光电式传感器PPT课件
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传感器教程9光电式传感器课件
光电式传感器还具有防水、防尘和防震等特点，能够在各种恶劣环境下稳定运行。
光电式传感器在医疗设备中的应用
光电式传感器在医疗设备中主 要用于检测生理参数，如血压 、脉搏、血氧饱和度等。
它们能够实现无创、无痛、连 续监测，为医疗诊断和治疗提 供重要数据。
光电式传感器还具有小型化、 便携化和低功耗等特点，方便 在移动医疗设备中使用。
光电式传感器工作原理
光电式传感器利用光电效应，将光信号转换为电信号，从而实现对物理量的检测 和测量。
光电式传感器通常由光敏元件和辅助电路组成。当光敏元件受到光照时，会产生 电信号，该信号经过辅助电路的处理和放大，最终输出可用的电信号。
光电式传感器分类
光电式传感器有多种分类方式，常见 的有根据工作方式、测量对象和应用 领域等分类。
光电式传感器的制作材料与工艺
材料
常用的制作材料包括硅、锗、硒 等半导体材料，这些材料具有光 电效应，能够将光信号转换为电 信号。
工艺
制作工艺主要包括薄膜沉积、光 刻、腐蚀等微电子技术，这些技 术能够制造出高精度的光电式传 感器。
光电式传感器的封装与测试
封装
封装的主要目的是保护传感器免受环 境的影响，同时提供方便的接口，以 便将传感器连接到电路中。
拓展应用领域 通过研究和开发新的光电式传感 器应用领域，如生物医学、环境 监测等，拓展其应用范围。
降低成本
通过优化制造工艺和使用更低成 本的材料，降低光电式传感器的 制造成本，使其更具有市场竞争 力。
增强抗干扰能力
通过改进光学系统和信号处理算 法，提高光电式传感器的抗干扰 能力，使其在复杂环境下也能够 稳定工作。
在医疗设备领域，光电式传感器主要 用于检测生理参数，如血压、脉搏、 血氧饱和度等，为医疗诊断和治疗提 供重要数据。
光电式传感器在医疗设备中的应用
光电式传感器在医疗设备中主 要用于检测生理参数，如血压 、脉搏、血氧饱和度等。
它们能够实现无创、无痛、连 续监测，为医疗诊断和治疗提 供重要数据。
光电式传感器还具有小型化、 便携化和低功耗等特点，方便 在移动医疗设备中使用。
光电式传感器工作原理
光电式传感器利用光电效应，将光信号转换为电信号，从而实现对物理量的检测 和测量。
光电式传感器通常由光敏元件和辅助电路组成。当光敏元件受到光照时，会产生 电信号，该信号经过辅助电路的处理和放大，最终输出可用的电信号。
光电式传感器分类
光电式传感器有多种分类方式，常见 的有根据工作方式、测量对象和应用 领域等分类。
光电式传感器的制作材料与工艺
材料
常用的制作材料包括硅、锗、硒 等半导体材料，这些材料具有光 电效应，能够将光信号转换为电 信号。
工艺
制作工艺主要包括薄膜沉积、光 刻、腐蚀等微电子技术，这些技 术能够制造出高精度的光电式传 感器。
光电式传感器的封装与测试
封装
封装的主要目的是保护传感器免受环 境的影响，同时提供方便的接口，以 便将传感器连接到电路中。
拓展应用领域 通过研究和开发新的光电式传感 器应用领域，如生物医学、环境 监测等，拓展其应用范围。
降低成本
通过优化制造工艺和使用更低成 本的材料，降低光电式传感器的 制造成本，使其更具有市场竞争 力。
增强抗干扰能力
通过改进光学系统和信号处理算 法，提高光电式传感器的抗干扰 能力，使其在复杂环境下也能够 稳定工作。
在医疗设备领域，光电式传感器主要 用于检测生理参数，如血压、脉搏、 血氧饱和度等，为医疗诊断和治疗提 供重要数据。
光电式传感器的组成原理ppt课件
光线强弱 影响放大倍数
光线增强 PN导通 负电压输入
I
光线增强 短路电路
增大
U0 2I RF
应用
光学量：光强、光照度、辐射、气体成分 几何量：形状、尺寸、位移、距离、表面粗糙度、形位误 差 力学量：应变、速度、加速度、振动、流量、密度 生化量：离子浓度、荧光、电泳、染色体、分子标记
光电管研究光电效应
1.在光源灯固定L的情况下，画出光电管的伏安特性曲线 2.光源灯距离为L’（ L’>L）时的伏安特性曲线
光电式数字转速表
c ZTN 60
光电比色计
用于溶液的颜色、成分、浑浊度等化学分析。
受检样品
凸透镜 光源 凸透镜 标准样品
光电池
滤色
差值
滤色
差动放大器 显示仪表
光电池
光电式带材跑偏检测器
烟尘浊度监测仪
BG4
+12V
光电池触发电路
C2 C1 R1
+12V W
R4
R2
18 7
2 5G23
6
3 R3 4
5 C3 R5
-12V
光电池放大电路
路灯自动控制器
220V
CJD-10
路灯
8V C1 200μF
200Cμ2 F
R7 10kΩ
R1 470kΩ
R2 200kΩ
R3 10kΩ
R4
R5
100μF
4.3kΩ
平行 光源
烟道
光电 探测
放大
显示
刻度 校正
报警器
太阳能电池
调节控制器
阻塞二极管
太阳 电池 方阵
直 流 负 载
逆 变 器
《光电式传感器》课件
光电式传感器的Байду номын сангаас类
• 总结词：光电式传感器有多种分类方式，如按工作方式可分为直接转换 型和间接转换型，按输出信号可分为模拟输出和数字输出等。
• 详细描述：根据工作方式的不同，光电式传感器可以分为直接转换型和间接转换型两类。直接转换型传感器利用光电效 应直接将光信号转换为电信号，如光电管、光电倍增管等；而间接转换型传感器则通过其他物理效应将光信号转换为电 信号，如光电池、光电晶体管等。此外，根据输出信号的不同，光电式传感器可以分为模拟输出和数字输出两类。模拟 输出型传感器输出连续变化的电信号，如光电管和光电池；数字输出型传感器则输出离散的电信号，如光电码盘和光电 开关等。
联网领域的应用越来越广泛。未来，需要加强光电式传感器在这些领域
的应用研究，推动相关技术的进步和发展。
03
交叉学科融合发展
光电式传感器涉及到多个学科领域，如物理学、化学、生物学等。未来
，需要加强交叉学科的融合发展，推动光电式传感器在更多领域的应用
和创新。
光电式传感器通常采用光信号传输，不易 受到电磁干扰的影响，具有较好的抗干扰 能力。
光电式传感器的缺点
对环境光敏感
光电式传感器容易受到环境光的影响 ，特别是在室外或者强光环境下，测 量精度会降低。
成本较高
光电式传感器通常需要使用高精度的 光学元件和电子元件，导致其成本较 高。
需要稳定的光源和检测器
光电式传感器需要稳定的光源和检测 器，以保证测量的准确性和稳定性。
《光电式传感器 》PPT课件
目录
• 光电式传感器概述 • 光电式传感器的应用 • 光电式传感器的优缺点 • 光电式传感器的发展趋势 • 光电式传感器的研究现状与展望
01
光电式传感器优秀优秀课件
如图9-2为光电倍增管的典型结构。它是一个除在玻璃 泡内装入光电阴极和光电阳极外，还装有若干个光电倍增 极，且在光电倍增极上涂以在电子轰击下可发射更多次级 电子的材料，倍增极的形状及位置要正好能使轰击进行下 去，在每个倍增极间均依次增大加速电压。
光电式传感器优秀优秀课件
光电式传感器优秀优秀课件
设每级的倍增率为δ，若有n级，则光电倍增管的光电流 倍增率将为δ n 。倍增级数n可在4~ 14 之间，δ的范围一般是 3~6。
如图9-21所示是两个光电管的差接电路，V1、V2为放大 管。其示值可在指示仪表P上读得。
在平衡工作状态时，指示仪表处在零位。 2.光电倍增管的测量电路
常见的光电倍增管电路如图9-22所示，各倍增极的电压 由分压电阻链R1、R2……Rn获得，被放大的电流流经负载电 阻就得到了所需的输出电压。
光电式传感器优秀优秀课件
光电式传感器优秀优秀课件
光电式传感器优秀优秀课件
如果光电倍增管用来连续监控很稳定的光源，则图中的 Cn~Cn-2可以省略。使用中往往把电源正极接地，使阳极可 以直接接到放大器的输入端而不使用隔离电容Ca，这样系统 将能响应变化很慢的光强，如果将稳定的光源加以调制，那 么就可以用电容器耦合。
当辐射源为脉冲通量时要把电源负极接地，这样噪声将更 低。这时应接入隔离电容 Ca，同时用电容器Cn~Cn-2稳定最 后几个倍增极在脉冲期间的电压，这些电容器有助于稳定增 益和防止饱和，它们通过电源去耦电容器C将脉冲电压接地。
三、光电池 1.光电池的结构与原理 （1）结构
硅光电池是在一块N型硅片上用扩散的方法掺入一些P型 杂质形成一个大面积的PN结，如图9-11所示。
（2）原理 当光照射到PN结附近时，若光子能量大于半导体材料的
光电式传感器优秀优秀课件
光电式传感器优秀优秀课件
设每级的倍增率为δ，若有n级，则光电倍增管的光电流 倍增率将为δ n 。倍增级数n可在4~ 14 之间，δ的范围一般是 3~6。
如图9-21所示是两个光电管的差接电路，V1、V2为放大 管。其示值可在指示仪表P上读得。
在平衡工作状态时，指示仪表处在零位。 2.光电倍增管的测量电路
常见的光电倍增管电路如图9-22所示，各倍增极的电压 由分压电阻链R1、R2……Rn获得，被放大的电流流经负载电 阻就得到了所需的输出电压。
光电式传感器优秀优秀课件
光电式传感器优秀优秀课件
光电式传感器优秀优秀课件
如果光电倍增管用来连续监控很稳定的光源，则图中的 Cn~Cn-2可以省略。使用中往往把电源正极接地，使阳极可 以直接接到放大器的输入端而不使用隔离电容Ca，这样系统 将能响应变化很慢的光强，如果将稳定的光源加以调制，那 么就可以用电容器耦合。
当辐射源为脉冲通量时要把电源负极接地，这样噪声将更 低。这时应接入隔离电容 Ca，同时用电容器Cn~Cn-2稳定最 后几个倍增极在脉冲期间的电压，这些电容器有助于稳定增 益和防止饱和，它们通过电源去耦电容器C将脉冲电压接地。
三、光电池 1.光电池的结构与原理 （1）结构
硅光电池是在一块N型硅片上用扩散的方法掺入一些P型 杂质形成一个大面积的PN结，如图9-11所示。
（2）原理 当光照射到PN结附近时，若光子能量大于半导体材料的
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。
光电式传感器的应用课件
详细描述
光电式传感器可以用于机器人视觉系统中，以识别物体的 颜色和形状。例如，颜色传感器可以通过检测物体表面的 颜色来识别不同物体，而形状传感器则可以识别物体的轮 廓和特征。
总结词
实现导航和定位
总结词
实现人机交互
详细描述
光电式传感器可以用于实现人机交互，例如触摸传感器可 以检测人的触摸动作，而光敏传感器则可以检测人的手势 和动作。
医疗诊断
医疗设备检测
光电式传感器可以用于医疗设备 的检测与控制，提高医疗设备的 稳定性和安全性。
医学影像处理
光电式传感器可以用于医学影像 的获取和处理，为医生提供更准 确、更直观的诊断依据。
03
光电式传感器在工业自动化中的应用案例
光电式传感器在生产线上的应用
总结词
检测物体位置和运动速度
详细描述
详细描述：光电式传感器在气象观测中主要用于测量风速、风向、雨量等参数。 由于其精度高、稳定性好，能够为气象预报提供准确的数据支持。
光电式传感器在水质监测中的应用
总结词：实时监测
详细描述：光电式传感器可以实时监测水质的各项指标，如浊度、溶解氧、PH值等，为水质管理和保 护提供及时的信息。
光电式传感器在空气质量监测中的应用
光电式传感器在消防报警系统中的应用
总结词
光电式传感器在消防报警系统中具有 重要作用，能够及时检测到火灾并发 出警报，减少火灾损失。
详细描述
光电式传感器在消防报警系统中主要 用于烟雾探测器、火焰探测器等设备 ，能够及时检测到火灾并发出警报， 提醒人员及时疏散和采取灭火措施， 减少火灾损失。
光电式传感器在入侵检测系统中的应用
光电式传感器的应用课件
目
CONTENCT
光电式传感器PPT
即外光电效应是在光线作用下，电子逸出物 体表面的现象。
根据外光电效应做出的光电器件有光电管和
光电倍增管。
2020年12月15日
4
光电管
（a)结构
（b)测量电路
图10.3 光电管
2020年12月15日
5
光电倍增管
2020年12月15日
6
内光电效应
内光电效应是指在光线作用下，物体 的导电性能发生变化或产生光生电动 势的现象
40
20
0 400 800 1200 1600
入射光 波长/nm
存在一个最佳灵敏度波长
2020年12月15日
29
(2) 伏安特性
I（mA) 5
4
2500Lx 2000Lx
3
1500Lx
2
1000Lx
1
500Lx
外加电压（V）
0
20 40 60 80
与一般晶体管在不同的基极电流时的输出特
性202一0年12样月15日。只需把光电流看作基极电流即可。30
9
12
15
18
/ m
图8 – 15 电磁波谱图
记数、有声电影等方面。
2020年12月15日
42
第三节 红外传感器
一、 红外辐射
红外辐俗称红外线，它是一种不可见光，由于是位 于可见光中红色光以外的光线，故称红外线。它的波长 范围大致在0.76～1000 μm，红外线在电磁波谱中的位 置如图8-15 所示。工程上又把红外线所占据的波段分 为四部分，即近红外、中红外、远红外和极远红外。
2020年12月15日
43
/ m
/ cm
10－ 9 10－ 7 10－ 5 10－ 3 10－ 1 10 10－ 1 10
光电式传感器-PPT课件
第8章 光电式传感器
(3) 光谱特性 光敏电阻对入射光的光谱具有选择作用，即光 敏电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度。光敏电阻的相对 光敏灵敏度与入射波长的关系称为光敏电阻的光谱特性，亦称 为光谱响应。图8-5 为几种不同材料光敏电阻的光谱特性。 对应 于不同波长，光敏电阻的灵敏度是不同的，而且不同材料的光 敏电阻光谱响应曲线也不同。从图中可见硫化镉光敏电阻的光 谱响应的峰值在可见光区域，常被用作光度量测量（照度计） 的探头。而硫化铅光敏电阻响应于近红外和中红外区， 常用做 火焰探测器的探头。
第8章 光电式传感器 图 8-12 光敏二极(晶体)管的光谱特性
第8章 光电式传感器
(2) 伏安特性 图8-13（a）为硅光敏二极管的伏安特性，横 坐标表示所加的反向偏压。当光照时，反向电流随着光照强度 的增大而增大， 在不同的照度下，伏安特性曲线几乎平行，所 以只要没达到饱和值，它的输出实际上不受偏压大小的影响。
(3) 光电流 亮电流与暗电流之差称为光电流。光敏电阻 的暗电阻越大，亮电阻越小，即暗电流要小，亮电流要大， 则光敏电阻的性能越好，灵敏度也高。光敏电阻暗电阻的 阻值一般为兆欧数量级，亮电阻在几千欧以下。
第8章 光电式传感器
3. 光敏电阻的基本特性
(1) 伏安特性 在一定照度下，流过光敏电阻的电流与光敏 电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性。图8-3为硫化 镉光敏电阻的伏安特性曲线。由图可见，光敏电阻在一定的电 压范围内，其I-U曲线为直线。说明其阻值与入射光量有关，而 与电压电流无关。
须加负的截止电压。
第8章 光电式传感器 2. 内光电效应
在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动 势的效应称为内光电效应。内光电效应又可分为以下两类：
光电式传感器-PPT课件
光敏电阻的光谱特性 。
100
Sr 灵敏度 (%)
80 60 40 20 0 硫化镉 1.5 3 硫化铅 硫化铊
光电流 I
mA
波 长 （ A）
2019/3/16
18
100
灵敏度 S ( %)
硫化铅
光敏电阻的频率特性
8 0 6 0 4 0 2 0 0 10 100
硫化镉
1000
10000
频 率 （ H z）
光电管
6
9.1.2 外光电效应器件
光电管的伏安特性曲线
I (A)
4 3
0 . 1 lm
0 .0 5 lm
2
0 .0 2 lm
1 0 20 40 60 80 100
U A（ V ）
7
9.1.2 外光电效应器件
光电管的光照特性
光电流 I ( A)
16 12 8 4 0 0.2 0.4
2
9.1 光电传感器
9.1.1 光电效应
所谓光电效应是指在光的照射下一些金 属、金属氧化物或半导体材料释放电子 的现象。 光子是具有一定能量的微粒，是以光速 运动的粒子流。每一个光子都具有一定 的能量，它的能量大小E与其频率 成正 比。
Eh hc
3
9.1.1 光电效应
光电效应分为内光电效应和外光电效应。当 物体在光的作用下所释放的电子没有逸出物 体表面，而只在物体的内部运动并使物体的 电学特性发生变化的现象叫做内光电效应， 内光电效应多产生于半导体材料内。 当物体在光的作用下使物体中的电子从物体 表面逸出的现象，叫做外光电效应，外光电 效应多发生于金属或金属氧化物内。
8光电式传感器 .ppt
二、光电器件
光信号→电信号
1、外光电效应应用器件
光电管
A
A
A——阳极，K——阴极
K到适当波长的光线照射时发射电子，中央带正 电的阳极吸引从阴极上逸出的电子，这样在光电管内就有电 子流，在外电路中便产生电流。
伏安特性
第七章 光电式传感器
入射光的频谱及光通量一定时，阳极 电流与阳极电压之间的关系。
Mn
所以
I in
式中，i为光电阴极的光电流
第七章 光电式传感器
几种光电倍增管的外形
第七章 光电式传感器
2、内光电效应应用器件：
光敏电阻 • 结构
一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越 好， 此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏 电值阻在的几暗千电欧阻以值下用一。半般导在体兆材欧料量制级成， 亮电阻
暗电阻 暗电流 亮电阻 亮电流 光电流
第七章 光电式传感器
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。
2021/4/1
暗电流（越小越好）
19
第七章 光电式传感器
光敏晶体管（二极管、三极管），有极性：
光照射——光电子空穴对——光生载流子 ——内建电场作用——光电流——PN结反向导通
在没有光照射时，反向电
光子的轰击，物体中的电子吸收入射光子的能量，而发生相 应的效应（如发射电子、电导率变化或产生电动势）。
第七章 光电式传感器
光电效应按原理又分为以下3种：
1、外光电效应：在光照作用下，物体内电子逸出 物体表面，形成光电流。
光子能量被电子吸收后，能量转化为电子逸出功
A0和动能，即：
Ek 12mv02 hf A0
N
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.
19
个人观点供参考，欢迎讨论！
.
10
光纤传感器
光纤传感器能抗电磁干扰；安全；灵巧轻便；使用方便．
.
11
槽式
.
12
工作方式
.
13
11、什么是光纤传感器？
将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待 测参数与进入调制区的光相互作用后，导致 光的光学性质（如光的强度、波长、频率、 相位、偏正态等）发生变化，称为被调制的 信号光，再过利用被测量对光的传输特性施 加的影响，完成测量.
.
14
光纤传感器在检测液位、 温度方面怎 么应用？
.
15
.
16
.
17
设计题1
• 在输送带的前进方向左下角的上面安装一 个槽式的光电传感器，传感器的槽口与正 确摆放的电路板的电容在同一平面上，只 要电路板正确摆放，传感器就会有感应， 反之，传感器不会有感应
.
18
设计题3
用光幕传感器检测牡蛎的尺寸，在传送带的 一旁安装导料气缸，一边装出料口，调节 不同的尺寸，不同的导料气缸运动。从而 进行自动分拣。
.
4
7、被测物体反射光通量的光电传感 器应用实例
1 反射性烟雾报警器
2 光电式转速表 3 色彩传感器
4条形码扫描笔 当扫描笔头在条形码上移动时，若遇到黑色 线条，发光二极管的光线将被黑线吸收，光 敏三极管接收不到反射光，呈高阻抗，处于 截止状态。
.
5
9.分别用图片介绍对射式、镜反射式、 漫反射式、槽式、光纤式光电传感器
光敏电阻 ：又称光电管 ，电阻值随照射光 强度增加而下降的固体材料 。
.
3
5、光源本身是被测物的光电传感器 应用实例
光电式烟雾报警器
没有烟雾时，发光二极管发出的光线直线传 播，光电三极管没有接收信号。没有输出， 有烟雾时，发光二极管发出的光线被烟雾颗 粒折射，使三极管接受到光线，有信号输出 ，发出报警
传感器应用技术
第二章 光电式传感器 12机电4班 09郭龙光
.
1
1、什么是外光电效应 光电管
外光电效应：某些材料在入射光子的能量 足够大时有电子逸出材料表面的现象。
光电管：是一种光敏元件，当它受到辐射 后，并从阴极释放出电子的电子管。
.
2
3、什么是内光电效应 光敏电阻？
内光电效应：光照射到半导体或绝缘体的 表面时，使物体内部的受束缚电子受到激 发，从而使物体的导电性能该变。
的用法
请看下面的图片
.
6
光电传感器
对射式
E工L作S原理-对射式
光轴
检测距离
对射式：发射和接收在两边工 作
.
8
E工L作S原理-漫反射
基本光反射原理
光线
反射镜 漫反射
光线
漫反射
反射镜
.
9
反射式 光源
光电元件
被测物
反射光通量取决于反向表面的性质、状态和光源之间的距离。
表面粗糙度