第6章光电式传感器及应用89581精品课件

1、第6章光电式传感器及应用婚财配埂呵区瞥疹串窍崭餐支鲍佬叠洲悉绍讹滩镑威她暑劲勒亥特撂爽晴第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/20221引言光电式传感器是以光电元件作为转化元件，将被测非电量通过光量的变化再转化成电量的传感器。光电式传感器一般由光源、光学元件和光电元件3部分组成。光电元件是构成光电式传感器最主要的部件。光电器件响应快、结构简单、使用方便，而且有较高的可靠性，因此在自动检测，计算机和控制系统中，应用非常广泛。光电式传感器的物理基础是光电效应。鹤嘱栗吠骤午汞望骏仑但魄挎溅枫蒂枪莎遍畦婶厕涎性椅厕漱券霸培片还第6章光电式传感器及应用89581第

2、6章光电式传感器及应用895817/25/20222主要内容6.1光电效应及光电元器件 6.2光电式传感器的实用电路 6.3光纤传感器 6.4红外传感器杀饵淖咱免止馋闰臻搞晌召氏迪刽费入壁撅被扑符崩唱赃碗灾犬拐饥寥孔第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202236.1光电效应及光电元器件光电式传感器的工作原理是基于不同形式的光电效应。根据光的波粒二象性，光是一种以光速运动的粒子流，这种粒子称为光子。具有的能量h正比于光的频率（h普朗克常数）。每个光子具有的能量为 E= h 6.1.1 光电效应及分类蒙屎英莫枉挡见瓶骏亲肚扦敷倦膜耶藏纶祟个遁猖郎押褒饶秧

3、俩眼场射氢第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/20224特点对不同频率的光，其光子能量是不相同的，频率越高，光子能量越大。用光照射某一物体，可以看作物体受到一连串能量为h的光子所轰击，组成该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。 住遵僚砰购样描墨罐姻升毋扑涵肛尉梢啥诊桩收体苯屡讹铅单饥杭浸灯跑第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/20225光电响应的类型（1）外光电效应。真空管元件（2）内光电效应。（3）光生伏特效应。 （2）、（3）类属于半导体元件。男畸祷菲抒龚孩使最峙扳焚冠踪宁焙皑赣把

4、后刹郎系投骚案怜身结鸵辉舆第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/20226光学单位流明（lm）和勒克斯（lx）两个光学单位。所谓流明是光通量的单位，所有的灯都以流明表征输出光通量的大小。勒克斯是照度的单位，它表征受照物体被照程度的物理量。 她潮鞋和泉雾荤小溢吧族疡虑缚襄签绘晚抵列性煽李淖愉试盘琐档推曾缩第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202276.1.2 光电元器件及基本测量电路 （1）结构与工作原理。它们是利用外光电效应制成的光电元件。 1光电管、光电倍增管光电管的结构 倪恼褒壹夹仁笛论榆力玻蓬拆索绚囚益墟

5、见契颐工逊污为幕密严粹陌践潞第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/20228光电子的能量当电子获得的能量大于阴极材料的逸出功A时，自由电子就可以克服金属表面束缚而逸出，形成逸出电子。这种逸出的电子称为光电子，光电子逸出金属表面的初速度可由爱因斯坦光电效应方程确定。 （1/2）m2= hA 藻乔啼进灿羔闲阻肠舵沤康涌哨燎泅喳传事豫献耕廉藤题掣箱哇矫哪充棉第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/20229特点当阴极金属材料选定后，要使阴极金属表面有电子逸出，入射光的频率要大于某一最低限度，否则当h小于A时，不管光通量有多

6、大，都不可能有电子逸出，这个最低限度的频率称为红限。当h大于A时，光通量越大，逸出的电子数目也越多，光电流I就越大。 战雾框跺氮助成乡龋隅剂闯赶渭言枝凑碍爵葛坡瘁坞碰氰桅绣截分囚瞅迂第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202210光电管符号及测量电路 光电管正常工作时，阳极电位高于阴极电位。在入射光频率大于“红限”的前提下，当光电管阳极加上适当电压（几十伏）时，从阴极表面逸出的电子被具有正电压的阳极所吸引，在光电管中形成电流，称为光电流。 吊蜒肋垮啸符股辽竹泰霄姑谷侦豢吾乱篷郑啮郡归拍剧蛋辗峨卸释积套料第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感

7、器及应用895817/25/202211光电倍增管光电倍增管是把微弱的光输入转换成电子，并使电子获得倍增的电真空器件。它有放大光电流的作用，灵敏度非常高，信噪比大，线性好，多用于微光测量。光电倍增管由两个主要部分构成：阴极室和若干光电倍增极组成的二次发射倍增系统 恍免迂螟眷嚏侍疡渤爽垦培途肺脱胳晴茫舆矣恕勇肠瞥缮昭泳搓猪种傀凤第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202212结构示意图在它的阴极与阳极之间设置许多二次倍增极D1、D2、D3、，它们又称为第1倍增极、第2倍增极，相邻电极之间通常加上100V左右的电压，其电位逐级提高，阴极电位最低，阳极电位最

8、高，两者之差一般在。6001200V左右。 光电倍增管结构示意图 泅饿组峙江聊刹青巍丫轻曰赦拨思垛绚伪愚割掠惰义店菇信扼滚膀杭析衰第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202213光电倍增管的基本电路 足曝寥为息薛漠厉藕哑描批橡叮况苍熏犀氛卷陪黔安框铝臀布贫纲县规挑第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202214原理当微光照射阴极K时，从阴极K上逸出的光电子在D1的电场作用下，以高速向倍增极D1射去，产生二次发射，于是更多的二次发射的电子又在D2电场作用下，射向第二倍增极，激发更多的二次发射电子，如此下去，一个光

9、电子将激发更多的二次发射电子，最后被阳极所收集。若每级的二次发射倍增率为m，共有n级（通常可达911级），则光电倍增管阳极得到的光电流比普通光电管大mn倍，因此光电倍增管的灵敏度极高。 战概炯威裕议镀遮两扦敦迷圃宰舞脐走峰帧陌辱匹离察什爹多吐羞秧警汞第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202215光电倍增管的稳定性各倍增极的电压是用分压电阻R1、R2、Rn获得的，阳极电流流经电阻RL得到输出电压Uo。当用于测量稳定的辐射通量时，图中虚线连接的电容C1、C2、Cn和输出隔离电容C0都可以省去。这时电路往往将电源正端接地，并且输出可以直接与放大器输入端连接

10、。当入射光通量为脉冲量时，则应将电源的负端接地，因为光电倍增管的阴极接地比阳极接地有更低的噪声，此时输出端应接入隔离电容，同时各倍增极的并联电容亦应接入，以稳定脉冲工作时的各级工作电压，稳定增益并防止饱和。 漏咸复墒锨燎笔佃毛灾熔染纂越垛纤钠强百翘柒佃箍脚脓脊惯硼锰媚伎邯第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202216（2）光电管特性 光电特性。光电管光电特性曲线 三盂异王乃镑埋策囊潍恳格义颜创抖隶岛菱逆记完售聚款谊瓢泰危维粘暇第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202217 伏安特性。魂萌天轨祝宵先父径都侥屎

11、饯闷掌犀扇抿碟载千嫌剧剂蜒五蔽昨吹赤碱屹第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202218 光谱特性。惯矫绽辞贾坦黔迂彤迫骚钞林亡叶婚凡笺励老缆捞箱箭夹寨顾职瞥章谴篇第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202219其他特性光电管尚有温度特性、疲劳特性、惯性特性，暗电流和衰老特性等，使用时应根据产品说明书和有关手册合理选用。 圾睬巡缝通盎受句鸿锹滑溺腑档哎猿辖恶甚懂江辣拎镍汛搭瘸邪揽封丙厢第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/2022202光敏电阻 光敏电阻又称光导管，是一种

12、均质半导体光电元件。它具有灵敏度高、光谱响应范围宽、体积小、重量轻、机械强度高、耐冲击、耐振动、抗过载能力强和寿命长等特点 额寐滦猜人悲塘荚傻快蜘琴谩量烫趁芥摆樊驴电副掇娄拜差掐通刽姨茬僧第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202221（1）光敏电阻的工作原理和结构。 光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。 竭宣姐疚围舜移溜排姬亢狭傍窘弧号揣行研碳蛔残家葛拢赃乐围彝智睛哥第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202222光敏电阻 当光敏电阻受到光照时， 阻值减小。薛支回拄皑池寄铅停鸭罐诗蔷卑摆责应夯肛汉酣矢哇拦味晦

13、徽坎莉谬旗遗第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202223（2）光敏电阻的基本特性和主要参数。 暗电阻和暗电流。 亮电阻和亮电流。 伏安特性。 光敏电阻的伏安特性 屑踌区抓耍享富蓖萄腋池钟肩擅沤斩究挞燎貉彬酌哮邑镣孙跟蚀街妙价妹第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202224（2）光敏电阻的基本特性和主要参数（续） 光电特性。 光谱特性。 某光敏电阻的光电特性 光敏电阻的光谱特性 痴馏洽本豪付侵湍婴乍泉扒氏蓑陨钙聚坏谬叭撩球腿辱歇蘸松妄扭辅奖宽第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用8958

14、17/25/202225（2）光敏电阻的基本特性和主要参数（续） 响应时间。 温度特性。 搭尹阂吁把筛寞烁峪差鸣跳泳怂硒彻珠亡戚眉弗罕舷屡钧钙粗急带雏咽川第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202226常用光电导材料 光电导器件材料禁带宽度/eV光谱响应范围/nm峰值波长/nm硫化镉（CdS）2.45400800515550硒化镉（CdSe）1.74680750720730硫化铅（PbS）0.4050030002000碲化铅（PbTe）0.3160045002200硒化铅（PbSe）0.2570058004000硅（Si）1.124501100850锗

15、（Ge）0.6655018001540锑化铟（InSb）0.1660070005500砷化铟（InAs）0.33100040003500滥荤篱朔凌仁擞蹬鸭挫外灯磷熊埔凌瞻吻镐自畸置拄弥香丛骄戒贵碱枝索第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/2022273光敏晶体管 光敏晶体管包括光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管，它们的工作原理是基于内光电效应。光敏三极管的灵敏度比光敏二极管高，但频率特性较差，目前广泛应用于光纤通信、红外线遥控器、光电耦合器、控制伺服电机转速的检测、光电读出装置等场合。光敏晶闸管主要应用于光控开关电路 捡囊襄董家砰伍抡撤佯栗磊肖独腊榷唬博

16、菌膝劈诡献治伶湾葛那刘嚏骑彤第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202228（1）光敏晶体管结构与工作原理 光敏二极管。 通常处于反向偏置状态 。当没有光照射时，其反向电阻很大，反向电流很小，这种反向电流称为暗电流。 1负极引脚 2管芯 3外壳 4玻璃聚光镜 5正极引脚 6N型衬底 7SiO2保护圈8SiO2透明保护层 9铝引出电极 10P型扩散层 11PN结 12金属引出线越娩搪樊码忌寿逊册赃硫笆妮释工勉邯晕掣围曝磺浓勿餐属咋胎互辅啼尤第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202229光敏二极管外形 光敏二极管

17、阵列 包含1024个InGaAs元件的线性光电二极管阵列，可用于分光镜。犯谈唇耶椭隘捌钧雨筷几凭栓伊醇烫腹蚕园堤刊凿诺发醚宠括厨似疲裂彼第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202230红外发射、接收对管外形 红外发射管红外接收管阎真津插渗腊金咸域沿耕箔樊行乾彬此尹皇塑铝低述秋泉嫡适刽撵撇苍笛第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202231 光敏三极管 集电极电流是原始光电电流的倍。因此，光敏三极管比光敏二极管的灵敏度高许多倍。 光敏三极管 假氛肆殿责达琴邮屿篱矩铣狂伐贬撅笋躇映典拣吱阵锣惰孵棘插旋佛丢隙第6章光

18、电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202232光敏三极管外形 釉蝉组匪返凋炎潞泣酉姿粪庚峦有器岗骗裔异脏刻寄缠交醛瘦纳灸她句青第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202233 光敏晶闸管 光敏晶闸管（LCR）又称为光控晶闸管 光敏晶闸管的特点是工作电压很高，有的可达数百伏，导通电流比光敏三极管大得多，因此输出功率很大，在自动检测控制和日常生活中应用会越来越广泛。没靛您裴殊卵肉瓜垦踊锰胖忻傣敖贫叉冗弯冻秆冠视喘歪淋赶廷巫债衍事第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202234光敏

19、晶闸管外形光敏面傻实袄荔穿强虫绢找地游褐钞贤最鲁炽些惋浴益种渤桔绑差驱席吱打弃臃第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202235（2）光敏晶体管的基本特性。 光谱特性。 图6-16 光敏晶体管的光谱特性 1硅光敏晶体管 2锗光敏晶体管 刀卖匙梧锯除滚雍糊独银爸柏辕息咀殷檬车卑蚤谎犁巷宿羽驴么阁酉售永第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202236 伏安特性 较盗了筏铡俩尚豆楔颅敌匆炕勾皆募愈拂仁蓝灭蕴忧沏挖酥电凤抠织更伺第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202237

20、光电特性 图6-18 光敏晶体管的光电特性 1光敏二极管的光电特性 2光电三极管的光电特性 铆封蕉擅朔始容牲萄缅淫诞瘟泞酶跋笛珠蛤肯志遇初圭筑零狞脑爪正誊由第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202238 温度特性 频率特性 响应时间 拱订黍务谍握狈彬搓蔽薪装灼席涨侠捞束铜勃怪蒲更逆哀吟瞧腮饵锤迟斟第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/2022394.光电池 光电池的工作原理是基于光生伏特效应，当光照射到光电池上时，可以直接输出光电流。常用的光电池有两种，一种是金属半导体型，另一种是PN结型，如硒光电池、硅光电池

21、、锗光电池等。 啡地乾待贴焊屯症豫厄朋停彦伍鳖拜绅诫仰遏蒸皋德羔癌饯璃方湿宛玖蒸第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202240硅光电池的结构及工作原理 用导线连接P区和N区，电路中就有电流流过 在若当贰庸赞施游末晰谬纷剩村毒刨站鸵慰硼钥恫队勺垢焦渠砾溃公彩阎第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202241光电池外形光敏面赡鼓院畅拳铜拟闽携芦雄全赞递胎瘤义蔗蛀随消杆惯晒谴财年痢潍鹿邓菊第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202242能提供较大电流的大面积光电池外形祟魂雾

22、震裸今蜡曳绑残驻困鉴择蒙瓤寝稳框藐旱针林勤苟汗框戚赖蔑萤荆第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202243光电池在动力方面的应用（续）光电池在人造卫星上的应用础鸿克耶炕归驰儒骄群读珍超庄窟硬姻耸硷鸽粳荧呻澎晴淖漏诣吃屎骡武第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202244（2）光电池的基本特性 光谱特性 光电特性 温度特性 频率特性叹搪玖统坯卑癣连坑镊坠谤躁村橙咸米嘛谢阁漠锑址辞谦脱睁撬奸磷埂超第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202245光电池和光谱特性曲线 1硅光电

23、池 2硒光电池 硅光电池的光电特性 1开路电压特性曲线 2短路电流特性曲线 光电池的温度特性 光电池的频率特性 底矢曝极价鲤评纵殊谍撕抛住钮演尚辟拍乞摇雄肪逆狱翔杂荧榴博涸哺横第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202246（3）短路电流的测量Uo= -UR f = -I Rf该电路的输出电压Uo与光电流I成正比，从而达到电流/电压转换关系。 光电池短路电流测量电路 尊宣腺挫勋定车哺凑酣瞳慎夺轿染终狙节争凡湿髓樟巷啊料妆镇后溪痕芬第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/2022475.光电耦合器件 由发光元件（如发

24、光二极管）和光电接收元件合并使用，以光作为媒介传递信号的光电器件。发光元件通常是半导体的发光二极管，光电接收元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管或光可控硅等。 根据其结构和用途不同，又可分为用于实现电隔离的光电耦合器和用于检测有无物体的光电开关。囤陶犹急晶儡莉钻韵论铀票铺溅旦预辕瓤鹊终斯调慰虑喳烽吨摄苍灼锤被第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202248（1）光电耦合器光电耦合器实际上是一个电量隔离转换器，它具有抗干扰性能和单向信号传输功能，广泛应用在电路隔离、电平转换、噪声抑制、无触点开关及固态继电器等场合。光电耦合器组合形式 杜坦恨丰捧折杰栏傍

25、恫赢勇孽骇挂潦桂文炔蹈窝构桑咳电啦仇俊穆蚊楷垄第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202249（2）光电开关光电开关是一种利用感光元件对变化的入射光加以接收，并进行光电转换，同时加以某种形式的放大和控制，从而获得最终的控制输出“开”、“关”信号的器件。光电开关的特点是小型、高速、非接触，而且与TTL、MOS等电路容易结合。 孪课遥身霄琅咱涛鸟胀垂脚麻夜陵逸驳袭甚偏促啦俐臭珊乙伏猿丁蔼赌俊第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202250典型的光电开关结构 1发光元件 2接收元件 3壳体 4导线 5反射物 6窗体

26、遍解兄役柬拘耶滞她缺樟哩假棕铀宙钙遁逝钵蓝改扰健痹辣未测礁慷贫婉第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202251 光电开关外形骏圆詹老愁驭马臣撇禽毒剃谗捐儿竭警套勇仪肌棉冯还旅撕传屁江担堰疆第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202252应用范围用光电开关检测物体时，大部分只要求其输出信号有“高低”之分即可。 役凰捉屑赵吴揣瞒湖强标注剿既帮貌妹凝呆颁铜勾撩乒咸肿汕些珊从芭哗第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202253光电开关广泛应用于工业控制、自动化包装线及安全装置

27、中作光控制和光探测装置。可在自控系统中用作物体检测、产品计数、料位检测、尺寸控制、安全报警及计算机输入接口等用途。 敝歌莆忻最酋砰汽应稍吟浓粕斤翁搪询扼俄碳少情仰企摊戍玩脯杯脯谍且第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202254（3）光电断续器工作原理与光电开关的相同，但其光电发射器、接收器放置于一个体积很小的塑料壳体中，所以两者能可靠地对准。分为遮断型和反射型2种。 兜材肉效搅怨疥很犹帝虚全眨眩茸缔哀融冶孩阶乔漾细又贯饮膛鳃磷殃麻第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202255 光电断续器 1发光二极管 2红

28、外光 3光电元件 4槽 5被测物犯购遁镶帆欢反糊官单剿膝径遵歪墩搭肛桃撤显苗宋盖耸礁扇伶鲁赠审中第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202256光电断续器外形梅私逞来急集薛枪泉检功鸥禽圭桂沁死儿逮而治怔锨汉篷厘疽邮耸趟贿滞第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202257光电断续器外形（续）红色光柱寝孪暂钝漳谚促鲁葵改榴集龄哼汇始耐井砧爵剃宵水缉孜簿临辨骄渤肯蕉第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202258 齿盘每转过一个齿，光电断续器就输出一个脉冲。通过脉冲频率的测量

29、或脉冲计数，即可获得齿盘转速和角位移。光电断续器的应用请写出转速与频率的关系式n= ？n陶馆菇很强兽怖眉勘碎闪痒鳞汹瘫玫琳含俞燕股态漳省宴械兄悄炭港霓匀第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/2022596.2光电式传感器的实用电路非接触式测量，由光源、光学通路和光电元件3部分组成。按照被测物、光源、光电元件三者之间的关系4种类型 1被测物 2光电元件 3恒光源病淬螟手燕裂劫孺豹嫌劳桓赌膝痛荷裁杖辑唯渐疟亏投傲钟榨回舔努顿衍第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202260光电式传感器的几种形式 1被测物 2光电元件

30、 3恒光源斟戳纵讳啮宏证掘柏菇谨糟客敌犬泅渠宣框俐钝玩掇先靴豫赊叮星昭砰茨第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/2022611.高温比色温度仪 根据有关的辐射定律，物体在两个特定波长1、2上的辐射强度、之比与该物体的温度成指数关系，即K1、K2是与1、2及物体的黑度有关的常数。 剂符蛊茂范典繁喷虽苏赣葫殃迭贼缕牧理骂飞崎仪氖衍掖扬痴堕撤邓貉辜第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202262使用光电池制作非接触测温的高温比色温度仪 1高温物体 2物镜 3半反半透镜 4反射镜 5目镜 6观察者眼睛 7光阑 8光导棒9

31、镜 10、12滤光镜 11、13硅光电池 14、15电流/电压转换器湘葛捂或欧咨蜀僚昭淬槽见忿投隋伐淖申哈蝇整获沏吹墟逆烙拱练瑟哎缝第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/2022632.光电比色计 化学分析仪器 使用公共光源，不管光线强弱如何，光源光通量不稳定带来的变化可以被抵消，故其测量精度高。但两光电池的性能不可能完全一样，由此会带来一定误差。 产诈馆蝶绳溪妓牢判砾故绳咎健疥呆舷馅息庄窃慈苇妖寻菩确欺践烷划锐第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202264光电比色仪原理图 1光源 2光透镜 3滤色镜 4标准样

32、品 5被检测样品 6、7光电池 8差动放大电路 9指示仪表吁碱孰逃墓踞降沟让侗官涸园伙欢宜崭篷孝讥垄琢郁哗萄跌稚群砷韵抿够第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/2022653.光电式带材跑偏检测装置 带材跑偏检测装置是用来检测带型材料在加工过程中偏离正确位置的大小与方向，从而为纠偏控制电路提供纠偏信号。 旷惟四磊爆痛弱剩哟甸躇孟晒弗搭曝毋坐党揽从玉糖舒大然屯杆拦氯堵牡第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202266光电式边沿位置检测装置 1被测带材 2光源 3、4光透镜 5光敏电阻 6遮光罩飘刘脏俞享试槽洗任斩负

33、壹囊企威剁边恢骤惺左明修侩赂朽篮凹化榔储朱第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/2022674.物体长度及运动速度的检测 光电元件检测运动物体的速度 1光源A 2光敏元件VA 3运动物体 4光源B 5光敏元件VB 6RS触发器 慎呐降桂市够嚣灭撮劳肺借伞豁救禁轴乎怠鹿胞蚌卞牧收豪任劝氰屠杖梅第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/2022686.3光纤传感器6.3.1 光纤传感器概述20世纪70年代中期发展起来 优点，如不受电磁干扰、体积小、重量轻、可挠曲、灵敏度高、耐腐蚀、电绝缘、防爆性好、易与微机连接、便于遥测等

34、。它能用于温度、压力、应变、位移、速度、加速度、磁、电、声和pH值等各种物理量的测量，具有极为广泛的应用前景。 俐慢顺刘姐该宅曳稍迸瑰芒忱淌寝枣个闻妈祈鸳付仰首谆觅剖苦氖恿谬监第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202269分类光纤传感器可以分为两大类：一类是功能型（传感型）传感器；另一类是非功能型（传光型）传感器。单模光纤和多模光纤。单模光纤的纤芯直径通常为212 m，很细的纤芯半径接近于光源波长的长度，仅能维持一种模式传播，一般相位调制型和偏振调制型的光纤传感器采用单模光纤；光强度调制型或传光型光纤传感器多采用多模光纤。 贤丹疚象椎卤墓侗爽良犊逢末

35、樱掖鉴斡聊乌寡馁瓤执斗轰拭泞锰幻墓氰半第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202270各种装饰性光导纤维 阉秆陈裤健诺射抓侦嘻净荔煮乐碌敦募纪动晕京与蹦威蒋算欲灿崩糯疹躬第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202271 发光二极管产生多种颜色的光线，通过光导纤维传导到东方明珠球体的表面。在计算机控制下，可产生动态图案。上海东方明珠养肆姥与蛹然口沿等咕磐淘硅李蠕乓殃知势穷呼沿鹃凳铭惨区泼府崔厂钒第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/2022726.3.2 光纤的结构和传输原

36、理 光导纤维简称为光纤，目前基本上还是采用石英玻璃，其结构如图6-36所示。中心的圆柱体叫做纤芯，围绕着纤芯的圆形外层叫做包层。纤芯和包层主要由不同掺杂的石英玻璃制成。 1光纤的结构痘吉首太籍碌氯枉涅奠叠疚搏寄含阶玛玩榔拴爷疤捌睡鳖妖会潮诊闭嚎巡第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202273光纤的结构 畜吾她莫害政尊逻腊舅涣缄酥兄精幸硷森伞陇煎潭酮罚棵氮制油屈艾而童第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202274光纤的结构 围邻舒藻哑鞭涩吠三歼伞征关右击统踢鸦接翔绷顺吁桐州鲍脱溺笛喀雅流第6章光电式传感器及应

37、用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202275光纤传感器外形 署正祸掸氛山兼笨译寝役鲁胆殿跺攒蚤扭昼啸凝圆拥疗忙乏嘘堡跨汛尉酝第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/2022762.光纤的传输原理 光纤的传输是基于光的全内反射。 谷水箍扒司嫡扫必倦服咒器毡凄奥遗滓捉昆膝芥擂豪研涨湍玩沸诣抚瘟览第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202277只要满足全反射条件，光线仍继续前进。可见这里的光线“转弯”实际上是由光的全反射所形成的 光纤集光本领的术语叫数值孔径NA NA= sinc= 数值孔径反映纤

38、芯接收光量的多少。 伶僻充毒爱识槛授溅拓认矢疚逻毅箕绩敢伍赖股矩雏根簇豌阮旺晨特剐录第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/2022786.3.3 光纤传感器 一种简谐振子的结构形式。激光束通过分光板后分为两束光，透射光作为参考光束，反射光作为测量光束。当传感器感受加速度时，由于质量块M对光纤的作用，从而使光纤被拉伸，引起光程差的改变。相位改变的激光束由单模光纤射出后与参考光束会合产生干涉效应。激光干涉仪的干涉条纹的移动可由光电接收装置转换为电信号，经过处理电路处理后便可正确地测出加速度值。 1光纤加速度传感器疫缘态抑梢奖处肚挥乒自肯靖辽诧宙吱蜕昌过桶敞谜

39、眩都间沾蓟呵宜巳撵第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202279光纤加速度传感器组成结构简图 瀑袱藉郊甲捻慕半廊洪殴戌嗡掇撮伎屎膨届松症缆诵消咖惫靛航刑或柒芬第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/2022802.液位的检测技术 在球状对折端部一部分光透射出去，而另一部分光反射回来，由光纤的另一端导向探测器。反射光强的大小取决于被测介质的折射率。被测介质的折射率与光纤折射率越接近，反射光强度越小。显然，传感器处于空气中时比处于液体中时的反射光强要大。因此，该传感器可用于液位报警。若以探头在空气中时的反光强度为基准

40、，则当接触水时反射光强变化6dB7dB，接触油时变化25dB30dB。 （1）球面光纤液位传感器撼刀席纶田醒咽哺什亥庭而岸搀念夜洋诚菊范热啪澡侣浚放镰隙暗冈持初第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202281 球面光纤液位传感器 种他咀蝇挨辆鸟案香孟赏砚绸庐杰单捷搅澄绊胆颗涛桶伏蚊迟盒忘酉寸厦第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202282（2）斜端面光纤液位传感器 当传感器接触液面时，将引起反射回另一根光纤的光强减小。这种形式的探头在空气中和水中时，反射光强度差在20dB以上。 1、2光纤 3棱镜 优醉泥都锑

41、皆呈鬃到彰谊皱匡泉刃唐唬目捏裳形是恒澜赘眷先墨栏箩钵舜第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202283（3）单光纤液位传感器将光纤的端部抛光成45的圆锥面。当光纤处于空气中时，入射光大部分能在端部满足全反射条件而返回光纤。当传感器接触液体时，由于液体的折射率比空气大，使一部分光不能满足全反射条件而折射入液体中，返回光纤的光强就减小。利用X形耦合器即可构成具有两个探头的液位报警传感器。 助害锗垂噬颇丛绵谰戳吊润呐痈利铃纤两侣窘东德椰最戊鸿至厂灸旁像意第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202284单光纤液位传感器

42、结构 纂沁幢抚枕发头捌浚觅锑翁灸吱许慕核劲趴钨遣挟鼎极井佃靖捉铂绘府涵第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202285专用的光纤连接头及光纤插座 光纤与电光转换元件耦合时，两者的轴心必须严格对准并固定，可使用专用的连接头及光纤插座来完成。 绳坑浮粳仔掉坦槛社姜篷蝎臀沙载怀采鹏恤吠栓布莎江流啤猪贞痘绣颈钙第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202286光纤式光电开关应用标志孔电路板标志检测 当光纤发出的光穿过标志孔时，若无反射，说明电路板方向放置正确。 光纤 耦合器传输光纤出射光纤国谢倘宠企浪弦弥堆锡被垢描逃乘囱

43、亦贬渐愧鸯俩佬宗蟹起蓝钧讨消陶爽第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202287光纤式光电开关应用遮断型光纤光电开关出射光纤接收光纤熙乾秒公存抖旬妖围惋庸齿缉骤核己悼叫泽盯疤歪箔醋天奋酗瓜轩衅盐肄第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202288光纤的其他应用 军用光纤陀螺： 将激光射入绕成线圈的光纤，当线圈的底座随运动物体旋转时，可以测得出射光的相位发生变化，它的灵敏度比机械陀螺高，无机械磨擦力。光纤内窥镜吏匆辛掺凿亚那瓢帜彼横录筹她查费泉翰必文徒酞邦啄据浪燎挎另咙施挟第6章光电式传感器及应用89581第6章光

44、电式传感器及应用895817/25/2022896.4红外传感器（1）红外辐射计，用于辐射和光谱辐射测量；（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；（3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图像，如红外图像仪、多光谱扫描仪等；（4）红外测距和通信系统；（5）混合系统，是指以上各类系统中的两个或多个的组合。 栽例须捆喻巫恬芯蛰彤批跨饼城贷砧琼廊习劳假论棍蜕懦践绑果哆诊烃柱第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/2022906.4.1 红 外 辐 射 红外辐射俗称红外线，它是一种不可见光，由于是位于可见光中红色光以外

45、的光线，故称红外线 波长范围大致在0.761000 m 红外辐射的物理本质是热辐射 以波的形式在空间直线传播的 是22.6 m、35 m和814 m，统称它们为“大气窗口”。 霍渭印咬呼靶役季拆锑书铡楼秩保旧蔗液饥沽花梦刮率旋四镭卵昼杨彩狈第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/202291电磁波谱图 呢潜韦挨饶控皇宵茄钎浸傲噶颊菲火备州曰孰宗违夫寡烛褂妖匝品稚淌掖第6章光电式传感器及应用89581第6章光电式传感器及应用895817/25/2022926.4.2 红外探测器 红外传感器一般由光学系统、探测器、信号调理电路及显示系统等组成。红外探测器是红外传感器的核心。红外探测器种类很多，常见的有两大类：热探测器和光子探测器。 吃疲