传感器与检测技术27课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Page,*,*,传感器与检测技术,电子工程系 王海波,1/10/2026,1,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,1/10/2026,2,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,1/10/2026,3,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,1/10/2026,4,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）,1/10/2026,5,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,1/10/2026,6,（,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,100,V,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,6,N+,衬底,7,N,型集电区,8,SiO2,保护圈,9,集电结,10,P,型基区,11,N,型发射区,12,发射结,1/10/2026,7,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,5.2.2,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,1/10/2026,8,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,1/10/2026,9,【,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,U,o,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,1/10/2026,10,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,R,1,12,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,1/10/2026,11,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,1/10/2026,12,【,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,1/10/2026,13,项目,5,速度与位移测量任务,2,光电传感器测量转速,1/10/2026,14,光电式转速表,光电式转速表属于反射式光,电传感器，它可以在距被测,物数十毫米外非接触地测量,其转速,n,=60(,f,/,z,),水泵转速测量,项目,5,速度与位移测量任务,2,光电传感器测量转速,光电式转速表外形,1/10/2026,15,