传感器技术第6讲光电式传感器.ppt

第三节 红外传感器 二、红外检测的物理基础 第三节 红外传感器 二、红外检测的物理基础 红外线辐射的物理本质是热辐射。一个炽热物体向外辐射的能量大部分是通过红外线辐射出来的。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，辐射的能量就越强。而且，红外线被物体吸收时，可以显著地转变为热能。 红外辐射和所有电磁波一样，是以波的形式在空间直线传播的。它在大气中传播时，大气层对不同波长的红外线存在不同的吸收带，红外线气体分析器就是利用该特性工作的，空气中对称的双原子气体，如N2、02、Hz等不吸收红外线。 第三节 红外传感器 二、红外检测的物理基础 第三节 红外传感器 三、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： 1、热探测器 2、光子探测器。 第三节 红外传感器 三、红外探测器 1、热探测器 热探测器是利用红外辐射的热效应，探测器的敏感元件吸收辐射能后引起温度升高，进而使有关物理参数发生相应变化，通过测量物理参数的变化，便可确定控制器所吸收的红外辐射。 热探测器主要优点是响应波段宽，响应范围可扩展到整个红外区域，可以在室温下工作，使用方便，应用仍相当广泛。 第三节 红外传感器 三、红外探测器 2、光子探测器。 光子探测器是利用入射红外辐射的光子流与探测器材料中的电子相互作用，从而改变电子的能量状态，引起各种电学现象，称光子效应。通过测量材料电子性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。利用光子效应制成的红外探测器，统称光子探测器。 光子探测器的主要特点是灵敏度高，响应速度快，具有较高的响应频率，但探测波段较窄，一般需在低温下工作。 第四节 光电传感器应用举例 1、红外测温仪 第四节光电传感器应用举例 2、红外线气体分析仪 甲烷 乙炔 乙烷 乙烯 一氧化碳 二氧化碳 第四节 光电传感器应用举例 2、红外线气体分析仪 放大器 反射镜 旋转光栅 参比室 滤波气室 测量室 红外探测器—电容型 光源—镍铬丝3—10um的红外光 定片 动片 放大器 被测气体 参比气体 电机 发热器 反光罩 红外测温仪 烟雾 完 第6讲 光电式传感器 内容：一、光电器件的基本概念； 二、光电池； 三、红外传感器； 四、光电传感器应用举例。 目的：1、了解光电式传感原理和结构 ； 2、掌握光电式传器的特点及应用知识 。 第6课 光电式传感器 1、什么是光电式传感器？ 以光电器件作为转换元件的传感器称光电式传感器。 2、用途 主要用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。 第6课 光电式传感器 3、特点 光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点。 因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。近年来，新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器的诞生，为光电式传感器的进一步应用开创了新的一页。 第6课 光电式传感器 4、外形特征 第6课 光电式传感器 4、外形特征 第6课 光电式传感器 4、外形特征 第一节 光电器件的基本概念 光电器件—是将光能转换为电能的一种传感器件，它是构成光电式传感器最主要的部件。 光电器件工作的物理基础是光电效应。 什么是光电效应? 在光照射在某些物质上时,物质的电子吸收光子的能量而发生电效应现象，如导电率变化、释放电子和产生电动势等。释放的电子叫光电子，能产生光效应的物质叫电材料。 第一节 光电器件的基本概念 光电效应分为以下三种类型： 1、内光电效应--在光线作用下，物体的电导性能改变的现象称为内光电效应。如光敏电阻 2、外光电效应--在光线作用下，能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。如光电管、光电倍增管 3、光生伏特效应--在光线作用下，能使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应，即阻挡层光电效应。如光电池、光敏晶体管。 第一节 光电器件的基本概念 一、光敏电阻传感器 (一)光敏电阻的结构与工作原理 结构：它是涂于玻璃底板上的一薄层半导体物质，半导体的两端装有金属电极，金属电极与引出线端相连接，光敏电阻就通过引出线端接人电路。为了防止周