1同學(xué)們好！x1光源光通路光電器件測量電路光量光量電量x2輸出X1——被測量直接引起光源光量的變化X2——被測量在光傳播過程中調(diào)制光量對光量的調(diào)制方法：第八章光電式傳感器PhotoelectricTransducer3主要內(nèi)容第一部分光源第二部分光電效應(yīng)第三部分光電器件第四部分新型光電傳感器第五部分光電傳感器的應(yīng)用傳感器技術(shù)——第八章4一、光源常用光源發(fā)光器件物體輻射光白熾光源氣體放電光源發(fā)光二極管激光器GaP、SiC可見光LEDGaAs紅外LEDLightSource1、常用光源CommonlightSource傳感器技術(shù)——第八章5（1）發(fā)光二極管LED:LightEmittingDiode特點：電致發(fā)光、體積小、功耗低、壽命長傳感器技術(shù)——第八章6650nmLD（2）半導(dǎo)體激光二極管SemiconductorLaserDiode傳感器技術(shù)——第八章7帶尾纖大功率LD1.55LD模塊808nm大功率LD傳感器技術(shù)——第八章8主要內(nèi)容第一部分光源第二部分光電效應(yīng)第三部分光電器件第四部分新型光電傳感器第五部分光電傳感器的應(yīng)用傳感器技術(shù)——第八章9——不同頻率或波長的光具有不同的能量二、光電效應(yīng)波動性：干涉、衍射粒子性：具有一定能量的粒子光——以光速運動的粒子流波粒二象性PhotoelectricEffect傳感器技術(shù)——第八章

E——光子的能量（J）

h——普朗克常數(shù)（6.62×10-34

J·s）

υ——光子頻率（s-1）

c——光速（3×108

m/s）

λ——光子波長（m）E=hυ=hc/λ10

金屬金屬氧化物光照

電子逸出物體表面1、外光電效應(yīng)電子吸收光子能量克服物質(zhì)的束縛，電子逸出功轉(zhuǎn)化為逸出電子的動能OuterPhotoelectricEffect傳感器技術(shù)——第八章hυ=1/2mv2+A

m——電子的質(zhì)量（9.1×10-31kg）

v——電子發(fā)射時的速度（m·s-1）

A——電子逸出功（J）111、對于一定的金屬材料，任何頻率的入射光都會產(chǎn)生外光電效應(yīng)嗎？2、入射光強越大，意味著什么現(xiàn)象越強？3、為什么基于外光電效應(yīng)的光電器件都有一個負的截止電壓？傳感器技術(shù)——第八章hυ=1/2mv2+A

m——電子的質(zhì)量（9.1×10-31kg）

v——電子發(fā)射時的速度（m·s-1）

A——電子逸出功（J）122、內(nèi)光電效應(yīng)光生電子-空穴對光電導(dǎo)效應(yīng)光生伏特效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)光照

半導(dǎo)體

電子在物體內(nèi)部運動InnerPhotoelectricEffect傳感器技術(shù)——第八章載流子數(shù)目增多、電導(dǎo)率變大條件：入射光能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度（1）光電導(dǎo)效應(yīng)PhotoconductiveEffect在光照下，使半導(dǎo)體產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象。（2）光生伏特效應(yīng)PhotovoltaicEffect傳感器技術(shù)——第八章14主要內(nèi)容第一部分光源第二部分光電效應(yīng)第三部分光電器件第四部分新型光電傳感器第五部分光電傳感器的應(yīng)用傳感器技術(shù)——第八章15三、光電器件PhotoelectricDevices1、光電管Phototube傳感器技術(shù)——第八章162、光電倍增管光電倍增極：12-

14級Photomultiplier傳感器技術(shù)——第八章173、光敏電阻Photo-resistor傳感器技術(shù)——第八章184、光敏二極管提高光電轉(zhuǎn)換能力：面積大、淺結(jié)的PN結(jié)管芯結(jié)構(gòu)光敏二極管電路Photodiode傳感器技術(shù)——第八章5、光敏三極管種類：NPN、PNP電極：通常2個，無基極結(jié)構(gòu)：基區(qū)面積大發(fā)射區(qū)面積小放大：兩個PN結(jié)光敏三極管的芯片結(jié)構(gòu)光敏三極管的電路Phototransistor傳感器技術(shù)——第八章206、光電池電壓源：將光量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱觿菸怆姵毓韫怆姵兀?）硒光電池（2）硅光電池Photocell傳感器技術(shù)——第八章21主要內(nèi)容第一部分光源第二部分光電效應(yīng)第三部分光電器件第四部分新型光電傳感器第五部分光電傳感器的應(yīng)用傳感器技術(shù)——第八章22四、新型光電傳感器線陣光位置傳感器Newtypephotoelectrictransducer1、光位置傳感器PhotopositioningsensorSPD:SiliconPhotoDiode傳感器技術(shù)——第八章23測量距離：基于光學(xué)三角測量原理信號采集電路微處理器發(fā)射電路輸出電路激光發(fā)射器透鏡組E目標物體窗口范圍距離上限距離下限發(fā)射電路傳感器技術(shù)——第八章傳感器技術(shù)——第八章激光三角測量原理無接觸測量技術(shù)光源反射光光電檢測器測距原理：距離→夾角→位置激光二極管漫反射被測物體光學(xué)系統(tǒng)反射鏡PSD或CCD光電檢測器位移Ld1d2激光傳感器1D

激光傳感器2傳感器技術(shù)——第八章26傳感器技術(shù)——第八章輪對內(nèi)距檢測27面陣光位置傳感器二維面陣光位置傳感器傳感器技術(shù)——第八章282、高速光電二極管PIN-PD：光電轉(zhuǎn)換效率高漂移時間小響應(yīng)速度高Highspeedphotodiode傳感器技術(shù)——第八章29APD雪崩式光電二極管高摻雜濃度的P+層響應(yīng)時間極短碰撞電離二次電子發(fā)射雪崩倍增，靈敏度高Avalanchephotodiode傳感器技術(shù)——第八章30傳感器技術(shù)——第八章313、色敏光電傳感器結(jié)構(gòu)等效電路淺結(jié)：對紫外光有較高靈敏度深結(jié)：對紅外光有較高靈敏度Colorphotoelectrictransducer傳感器技術(shù)——第八章32短路電流比與入射光波長的關(guān)系雙結(jié)二極管的光譜特性105210.50.20.10.050.020.010400

50060070080090010001100雙結(jié)二極管的光譜特性10080

60

4020

0400

50060070080090010001100傳感器技術(shù)——第八章33短路電流比檢測電路傳感器技術(shù)——第八章344、光電開關(guān)發(fā)射接收放大振蕩同步積分顯示電源延時驅(qū)動輸出被檢物Photoelectricswitch傳感器技術(shù)——第八章35（1）對射式光電開關(guān)圍墻監(jiān)護警戒庫房衛(wèi)士安全警戒傳感器技術(shù)——第八章36門窗防盜控制自動扶梯自動啟停汽車噴涂控制煙霧報警傳感器技術(shù)——第八章37鑒別不同高度物體高度判別缺件剔除料位控制傳感器技術(shù)——第八章38高低電壓隔離數(shù)據(jù)傳輸通道傳感器技術(shù)——第八章39（2）擴散反射式光電開關(guān)裂縫檢測行程控制傳感器技術(shù)——第八章40產(chǎn)品計數(shù)液位檢測檢測有無蓋料位控制傳感器技術(shù)——第八章41料徑控制帶材對中控制缺料檢測傳感器技術(shù)——第八章42

電氣化鐵路拉出值檢測轉(zhuǎn)速監(jiān)測超速或滯速判別傳感器技術(shù)——第八章43（3）鏡面反射式光電開關(guān)透明玻璃瓶檢測長度控制傳感器技術(shù)——第八章升、降弓時間檢測（4）光幕傳感器自動裝配機的侵入檢測機器人工作區(qū)安全檢測車庫門車輛通過檢測上料機和卸料機的侵入檢測傳感器技術(shù)——第八章45傳感器技術(shù)——第八章46主要內(nèi)容第一部分光源第二部分光電效應(yīng)第三部分光電器件第四部分新型光電傳感器第五部分光電傳感器的應(yīng)用傳感器技術(shù)——第八章例1：路燈自動控制器五、光電傳感器的應(yīng)用天黑：BG1導(dǎo)通，J動作，路燈亮；天亮：光電池電動勢，BG1截止，J釋放，路燈滅。例2：光電轉(zhuǎn)距測量儀光柵盤：有機玻璃，數(shù)量相等的黑色條紋無轉(zhuǎn)矩作用：光柵盤1透光部位對準光柵盤2的黑色部分，無信號有轉(zhuǎn)距作用：扭轉(zhuǎn)，光柵盤間有角度，透光窗口，與轉(zhuǎn)矩成正比傳感器技術(shù)——第八章49例3：太陽能電池電源系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制器太陽電池方陣直流負載逆變器交流負載發(fā)電裝置：單體太陽能電池——太陽電池組件——陣列調(diào)節(jié)控制器：充放電自動控制阻塞二極管：避免蓄電池對太陽電池放電傳感器技術(shù)——第八章50例4：太陽能自動跟蹤控制器接收裝置結(jié)構(gòu)B1、B3安裝在控制電路外殼的同一側(cè)B2、B4安裝在控制電路外殼的另一側(cè)傳感器技術(shù)——第八章51B1、B3受光照：3電位增大，K1工作，3、1閉合

5電位減小，K2不工作，3、2閉合，M正轉(zhuǎn)B2、B4受光照：M反轉(zhuǎn)面向太陽：兩側(cè)光照相同，K1、K2同時工作，M停止52例5：條形碼掃描筆傳感器技術(shù)——第八章53條形碼掃描筆——

產(chǎn)品傳感器技術(shù)——第八章54例6：戒煙缸彈煙灰：顯示“吸煙有害健康”傳感器技術(shù)——第八章55例7：大米分選機大米及雜質(zhì)在光照下，發(fā)出不同光信號傳感器技術(shù)——第八章56運動方向例8：可逆計數(shù)器出入場人數(shù)統(tǒng)計例9：吸收式煙塵濁度檢測儀白熾平行光源光檢測放大顯示報警器刻度校正傳感器技術(shù)——第八章57例10：工件表面粗糙度及尺寸測量傳感器技術(shù)——第八章例11：透射式光電傳感器測狹縫例12：光電數(shù)字轉(zhuǎn)速表傳感器技術(shù)——第八章59傳感器技術(shù)——第八章n——待測轉(zhuǎn)數(shù)f——輸出脈沖信號的頻率N——調(diào)制盤的孔數(shù)或黑白條紋數(shù)60同學(xué)們好！CCD圖像傳感器CCD——固態(tài)圖像傳感器體積小、重量輕、析像度高、功耗低、低電壓驅(qū)動

線型CCD圖像傳感器

面型CCD圖像傳感器光電器件光像信息電信號圖像圖像傳感器？ImageSensor62數(shù)碼相機攝像機

面型CCD圖像傳感器掃描儀復(fù)印機

線型CCD圖像傳感器傳感器技術(shù)——第八章光敏元件陣列CCD圖像傳感器

光電轉(zhuǎn)換光學(xué)圖像

電信號圖像

||光強空間

電荷空間分布分布電荷耦合器件CCD電荷轉(zhuǎn)移器件：CTDCTD：ChargeTransferDevice電信號圖像的讀取與輸出CCD：ChargeCoupledDevice類似：移位寄存器的移位功能（1）如何獲取圖像信息？（2）怎樣實現(xiàn)電信號圖像的讀取與輸出？傳感器技術(shù)——第八章64主要內(nèi)容光敏元件陣列CCD的結(jié)構(gòu)和基本原理線型CCD圖像傳感器面型CCD圖像傳感器應(yīng)用舉例傳感器技術(shù)——第八章65一、光敏元件陣列——獲取光像信息半導(dǎo)體的光電效應(yīng)光生電子-空穴對傳感器技術(shù)——第八章——普朗克常數(shù)——入射光頻率——禁帶寬度66光積分

光電荷數(shù)量

光照強度、光積分時間光敏元件陣列的結(jié)構(gòu)像素1像素2像素3像素4像素5光生電子光像信息電荷空間分布67二、CCD的結(jié)構(gòu)和基本原理MOS電容結(jié)構(gòu)輸入端輸出端CCD——圖像電荷存儲、定向轉(zhuǎn)移輸出傳感器技術(shù)——第八章1、結(jié)構(gòu)勢阱：加偏壓后在金屬電極下形成的深耗盡區(qū)2、電荷存儲

輸入二極管S

輸出二極管D耗盡區(qū)：電極加正偏壓后形成的無空穴的區(qū)域耗盡區(qū)

——勢阱內(nèi)存儲少子電荷包電荷包：少子填充勢阱少子（電子）被吸引到最高正偏壓電極下電荷包傳感器技術(shù)——第八章3、電荷(少子)定向轉(zhuǎn)移——三相控制方式經(jīng)過一個時鐘脈沖周期，電荷從前一組的一個電極下，轉(zhuǎn)移到下一組的同號電極下。——電荷定向轉(zhuǎn)移第一組第二組三、線型CCD圖像傳感器傳感器技術(shù)——第八章71尺寸檢測72

雙行結(jié)構(gòu)的線型CCD圖像傳感器如何檢測二維圖像傳感器技術(shù)——第八章73四、面陣CCD圖像傳感器——在x、y兩個方向上實現(xiàn)電子自掃描缺點：易引起圖像模糊傳感器技術(shù)——第八章74優(yōu)點：電極結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)移單元較密。缺點：需要附加存儲器。傳感器技術(shù)——第八章75優(yōu)點：幀傳輸一次轉(zhuǎn)移完成，器件操作簡