检测技术 教学课件 作者 卜云峰 主编 第六章 光电传感器.ppt

4.光耦合器的特性曲线 光耦合器的特性曲线是由输入发光元件和输出光电元件的特性曲线合成而成的。例如以砷化镓发光二极管作为发光元件，以硅光敏三极管作为输出元件合成而成的光耦合器特性曲线如图6-23所示。其中，直流电流IF为光耦合器的输入量，直流电流Ic为光耦合器的输出量。由图可知，该器件的线性较差，需对其非线性进行校正。 5.光耦合器的应用范围 图6-23　光耦合器的特性曲线 (二) 光电式转速传感器 图6-24　直射式光电转速传感器原理 (二) 光电式转速传感器 图6-25　光电转速传感器结构 (二) 光电式转速传感器 图6-26　反射式光电式转速传感器工作原理 (二) 光电式转速传感器 图6-27　光电脉冲变换电路 第四节　CCD图像传感器概述 (1) 模拟信号处理　它能完成对模拟信号的延时、多路传输，还可作为相关器以及固定加权和可变加权的横向滤波器等。(2) 摄像　利用光作为输入信号完成摄像功能，可以取代光导管摄像；另外，激光、红外CCD应用于军事、地球资源勘察、红外探测等方面。(3) 存储信息　CCD有暂存电荷和移位寄存电荷的能力，特别适用于作大容量的存储器。 第四节　CCD图像传感器概述 表6-1　CCD图像传感器及图像处理技术应用 第四节　CCD图像传感器概述 表6-1　CCD图像传感器及图像处理技术应用 (1) 模拟信号处理　 它能完成对模拟信号的延时、多路传输，还可作为相关器以及固定加权和可变加权的横向滤波器等。 (2) 摄像　 利用光作为输入信号完成摄像功能，可以取代光导管摄像；另外，激光、红外CCD应用于军事、地球资源勘察、红外探测等方面。 (3) 存储信息　 CCD有暂存电荷和移位寄存电荷的能力，特别适用于作大容量的存储器。 第五节　电荷耦合器件(CCD) 图6-28　线阵64位CCD的结构示意图 第五节　电荷耦合器件(CCD) 图6-29　信息电荷的转移原理图 第五节　电荷耦合器件(CCD) 图6-30　各驱动波形之间的关系 第六节　CCD的主要特性 1.动态范围的限制2.像素灵敏度的闪烁性3.暗输出特性4.图像传感器的解析度(分辨率)5.光电响应 1.动态范围的限制 图6-31　图像传感器饱和输出特性 2.像素灵敏度的闪烁性  图6-32　输出闪烁特性 3.暗输出特性 暗输出是指无光照射时仍有信号输出，若暗输出大，则S/N比较差。暗输出的大小与电荷存储的时间成正比。CCD对环境温度非常敏感，当温度上升30～35℃时，其暗输出将增加10倍。图6-33是OPA2048CA的暗输出与温度关系。 4.图像传感器的解析度(分辨率) 解析度(分辨率)是评价面阵图像传感器识别微小光像与再现光像的能力，一般用传感器的传递调制函数MTF表示。MTF与电子电路的传递函数相当，不过MTF是以空间频率为参变量来表达传感器输入光像一输出电信号之比。图6-34为MTF特性。 5.光电响应 图6-33　暗输出与环境温度的关系 5.光电响应 图6-34　MTF特性 第七节　CCD应用举例 一、尺寸自动检测二、缺陷检测一、光电导器件二、真空光电器件三、光电池 一、尺寸自动检测 图6-35　工件尺寸测量系统 二、缺陷检测 图6-36　钞票检查系统原理图a)结构原理图　b)两列信号比较 2.光敏晶体管的基本特性 图6-18　光敏晶体管的光照特性 2.光敏晶体管的基本特性 图6-19　锗光敏晶体管的温度特性 第二节　光的产生和常见光源 一、光的产生二、常见光源 一、光的产生 (一) 光的辐射(二) 光的产生方法 (一) 光的辐射 光是从实物中发射出来的，是以电磁波形式传播的物质。发光物质受激发而发光包括两个过程：激励和复合。激励是指在外界作用下，物体内带电粒子吸收能量，电子由低能态跃迁到高能态的过程常称为受激吸收。此时，受激物体处于非平衡状态。复合是指电子由高能态回到低能态，同时释放能量的过程。从不稳定的高能态回到低能态属于自发跃迁，它释放的能量有两种形式，一种是变成粒子热运动的动能；一种是以光的形式辐射出来，产生自发辐射。被激发到高能态的电子也可以在外界作用(如入射光子)下跃迁到低能态，称受激跃迁，此过程发出的光为受激辐射。一般常见的光源均为自发辐射，而激光属于受激辐射。 (二) 光的产生方法 1.电致发光2.光致发光3.化学发光4.热发光 1.电致发光 物质中的原子或粒子受到被电场加速的电子的轰击，结果使原子中的电子获得能量，从低能态跃迁到高能态，当它由受激状态回到正常状态时，就会发出辐射，这一过程称为电致发光。例如发光二极管产生的光就是电致发光。 2.光致发光 物体被光直接照射或预先被照射而引起自身的辐射称为光致发光。如荧光、示波器、显像管中荧光物质的余辉均属于光致发光。荧光灯也是光致发光的例子