光电传感器近年原文.ppt

光电传感器学习光电效应、光电元件的结构、工作原理、特性以及光电传感器的各种应用。光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。一、光电效应及元件用光照射某一物体，可以看作物体受到一连串具有能量的光子的轰击，组成这物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应的物理现象称为光电效应。由于被光照射的物体材料不同，所产生的光电效应也不同，通常光照射到物体表面后产生的光电效应分为：外光电效应内光电效应光生伏特效应（一）外光电效应外光电效应：在光线的作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，基于外光电效应的光电元件有紫外光电管、光电倍增管、光电摄像管等。2、外光电元件紫外管（二）内光电效应（光导效应）及器件半导体材料受到光照时，使其导电性能增强，光线愈强，阻值愈低，这种光照后电阻率发生变化的现象,称为内光电效应（光导效应）。基于这种效应的光电器件有光敏电阻,反向使用的光敏二极管。暗电阻光敏电阻在不受光时的阻值称为暗电阻,此时流过的电流称为暗电流。亮电阻光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻,此时流过的电流称为亮电流。2、光敏电阻的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入电路。3、光敏电阻的主要参数及特点几乎都是用半导体材料制成的光电器件。没有极性,纯粹是一个电阻器件,使用时既可加直流电压,也可以加交流电压。无光照时,光敏电阻值（暗电阻）很大,电路中电流（暗电流）很小；一般希望暗电阻越大越好,亮电阻越小越好,此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级,亮电阻在几千欧以下。光敏电阻溶液浓度检测系统（三）光生伏特效应及器件（阻挡层光电效应）在光线作用下,能使物体产生一定方向的电动势的现象。光生伏特型光电器件是自发电式的，属有源器件。器件：以可见光作光源的光电池是常用的光生伏特型器件。其余的如光电二级管、光敏晶体管等属于这类光电器件。2、光电二极管3、光电三级管

光电三极管比具有相同有效面积的光电二极管的光电流大几十至几百倍，但相应速度较二极管差。工作原理（1）光电转换（2）电流放大工作原理光敏晶体管与一般晶体管很相似,具有两个PN结,只是它的基区一边做得很大,以扩大光的照射面积。当光照射在集电结上时,就会在结附近产生电子-空穴对,从而形成光电流,相当于三极管的基极电流。由于基极电流的增加,因此集电极电流是光生电流的β倍,所以光敏晶体管有放大作用。4、光电耦合器件光电耦合器件是由发光元件（如发光二极管）和光电接收元件合并使用,以光作为媒介传递信号的光电器件。光电耦合器中的发光元件通常是半导体的发光二极管,光电接收元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等。光电耦合器件根据其结构和用途不同，又可分为用于实现电隔离的光电耦合器和用于检测有无物体的光电开关。5光电开关从原理上讲，光电开关及光电耦合器没有太大的差别，都是由红外线发射元件与光敏接收元件组成，只是光电耦合器是整体结构，其检测距离只有几毫米至几十毫米，而光电开关的检测距离可达几米至几十米。遮断型光电开关反射型光电开关光电开关遮断型光电开关的发射器和接收器相对安放，轴线严格对准。当有物体在两者中间通过时，红外光束被遮断，接收器接收不到红外线而产生一个负脉冲信号。遮断型光电开关的检测距离一般可达十几米，对所有能遮断光线的物体均可检测。光电开关在流水线上的应用b）反射型光电开关反射型光电开关分为两种情况：反射镜反射型及被测物漫反射型（简称散射型）。被测物漫反射型光电开关原理反射型光电开关应用调制型光电开关原理光电开关的LED多采用中频（40kHz左右）窄脉冲电流驱动，从而发射40kHz调制光脉冲。相应地，接收光电元件的输出信号经40kHz选频交流放大器及专用的解调芯片处理，可以有效地防止太阳光、日光灯的干扰，又可减小发射LED的功耗。6、光电断续器遮断型光电断续器也称为槽式光电开关，通常是标准的U字型结构。其发射器和接收器做在体积很小的同一塑料壳体中，分别位于U型槽的两边。当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生表示检测到的开关量信号。光电断续器的应用其它应用：条码扫描激光防盗光幕两个柱形结构相对而立，每隔数十毫米安装一对发光二极管和光敏接收管，形成光幕，当有物体遮挡住光线时，传感器发出报警信号。光电应用：三维扫描龙门石窟三维数字化工程人体数字化系统，广泛应用于服装，动画，人