第8章 光电式传感器

1、第八章第八章 光电传感器光电传感器2022-1-281 2022-1-282一、教学目标一、教学目标（1 1）了解光电元件的结构和分类。了解光电元件的结构和分类。 （2 2）掌握光电式传感器的工作原理及光电元件的基本应用电路。）掌握光电式传感器的工作原理及光电元件的基本应用电路。（3 3）熟悉光电式传感器在工程上的应用。）熟悉光电式传感器在工程上的应用。二、教学重点和难点二、教学重点和难点1 1、重点：、重点：光电效应和光电元件。光电效应和光电元件。2 2、难点：、难点：光电元件的基本应用电路。光电元件的基本应用电路。三、教学学时三、教学学时 6 6学时学时 8.1 光电效应与光电元件光电效应

2、与光电元件 8.2 光电元件的基本应用电路光电元件的基本应用电路 8.3 光电式传感器的应用光电式传感器的应用 19051905年德国物理学家年德国物理学家爱因斯坦用光量子学爱因斯坦用光量子学说解释了光电发射效说解释了光电发射效应，并为此而获得应，并为此而获得19211921年诺贝尔物理学年诺贝尔物理学奖。奖。 2022-1-2848.1 8.1 光电效应与光电元件光电效应与光电元件 8.1.1 8.1.1 光电效应光电效应 一束光是由一束以光速运动的粒子流一束光是由一束以光速运动的粒子流组成的，这些粒子称为组成的，这些粒子称为光子光子。 光子具有光子具有能量，每个光子具有的能量由下式确定：能

3、量，每个光子具有的能量由下式确定： E=h f （10-1） 式中：式中： h普朗克常数普朗克常数=6.62610-34(Js) f光的频率（光的频率（s-1）。）。 光光 电电 效效 应应: :当用光照射在某一物体上时，可以看当用光照射在某一物体上时，可以看做是物体受到一连串能量为做是物体受到一连串能量为hfhf的光子的光子轰击，组成这种物体的材料轰击，组成这种物体的材料吸收了光吸收了光子能量而发生相应电效应的现象子能量而发生相应电效应的现象 （如（如发射光电子、电导率变化、产生电动发射光电子、电导率变化、产生电动势等），这种现象称为光电效应。势等），这种现象称为光电效应。光电效应光电效应外

4、光电效应：光电管、光电倍增管外光电效应：光电管、光电倍增管光敏电阻、光敏二极管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管光敏三极管内光电效应：内光电效应：光生伏特效应：光电池光生伏特效应：光电池1. 1. 外光电效应外光电效应 在光线作用下，物体内的电子逸出物在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应体表面向外发射的现象称为外光电效应。向外发射的电子叫光电子。基于外光电向外发射的电子叫光电子。基于外光电效应的光电器件有紫外光电管、光电倍效应的光电器件有紫外光电管、光电倍增管、光电摄像管等。增管、光电摄像管等。 光照射物体，可以看成一连串具有一定能量的光照射物体，可以看成一连串具

5、有一定能量的光子轰击物体，物体中电子吸收的入射光子能光子轰击物体，物体中电子吸收的入射光子能量超过逸出功量超过逸出功A0时，电子就会逸出物体表面，时，电子就会逸出物体表面，产生光电子发射，产生光电子发射， 超过部分的能量表现为逸超过部分的能量表现为逸出电子的动能。根据能量守恒定理出电子的动能。根据能量守恒定理式中：式中：m电子质量；电子质量； v0电子逸出初速度。电子逸出初速度。 20012EhfmvA 上式为爱因斯坦光电效应方程式上式为爱因斯坦光电效应方程式, 由式可知：由式可知： 1)光子能量必须光子能量必须超过超过逸出功逸出功A0，才能产生光，才能产生光电子；电子； 2)入射光的频谱成分

6、不变，产生的入射光的频谱成分不变，产生的光电子与光电子与光强成正比；光强成正比； 3)光电子逸出物体表面时光电子逸出物体表面时具有初始动能具有初始动能 ，因此对于外光电效应器件，因此对于外光电效应器件， 即使不即使不加初始阳极电压，也会有光电流产生，为使光加初始阳极电压，也会有光电流产生，为使光电流为零，电流为零， 必须加负的截止电压必须加负的截止电压。 2021mv2.内光电效应内光电效应 内光电效应是指在光线的作用下使物内光电效应是指在光线的作用下使物体的体的电阻率发生改变电阻率发生改变的光电效应。的光电效应。常常见的基于内光电效应的光电元件有光见的基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏

7、二极管、光敏三极管和敏电阻、光敏二极管、光敏三极管和光敏晶闸管等。光敏晶闸管等。 3.光生伏特效应光生伏特效应 光生伏特效应是指在光线照射下，光生伏特效应是指在光线照射下，半导体材料半导体材料吸收光能后，引起吸收光能后，引起PN结两端产生电动势结两端产生电动势的现的现象。常见的基于光生伏特效应的光电元件有光象。常见的基于光生伏特效应的光电元件有光电池。电池。 图图8-1 PN8-1 PN结的光生伏特效应结的光生伏特效应1） 光电管光电管(a)真空光电管真空光电管 (b)充气光电管充气光电管图图8-2 光电管的结构示意图光电管的结构示意图8.1.2 光电元件光电元件 1.基于外光电效应的光电元件

8、基于外光电效应的光电元件 光电管的工作原理光电管的工作原理当阴极受到适当波长的光线（紫外线）照射时便当阴极受到适当波长的光线（紫外线）照射时便发射电子，电子被带正电位的阳极所吸引，在（发射电子，电子被带正电位的阳极所吸引，在（紫外）光电管内就有电子流，在外电路中便产生紫外）光电管内就有电子流，在外电路中便产生了电流。了电流。2）光电倍增管）光电倍增管 在入射光极为微弱时，光电管能产生的光电流就在入射光极为微弱时，光电管能产生的光电流就很小。很小。 光电倍增管：放大光电流光电倍增管：放大光电流 组成：光电阴极组成：光电阴极+ +若干倍增极若干倍增极+ +阳极阳极 2.基于内光电效应的光电元件基于

9、内光电效应的光电元件光敏电阻的工作原理光敏电阻的工作原理 光敏电阻又称光导管光敏电阻又称光导管, 它几乎都是用它几乎都是用半半导体材料导体材料制成的光电器件。制成的光电器件。 光敏电阻没有极性光敏电阻没有极性, 纯粹是一个电阻器纯粹是一个电阻器件件, 使用时既可加直流电压使用时既可加直流电压, 也可以加交也可以加交流电压。无光照时流电压。无光照时, 光敏电阻值（暗电光敏电阻值（暗电阻）很大阻）很大, 电路中电流（暗电流）很小。电路中电流（暗电流）很小。1 1）光敏电阻）光敏电阻 当光敏电阻受到一定波长范围的光照时当光敏电阻受到一定波长范围的光照时, 它的它的阻值（亮电阻）急剧减少阻值（亮电阻）

10、急剧减少, 电路中电路中电流迅速增大电流迅速增大。 一般希望一般希望暗电阻越大越暗电阻越大越好好, 亮电阻越小越好亮电阻越小越好,此时光敏电阻的灵此时光敏电阻的灵敏度高。敏度高。 实际光敏电阻的暗电阻值一般实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级在兆欧级, 亮电阻在几千欧以下。亮电阻在几千欧以下。光敏电阻演示 2022-1-2818暗电流（越小越好）暗电流（越小越好） 当当无光照无光照时，光敏电阻值时，光敏电阻值(暗电阻暗电阻)很大，很大，电路中电路中电流（暗电流）很小电流（暗电流）很小。 当光敏电阻当光敏电阻受到光照时受到光照时，光生电子，光生电子空空穴对增加，穴对增加，阻值（亮电阻）减小，电流阻

11、值（亮电阻）减小，电流（亮电流）增大。（亮电流）增大。光敏电阻的内部结构光敏电阻的内部结构图8-6 光敏电阻的内部结构1玻璃； 2光电导层； 3电极； 4绝缘衬底； 5金属壳； 6黑色绝缘玻璃； 7引线 半导体吸收光子而产生光电效应只限于光照的半导体吸收光子而产生光电效应只限于光照的表面层，所以光敏电阻的电极一般表面层，所以光敏电阻的电极一般采用梳状采用梳状，这样可以这样可以提高光敏电阻的灵敏度提高光敏电阻的灵敏度。 图8-7 梳状光敏电阻光敏电阻的主要参数光敏电阻的主要参数（1）暗电阻和暗电流暗电阻和暗电流 光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻， 此

12、时流过的电流称为暗电流。此时流过的电流称为暗电流。（2）亮电阻和亮电流亮电阻和亮电流 光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。下的亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。（3）光电流光电流 亮电流与暗电流之差，称为光电流。亮电流与暗电流之差，称为光电流。（4）响应时间响应时间。光敏电阻具有。光敏电阻具有延时特性延时特性，上升，上升响应的时间和下降响应的时间均为响应的时间和下降响应的时间均为102103 s，可见光敏电阻可见光敏电阻不能用在要求快速响应的场合不能用在要求快速响应的场合。 光敏电阻光敏电阻 当光敏电阻受到光当光敏电

13、阻受到光照时，照时， 阻值减小。阻值减小。2022-1-28232）光敏二极管）光敏二极管 结构原理结构原理 光敏二极管的结构与一般二极管相似。光敏二极管的结构与一般二极管相似。 它装在透它装在透明玻璃外壳中明玻璃外壳中, 其其PN结装在管的顶部结装在管的顶部, 可以直接受可以直接受到光照射到光照射。 光敏二极管在电路中一般是处于光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状反向工作状态态, , 在没有光照射时在没有光照射时, , 反向电阻很大反向电阻很大, , 反向反向电流很小。电流很小。 当光照射在当光照射在PN结上时结上时, 光子打在光子打在PN结附近结附近, 使使PN结附近产生光生电子和光生空

14、穴对。从而使结附近产生光生电子和光生空穴对。从而使P区和区和N区的少数载流子的浓度增加，在区的少数载流子的浓度增加，在外加反外加反向的电压和内电场的作用下作向的电压和内电场的作用下作定向运动定向运动, 形成形成光电流。光电流。 光的照度越大光的照度越大, 光电流越大光电流越大。 因此光敏二极管因此光敏二极管在不受光照射时在不受光照射时, 处于截止状态处于截止状态, 受光照射时受光照射时, 处于导通状态。处于导通状态。图图8-9 光敏二极管的工作原理光敏二极管的工作原理光敏二极管的反向偏置接法 在没有光照时，由于在没有光照时，由于二极管反向偏置，所二极管反向偏置，所以反向电流很小，这以反向电流很

15、小，这时的电流称为暗电流，时的电流称为暗电流，相当于普通二极管的相当于普通二极管的反向饱和漏电流。当反向饱和漏电流。当光照射在二极管的光照射在二极管的PN结上时，电子结上时，电子-空穴对空穴对数量增加，光电流也数量增加，光电流也相应增大，光电流与相应增大，光电流与照度成正比。照度成正比。 2022-1-2827光敏二极管的光谱特性光敏二极管的光谱特性 硅光敏二极管的光谱响应波段为硅光敏二极管的光谱响应波段为0.41.5 m范围，锗光敏二极管的光谱响应波段为范围，锗光敏二极管的光谱响应波段为0.62.5 m范围。范围。 一种光敏二极管一种光敏二极管只对一定波长的入射光敏只对一定波长的入射光敏感，

16、这是选择光敏二极管的重要依据之一。感，这是选择光敏二极管的重要依据之一。 图8-10 光敏二极管的光谱特性光敏二极管外形 2022-1-2829光敏二极管阵列光敏二极管阵列包含包含1024个个InGaAs元件的线性光电二极管阵列，元件的线性光电二极管阵列，可用于分光镜。可用于分光镜。红外发射、接收对管外形红外发射、接收对管外形 2022-1-2831红外发射管红外发射管红外接收管红外接收管3）光敏三极管 光敏三极管有两个光敏三极管有两个PN结。与普通三极管相结。与普通三极管相似，有电流增益，灵敏度比光敏二极管高。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，只有多数光

17、敏三极管的基极没有引出线，只有正负（正负（c、e）两个引脚，所以其外型与光敏）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。二极管相似，从外观上很难区别。 2022-1-2832光敏三极管外形 2022-1-2833光敏三极管内部结构 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 2022-1-2834 大多数光敏三极管的基极无引出线大多数光敏三极管的基极无引出线, 当集电极当集电极加上相对于发射极为正的电压而不接基极时加上相对于

18、发射极为正的电压而不接基极时, 集电结就是反向偏压集电结就是反向偏压；当光照射在集电结上时；当光照射在集电结上时, 就会在结附近产生电子就会在结附近产生电子-空穴对空穴对, 光生电子被拉光生电子被拉到集电极，基区留下空穴，基极与发射极间的到集电极，基区留下空穴，基极与发射极间的电压升高，使大量电子由发射极经过基区流向电压升高，使大量电子由发射极经过基区流向集电极，其中少量电子与基区空穴复合从而形集电极，其中少量电子与基区空穴复合从而形成光生电流成光生电流, 相当于三极管的基极电流，而大相当于三极管的基极电流，而大部分流向集电极形成集电极电流即光电流，因部分流向集电极形成集电极电流即光电流，因此

19、此光电流是光生电流的光电流是光生电流的倍倍, 所以光敏三极管有所以光敏三极管有放大作用放大作用。3.基于光生伏特效应的光电元件基于光生伏特效应的光电元件 在在N型衬底上制造一薄层型衬底上制造一薄层P型层作为光照敏感型层作为光照敏感面，就构成最简单的光电池。当入射光子的能面，就构成最简单的光电池。当入射光子的能量足够大时，量足够大时，P型区每吸收一个光子就产生一型区每吸收一个光子就产生一对光生电子对光生电子空穴对，空穴对， 光生电子光生电子空穴对的的空穴对的的扩散运动使电子通过漂移运动被拉到扩散运动使电子通过漂移运动被拉到N型区，型区，空穴留在空穴留在P区，所以区，所以N区带负电，区带负电，P区

20、带正电。区带正电。如果光照是连续的，经短暂的时间，如果光照是连续的，经短暂的时间，PN结两侧结两侧就有一个稳定的就有一个稳定的光生电动势输出光生电动势输出。 2022-1-2836光电池光电池外形外形2022-1-2837光敏面光敏面能提供较大电流的大面积光电池外形2022-1-2838其他光电池及在照度测量中的应用2022-1-2839柔光罩下面为圆形光电池光电池在动力方面的应用光电池在动力方面的应用2022-1-2840太阳能赛车太阳能赛车太阳能电动机模型太阳能电动机模型太阳能太阳能 硅光电池板硅光电池板光电池在动力方面的应用（续）光电池在动力方面的应用（续）2022-1-2841太阳能发

21、电太阳能发电光电池在动力方面的应用（续）光电池在动力方面的应用（续）2022-1-2842光电池在人造卫星上的应用光电池在人造卫星上的应用8.2光电元件的基本应用电光电元件的基本应用电路路8.2.1 光敏电阻的基本应用电路光敏电阻的基本应用电路2022-1-2843a）U与光照变化趋势相同的电路与光照变化趋势相同的电路 b）U与光照变化趋势相反的电路与光照变化趋势相反的电路 8.2.2光敏二极管的基本应用电路光敏二极管的基本应用电路 利用反相器利用反相器可将光敏二可将光敏二极管的输出极管的输出电压转换成电压转换成TTL电平。电平。 2022-1-28448.2.3光敏三极管的基本应用电路光敏三

22、极管的基本应用电路（a）发射极输出电路）发射极输出电路 （b）集电极输出电路）集电极输出电路图图8-16 锗光敏三极管的两种基本应用电路锗光敏三极管的两种基本应用电路 由表由表8-1可知，发射极输出电路的输出电压变化可知，发射极输出电路的输出电压变化与光照的变化趋势相同，而集电极输出电压恰好与光照的变化趋势相同，而集电极输出电压恰好相反。相反。表表8-1 8-1 锗光敏三极管发射极和集电极输出电路状态的比较锗光敏三极管发射极和集电极输出电路状态的比较电路形电路形式式无光照时无光照时强光照时强光照时三极管三极管状态状态I IC CU Uo o三极三极管状管状态态I IC CU Uo o发射极发射

23、极输出电输出电路路截止截止0 00 0（低电（低电平）平）饱和饱和（U UCCCC0.0.）/ /R RL LI IC CR RL L（高电平）（高电平）集电极集电极输出电输出电路路截止截止0 0U UCCCC（高（高电平）电平）饱和饱和（U UCCCC0.0.）/ /R RL LU UCC CC I IC CR RL L（低电平）（低电平） 当无光照时，当无光照时，V1截止，截止，I =0，则，则V2处于什么处于什么状态？继电器状态？继电器KA吸合还是释放？如果将吸合还是释放？如果将V1与与R b2位置上下对调，其结果如何？位置上下对调，其结果如何？ 2022-1-2847光电元件的应用1、

24、光电耦合器光电元件的应用2、光电开关光电元件的应用3、光电续电器8.3.新型光电传感器新型光电传感器8.3.1 色彩传感器色彩传感器 在单晶硅晶片上做两个在单晶硅晶片上做两个PN结，如图结，如图8-21（a）所示，其等效电路图如图所示，其等效电路图如图8-21（b）所示，）所示，PNP的结构可以看作是两个光敏二极管的结构可以看作是两个光敏二极管 及及 的反向连的反向连接。接。（a） 结构结构 （b） 等效电路等效电路 图图8-21 色彩传感器的结构与等效电路色彩传感器的结构与等效电路色彩传感器8.3.2 红外传感器红外传感器自然界的一切物体都会发出红外线。红外辐射俗称红外线，自然界的一切物体都

25、会发出红外线。红外辐射俗称红外线，是一种不可见光，由于是可见光中红色光以外的光线，因此是一种不可见光，由于是可见光中红色光以外的光线，因此被称为红外线被称为红外线(波长：波长：0.76-1000um)。大气窗口大气窗口：波长在：波长在2-2.6um，3-5um,8-14um的红外线非常容的红外线非常容易穿透大气，把它们称为大气窗口。易穿透大气，把它们称为大气窗口。 图图8-24 光谱特性图光谱特性图热释电传感器简介 热释电红外传感器是一种能热释电红外传感器是一种能检测人或动物检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。早在发射的红外线而输出电信号的传感器。早在1938年，有人提出过利用热释电

26、效应探测红年，有人提出过利用热释电效应探测红外辐射，但并未受到重视，直到六十年代才外辐射，但并未受到重视，直到六十年代才又兴起了对热释电效应的研究和对热释电晶又兴起了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。体的应用。 2022-1-2855热释电传感器的内部电路热释电传感器的内部电路2022-1-2856两块反向两块反向串联的热串联的热释电晶片释电晶片场效应管场效应管原理：热释电晶片检测到外界的红外线时，原理：热释电晶片检测到外界的红外线时，导致场效应管导通产生信号，输出信号反应导致场效应管导通产生信号，输出信号反应被测红外线信号被测红外线信号。热释电传感器工作原理 热释电晶片表面必须罩上一块

27、由一组平行的热释电晶片表面必须罩上一块由一组平行的棱柱型透镜所组成棱柱型透镜所组成菲涅尔透镜菲涅尔透镜，每一透镜单元，每一透镜单元都都只有一个不大的视场角只有一个不大的视场角，当人体在透镜的监，当人体在透镜的监视视野范围中运动时，顺次地进入第一、第二视视野范围中运动时，顺次地进入第一、第二单元透镜的视场，晶片上的两个反向串联的热单元透镜的视场，晶片上的两个反向串联的热释电单元将输出释电单元将输出一串交变脉冲信号一串交变脉冲信号。当然，如。当然，如果人体果人体静止不动静止不动地站在热释电元件前面，它是地站在热释电元件前面，它是“视而不见视而不见”的。的。 2022-1-2857菲涅尔透镜菲涅尔透

28、镜菲涅尔透镜菲涅尔透镜2022-1-2858热释电晶片热释电晶片 热释电晶体已广泛用于热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器以及热辐射探测器。除了在楼道。除了在楼道自动开关、防盗自动开关、防盗报警报警上得到应用外，在更多的领域得到应用。比上得到应用外，在更多的领域得到应用。比如：在房间无人时会自动停机的空调机、饮水机；如：在房间无人时会自动停机的空调机、饮水机；电视机能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关电视机能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关机的电路；开启监视器或自动门铃上的应用；摄机的电路；开启监视器或自动门铃上的应用；摄影机或数码照相机自动记录动物或

29、人的活动等影机或数码照相机自动记录动物或人的活动等等等8.3.3 图像传感器图像传感器图像传感器是利用光图像传感器是利用光传感器的光电转换功能传感器的光电转换功能，将其感光面上的光信号图像转换为与之成比例将其感光面上的光信号图像转换为与之成比例关系的电信号图像的一种功能器件关系的电信号图像的一种功能器件。摄像机、数码相机、彩信手机上广泛使用的是摄像机、数码相机、彩信手机上广泛使用的是固态图像传感器，分为固态图像传感器，分为CCD图像传感器和图像传感器和CMOS图像传感器。图像传感器。固态图像传感器是在单晶硅衬底上布设若干个固态图像传感器是在单晶硅衬底上布设若干个光敏单元与移位寄存器，集成制造的

30、功能化的光敏单元与移位寄存器，集成制造的功能化的光电转换器件，其中光电转换器件，其中光敏单元光敏单元也称为也称为像素像素，我，我们常说的们常说的分辨率是指单位面积上的像素分辨率是指单位面积上的像素。 1.CCD（电荷耦合器件）图像传感器（电荷耦合器件）图像传感器 图图8-29 CCD电荷耦合器件电荷耦合器件 1.CCD（电荷耦合器件）图像传感器工作原（电荷耦合器件）图像传感器工作原理理 图图8-29 CCD电荷耦合器件电荷耦合器件当入射光作用在当入射光作用在P型衬底上时，载流子吸收吸收能量。由于在栅极上加型衬底上时，载流子吸收吸收能量。由于在栅极上加上脉冲信号，电子被吸引到加了脉冲信号的栅极下

31、方。根据栅极所加信上脉冲信号，电子被吸引到加了脉冲信号的栅极下方。根据栅极所加信号不同，电子被吸引到不同的栅极下方，由此完成信号的输出。然后由号不同，电子被吸引到不同的栅极下方，由此完成信号的输出。然后由储存器存储形成图像。输出电荷经放大器放大变成一连串的模拟脉冲信储存器存储形成图像。输出电荷经放大器放大变成一连串的模拟脉冲信号。每一个脉冲信号反应一个光敏元件的受光情况，脉冲幅度反应该光号。每一个脉冲信号反应一个光敏元件的受光情况，脉冲幅度反应该光敏元件受光的强弱，脉冲顺序反应光敏元件的位置，即光点的位置，这敏元件受光的强弱，脉冲顺序反应光敏元件的位置，即光点的位置，这就实现了光图像转化成电图

32、像。就实现了光图像转化成电图像。 2. CMOS图像传感器图像传感器1、当栅极电压为零时：、当栅极电压为零时： 无光照无光照CMOS管截止，管截止，iD =0 有光照有光照CMOS管产生并存储光电荷。管产生并存储光电荷。2、加上栅极电压，源级通过漏极电阻形成电、加上栅极电压，源级通过漏极电阻形成电流，由此反应光信号的变化。流，由此反应光信号的变化。图图8-32 CMOS型光电放大器件型光电放大器件图图8-33 CMOS线型图像传感器构成线型图像传感器构成1、一个光敏元件和一个MOSFET组成一个像素，光敏二极管受光照时，产生与入射光量成正比的电荷2、扫描电路实际上是移位寄存器，用于信号存储。3

33、. CCD和和CMOS图像传感器的比较图像传感器的比较 CCD图图像传感器具有像传感器具有成像效果好成像效果好的特点，但是的特点，但是比较费比较费电，成本较高电，成本较高，因此常用于，因此常用于数码相机数码相机；CMOS图像传感图像传感器具有器具有省电、成本低省电、成本低的特点，但是的特点，但是成像效果较差成像效果较差，故，故常用于常用于手机手机。根据被测物、光源、光电器件根据被测物、光源、光电器件三者之间的关系，模拟式光电三者之间的关系，模拟式光电传感器通常有四种测量方式：传感器通常有四种测量方式： 辐射式、辐射式、 吸收式、吸收式、 反射式、反射式、 遮光式、遮光式、8.4 光电式传感器的

34、应用光电式传感器的应用8.4.1光源本身是被测物体的应用实例光源本身是被测物体的应用实例 光源本身是被测物，被测物发出的光量投射光源本身是被测物，被测物发出的光量投射到光电器件上，光电器件的输出反映了光源到光电器件上，光电器件的输出反映了光源的某些参数。典型应用如非接触式高温测量、的某些参数。典型应用如非接触式高温测量、光照度计等。光照度计等。辐射式辐射式2022-1-2868光的照度光的照度E的单的单位是位是lx（勒克勒克斯），它是常用斯），它是常用的光度学单位之的光度学单位之一，它表示受照一，它表示受照物体被照亮程度物体被照亮程度的物理量，可以的物理量，可以用照度计来测量。用照度计来测量。

35、 光电池（外加柔光罩）光电池（外加柔光罩）1.1.红外线辐射温度计：红外线辐射温度计： 自然界的物体都会发出红外线。自然界的物体都会发出红外线。 红外辐射温度计既可用于高温测量，又可用红外辐射温度计既可用于高温测量，又可用于冰点以下的温度测量，所以是辐射温度计于冰点以下的温度测量，所以是辐射温度计的发展趋势。的发展趋势。 市售的红外辐射温度计的温度范围可以从市售的红外辐射温度计的温度范围可以从-303000，中间分成若干个不同的规格，中间分成若干个不同的规格，可根据需要选择适合的型号。可根据需要选择适合的型号。2022-1-2869红外线辐射温度计外形激光仅 用于瞄准2022-1-2870红外

36、线辐射温度计外形 红外线辐射温度计红外线辐射温度计用于食品温度测量用于食品温度测量2022-1-2871红外线辐射温度计用于人体额温测量2022-1-2872 红外线辐射温度计在非红外线辐射温度计在非接接 触温度测量中的应触温度测量中的应用用2022-1-2873集成集成IC 温度测量温度测量2.2.热释电传感器在人体检测、报警中的应用热释电传感器在人体检测、报警中的应用 热释电元件在红外线检测中得到广热释电元件在红外线检测中得到广泛的应用。它可用于能产生远红外泛的应用。它可用于能产生远红外辐射的人体检测，如防盗门、宾馆辐射的人体检测，如防盗门、宾馆大厅自动门、自动灯的控制等。大厅自动门、自动

37、灯的控制等。 2022-1-2874热释电元件外形热释电元件外形 菲涅尔透镜外形2022-1-2875传感器不加菲涅尔透镜时，其检测距离小于2m，而加上该透镜后，其检测距离可增加3倍以上。热释电套件2022-1-2876热释电报警器热释电报警器菲涅尔透镜菲涅尔透镜2022-1-2877设定按钮设定按钮高分贝喇叭高分贝喇叭热释电报警器（续）热释电报警器（续）菲涅尔透镜菲涅尔透镜2022-1-2878热释电报警器（续）热释电报警器（续） 吸顶式吸顶式 热释电报警器热释电报警器2022-1-2879热释电传感器应用热释电传感器应用 热释电传感器热释电传感器用于自动亮灯，用于自动亮灯，当然也可以用当然

38、也可以用于防盗于防盗2022-1-2880热释电传感器热释电传感器的感应范围的感应范围自动感应灯（参考施特朗公司资料）2022-1-2881 光源发射的光量穿过被测物。一部分光量由光源发射的光量穿过被测物。一部分光量由被测物吸收，剩余的光量照射到光电器件上，被测物吸收，剩余的光量照射到光电器件上，被吸收的光量与被测物透明度有关，如图被吸收的光量与被测物透明度有关，如图(a)所示。典型应用如透明度计、浊度计等。所示。典型应用如透明度计、浊度计等。 吸收式吸收式8.4.2 被测物体吸收光通量的应用实例被测物体吸收光通量的应用实例 光电式浊度计和含沙量测量光电式浊度计和含沙量测量2022-1-2883将装有浊水的试管将装有浊水的试管插入仪器中插入仪器中光电式浊度计工作原理光电式浊度计工作原理 1恒流源恒流源 2半导体激光器半导体激光器 3半反半透镜半反半透镜 4反射镜反射镜 5被测水样被测水样 6、9光电池光电池 7、10电流电流/电压转换器电压转换器 8标准水