型檢測課件7光電

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1、《過程參數(shù)新型檢測技術(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§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?內(nèi)光電效應?光敏電阻(光導管)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,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,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用開創(chuàng)了新的一頁.1.光電式傳感器特點?光電式傳感器具有反應速度快,能實現(xiàn)非接觸測量,而且高精度、高分辨力、高可靠性等特點,加之半導體光敏器件具有體積小、重量輕、功耗低、便于集成等優(yōu)點.使光電式傳感器在檢測和控制領(lǐng)域獲得廣泛應用.?光電測量方法靈活多樣,可檢測直接引起光量變化的非電量(如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等),也可檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其它非電量(如零件直徑、表面粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度等),以及檢測物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等.第七章光電式傳感器§1概述?目前,廣泛應用

3、于軍事、宇航、通信、檢測與工業(yè)自動化控制等多種領(lǐng)域中.世界上光電傳感領(lǐng)域的發(fā)展可分為兩大方向：原理性研究與應用開發(fā).隨著光電技術(shù)的日趨成熟,對光電傳感器實用化的開發(fā)成為整個領(lǐng)域發(fā)展的熱點和關(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?基于光通量對光電元件的作用原理不同可制成多種多樣的光學測控系統(tǒng).3.光電傳感器的類型?按光電元件(光學測控系統(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(開關(guān))式光電傳感器。其中

4、模擬式光電傳感器按檢測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：美國是研究光電傳感器起步最早、水平最高的國家之一,在軍事和民用領(lǐng)域的應用發(fā)展得十分迅速.在軍事應用方面,研究和開發(fā)主要包括：水下探測、航空監(jiān)測、核輻射檢測等.美國也是最早將光電傳感器用于民用領(lǐng)域的國家.第七章光電式傳感器§1概述日本和西歐各國也高度重視并投入大量經(jīng)費開展光電傳感器的研究與開發(fā).日本：20世紀90年代,由東芝、日本電氣等15家公司和研究機構(gòu),研究開發(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)品以價格適中、質(zhì)量好而響譽全球

5、.4.光電傳感器國內(nèi)外的發(fā)展狀況西歐各國：西歐各國的大型企業(yè)和公司也積極參與了光電傳感器的研發(fā)和市場競爭.中國：對光電傳感器研究的起步時間與國際相差不遠.目前,已有上百個單位在這一領(lǐng)域開展工作,主要是在光電溫度傳感器、壓力計、流量計、液位計、電流計等領(lǐng)域進行了大量的研究,取得了上百項科研成果,有的達到世界先進水平.第七章光電式傳感器§1概述4.光電傳感器國內(nèi)外的發(fā)展狀況與發(fā)達國家相比,我國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)品種仍處于實驗研制階段,還無法投入批量生產(chǎn)和工程化應用.第七章光電式傳感器§1概述近

6、年來,由于傳感器的廣泛應用及在日常生活中所起的越來越重要的作用,人們對傳感器提出越來越高的要求.21世紀初期,敏感元件與傳感器發(fā)展的總趨勢是小型化、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)開發(fā)新型傳感器包括：采用新原理、填補傳感器空白、仿生傳感器等諸方面。(2)開發(fā)新材料其主要趨勢有幾個方面：①從單晶體到多晶體、非晶體；②從單一型材料到復合材料；③原子(分子)型材料的人工合成.

7、用復合材料來制造性能更良好的傳感器是今后的發(fā)展方向之一.·半導體敏感材料；·陶瓷材料；·磁性材料.(3)智能材料是指設(shè)計和控制材料的物理、化學、機械、電學等參數(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、電效應分兩類：外光電效應、內(nèi)光電效應.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.?所謂光電效應第七章光電式傳感器§2光電效應?外光電效應：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?根據(jù)愛