型檢測(cè)課件7光電

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1、《過(guò)程參數(shù)新型檢測(cè)技術(shù)》授課教師:姜波2011年5月18日第七章光電式傳感器本次課主要內(nèi)容§1概述§2光電效應(yīng)§3光電器件的主要特性§4常用光電器件及特性?電荷藕合器件(CCD)?光電位置敏感器件(PSD)?外光電效應(yīng)?內(nèi)光電效應(yīng)?光敏電阻(光導(dǎo)管)結(jié)構(gòu)與基本特性?光電池結(jié)構(gòu)與基本特性?光敏晶體管結(jié)構(gòu)與基本特性?光電管結(jié)構(gòu)與基本特性§5新型光電器件§6光電器件的應(yīng)用?光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器.光電器件是基于光電效應(yīng),可將光通量轉(zhuǎn)換為電量.第七章光電式傳感器§1概述?近年來(lái),新的光電器件不斷出現(xiàn),特別是CCD圖像傳

2、感器的誕生,為光電式傳感器的應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)了新的一頁(yè).1.光電式傳感器特點(diǎn)?光電式傳感器具有反應(yīng)速度快,能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量,而且高精度、高分辨力、高可靠性等特點(diǎn),加之半導(dǎo)體光敏器件具有體積小、重量輕、功耗低、便于集成等優(yōu)點(diǎn).使光電式傳感器在檢測(cè)和控制領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用.?光電測(cè)量方法靈活多樣,可檢測(cè)直接引起光量變化的非電量(如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成分分析等),也可檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其它非電量(如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度等),以及檢測(cè)物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等.第七章光電式傳感器§1概述?目前,廣泛應(yīng)用

3、于軍事、宇航、通信、檢測(cè)與工業(yè)自動(dòng)化控制等多種領(lǐng)域中.世界上光電傳感領(lǐng)域的發(fā)展可分為兩大方向：原理性研究與應(yīng)用開(kāi)發(fā).隨著光電技術(shù)的日趨成熟,對(duì)光電傳感器實(shí)用化的開(kāi)發(fā)成為整個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)和關(guān)鍵.2.光電式傳感器用途?光電元件：光敏電阻、光電二極管、光電三極管、發(fā)光二極管(LED)、光電倍增管、光電池、光電耦合器件等.第七章光電式傳感器§1概述?基于光通量對(duì)光電元件的作用原理不同可制成多種多樣的光學(xué)測(cè)控系統(tǒng).3.光電傳感器的類型?按光電元件(光學(xué)測(cè)控系統(tǒng))輸出量性質(zhì),光電傳感器可分二類：模擬式光電傳感器、脈沖(開(kāi)關(guān))式光電傳感器。其中

4、模擬式光電傳感器按檢測(cè)方法又可分為三大類：透射(吸收)式、漫反射式、遮光式(光束阻檔).美國(guó)：美國(guó)是研究光電傳感器起步最早、水平最高的國(guó)家之一,在軍事和民用領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展得十分迅速.在軍事應(yīng)用方面,研究和開(kāi)發(fā)主要包括：水下探測(cè)、航空監(jiān)測(cè)、核輻射檢測(cè)等.美國(guó)也是最早將光電傳感器用于民用領(lǐng)域的國(guó)家.第七章光電式傳感器§1概述日本和西歐各國(guó)也高度重視并投入大量經(jīng)費(fèi)開(kāi)展光電傳感器的研究與開(kāi)發(fā).日本：20世紀(jì)90年代,由東芝、日本電氣等15家公司和研究機(jī)構(gòu),研究開(kāi)發(fā)出多種具有一流水平的民用光電傳感器,日本的電器產(chǎn)品以價(jià)格適中、質(zhì)量好而響譽(yù)全球

5、.4.光電傳感器國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r西歐各國(guó)：西歐各國(guó)的大型企業(yè)和公司也積極參與了光電傳感器的研發(fā)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng).中國(guó)：對(duì)光電傳感器研究的起步時(shí)間與國(guó)際相差不遠(yuǎn).目前,已有上百個(gè)單位在這一領(lǐng)域開(kāi)展工作,主要是在光電溫度傳感器、壓力計(jì)、流量計(jì)、液位計(jì)、電流計(jì)等領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究,取得了上百項(xiàng)科研成果,有的達(dá)到世界先進(jìn)水平.第七章光電式傳感器§1概述4.光電傳感器國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)的研究水平還有不小的差距,主要表現(xiàn)在商品化和產(chǎn)業(yè)化方面,大多數(shù)品種仍處于實(shí)驗(yàn)研制階段,還無(wú)法投入批量生產(chǎn)和工程化應(yīng)用.第七章光電式傳感器§1概述近

6、年來(lái),由于傳感器的廣泛應(yīng)用及在日常生活中所起的越來(lái)越重要的作用,人們對(duì)傳感器提出越來(lái)越高的要求.21世紀(jì)初期,敏感元件與傳感器發(fā)展的總趨勢(shì)是小型化、集成化、多功能化、智能化、系統(tǒng)化.傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)：在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高,并加速新一代傳感器的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化.5.光電傳感器的發(fā)展方向第七章光電式傳感器§1概述5.光電傳感器的發(fā)展方向(1)開(kāi)發(fā)新型傳感器包括：采用新原理、填補(bǔ)傳感器空白、仿生傳感器等諸方面。(2)開(kāi)發(fā)新材料其主要趨勢(shì)有幾個(gè)方面：①?gòu)膯尉w到多晶體、非晶體；②從單一型材料到復(fù)合材料；③原子(分子)型材料的人工合成.

7、用復(fù)合材料來(lái)制造性能更良好的傳感器是今后的發(fā)展方向之一.·半導(dǎo)體敏感材料；·陶瓷材料；·磁性材料.(3)智能材料是指設(shè)計(jì)和控制材料的物理、化學(xué)、機(jī)械、電學(xué)等參數(shù),研制出生物體材料所具有的特性或者優(yōu)于生物體材料性能的人造材料.(4)新工藝的采用新工藝的含義范圍很廣,這里主要指與發(fā)展新型傳感器聯(lián)系特別密切的加工技術(shù).(5)集成化、多功能化與智能化。第七章光電式傳感器§2光電效應(yīng)由光的粒子可知：光可以被看成是具有一定能量的粒子所組成,而每個(gè)光子所具有的能量E正比于其頻率的大小.光照射在物體上可看成是一串具有能量為E的粒子轟擊在物體上.?光

8、電效應(yīng)分兩類：外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng).物體吸收了光能后轉(zhuǎn)換該物體中某些電子的能量而產(chǎn)生的電效應(yīng).?所謂光電效應(yīng)第七章光電式傳感器§2光電效應(yīng)?外光電效應(yīng)：在外光的照射下,材料中的電子逸出表面而產(chǎn)生光電子發(fā)射的現(xiàn)象.1外光電效應(yīng)?根據(jù)愛(ài)