也可以用长波限表示,即λ0=hcEg。
入射光的频率大于ν0或波长小于λ0时,才会发生电子的带间跃迁。
当入射光能量较小,不能使电子由价带跃迁到导带时,有可能使电子吸收光能后,在一个能带内的亚能级结构间跃迁。
2光电器件及其特性2.1光敏电阻光敏电阻又称光导管,常用的制作材料为硫化镉,另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。
这些制作材料具有在特定波长的光照射下,其阻值迅速减小的特性。
这是由于光照产生的载流子都参与导电,在外加电场的作用下作漂移运动,电子奔向电源的正极,空穴奔向电源的负极,从而使光敏电阻器的阻值迅速下降.光敏电阻的伏安特性测量电路图1 光敏电阻伏安特性测试电路(1)按原理图1连接好实验线路,将光源用的标准钨丝灯和光敏电阻板置测试架中,电阻盒以及转接盒插在九孔板中,电源由DH-VC3直流恒压源提供。
(2)通过改变光源电压或调节光源到光敏电阻之间的距离以提供一定的光强,每次在一定的光照条件下,测出加在光敏电阻上电压U 为+2V 、+ 4V 、+6V 、+8V 、+10V 时5个光电流数据,即Ω=K U I Rph 00.1,同时算出此时光敏电阻的阻值phRp I U U R -=。
以后逐步调大相对光强重复上述实验,进行5~6次不同光强实验数据测量。
(3)根据实验数据画出光敏电阻的一组伏安特性曲线表1光敏电阻的伏安特性曲线12345246810U(V)I (m A )图2 光敏电阻伏安特性曲线由图可知,在一定光强下,光敏电阻的光电流与光电压成线性关系,随电压的增大二增大,并且,光强越大,其增长越快。
2.2光敏二极管光敏二极管也叫光电二极管。
光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结,具有单向导电性,因此工作时需加上反向电压。
无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流,此时光敏二极管截止。
当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加,形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。
当光线照射PN结时,可以使PN结中产生电子一空穴对,使少数载流子的密度增加。
这些载流子在反向电压下漂移,使反向电流增加。
因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。
光敏二极管的伏安特性测量电路图3 光敏二极管特性测试电路(1)按原理图2接好实验线路,将光电二极管板置测试架中、电阻盒置于九孔插板中,电源由DH-VC3直流恒压源提供,光源电压0~12V(可调)。
(2)先将可调光源调至相对光强为“弱光”位置,每次在一定的照度下,测出加在光敏二极管上的反偏电压与产生的光电流的关系数据,其中光电流:复上述实验。
(3)根据实验数据画出光敏二极管的一组伏安特性曲线表2光敏二极管的伏安特性曲线0.050.10.150.224681012U(V)I (m A 0图4 光敏二极管伏安特性曲线由图可知,光电二极管的在一定光强下,其光电流保持一定值大。
2.3光敏三极管光敏三极管和普通三极管相似,也有电流放大作用,只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制,同时也受光辐射的控制。
通常基极不引出,但一些光敏三极管的基极有引出,用于温度补偿和附加控制等作用。
当具有光敏特性的PN 结受到光辐射时,形成光电流,由此产生的光生电流由基极进入发射极,从而在集电极回路中得到一个放大了相当于β倍的信号电流。
不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性,与光敏二极管相比,具有很大的光电流放大作用,即很高的灵敏度。
光敏三极管的伏安特性测量电路图5 光敏三极管特性测试实验(1)按原理图3接好实验线路,将光敏三极管板置测试架中、电阻盒置于九孔插板中,电源由DH-VC3直流恒压源提供,光源电压0~12V(可调)。
(2)先将可调光源调至相对光强为“弱光”位置,每次在一定光照条件下,测出加在光敏三极管的偏置电压UCE与产生的光电流IC的关系数据。
其中光电(3)根据实验数据画出光敏三极管的一组伏安特性曲线。
表3光敏三极管的一组伏安特性曲线.2468101224681012U(V)I (m A )图6 光敏三极管伏安特性曲线由图可知,在较弱光强下,光明三极管的光电流并不随光电压变化,随着光强的增大,其光电流在一定范围内随着电压的增大二增大,保持一定值不变。
2.4硅光电池硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件。
它的结构很简单,核心部分是一个大面积的PN 结,把一只透明玻璃外壳的点接触型二极管与一块微安表接成闭合回路,当二极管的管芯(PN 结)受到光照时,你就会看到微安表的表针发生偏转,显示出回路里有电流,这个现象称为光生伏特效应。
硅光电池的PN 结面积要比二极管的PN 结大得多,所以受到光照时产生的电动势和电流也大得多。
硅光电池的伏安特性测量电路图7 硅光电池特性测试电路(1)实验线路如图4所示,电阻箱调到0Ω。
(2)先将可调光源调至相对光强为“弱光”位置,每次在一定的照度下,样电阻R 为10.00Ω),以后逐步调大相对光强(5~6次),重复上述实验。
(3)根据实验数据画出 光强566.1Lx表4硅光电池的光照特性曲线。
0.20.40.60.810.0520.1030.1360.173U(V)I (m a )图8 硅光电池伏安特性曲线由图可知,在光强一定时,硅光电池的光电流随着光电压的增大先保持不变,后逐渐减小,且减小速度越来越快。
3光电传感器的应用光敏电阻可用于进行光的测量和光的控制,测量方面主要是用于测量光强,控制方面最常见的就是路灯控制和楼道感应灯的控制,在电路接通的状态下,路灯会随着周围光强的变化而变化,楼道中的灯白天不亮晚上亮也利用了光敏电阻的对光的感应特点。
光敏电阻还被应用于海上导航,通常海上的浮标用的就是光敏电阻作为航道灯的开关,到晚上光敏电阻阻值变小,接通控制电路,将灯打开;白天光敏电阻增大将控制电路断开,关掉电灯。
光敏管大体有开关作用,环境光检测作用,各种光线接收作用。
在太阳能自动跟踪控制中,做光电检测用,接受太阳光,校正方位。
光敏二级管被应用于收音机、电视、电脑等设备中,比如用LED 发光二极光替代液晶显示器背后的光源,能达到节能且稳定的作用。
光敏三极管可用来控制开关的状态,其主要原因是三极管对光照强度十分敏感,可以根据根据光照强弱来控制电流大小,从而在继电器的配合下控制开关的通断状态,实现自动化控制。
由于光敏管对光的敏感性很高,还可用于测量温度,因为不同温度的物体辐射的光不同,以此可以间接测量温度。
此外,光敏三极管还可用于传输信号,如光藕合器,光耦合器亦称光电隔离器,简称光耦,光耦合器以光为媒介传输电信号,它对输入、输出电信号有良好的隔离作用,所以,它在各种电路中得到广泛的应用。
另外,红光光敏管可用于测量红外线,这一点可用来做夜视仪.硅光电池在日常生活中也是十分常见的,因为它能将光能转变为电能,像一些太阳能发电板和太阳能电池中就有硅光电池,被广泛用于卫星、太阳能发电、太阳能热水器以及手机等。
光电传感器的用途很多很广,还有一些等待我们去发现。
比如我们经常抱怨阳光下看不清手机和电脑,我们可以利用光敏器件来改变手机和电脑的屏幕亮度,从而更能看清楚,。
还有我们的空调,可以通过检测红外线自动调至人的舒适温度,当温度过低或过高就开启调节装置,若在人体舒适范围左右则可关闭调节装置,从而节省能源。
我们还可以穿一件有硅光电池板的衣服,衣服内有温度调节装置,由硅光电池提供能源,调节温度。
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