13光电传感器(第十章).ppt

上海东方明珠 发光二极管产生多种颜色的光线，通过光导纤维传导到东方明珠球体的表面。在计算机控制下，可产生动态图案。 光缆的外形及光纤的拉制 梯度型：梯度型光纤的的折射率呈聚焦型，即在轴线上折射率最大，离开轴线则逐步降低，至纤芯区的边沿时，降低到与包层区一样。 单孔型光纤 单孔型光纤的纤芯直径较小（数微米）接近于被传输光波的波长，光以电磁场“模”的原理在纤芯中传导，能量损失很小，适宜于远距离传输。 与光纤耦合的电光与光电转换器件 实现电光转换的元件通常是发光二极管或激光二极管。 激光二极管的外形 激光二极管与发光二极管的带宽及效率的比较 单模光纤必须采用能发射单一光谱的激光二极管，它在传导过程中的发散损耗较小，稳定性较高。 专用的光纤连接头及光纤插座 光纤与电光转换元件耦合时，两者的轴心必须严格对准并固定，可使用专用的连接头及光纤插座来完成。 光纤传感器外形 光纤温度传感器 光纤式光电开关 光纤式光电开关应用 光纤式光电开关应用 光纤式光电开关应用 光纤的其他应用 军用光纤陀螺： 将激光射入绕成线圈的光纤，当线圈的底座随运动物体旋转时，可以测得出射光的相位发生变化，它的灵敏度比机械陀螺高，无机械磨擦力。 彩色CCD显微照片（放大7000倍） 线阵CCD外形 面阵CCD能在x、y两个方向都能实现电子自扫描，可以获得二维图像。 3、CCD图像传感器的应用 线阵CCD在 扫描仪中的应用 线阵CCD在图像扫描中的应用 线阵CCD摄像机可用于 彩色印刷中的套色工艺监控 线阵CCD用于字符识别 CCD数码照相机 数码相机简称DC，它采用CCD作为光电转换器件，将被摄物体的图像以数字形式记录在存储器中。 数码相机从外观看，也有光学镜头、取景器、对焦系统、光圈、内置电子闪光灯等，但比传统相机多了液晶显示器（LCD），内部更有本质的区别，其快门结构也大不相同。 CCD用于图像记录 数码相机的外形 CCD数码照相机的结构 数码相机的结构解剖（索尼F828） CCD数码显微镜拍摄的金属表面显微照片 CCD数码摄像机 线型CCD图像传感器主要用于测试、 传真和光学文字识别技术等方面。  (2) 面型CCD图像传感器 按一定的方式将一维线型光敏单元及移位寄存器排列成二维阵列，即可以构成面型CCD图像传感器。  面型CCD图像传感器有三种基本类型： 线转移型、 帧转移型和行间转移型， 如图所示。 图（a）为线转移面型CCD的结构图。它由行扫描发生器、感光区和输出寄存器等组成。 行扫描发生器将光敏元件内的信息转移到水平（行）方向上，驱动脉冲将信号电荷一位位地按箭头方向转移，并移入输出寄存器， 输出寄存器亦在驱动脉冲的作用下使信号电荷经输出端输出。这种转移方式具有有效光敏面积大，转移速度快，转移效率高等特点，但电路比较复杂， 易引起图像模糊。 面型CCD图像传感器结构  (a) 线转移型； (b) 帧转移型； (c) 隔离转移型 图（b）为帧转移面型CCD的结构图。它由光敏元面阵（感光区）、 存储器面阵和输出移位寄存器三部分构成。图像成像到光敏元面阵， 当光敏元的某一相电极加有适当的偏压时， 光生电荷将收集到这些光敏元的势阱里，光学图像变成电荷包图像。 当光积分周期结束时，信号电荷迅速转移到存储器面阵， 经输出端输出一帧信息。当整帧视频信号自存储器面阵移出后， 就开始下一帧信号的形成。 图（c）所示结构是用得最多的一种结构形式。它将光敏单元与垂直转移寄存器交替排列。在光积分期间，光生电荷存储在感光区光敏单元的势阱里；当光积分时间结束，转移栅的电位由低变高， 信号电荷进入垂直转移寄存器中。随后，一次一行地移动到输出移位寄存器中，然后移位到输出器件，在输出端得到与光学图像对应的一行行视频信号。 这种结构的感光单元面积减小， 图像清晰， 但单元设计复杂。 面型CCD图像传感器主要用于摄像机及测试技术。 风云一号卫星可以对 地球上空的云层分布 进行逐行扫描 三基色分离原理 2）偏振调制光纤传感器 利用光偏振态变化传递被测对象信息的传感器。如光在磁场中媒质内传播的法拉第效应的电流、磁场传感器；利用光在电场中的压电晶体内传播的泡尔效应做成的电场、电压传感器；利用物质的光弹效应构成的压力、振动或声传感器；以及利用光