《传感器与检测技术》第八章光电式传感器.pptVIP

三、激光器种类与结构 1．气体激光器 气体激光器的工作物质是气体，其中有各种惰性气体原子、金属蒸气、各种双原子和多原子气体、气体离子等。 原理： 分类： （1）氦氖激光器 （2）二氧化碳激光器 2．固体激光器 固体激光器的工作物质主要是掺杂晶体和掺杂玻璃，最常用的是红宝石（掺铬）、钕玻璃（掺钕）、钇铝石榴石（掺钕）。 常用的各种聚光腔 固体激光器 3．半导体激光器 导体激光器的工作物质是某些性能合适的半导体材料，如砷化镓（GaAs）、砷磷化镓（GaAs-P）、磷化铟（InP）等。 特点是体积小、重量轻、结构紧凑。一般气体和固体激光器的长度至少几厘米，长的达几米以上。 砷化镓激光器 三、激光与激光传感器的应用 长度检测 一般应用的干涉测长仪是迈克尔逊干涉仪，其结构如图8-65所示。图中L1为准直透镜；Ms为半透半反分光镜；M2为反射镜；L：是聚光透镜；PM是光电倍增管。 1—脉冲氙灯；2—红宝石棒； 3—椭圆柱形聚光器；4—全反射镜；5—部分反射镜 测量车速 车速测量仪采用小型半导体砷化镓（GaAs）激光器，其发散角在15°～20°之间，发光波长为0.9μm。 发射透镜采用Ф37mm，焦距115mm，接收透镜采用Ф37mm，焦距65mm。 测车速光路系统 1一激光源； 2一发射透镜； 3一接收透镜； 4一光敏元件 激光测车速电路框图 第五节 图像传感器 一、CCD图像传感器 CCD电荷耦合器件（Charge Couple Device）是一种金属氧化物半导体（MOS）集成电路器件。它以电荷作为信号，基本功能是进行电荷的存储和电荷的转移。 CCD图像传感器由CCD电荷耦合器件制成，是固态图像传感器的一种它是在MOS集成电路基础上发展起来的，能进行图像信息光电转换、存储、延时和按顺序传送。 它的集成度高、功耗小、结构简单、耐冲击、寿命长、性能稳定，因而被广泛应用。CCD自问世以来，由于其独特的性能而发展迅速，广泛应用于自动控制和自动测量，尤其适用于图像识别技术。 1．CCD电荷耦合器件 CCD电荷耦合器件是按一定规律排列的MOS（金属—氧化物—半导体）电容器组成的阵列 ，每一个MOS电容器实际上就是一个光敏元件。 面阵MOS电容器的光电转换 2．CCD图像传感器 MOS电容器实质上是一种光敏元件与移位寄存器合而为一的结构，称为光积蓄式结构，这种结构最简单。但是，图像容易模糊不清。 (a)单读示（b）双读示 光敏元件与移位寄存器分离式结构 线阵CCD内部框图 3．CCD图像传感器的应用 （1）固态图像传感器特点 1）与光像位置对应的时间先后性，即能输出时间系列信号； 2）串行的各个脉冲可以表示不同信号，即能输出模拟信号； 3）能够精确反映焦点面信息，即能输出焦点面信号。 （2）固态图像传感器的用途 1）组成测试仪器可测量物位、尺寸、工件损伤等； 2）作为光学信息处理装置的输入环节。例如：用于传真技术、光学文字识别技术以及图象识别技术、传真、摄像等方面； 3）作自动流水线装置中的敏感器件。例如：可用于机床、自动售货机、自动搬运车以及自动监视装置等方面； 4）作为机器人的视觉，监控机器人的运行。 二、CMOS图像传感器 1．CMOS光电转换器件 CMOS型放大器 CMOS型光电变换器件原理 2．CMOS图像传感器 CMOS线型图像传感器构成 3．CMOS图像传感器的应用 CMOS图像传感器与CCD图像传感器一样，可用于自动控制、自动测量、摄影摄像、图像识别等各个领域。 CMOS针对CCD最主要的优势就是非常省电。 CMOS主要问题是在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而过热 目前CMOS传感器基本都是应用在简易型数码相机上如：VIVITAR公司的VIVICAM2655使用的是一块1/3英吋CMOS芯片，有效分辨率为640×480像素 三、图像传感器应用实例 1．数码相机 数码相机通常被划分为高端（400万像素以上）、中端（330、210万像素）与低端（百万像素以下）三种产品。 数码相机基本结构 2．数字摄像机 数字摄像机基本结构 3．彩信手机 彩信手机相机模组组成框图 4．工件尺寸检测传感器 CCD图像传感器工件尺寸测量系统 作业与思考题 1．光电效应有哪几种？与之对应的光电元件各有哪些？ 2．常用的半导体光电元件有哪些？它们的电路符号如何？ 3．对每种半导体光电元件，画出一种测量电路。 4．什么是光电元件的光谱特性？ 5．光电传感器由哪些部分组成？被测量可以影响光电传感器的哪些部分？ 6．模拟式光电传感器有哪几种常见形式？ 7．光纤传感器的性能有何特殊之处？ 8．光纤传感器主要