1、2022年年8月月10日星期三日星期三第8章 光电式传感器2022年年8月月10日星期三日星期三8.2 光电元件的基本应用电路光电元件的基本应用电路28.1 光电效应与光电元件光电效应与光电元件18.3 光电式传感器的应用光电式传感器的应用32022年年8月月10日星期三日星期三知识目标：知识目标：（1）了解光电元件的结构和分类。）了解光电元件的结构和分类。（2）掌握光电式传感器的工作原理及光电元件的基）掌握光电式传感器的工作原理及光电元件的基本应用电路。本应用电路。（3）熟悉光电式传感器在工程上的应用。）熟悉光电式传感器在工程上的应用。教学目标教学目标技能目标：技能目标：（1）能够根据检测要
2、求选择合适的光电式传感器。）能够根据检测要求选择合适的光电式传感器。（2）能够根据被测信号的特点设计出简单合理的传）能够根据被测信号的特点设计出简单合理的传感器检测电路。感器检测电路。（3）能够正确维护常用电子检测设备。）能够正确维护常用电子检测设备。2022年年8月月10日星期三日星期三情感目标：情感目标：（1）养成良好的工作责任心、坚强的意志力和严谨）养成良好的工作责任心、坚强的意志力和严谨的工作作风。的工作作风。（2）具有工作与学习良好的交流与团队合作能力。）具有工作与学习良好的交流与团队合作能力。教学重难点教学重难点教学重点：教学重点：光电效应和光电元件。光电效应和光电元件。教学难点：
3、教学难点：光电元件的基本应用电路。光电元件的基本应用电路。2022年年8月月10日星期三日星期三8.1 光电效应与光电元件光电效应与光电元件 8.1.1 光电效应光电效应 1905 1905年德国物理年德国物理学家爱因斯坦用学家爱因斯坦用光量子学说解释光量子学说解释了光电发射效应，了光电发射效应，并为此而获得并为此而获得19211921年诺贝尔物年诺贝尔物理学奖。理学奖。2022年年8月月10日星期三日星期三光光电电效效应应外光电效应外光电效应内光电效应内光电效应光生伏特效应光生伏特效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管光敏电阻、光敏二极管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管光敏三极管光电池光
4、电池2022年年8月月10日星期三日星期三 当用光照射在某一物体上时，可当用光照射在某一物体上时，可以看做是物体受到一连串能量为以看做是物体受到一连串能量为E E的光的光子轰击，组成这种物体的材料吸收了子轰击，组成这种物体的材料吸收了光子能量而发生相应电效应的现象光子能量而发生相应电效应的现象 （如发射光电子、电导率变化、产生（如发射光电子、电导率变化、产生电动势等），这种现象称为光电效应。电动势等），这种现象称为光电效应。光电效应光电效应2022年年8月月10日星期三日星期三 在光线作用下，电子逸出物体表面在光线作用下，电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。常见的基于的现象称为外光电效应。常
5、见的基于外光电效应的光电器件有光电管、光外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管、光电摄像管等。电倍增管、光电摄像管等。外光电效应外光电效应2022年年8月月10日星期三日星期三一束光是由一束以光速运动的粒子流组成的，这些粒子称为束光是由一束以光速运动的粒子流组成的，这些粒子称为光子。光子。光子具有能量，每个光子具有的能量由下式确定：光子具有能量，每个光子具有的能量由下式确定：E=h f（10-1）式中：式中：h普朗克常数普朗克常数=6.62610-34(Js)f光的频率（光的频率（s-1）。）。2022年年8月月10日星期三日星期三若物体中电子吸收的入射光子能量超过逸出功若物体中电子吸收的入
6、射光子能量超过逸出功A A0 0时，则电子时，则电子就会逸出物体表面，所以要使一个电子能够逸出，光子的能就会逸出物体表面，所以要使一个电子能够逸出，光子的能量量E E必须大于逸出功必须大于逸出功A A0 0，超出逸出功德能量表现为逸出电子的超出逸出功德能量表现为逸出电子的动能，即动能，即20012EhfmvA式中：式中：m电子质量；电子质量；v0电子逸出初速度。电子逸出初速度。2022年年8月月10日星期三日星期三式（式（8-28-2）为爱因斯坦光电效应方程式）为爱因斯坦光电效应方程式,由式可知：由式可知：1)1)光子能量必须超过逸出功光子能量必须超过逸出功A A0 0，才能产生光电子；，才能
7、产生光电子；2)2)入射光的频谱成分不变，产生的光电子与光强成正入射光的频谱成分不变，产生的光电子与光强成正比；比；3)3)光电子逸出物体表面时具有初始动能光电子逸出物体表面时具有初始动能 ，因，因此对于外光电效应器件，此对于外光电效应器件，即使不加初始阳极电压，也即使不加初始阳极电压，也会有光电流产生，为使光电流为零，会有光电流产生，为使光电流为零，必须加负的截止必须加负的截止电压。电压。2021mv2022年年8月月10日星期三日星期三内光电效应是指在光线的作用下使物体的电阻率发生改变的光电效应。常见的基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管和光敏晶闸管等。内光电效应内光
8、电效应2022年年8月月10日星期三日星期三光生伏特效应是指在光线照射下，半导体材料吸收光能后，引起PN结两端产生电动势的现象。常见的基于光生伏特效应的光电元件有光电池。光生伏特效应光生伏特效应图图8-1 PN8-1 PN结的光生伏特效应结的光生伏特效应2022年年8月月10日星期三日星期三8.1.2 光电元件光电元件1.基于外光电效应的光电元件基于外光电效应的光电元件1）光电管光电管(a)真空光电管真空光电管 (b)充气光电管充气光电管图图8-2 光电管的结构示意图光电管的结构示意图2022年年8月月10日星期三日星期三光电管的工作原理光电管的工作原理当阴极受到适当波长的光线（紫外线）照射时
9、会发射出电子，光当阴极受到适当波长的光线（紫外线）照射时会发射出电子，光电阳极吸收从光电阴极发射出的电子，从而在外围电路形成电流电阳极吸收从光电阴极发射出的电子，从而在外围电路形成电流。2022年年8月月10日星期三日星期三(a)真空光电管的伏安特性曲线真空光电管的伏安特性曲线(b)充气光电管的伏安特性曲线充气光电管的伏安特性曲线图图8-3 光电管的伏安特性曲线光电管的伏安特性曲线2022年年8月月10日星期三日星期三2）光电倍增管）光电倍增管在入射光极为微弱时，光电管能产生的光电流就很小。在入射光极为微弱时，光电管能产生的光电流就很小。光电倍增管：放大光电流光电倍增管：放大光电流组成：光电阴
10、极组成：光电阴极+若干倍增极若干倍增极+阳极阳极 2022年年8月月10日星期三日星期三2.基于内光电效应的光电元件基于内光电效应的光电元件1 1）光敏电阻）光敏电阻光敏电阻的工作原理光敏电阻的工作原理光敏电阻又称光导管光敏电阻又称光导管,是用半导体材料制成的光电器件。是用半导体材料制成的光电器件。它没它没有极性有极性,是一个纯粹的电阻器件是一个纯粹的电阻器件,使用时既可加直流电压使用时既可加直流电压,也可也可以加交流电压。以加交流电压。2022年年8月月10日星期三日星期三光敏电阻演示 暗电流（越小越好）暗电流（越小越好）当无光照时，光敏当无光照时，光敏电阻值电阻值(暗电阻暗电阻)很很大，电
11、路中电流大，电路中电流（暗电流）很小。（暗电流）很小。当光敏电阻受到光当光敏电阻受到光照时，光生电子照时，光生电子空穴对增加，阻值空穴对增加，阻值（亮电阻）减小，（亮电阻）减小，电流（亮电流）增电流（亮电流）增大。大。2022年年8月月10日星期三日星期三光敏电阻的主要参数光敏电阻的主要参数（1 1）暗电阻和暗电流）暗电阻和暗电流 光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流此时流过的电流称为暗电流。称为暗电流。（2 2）亮电阻和亮电流）亮电阻和亮电流 光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻，此时流光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光
12、照下的亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。过的电流称为亮电流。（3 3）光电流）光电流 亮电流与暗电流之差，称为光电流。亮电流与暗电流之差，称为光电流。（4 4）响应时间。）响应时间。光敏电阻具有延时特性，上升响应的时间和下降响应的时间均为光敏电阻具有延时特性，上升响应的时间和下降响应的时间均为102102103 s103 s，可见光敏电阻不能用在要求快速响应的场合。，可见光敏电阻不能用在要求快速响应的场合。2022年年8月月10日星期三日星期三光敏电阻的内部结构光敏电阻的内部结构图8-6 光敏电阻的内部结构1玻璃；2光电导层；3电极；4绝缘衬底；5金属壳；6黑色绝缘玻璃；7引线2022年年8月
13、月10日星期三日星期三图图8-7 梳状光敏电阻梳状光敏电阻半导体吸收光子而产生光电效应只限于光照的表面层，所以光敏电阻半导体吸收光子而产生光电效应只限于光照的表面层，所以光敏电阻的电极一般采用梳状，这样可以提高光敏电阻的灵敏度。的电极一般采用梳状，这样可以提高光敏电阻的灵敏度。2022年年8月月10日星期三日星期三光敏电阻光敏电阻 当光敏电阻受到光照时，阻值减小。2022年年8月月10日星期三日星期三.结构原理结构原理 光敏二极管的结构与一般二极管相似。光敏二极管的结构与一般二极管相似。它装在透明玻璃外壳中它装在透明玻璃外壳中,其其PNPN结装在管的顶部结装在管的顶部,可以直接受到光照射。可以
14、直接受到光照射。2）光敏二极管）光敏二极管2022年年8月月10日星期三日星期三光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态,在没有光照射时在没有光照射时,反反向电阻很大向电阻很大,反向电流很小。反向电流很小。当光照射在当光照射在PNPN结上时结上时,PN,PN结附近产生光结附近产生光生电子生电子空穴对。从而使空穴对。从而使P P区和区和N N区的少数载流子的浓度增加，在外加区的少数载流子的浓度增加，在外加反向的电压和内电场的作用下作定向运动反向的电压和内电场的作用下作定向运动,形成光电流。光的照度越形成光电流。光的照度越大大,光电流越大。光电流越大。因此光
15、敏二极管在不受光照射时因此光敏二极管在不受光照射时,处于截止状态处于截止状态,受光照射时受光照射时,处于导通状态。处于导通状态。图图8-9 光敏二极管的工作原理光敏二极管的工作原理2022年年8月月10日星期三日星期三光敏二极管的反向偏置接法光敏二极管的反向偏置接法 在没有光照时，由于在没有光照时，由于二极管反向偏置，所二极管反向偏置，所以反向电流很小，这以反向电流很小，这时的电流称为暗电流，时的电流称为暗电流，相当于普通二极管的相当于普通二极管的反向饱和漏电流。当反向饱和漏电流。当光照射在二极管的光照射在二极管的PNPN结上时，电子结上时，电子-空穴对空穴对数量增加，光电流也数量增加，光电流
16、也相应增大，光电流与相应增大，光电流与照度成正比。照度成正比。2022年年8月月10日星期三日星期三光敏二极管的光谱特性光敏二极管的光谱特性硅光敏二极管的光谱响应波段为硅光敏二极管的光谱响应波段为0.40.4 1.5 1.5 mm范围，锗光范围，锗光敏二极管的光谱响应波段为敏二极管的光谱响应波段为0.60.6 2.5 2.5 mm范围。一种光敏范围。一种光敏二极管只对一定波长的入射光敏感，这是选择光敏二极管二极管只对一定波长的入射光敏感，这是选择光敏二极管的重要依据之一。的重要依据之一。图图8-10 8-10 光敏二极管的光谱特性光敏二极管的光谱特性2022年年8月月10日星期三日星期三光敏二
17、极管外形 光敏二极管阵列光敏二极管阵列包含包含1024个个InGaAs元件的线性光元件的线性光电二极管阵列，可用于分光镜。电二极管阵列，可用于分光镜。2022年年8月月10日星期三日星期三红外发射、接收对管外形 红外发射管红外发射管红外接收管红外接收管2022年年8月月10日星期三日星期三3 3）光敏三极管）光敏三极管 2022-8-1030 光敏三极管有两个光敏三极管有两个PNPN结。与普通三极管结。与普通三极管相似，有电流增益，灵敏度比光敏二极管相似，有电流增益，灵敏度比光敏二极管高。多数光敏三极管的基极没有引出线，高。多数光敏三极管的基极没有引出线，只有正负（只有正负（c c、e e）两
18、个引脚，所以其外型）两个引脚，所以其外型与光敏二极管相似，从外观上很难区别。与光敏二极管相似，从外观上很难区别。2022年年8月月10日星期三日星期三光敏三极管外形 2022年年8月月10日星期三日星期三光敏三极管内部结构 a)a)内部组成内部组成 b)b)管芯结构管芯结构 c c）结构简化图）结构简化图 11集电极引脚；集电极引脚；22管芯；管芯；33外壳；外壳；44玻璃聚光镜；玻璃聚光镜；55发射极引脚；发射极引脚；6N6N+衬底；衬底；7 7N N型集电区；型集电区；8 8SiOSiO2 2保护圈；保护圈；9 9集电结；集电结；1010P P型基区；型基区；11N11N型发射区；型发射区
19、；1212发射结发射结 2022年年8月月10日星期三日星期三光敏三极管的工作原理是当基极开路时，集电极与发射级光敏三极管的工作原理是当基极开路时，集电极与发射级之间加正电压。当光照射在集电结上时，就会在集电结附之间加正电压。当光照射在集电结上时，就会在集电结附近产生电子近产生电子空穴对，电子在结电场的作用下，将会由空穴对，电子在结电场的作用下，将会由P P区向区向N N区运动，从而形成基极电流，经放大区运动，从而形成基极电流，经放大倍后形成集倍后形成集电极电流电极电流,所以光敏三极管有放大作用。所以光敏三极管有放大作用。2022年年8月月10日星期三日星期三3.基于光生伏特效应的光电元件 在
20、在N N型衬底上制造一薄层型衬底上制造一薄层P P型层作为光照敏感面，就构成最简单型层作为光照敏感面，就构成最简单的光电池。当入射光子的能量足够大时，的光电池。当入射光子的能量足够大时，P P型区每吸收一个光子型区每吸收一个光子就产生一对光生电子就产生一对光生电子空穴对，空穴对，光生电子光生电子空穴对的的扩散运空穴对的的扩散运动使电子通过漂移运动被拉到动使电子通过漂移运动被拉到N N型区，空穴留在型区，空穴留在P P区，所以区，所以N N区带区带负电，负电，P P区带正电。如果光照是连续的，经短暂的时间，区带正电。如果光照是连续的，经短暂的时间，PNPN结两结两侧就有一个稳定的光生电动势输出。
21、侧就有一个稳定的光生电动势输出。2022年年8月月10日星期三日星期三光电池外形光敏面光敏面2022年年8月月10日星期三日星期三能提供较大电流的大面积光电池外形2022年年8月月10日星期三日星期三其他光电池及在照度测量中的应用柔光罩下面为圆形光电池柔光罩下面为圆形光电池2022年年8月月10日星期三日星期三光电池在动力方面的应用太阳能赛车太阳能赛车太阳能电动机模型太阳能电动机模型太阳能太阳能 硅光电池板硅光电池板2022年年8月月10日星期三日星期三光电池在动力方面的应用太阳能发电太阳能发电2022年年8月月10日星期三日星期三光电池在动力方面的应用光电池在人造卫星上的应用光电池在人造卫星
22、上的应用2022年年8月月10日星期三日星期三光电池的光电特性 一个典型的硅光电池的光电特性一个典型的硅光电池的光电特性 1开路电压曲线开路电压曲线 2短路电短路电流曲线流曲线 开路电压为 对数特性短路电流为 线性特性2022年年8月月10日星期三日星期三8.2 光电元件的基本应用电路光电元件的基本应用电路8.2.1 光敏电阻的基本应用电路光敏电阻的基本应用电路a）U与光照变化趋势相同的电路与光照变化趋势相同的电路 b）U与光照变化趋势相反的电路与光照变化趋势相反的电路 2022年年8月月10日星期三日星期三8.2.2 光敏二极管的基本应用电路光敏二极管的基本应用电路 利用反相器可将光敏利用反
23、相器可将光敏二极管的输出电压转换二极管的输出电压转换成成TTL电平。电平。当光照增当光照增加，加，U Ui i（1/21/2）V VDDDD时，反相器时，反相器翻转翻转,输出变为输出变为什么电平？什么电平？2022年年8月月10日星期三日星期三8.2.3 光敏三极管的基本应用电路光敏三极管的基本应用电路（a a）发射极输出电路）发射极输出电路 （b b）集电极输出电路）集电极输出电路图图8-16 8-16 锗光敏三极管的两种基本应用电路锗光敏三极管的两种基本应用电路2022年年8月月10日星期三日星期三表表8-1 8-1 锗光敏三极管发射极和集电极输出电路状态的比较锗光敏三极管发射极和集电极输
24、出电路状态的比较电路形式电路形式无光照时无光照时强光照时强光照时三极管状三极管状态态I IC CU Uo o三极管三极管状态状态I IC CU Uo o发射极输发射极输出电路出电路截止截止0 00 0（低电平）（低电平）饱和饱和（U UCCCC0.0.）/R RL LI IC CR RL L（高电平）（高电平）集电极输集电极输出电路出电路截止截止0 0U UCCCC（高电（高电平）平）饱和饱和（U UCCCC0.0.）/R RL LU UCC CC I IC CR RL L（低电平）（低电平）由表由表8-18-1可知，发射极输出电路的输出电压变化与光照的变化趋可知，发射极输出电路的输出电压变化
25、与光照的变化趋势相同，而集电极输出电压恰好相反。势相同，而集电极输出电压恰好相反。2022年年8月月10日星期三日星期三 当无光照时，当无光照时，V V1 1截止，截止，I I =0=0，则，则V V2 2处于什么状态？继电器处于什么状态？继电器KAKA吸吸合还是释放？如果将合还是释放？如果将V V1 1与与R R b b2 2位置上下对调，其结果如何？位置上下对调，其结果如何？2022年年8月月10日星期三日星期三8.3 光电式传感器的应用光电式传感器的应用光光电电传传感感器器（1）被测物体发光）被测物体发光（2 2）被测物体透光）被测物体透光（3 3）被测物体反光）被测物体反光（4 4）被
26、测物体遮光）被测物体遮光根据被测物、光源、光电元件三者之间的关系，光电传感器可以根据被测物、光源、光电元件三者之间的关系，光电传感器可以分为以下四种：分为以下四种：2022年年8月月10日星期三日星期三8.3.1 被测物体发光的应用实例被测物体发光的应用实例光源本身是被测物，被测物发出的光量投射到光电器件上，光电光源本身是被测物，被测物发出的光量投射到光电器件上，光电器件的输出反映了光源的某些参数，如图器件的输出反映了光源的某些参数，如图(d)(d)所示。典型应用如所示。典型应用如非接触式高温测量、光照度计等。非接触式高温测量、光照度计等。(1)辐射式辐射式2022年年8月月10日星期三日星期
27、三光电池光电池（外加柔（外加柔光罩）光罩）光的照度光的照度E E的单的单位是位是lxlx（勒克（勒克斯），它是常用斯），它是常用的光度学单位之的光度学单位之一，它表示受照一，它表示受照物体被照亮程度物体被照亮程度的物理量，可以的物理量，可以用照度计来测量。用照度计来测量。2022年年8月月10日星期三日星期三1.红外线辐射温度计：红外线辐射温度计：红外辐射温度计既可用于高温测量，又可用于冰点以红外辐射温度计既可用于高温测量，又可用于冰点以下的温度测量，所以是辐射温度计的发展趋势。市售下的温度测量，所以是辐射温度计的发展趋势。市售的红外辐射温度计的温度范围可以从的红外辐射温度计的温度范围可以从-
28、30-30 3000 3000，中间分成若干个不同的规格，可根据需要选择适合的中间分成若干个不同的规格，可根据需要选择适合的型号。型号。2022年年8月月10日星期三日星期三红外线辐射温度计外形红外线辐射温度计外形 激光仅激光仅 用于用于瞄准瞄准2022年年8月月10日星期三日星期三红外线辐射温度计外形红外线辐射温度计外形 红外线辐射温度计用于食品温度红外线辐射温度计用于食品温度测量测量2022年年8月月10日星期三日星期三红外线辐射温度计用于人体额温测量红外线辐射温度计用于人体额温测量2022年年8月月10日星期三日星期三 红外线辐射温度计在非接触温度测量红外线辐射温度计在非接触温度测量中的
29、应用中的应用集成集成IC IC 温度温度测量测量2022年年8月月10日星期三日星期三2.热释电红外传感器的应用 热释电元件外形热释电元件外形 热释电元件在红外线检测中得到广泛的应用。它热释电元件在红外线检测中得到广泛的应用。它可用于能产生远红外辐射的人体检测，如防盗门、可用于能产生远红外辐射的人体检测，如防盗门、宾馆大厅自动门、自动灯的控制等。宾馆大厅自动门、自动灯的控制等。2022年年8月月10日星期三日星期三热释电红外传感器简介热释电红外传感器简介 热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。早在而输出电信号的传感
30、器。早在19381938年，有人提出过利用热释年，有人提出过利用热释电效应探测红外辐射，但并未受到重视，直到六十年代才又电效应探测红外辐射，但并未受到重视，直到六十年代才又兴起了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。热释电兴起了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器。晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器。除了在楼道自动开关、防盗报警上得到应用外，在更多的领除了在楼道自动开关、防盗报警上得到应用外，在更多的领域得到应用。比如：在房间无人时会自动停机的空调机、饮域得到应用。比如：在房间无人时会自动停机的空调机、饮水机；电视机
31、能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关机的水机；电视机能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关机的电路；开启监视器或自动门铃上的应用；摄影机或数码照相电路；开启监视器或自动门铃上的应用；摄影机或数码照相机自动记录动物或人的活动等等机自动记录动物或人的活动等等 您可以根据自己的奇思妙想，结合其他电路开发出更加您可以根据自己的奇思妙想，结合其他电路开发出更加优秀的新产品。或自动化控制装置。优秀的新产品。或自动化控制装置。2022年年8月月10日星期三日星期三热释电红外传感器的内部电路热释电红外传感器的内部电路两块反向两块反向串联的热串联的热释电晶片释电晶片场效应管场效应管2022年年8月月10日星期三日
32、星期三热释电红外传感器工作原理 热释电晶片表面必须罩上一块由一组平行的棱柱热释电晶片表面必须罩上一块由一组平行的棱柱型透镜所组成菲涅尔透镜，每一透镜单元都只有型透镜所组成菲涅尔透镜，每一透镜单元都只有一个不大的视场角，当人体在透镜的监视视野范一个不大的视场角，当人体在透镜的监视视野范围中运动时，顺次地进入第一、第二单元透镜的围中运动时，顺次地进入第一、第二单元透镜的视场，晶片上的两个反向串联的热释电单元将输视场，晶片上的两个反向串联的热释电单元将输出一串交变脉冲信号。当然，如果人体静止不动出一串交变脉冲信号。当然，如果人体静止不动地站在热释电元件前面，它是地站在热释电元件前面，它是“视而不见视
33、而不见”的。的。2022年年8月月10日星期三日星期三菲涅尔透镜的结构菲涅尔透镜热释电晶片热释电晶片2022年年8月月10日星期三日星期三菲涅尔透镜外形 传感器不加菲涅尔透镜时，传感器不加菲涅尔透镜时，其检测距离小于其检测距离小于2 m2 m，而加，而加上该透镜后，其检测距离可上该透镜后，其检测距离可增加增加3 3倍以上。倍以上。2022年年8月月10日星期三日星期三热释电套件2022年年8月月10日星期三日星期三热释电报警器菲涅尔透镜设定按钮设定按钮高分贝喇叭高分贝喇叭2022年年8月月10日星期三日星期三热释电报警器菲涅尔透镜 5mm接插件接插件2022年年8月月10日星期三日星期三热释电
34、报警器 吸顶式 热释电报警器2022年年8月月10日星期三日星期三热释电传感器应用 热释电传感热释电传感器用于自动亮器用于自动亮灯，当然也可灯，当然也可以用于防盗以用于防盗热释电传感器热释电传感器的感应范围的感应范围2022年年8月月10日星期三日星期三自动感应灯自动感应灯（参考施特朗公司（参考施特朗公司资料）资料）2022年年8月月10日星期三日星期三3.3.光电高温比色计光电高温比色计根据有关的辐射定律，物体在两个特定波长根据有关的辐射定律，物体在两个特定波长1 1、2 2上的辐射强度上的辐射强度I I11、I I22之比与该物体的温度成指数关系：之比与该物体的温度成指数关系：TKeKII
35、/1221/比色式温度传感器采用比色式（双波段）测温原理实现对被比色式温度传感器采用比色式（双波段）测温原理实现对被测目标的非接触测温，用户不需知道物质的发射率。它抗烟雾、测目标的非接触测温，用户不需知道物质的发射率。它抗烟雾、水蒸气和灰尘能力较强，不受窗口玻璃影响，能瞄准水蒸气和灰尘能力较强，不受窗口玻璃影响，能瞄准 ,测量小测量小目标，可不考虑距离系数，可以不完全被目标充满，不需调焦目标，可不考虑距离系数，可以不完全被目标充满，不需调焦就可准确测量。就可准确测量。比色温度计适于环境条件恶劣的工业现场中使用，如比色温度计适于环境条件恶劣的工业现场中使用，如 :烟雾、水烟雾、水蒸气、灰尘比较严
36、重的钢铁、焦化和炉窑等应用现场。蒸气、灰尘比较严重的钢铁、焦化和炉窑等应用现场。2022年年8月月10日星期三日星期三 图图8-22 8-22 光电高温比色计的原理图光电高温比色计的原理图11物镜；物镜；22平面玻璃；平面玻璃；33光阑；光阑；44光导棒；光导棒；55分光镜；分光镜；6 6、88滤光滤光片；片；7 7、99硅光电池；硅光电池；1010瞄准反射镜；瞄准反射镜；1111圆柱反射镜；圆柱反射镜；1212目镜；目镜；1313多夫棱镜；多夫棱镜；1414、1515硅光电池的负载电阻；硅光电池的负载电阻；1616可逆电动机；可逆电动机；1717差差动放大器动放大器2022年年8月月10日星
37、期三日星期三8.3.2 被测物体透光的应用实例被测物体透光的应用实例光源发射的光量穿过被测物。一部分光量由被测物吸收，剩余的光源发射的光量穿过被测物。一部分光量由被测物吸收，剩余的光量照射到光电器件上，被吸收的光量与被测物透明度有关，如光量照射到光电器件上，被吸收的光量与被测物透明度有关，如图图(a)所示。典型应用如透明度计、浊度计等。所示。典型应用如透明度计、浊度计等。(a)吸收式吸收式2022年年8月月10日星期三日星期三 光电式浊度计和含沙量测量将装有浊水的试管将装有浊水的试管插入仪器中插入仪器中2022年年8月月10日星期三日星期三光电式浊度计工作原理光电式浊度计工作原理 1 1恒流源
38、；恒流源；22半导体激光器；半导体激光器；33半反半透镜；半反半透镜；44反射镜；反射镜；55被测水样；被测水样；6 6、99光电池；光电池；7 7、1010电流电流/电压转换器；电压转换器；88标准水样标准水样 参比通道 2022年年8月月10日星期三日星期三8.3.3 被测物体反光的应用实例被测物体反光的应用实例光源发射的光量照射到被测物上，被测物将部分光反射到光电器光源发射的光量照射到被测物上，被测物将部分光反射到光电器件上，反射的光通量与反射表面的性质、状态和光源间的距离有件上，反射的光通量与反射表面的性质、状态和光源间的距离有关，如图关，如图(b)(b)所示。典型应用如位移、振动测试
39、、工件表面的粗糙所示。典型应用如位移、振动测试、工件表面的粗糙度等。度等。2022年年8月月10日星期三日星期三1.1.反射式烟雾报警器反射式烟雾报警器 在没有烟雾时，在没有烟雾时，由于红外对管相由于红外对管相互垂直，烟雾室互垂直，烟雾室内又涂有黑色吸内又涂有黑色吸光材料，所以红光材料，所以红外外LEDLED发出的红发出的红外光无法到达红外光无法到达红外光敏三极管。外光敏三极管。当烟雾进入烟雾室后，烟雾的固体粒子对红外光当烟雾进入烟雾室后，烟雾的固体粒子对红外光产生漫反射（图中只画出几个微粒的反射示意），产生漫反射（图中只画出几个微粒的反射示意），使部分红外光到达光敏三极管，有光电流输出。使部
40、分红外光到达光敏三极管，有光电流输出。2022年年8月月10日星期三日星期三 2.2.光电式转速表光电式转速表 n=60(f/z)光电式转光电式转速表属于反速表属于反射式光电传射式光电传感器，它可感器，它可以在距被测以在距被测物数十毫米物数十毫米外非接触地外非接触地测量其转速。测量其转速。2022年年8月月10日星期三日星期三8.3.4 8.3.4 被测物体遮光的应用实例被测物体遮光的应用实例 光源发射的光量被测物遮去一部分，使作用在光敏器件上的光光源发射的光量被测物遮去一部分，使作用在光敏器件上的光减弱，减弱程度与被测物在光学通路中的位置有关。典型应用减弱，减弱程度与被测物在光学通路中的位置
41、有关。典型应用如非接触式测位置、工件尺寸测量等。如非接触式测位置、工件尺寸测量等。(4)遮光式遮光式2022年年8月月10日星期三日星期三1.光电式带材跑偏检测器光电式带材跑偏检测器 光电传感器光电传感器 带材走偏时，边带材走偏时，边缘经常与传送机械缘经常与传送机械发生碰撞，易出现发生碰撞，易出现卷边，造成废品。卷边，造成废品。当带材处于正确位置（中间位置）时，放大器输出电压当带材处于正确位置（中间位置）时，放大器输出电压U Uo o为零；为零；当带材左偏时，遮光面积减小，输出电压反映了带材跑偏的方当带材左偏时，遮光面积减小，输出电压反映了带材跑偏的方向及大小。向及大小。2022年年8月月10日星期三日星期三光电式带材跑偏检光电式带材跑偏检测控制器原理测控制器原理1 1 被测带材被测带材 22卷取电机卷取电机 33卷取辊卷取辊 44液压缸液压缸 55活塞活塞 66滑台滑台 77光电检测装置光电检测装置 88光源光源 9 9、1010透镜透镜 11-11-光敏电阻光敏电阻R R1 1 12 12遮光罩遮光罩 指针将偏向左边还是右边？指针将偏向左边还是右边？2022年年8月月10日星期三日星期三带材纠偏系统带材纠偏系统2022年年8月月10日星期三日星期三
