光电传感器论文

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光电传感器在汽车技术中的应用 毕业论文

光电传感器在汽车技术中的应用  毕业论文

光电传感器在汽车技术中的应用Photoelectric sensor in automotive technology and Application摘要: 光电传感器是把被测量的变化转换成光信号的变化,然后,借助光电元件把光信号转换成电信号来实现控制。

如光电开关、光感电阻、光感二极管、光电池、光纤等。

光电式传感器在检测和控制领域中应用非常广泛,它是采用光电元件作为检测元件的传感器,具有反应快、精度高、非接触等优点,而且可测参数多,结构简单,形式灵活多样。

本文列举了光电传感器技术在一些领域里的应用。

并阐述了当前传感器技术的发展现状以及发展趋势。

关键词:光电效应光电器件常见故障检测控制发展趋势Photoelectric sensors in automotive applicationAbstract:A photoelectric sensor is measured change is converted into optical signal changes, and then, with the aid of photoelectric element to convert optical signals into electrical signals to control. Such as a photoelectric switch, light resistance, light diode, light battery, such as fiber. Photoelectric sensor in test and control field is widely used, it is used as a photoelectric element detection sensor, a quick reaction, high precision, non-contact and other advantages, and can measure many parameters, and has the advantages of simple structure, flexible and diverse forms. This article lists the photoelectric sensor technology in some fields of application. Elaborated the current sensor technology development status and trend of development.Keywords:Photoelectric effect Optoelectronic devices Common faultDetection and control Development trend目录绪论 (9)汽车作为现代人类社会的交通工具,汽车在人类社会的政治、经济、社会生活各个领域已占据相当重要的地位,为人类经济的发展和社会的进步做出了巨大的贡献,汽车已成为人类文明与进步的象征和标志之一。

传感器课程设计论文光电

传感器课程设计论文光电

传感器课程设计论文光电一、教学目标本课程旨在通过学习光电传感器的相关知识,使学生掌握光电传感器的基本原理、主要类型及其应用。

在知识目标方面,要求学生了解光电效应、光电器件的工作原理,掌握光电传感器的组成、特性及基本应用。

在技能目标方面,要求学生能够分析实际问题,选择合适的光电传感器进行设计、调试和应用。

在情感态度价值观目标方面,培养学生对科技创新的兴趣,增强环保意识,明白光电传感器在节能减排方面的重要性。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括光电传感器的基本原理、主要类型及其应用。

首先,介绍光电效应和光电器件的工作原理,使学生了解光电传感器的工作基础。

其次,介绍各种光电传感器(如光敏电阻、光电晶体管、光电二极管等)的组成、特性及应用,使学生掌握实际应用中如何选择和利用光电传感器。

再次,通过实际案例分析,使学生学会分析问题、解决问题,提高学生的实际应用能力。

最后,介绍光电传感器在节能减排方面的应用,提高学生的环保意识。

三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行。

首先,采用讲授法,系统地传授光电传感器的基本原理、主要类型及其应用。

其次,采用讨论法,引导学生主动思考、提问,培养学生的创新思维。

再次,采用案例分析法,使学生学会分析实际问题,提高学生的实际应用能力。

此外,还将安排实验环节,使学生在动手实践中掌握光电传感器的工作原理和应用方法。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将选择和准备以下教学资源:教材《传感器技术与应用》、参考书《光电传感器》、多媒体资料(包括光电传感器的原理动画、实际应用案例等)、实验设备(如光电传感器、实验板等)。

这些教学资源将有助于提高学生的学习兴趣,帮助学生更好地理解和掌握光电传感器的相关知识。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果,本课程将采用多元化的评估方式。

平时表现方面,将通过课堂参与、提问、讨论等方式进行评估。

光电传感器在机械系统中的应用研究

光电传感器在机械系统中的应用研究

光电传感器在机械系统中的应用研究近年来,随着科技的不断进步,光电传感器在机械系统中的应用逐渐成为一个热门的研究课题。

光电传感器作为一种新型的传感器,具有光学、电学和机械学的特性,可以满足机械系统对精准和灵敏控制的需求。

本文将探讨光电传感器在机械系统中的应用研究,包括其原理、优势以及在不同领域的应用案例。

一、光电传感器的原理与优势光电传感器是基于光电效应的传感器,通过接收和发射光信号来感知和测量物体的位置、距离、形状等信息。

它主要由光源、光敏元件和信号处理电路组成。

当物体与光电传感器之间存在物理量时,光敏元件会将光信号转换为电信号,进而通过信号处理电路进行处理和分析。

光电传感器相较于传统传感器,具有以下几个优势。

首先,光电传感器具有快速响应的特点,在检测过程中能够实时感知物体的变化。

其次,光电传感器具有非接触式测量的特性,不会对测量物体产生干扰,同时也不易受到外界环境的影响。

最后,光电传感器具有较高的测量精度和分辨率,可以满足机械系统对高精度控制的需求。

二、光电传感器在机械系统中的应用案例2.1 自动化生产线在自动化生产线中,光电传感器被广泛应用于物体识别和位置测量。

例如,在汽车制造过程中,光电传感器可用于检测传送带上的车身零部件,实现高速准确的物体识别。

此外,光电传感器还可以用于制动和离合器系统的位置检测,保证机械系统的正常运行。

2.2 机器人导航与感知光电传感器在机器人导航与感知中发挥着重要作用。

通过安装在机器人身上,光电传感器能够对环境中的物体、障碍物进行感知和识别。

在室内环境中,机器人可以利用光电传感器检测室内家具的位置和布局,实现智能导航。

在室外环境中,光电传感器可以对外界光照强度进行感知,调整机器人的行走路径,提高机器人导航的精度和安全性。

2.3 医疗影像系统医疗影像系统中的光电传感器主要用于图像采集和信号处理。

例如,通过使用光电传感器对X射线的光强度进行测量,可以获取高质量的医疗影像。

传感器的原理及其应用论文范文

传感器的原理及其应用论文范文

传感器的原理及其应用1. 介绍本文将介绍传感器的原理和其在各个领域的应用。

传感器是一种用于检测和测量环境中各种物理量的设备。

它们广泛应用于工业、医疗、环境保护、军事等领域。

本文将首先介绍传感器的工作原理,然后详细讨论传感器在不同领域的应用。

2. 传感器的工作原理传感器的工作原理基于各种物理现象,如光电效应、热敏效应、压电效应等。

以下是几种常见的传感器工作原理:2.1 光电传感器光电传感器利用光电效应测量光的强度和特性。

当光照射到光电传感器上时,光会激发光电元件内的电子,产生电流。

通过测量电流的大小,可以得知光的强度和特性。

光电传感器广泛应用于自动化控制、安防和光通信等领域。

2.2 温度传感器温度传感器根据物质的热敏性质来测量温度。

常见的温度传感器包括热电偶和热电阻。

热电偶利用两种不同金属的电极在不同温度下产生电势差,从而测量温度。

热电阻则根据电阻值随温度变化的特性来测量温度。

温度传感器广泛应用于气象、工业过程控制和家用电器等领域。

2.3 压力传感器压力传感器用于测量压力的大小。

它们通过将压力转化为力或位移,再测量这些参数来得知压力。

常见的压力传感器包括电阻应变式传感器和压电传感器。

电阻应变式传感器根据压力引起的电阻变化来测量压力。

压电传感器则利用压电效应,将压力转化为电荷来测量压力。

压力传感器广泛应用于工业自动化、汽车、航空航天等领域。

2.4 气体传感器气体传感器用于检测环境中的气体浓度。

常见的气体传感器包括气敏传感器和红外线传感器。

气敏传感器基于物质与气体之间的化学反应来测量气体浓度。

红外线传感器利用气体对红外线的吸收特性来测量气体浓度。

气体传感器广泛应用于空气质量监测、工业过程控制和燃气检测等领域。

3. 传感器的应用传感器在各个领域都有广泛的应用。

以下是几个领域中传感器的应用示例:3.1 工业控制在工业控制中,传感器被用于监测和控制生产过程中的各种参数。

例如,温度传感器可用于监测设备和物料的温度,以确保生产过程的稳定性。

光电传感器论文

光电传感器论文

光电传感器摘要:在科学技术高速发展的现代社会中,人类已经入瞬息万变的信息时代,人们在日常生活,生产过程中,主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输,来实现制动控制,自动调节,目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。

由于微电子技术,光电半导体技术,光导纤维技术以及光栅技术的发展,使得光电传感器的应用与日俱增。

这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点,在自动检测技术中得到了广泛应用,它一种是以光电效应为理论基础,由光电材料构成的器件。

一、理论基础——光电效应光电效应一般有外光电效应、光导效应、光生伏特效应。

光照在照在光电材料上,材料表面的电子吸收的能量,若电子吸收的能量足够大是,电子会克服束缚脱离材料表面而进入外界空间,从而改变光电子材料的导电性,这种现象成为外光电效应根据爱因斯坦的光电子效应,光子是运动着的粒子流,每种光子的能量为hv(v为光波频率,h为普朗克常数,h=6.63*10-34 J/HZ),由此可见不同频率的光子具有不同的能量,光波频率越高,光子能量越大。

假设光子的全部能量交给光子,电子能量将会增加,增加的能量一部分用于克服正离子的束缚,另一部分转换成电子能量。

根据能量守恒定律:式中,m为电子质量,v为电子逸出的初速度,A微电子所做的功。

由上式可知,要使光电子逸出阴极表面的必要条件是h>A。

由于不同材料具有不同的逸出功,因此对每一种阴极材料,入射光都有一个确定的频率限,当入射光的频率低于此频率限时,不论光强多大,都不会产生光电子发射,此频率限称为“红限”。

相应的波长为式中,c为光速,A为逸出功。

二、光电元件及特性根据外光电元件制造的光电元件有光电子,充气光电管和光电倍曾管。

1.光电管光电管的种类繁多,典型的产品有真空光电管和充气光电管,光它的外形和结构如图1所示,半圆筒形金属片制成的阴极K和位于阴极轴心的金属丝制成的阳极A封装在抽成真空的玻壳内,当入射光照射在阴极上时,单个光子就把它的全部能量传递给阴极材料中的一个自由电子,从而使自由电子的能量增加h。

光电传感器原理及应用的探讨论文

光电传感器原理及应用的探讨论文

光电传感器原理及应用的探讨论文摘要在科学技术高度发展的现代社会中,我们主要依靠检测技术获取、筛选和传输信息来实现自动控制。

光电传感器本身具有反应快、精度高、可靠性高等优点,而且其在测量速度方面较快,所以在自动测量领域中得到了广泛的应用。

本文主要针对光电传感器的原理以及其应用等相关问题进行简要探讨。

关键词光电效应;外光电效应;内光电效应;光电子在社会和经济快速发展的背景下,信息技术获得了广泛的应用,并在现代社会中发挥着重要的作用。

很多人在得到资料后通过一系列科学的分析,加工,处理,才能正确认识和把握规律,促进科技工艺的发展。

通过对信息的自动采集和过滤,获取有效的控制信息,可以提升企业的竞争力。

光电子和微电子技术的有效结合,形成了新的光电传感信息技术,这一技术的应用,使精度更高,响应速度更快,是具有高可靠性和高精确度的光电传感器,并且能对表格进行更灵活的测量,在自动检测技术当中得到了非常广泛的应用。

光电传感器的应用可以实现对光学部件的有效检测。

1 光电效应理论基础光电效应分为外部和内部光电效应光电效应。

外部光电效应指的是表面电子的某些对象的光照射发生逃逸的现象,也称为电光效应以外光电子效应。

基于在光电元件上具有光电管,光电倍增管等光学效应的外部光电效应是指光对下一个对象造成影响时,原子的内部电子被释放,但这些电子不会发生表面的逃逸现象,而是仍保持在所述主体的内部,从而使所述被摄体的变化的电阻率或产生电动势。

主要包括光敏电阻器,光电二极管,光电池等光电元件。

在光电材料的光,电子材料吸收能量,如果电子的表面能吸收足够的,电子将克服逃逸的束缚到空间,这是光电效应以外的外表面。

因此,如果光电子逃逸面中,w不同的材料具有不同的功函数,入射光具有一定的频率限制,并且仅当入射光的频率大于该频率的限制,将已光电子,否则力度不大,也不会有光电子,这个频率所具有的上限我们一般把它称为“红色极限”。

而光在电效应当中,价带与正常情况下的那些半导体材料之间所具有的带隙能量间隔在导带之间,价带电子不会自发如果通过转换到导带,使得导电半导体材料少得多的导电,但是,以某种方式与价带电子提供能量,它可以被激发到导带,形成一个载体,增加的方式的导电性时,光对于入射光的能量的激励。

光传感器的原理和应用论文

光传感器的原理和应用论文

光传感器的原理和应用引言光传感器是一种能够将光信号转换为电信号的设备。

它可以利用光元件的特性来测量光的强度、频率、波长以及能量等参数。

随着科技的不断发展,光传感器在各个领域中得到了广泛的应用,如环境监测、光通信、机器视觉等。

本文将介绍光传感器的原理和应用。

光传感器的原理光传感器的原理基于光电效应和半导体光电器件的工作原理。

光电效应是指当光照射到材料表面时,会引起材料中的束缚电子跃迁到导带中,并产生电流。

常见的光电效应包括光致发光效应、光电效应和光致发热效应。

光电器件是实现光传感器的关键部件,常用的光电器件包括光敏电阻、光敏二极管、光电二极管、光电晶体管和光电三极管等。

这些器件根据其材料、结构和工作原理的不同,可以实现不同的光测量功能。

光传感器的应用光传感器在许多领域中得到了广泛的应用。

以下是一些典型的应用领域:1. 环境监测光传感器可以用于环境监测,如测量光照强度、紫外线辐射、空气质量等。

通过实时监测这些参数,可以有效地改善人们的生活环境。

•监测室内光照强度,调节照明设备的亮度,提高能源利用效率。

•监测紫外线辐射,保护人们的皮肤免受紫外线伤害。

•监测空气质量,及时发现并解决空气污染问题。

2. 光通信光传感器在光通信领域中起着重要的作用。

光通信是通过光传感器将信息转换为光信号,通过光纤进行传输和接收。

与传统的电信号传输相比,光通信具有更高的传输速率、更低的信号衰减和更远的传输距离等优点。

•光传感器接收光信号,并将其转换为电信号,用于光通信系统的接收端。

•光传感器可以在光通信系统中用于光信号的发射和接收,实现高速的数据传输。

3. 机器视觉光传感器在机器视觉领域中起着关键的作用。

机器视觉是通过光传感器获取图像信息,并对图像进行分析和处理,达到目标检测、图像识别和图像处理等目的。

•光传感器可以用于机器视觉系统的图像采集,获取目标的图像信息。

•光传感器可以将光信号转换为电信号,并通过图像处理算法进行图像分析和处理。

传感器课程论文(光电传感器)

传感器课程论文(光电传感器)

传感器原理及工程应用课程论文题目:光电传感器的应用学院:XXXXXXXXX学院专业:电子信息科学与技术学号:XXXXXXX:XXX成绩:光电传感器的应用XXXXXXXXXXXXXXX电子系摘要:与传统传感器相比,光电传感器利用光电原件作为检测元件,具有非接触、反应快、可测参数多、精度高、结构简单等优点,而在相关行业、领域中得到了广泛应用,随着现代电子技术的研究不断深入,新型光电传感器在性能、质量价格等方面更具有优势,本文仅就光电传感器原理,其类别与其发展等问题做探讨。

关键词:光电传感器原理分类应用与发展0引言新技术革命的到来,世界开始进入信息时代。

在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

如今,传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。

可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。

1光电传感器的原理光电传感器是指能够将可见光转换成某种电量的传感器。

光电传感器的物理基础是光电效应,即光敏材料的电学特性因受到光的照射而发生变化。

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,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〔<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。

在外电场的作用下,光电载流子参于导电,形成比暗电流大得多的反向电流,该反向电流称为光电流。

光电流的大小与光照强度成正比,于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。

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。

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光电传感器关键字:光电效应 光电元件 光电特性 传感器分类 传感器应用 摘要:在科学技术高速发展的现代社会中,人类已经入瞬息万变的信息时代,人们在日常生活,生产过程中,主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输,来实现制动控制,自动调节,目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。

由于微电子技术,光电半导体技术,光导纤维技术以及光栅技术的发展,使得光电传感器的应用与日俱增。

这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点,在自动检测技术中得到了广泛应用,它一种是以光电效应为理论基础,由光电材料构成的器件。

正文:一、理论基础——光电效应光电效应一般有外光电效应、光导效应、光生伏特效应。

光照在照在光电材料上,材料表面的电子吸收的能量,若电子吸收的能量足够大是,电子会克服束缚脱离材料表面而进入外界空间,从而改变光电子材料的导电性,这种现象成为外光电效应根据爱因斯坦的光电子效应,光子是运动着的粒子流,每种光子的能量为hv(v 为光波频率,h 为普朗克常数,h =6.63*10-34 J/HZ),由此可见不同频率的光子具有不同的能量,光波频率越高,光子能量越大。

假设光子的全部能量交给光子,电子能量将会增加,增加的能量一部分用于克服正离子的束缚,另一部分转换成电子能量。

根据能量守恒定律:式中,m 为电子质量,v 为电子逸出的初速度,A 微电子所做的功。

由上式可知,要使光电子逸出阴极表面的必要条件是h>A 。

由于不同材料具有不同的逸出功,因此对每一种阴极材料,入射光都有一个确定的频率限,当入射光的频率低于此频率限时,不论光强多大,都不会产生光电子发射,此频率限称为“红限”。

相应的波长为 式中,c 为光速,A 为逸出功。

当受到光照射时,吸收电子能量,其电阻率降低的导电现象称为光导效应。

它属于内光电效应。

当光照在半导体上是,若电子的能量大与半导体禁带的能级宽度,则电子从价带跃迁到导带,形成电子,同时,价带留下相应的空穴。

电子、空穴仍留在半导体内,并参与导电在外电场作用下形成的电流。

除金属外,多数绝缘体和半导体都有光电效应,半导体尤为显著,根据光导效应制造的光电元件有固有入射光频率,当光照在光电阻上,其导电性增强,电阻值下降。

光强度愈强,其阻值愈小,若停止光照,其阻值恢复到原阻值。

半导体受光照射产生电动势的现象称为光生伏特效应,据此效应制造的光电器件有光电池,光电二极管,管控晶闸管和光耦合器等。

二、光电元件及特性A -h m 212νν=A hc K =λ根据外光电元件制造的光电元件有光电子,充气光电管和光电倍曾管。

1.光电管 光电管的种类繁多,典型的产品有真空光电管和充气光电管,光它的外形和结构如图1所示,半圆筒形金属片制成的阴极K 和位于阴极轴心的金属丝制成的阳极A 封装在抽成真空的玻壳内,当入射光照射在阴极上时,单个光子就把它的全部能量传递给阴极材料中的一个自由电子,从而使自由电子的能量增加h 。

当电子获得的能量大于阴极材料的逸出功A 时,它就可以克服金属表面束缚而逸出,形成电子发射。

这种电子称为光电子,光电子逸出金属表面后的初始动能为2)21(mv光电管正常工作时,阳极电位高于阴极,如图2所示。

在人射光频率大于“红限”的前提下,从阴极表面逸出的光电子被具有正电位的阳极所吸引,在光电管内形成空间电子流,称为光电流。

此时若光强增大,轰击阴极的光子数增多,单位时间内发射的光电子数也就增多,光电流变大。

在图2所示的电路中,电流和电阻只上的电压降就和光强成函数关系,从而实现光电转换。

当光线照射到光电阴极K 上时,电子从阴极表面逸出,并被光电阳极的正电厂吸收,外电路产生电流I ,在负载电阻 L R 上的电压0U 光电管的光电特性如图3 所示,从图中可知,在光通量不太大时,光电特性基本是一条直线。

2.光电倍曾管 由于真空光电管的灵敏度低,因此人们研制了具有放大光电流能力的光电倍增管。

图4是光电倍增管结构示意图。

从图中可以看到光电倍增管也有一个阴极K 和一个阳极A ,与光电管不同的是在它的阴极和阳极间设置了若干个二次发射电极,D1、D2、D3…它们称为第一倍增电极、第二倍增电极、…,倍增电极通常为10~15级。

光电倍增管工作时,相邻电极之间保持一定电位差,其中阴极电位最低,各倍增电极电位逐级升高,阳极电位最高。

当入射光照射阴极K 时,从阴极逸出的光电子被第一倍增电极D1加速,以高速轰击D1 ,引起二次电子发射,一个入射的光电子可以产生多个二次电子, D1发射出的二次电子又被D1、D2问的电场加速,射向D2并再次产生二次电子发射……,这样逐级产生的二次电子发射,使电子数量迅速增加,这图1光电光结构示意图图2光电管测量电路 图3光电管的光电特性 图4光电倍增结构示意图些电子最后到达阳极,形成较大的阳极电流。

若倍增电极有n 级,各级的倍增率为σ ,则光电倍增管的倍增率可以认为是σN ,因此,光电倍增管有极高的灵敏度。

在输出电流小于1mA 的情况下,它的光电特性在很宽的范围内具有良好的线性关系。

光电倍增管的这个特点,使它多用于微光测量。

3、光敏电阻 光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。

在半导体光敏材料的两端装上电极引线,将其封在带有透明窗的管壳里就构成了光敏电阻。

光敏电阻的特性和参数如下:1)暗电阻 光敏电阻置于室温、全暗条件下的稳定电阻值称为暗电阻,此时流过电阻的电流称为暗电流。

2)亮电阻 光敏电阻置于室温和一定光照条件下测得稳定电阻值称为亮电阻,此时流过电阻的电流称为亮电流。

4、伏安特性 光敏电阻两端所加的电压和流过光敏电阻的电流间的关系称为伏安特性,如图5所示。

从图中可知,伏安特性近似直线,但使用时应限制光敏电阻两端的电压,以免超过虚线所示的功耗区。

图5光敏电阻的伏安特性5、光电特性 光敏电阻两极间电压固定不变时,光照度与亮电流间的关系称为光电特性。

光敏电阻的光电特性呈非线性,这是光敏电阻的主要缺点之一。

6、光谱特性 入射光波长不同时,光敏电阻的灵敏度也不同。

入射光波长与光敏器件相对灵敏度间的关系称为光谱特性。

使用时可根据被测光的波长范围,选择不同材料的光敏电阻。

7、响应时间 光敏电阻受光照后,光电流需要经过一段时间(上升时间)才能达到其稳定值。

同样,在停止光照后,光电流也需要经过一段时间(下降时间)才能恢复到其暗电流值,这就是光敏电阻的时延特性。

光敏电阻上升响应时间和下降响应时间约为10-1~10-3s ,即频率响应为10Hz ~1000Hz ,可见光敏电阻不能用在要求快速响应的场合,这是光敏电阻的一个主要缺点。

8、温度特性 光敏电阻受温度影响甚大,温度上升,暗电流增大,灵敏度下降,这也是光敏电阻的另一缺点。

9、频率特性 频率特性是指外加电压和入射光强一定是,光电流I 与入射光的调制频率f 之间的关系,)(f κ=I ,光电二极管的频率特性较光电三极管的频率特性好,这是由于光电三极管的基射结存在电容和载流子基区需要时间的缘故。

利用内光电效率原理制造的光电元件的频率特性最差,这是由于俘获载流子和释放电荷都需要一定时间的缘故。

三、光电传感器光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的,它的基本结构如图6,它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号.光电传感器一般由光源,光学通路和光电元件三部分组成.光电检测方法具有精度高,反应快,非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛.光电传感器一般由三部分构成,它们分为:发送器、接收器和检测电路,如图7所示,发送器对准目标发射光束,发射的光束一般来源于半导体光源,发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。

光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度。

接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。

在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等。

在其后面是检测电路,它能滤出有效信号和应用该信号。

此外,光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维,三角反射板是结构牢固的发射装置。

它由很小的三角锥体反射材料组成,能够使光束准确地从反射板中返回,具有实用意义。

它可以在与光轴0到25的范围改变发射角,使光束几乎是从一根发射线,经过反射后,还是从这根反射线返回。

图7光电传感器是一种依靠被测物与光电元件和光源之间的关系,来达到测量目的的,因此光电传感器的光源扮演着很重要的角色,光电传感器的电源要是一个恒光源,电源稳定性的设计至关重要,电源的稳定性直接影响到测量的准确性,常用光源有以下几种:1、发光二极管是一种把电能转变成光能的半导体器件。

它具有体积小、功耗低、寿命长、响应快、机械强度高等优点,并能和集成电路相匹配。

因此,广泛地用于计算机、仪器仪表和自动控制设备中。

2、丝灯泡这是一种最常用的光源,它具有丰富的红外线。

如果选用的光电元件对红外光敏感,构成传感器时可加滤色片将钨丝灯泡的可见光滤除,而仅用它的红外线做光源,这样,可有效防止其他光线的干扰。

3、激光激光与普通光线相比具有能量高度集中,方向性好,频率单纯、相干性好等优点,是很理想的光源。

由光源、光学通路和光电器件组成的光电传感器在用于光电检测时,还必须配备适当的测量电路。

测量电路能够把光电效应造成的光电元件电性能的变化转换成所需要的电压或电流。

不同的光电元件,所要求的测量电路也不相同。

下面介绍几种半导体光电元件常用的测量电路。

半导体光敏电阻可以通过较大的电流,所以在一般情况下,无需配备放大器。

在要求较大的输出功率时,可用图8所示的电路。

图9(a)给出带有温度补偿的光敏二极管桥式测量电路。

当入射光强度缓慢变化时,光敏二极管的反向电阻也是缓慢变化的,温度的变化将造成电桥输出电压的漂移,必须进行补偿。

图中一个光敏二极管做为检测元件,另一个装在暗盒里,置于相邻桥臂中,温度的变化对两只光敏二极管的影响相同,因此,可消除桥路输出随温度的漂移。

光敏三极管在低照度入射光下工作时,或者希望得到较大的输出功率时,也可以配以放大电路,如图9所示。

由于光敏电池即使在强光照射下,最大输出电压也仅0.6V,还不能使下一级晶体管有较大的电流输出,故必须加正向偏压,如图9(a)所示。

为了减小晶体管基极电路阻抗变化,尽量降低光电池在无光照时承受的反向偏压,可在光电池两端并联一个电阻。

或者象图9(b)所示的那样利用锗二极管产生的正向压降和光电池受到光照时产生的电压叠加,使硅管e、b极间电压大于0.7V,而导通工作。

这种情况下也可以使用硅光电池组,如图10(c)所示。

半导体光电元件的光电转换电路也可以使用集成运算放大器。

硅光敏二极管通过集成运放可得到较大输出幅度,如图11(a)所示。

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