7、光电式传感器课案.ppt

光电式传感器;1 光源;光电式传感器;光电式传感器;光电式传感器;光电式传感器;光电式传感器;光电式传感器;光电式传感器;光电效应按原理又分为以下3种：;光电式传感器;二、光电器件 ;光电式传感器;光电式传感器;光电式传感器;光电式传感器;光电式传感器;光电式传感器;光电式传感器;3、光生伏特效应应用器件：;光电式传感器;70年代发展起来，发展自MOS器件 MOS光敏单元阵列 读出移位寄存器 用途：广泛用于图像识别、传输；典型应 用：摄像机固态图像拾取。 ;光电式传感器;光电式传感器;光电式传感器;光电式传感器;;;光电式传感器;光电式传感器;光电式传感器;光电式传感器;光电式传感器;;;一、概述 ;光电式传感器;1、增量式编码器结构及原理;2、绝对式编码器原理; 1、下图所示是一个6位的二进制码盘。;2、误差问题 1） 编码器的精度取决于码盘的精度，分辨率则决定于码道的数目。 措施：需要增大码盘的尺寸以容纳更多的码道 （对工艺提出很高要求） 2）同步困难：相邻两码之间若有一个码道提前或延后，会造成读码误差。 解决措施 ：a、编码技术； b、扫描技术 ;3、循环码盘 右图为6位循环码码盘。 （1）n位循环码有2n种不同 编码； （2）循环码为无权码； （3）循环码码盘相邻区域 的编码只有一位变化。;十进制数、直接二进制码和循环码对照表 ;四、应用;五、产品;光电式传感器;光电式传感器;特点：极高的灵敏度和准确度、固有的安全性、 良好的抗电磁干扰能力、高绝缘强度、耐 高温、耐腐蚀、轻质、柔韧、宽频带。 应用：机械、电子仪器仪表、航空航天、通讯、 生物医学、环保、食品、化工… … 测量对象：电流磁场、电压电场、温度、速度、 振动、压力、射线、图像… …;光电式传感器;2. 光纤的分类 1）按折射率分布;2）按传输模式; 一般纤芯直径为2~12μm，只能传输一种模式称为单模光纤。这类光纤传输性能好，信号畸变小，信息容量大，线性好， 灵敏度高， 但由于纤芯尺寸小，制造、连接和耦合都比较困难。 纤芯直径较大（50~100μm），传输模式较多称为多模光纤，这类光纤的性能较差，输出波形有较大的差异，但由于纤芯截面积大，故容易制造，连接和耦合比较方便。;3. 光纤的导光原理;斯乃尔定理（Snells Law）指出：当光由光密物质（折射率大）入射至光疏物质（折射率小）时，发生折射，其折射角大于入射角。即n1＞n2时， ?2 ＞ ?1 。 ;光电式传感器;;4. 光纤特性;吸收损耗，目前常用的光纤材料有石英玻璃、多成分玻璃、复合材料等。 在这些材料中，由于存在杂质离子、原子的缺陷等都会吸收光，从而造成材料损耗。 散射损耗，是由于材料密度及浓度不均匀引起的。光纤拉制时粗细不均匀，造成纤维尺寸沿轴线变化， 同样会引起光的散射损耗。另外纤芯和包层界面的不光滑、污染等，也会造成严重的散射损耗。 弯曲损耗是使用过程中可能产生的一种损耗。光纤弯曲会引起传输模式的转换，激发高阶模进入包层产生损耗。 ;二、光纤传感器的结构及特性;光电式传感器; 在用途上，非功能型传感器要多于功能型传感器，而且非功能型传感器的制作和应用也比较容易，所以目前非功能型传感器品种较多。功能型传感器的构思和原理往往比较巧妙，可解决一些特别辣手的问题。但无论哪一种传感器，最终都利用光探测器将光纤的输出变为电信号。 光纤传感器由光源、敏感元件（光纤或非光纤的）、光探测器、信号处理系统以及光纤等组成。由光源发出的光通过源光纤引到敏感元件，被测参数作用于敏感元件，在光的调制区内，使光的某一性质受到被测量的调制，调制后的光信号经接收光纤耦合到光探测器，将光信号转换为电信号， 最后经信号处理得到所需要的被测量。 ;(1) 根据光纤在传感器中的作用 光纤传感器分为功能型、非功能型和拾光型三大类。 1）功能型（全光纤型）光纤传感器 利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤(或特殊光纤)作传感元件，将“传”和“感”合为一体的传感器。光纤不仅起传光作用，而且还利用光纤在外界因素(弯曲、相变)的作用下，其光学特性(光强、相位、偏振态等)的变化来实现“传”和“感”的功能。因此，传感器中光纤是连续的。由于光纤连续，增加其长度，可提高灵敏度。;光电式传感器;光纤传感器的基本结构; （2）根据光受被测