3.1.1光电式传感器测量转速原理

●项目——速度检测●任务——光电式传感器转速检测►任务导入在各种车辆的运转、机械设备的运行中，都需要对转速进行检测。

光电式传感器转速检测►光电传感器光电式传感器转速检测●定义：将被测量的变化通过光信号变化转换成电信号的器件，称为光电传感器或光电元件。优点应用√结构简单√精度高√响应快√非接触√计算机、自动检测√控制系统►光电效应光电式传感器转速检测●工作原理：基于光电效应。用光照射某一物体，可以看作物体受到一连串具有一定能量的光子的轰击，组成这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。外光电效应内光电效应光生伏特效应►光电效应——外光电效应光电式传感器转速检测物体在光线作用下，内部电子吸收能量后，逸出物体表面的现象称为外光电效应。基于该效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。光子能量被电子吸收后，能量转化为电子逸出功A0和动能电子质量电子逸出速度物体的表面电子逸出功►光电效应——外光电效应光电式传感器转速检测不同材料有不同的逸出功，对某种材料而言有一个频率限，当入射光的频率低于此频率限时，不论光强多大，也不能激发电子，此频率限成为“红限”。光子能量被电子吸收后，能量转化为电子逸出功A0和动能电子质量电子逸出速度物体的表面电子逸出功●光电管由一个阴极和一个阳极构成，并密封在一支真空玻璃管内。光电管的阴极是接受光的照射，它决定了器件的光电特性。阳极由金属丝做成，用于收集电子。►光电效应——外光电效应

1.光电管真空光电管的结构和实物图a)中心阳极型b)半圆柱面阴极型c)实物图接受光的照射，它决定了器件的光电特性由金属丝做成，用于收集电子光电式传感器转速检测●当阴极受到适当波长的光线照射时，电子克服金属表面对它的束缚而逸出金属表面，形成电子发射。电子被带正电位的阳极所吸引，在光电管内就有了电子流，在外电路中便产生了电流。

1.光电管——工作原理►光电效应——外光电效应光电式传感器转速检测●由于材料的逸出功不同，所以不同材料的光电阴极对不同频率的入射光有不同的灵敏度，人们可以根据检测对象选择不同阴极材料的光电管。

1.光电管——工作原理►光电效应——外光电效应光电式传感器转速检测►光电效应——外光电效应2.光电倍增管K光电阴极若干倍增极阳极倍增极上的涂料在电子轰击下能发射更多电子，倍增极之间有依次增大的加速电压。►光电效应——外光电效应2.光电倍增管●光电倍增管能将一次次闪光转换成一个个放大了的电脉冲，然后送到电子线路去，记录下来。当光照射到光阴极时，光阴极向真空中激发出光电子。这些光电子按聚焦极电场进入倍增系统，并通过进一步的二次发射得到的倍增放大。然后把放大后的电子用阳极收集作为信号输出

K►光电效应——内光电效应●定义：在光线的作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应。光敏电阻光敏二极管光敏三极管光电式传感器转速检测►光电效应——内光电效应●光敏电阻是采用半导体材料制成的利用内光电效应工作的光电器件，又称光导管。1.光敏电阻√电导率增大电阻值变小√纯电阻元件，其材料有金属硫化物、硒化物、碲化物等半导体材料光电式传感器转速检测●在玻璃底板上均匀地涂上薄薄的一层半导体物质，半导体的两端装上金属电极，使电极与半导体层可靠地电接触，然后将它们压入塑料封装体内。为了防止周围介质的污染，在半导体光敏层上覆盖一层漆膜，漆膜成分的选择应该使它在光敏层最敏感的波长范围内透射率最大。►光电效应——内光电效应1.光敏电阻——光敏电阻的结构光敏电阻的结构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-引线光电式传感器转速检测►光电效应——内光电效应1.光敏电阻——光敏电阻的原理●工作时，光敏电阻两电极间加上电压，其中便有电流通过。√无光照时，光敏电阻值(暗电阻)很大，电路中电流很小；√当有光照时，由于光电导效应，光敏电阻值(亮电阻)急剧减少，电流迅速增加，电流随着光强的增加而变大，实现了光电转换。光电式传感器转速检测►光电效应——内光电效应1.光敏电阻——光敏电阻的参数光电流亮电阻暗电阻和暗电流光敏电阻在室温条件下，在全暗后经过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。此时流过的电流，称为暗电流。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。亮电流与暗电流之差，称为光电流。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。光电式传感器转速检测光电式传感器转速检测●定义：光电二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。►光电效应——内光电效应2.光敏二级管光电式传感器转速检测►光电效应——内光电效应2.光敏二级管光敏二极管的符号和接线●光敏二极管工作在反向状态，无光照时，反向电阻很大，反向电流很小，这反向电流称为暗电流，处于截止状态。●有光照时，半导体内受激发产生电子—空穴对，少数载流子浓度大大增加，在反向电压的作用下，形成光电流，处于导通状态。光的照度越大，光电流越大。►光电效应——光生伏特效应●定义：在光线的作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应。基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。光电式传感器转速检测光电式传感器转速检测►光电效应——光生伏特效应1.光电池●定义：光电池是一种利用光生伏特效应把光直接转换成电能的半导体光电器件。●实质：在有光线作用时实质就是电源，电路中有了这种器件就不需要外加电源。硒光电池砷化镓光电池硅光电池锗光电池●它是在一块N型硅片上用扩散的办法掺入一些P型杂质(如硼)形成PN结。当光照到PN结区时，如果光子能量足够大，将在结区附近激发出电子-空穴对，在N区聚积负电荷，P区聚积正电荷，这样N区和P区之间出现电位差。若将PN结两端用导线连起来，电路中有电流流过，电流的方向由