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东南大学《传感原理与检测技术》第八章 光电检测.pdf

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传感原理与检测技术 储成林、郭超 东南大学材料科学与工程学院 办公室:材料新楼330、310 第八章 光电检测 教学内容: 8.1 光电检测的基本概念 8.2 光电效应及光电器件 8.3 光电耦合器件 8.4 电荷耦合器件 8.5 图像传感器及其应用 8.0 介绍 8.0.1 教学内容 8.1 光电检测的基本概念 教学内容: 8.1.1 光电检测的基本概念 8.1.2 光电检测的应用 8.1 光电检测的基本概念 光电检测  光电式传感器——以光电元件作为转换元件,可以将被 测的非电量通过光量的变化转换成电量的传感器。  光电式传感器一般由光源、光学元件和光电(转换)元件 三部分组成。  光电检测主要通过光电转换元件将光能转换为电能。  早期的光电转换元件主要利用光电效应原理制成,包括 光电管、光电倍增管、光敏电阻、光导管、光电二极管 及光电池等。新发展的光电转换元件包括光电耦合器件、 电荷耦合器件(CCD)等。 8.1 光电检测的基本概念 8.1.1 光电检测的基本概念  光电检测可以直接检测光信号,也可以间接检测温度、 压力、速度、位移等多种物理量。  光电式传感器的分类  按照输出量的性质分类:模拟式光电传感器(把被测量转 换为与之成单值对应关系的连续变化的光电流)和数字式 光电传感器(把被测量转换为断续变化的光电流,系统输 出为开关量的电信号) 。 8.1 光电检测的基本概念 8.1.1 光电检测的基本概念  按照工作原理分类:光电效应传感器、红外热释电传感 器、固体图像传感器和光纤传感器。  按照测量光路组成分类:透射式/吸收式光电传感器、反 射式光电传感器、辐射式光电传感器和开关式/遮光式光 电传感器。 8.1 光电检测的基本概念 8.1.1 光电检测的基本概念 光电检测的应用  红外光电检测  烟雾报警器  心率测量计  色彩传感器  电子产品中的光电检测 8.1 光电检测的基本概念 8.1.2 光电检测的应用 8.2 光电效应及光电器件 教学内容: 8.2.1 外光电效应及器件 8.2.2 内光电效应及器件 8.2.3 阻挡层光电效应及器件 8.2 光电效应及光电器件 光电效应和外光电效应  光电效应——用光照射某一物体,组成这个物体的材料 吸收光子能量发生相应电效应的物理现象。  外光电效应/光电子发射效应——在光线作用下能使电子 逸出物体表面的现象。  外光电效应多发生于金属 和金属氧化物内。 光照射到金属板上形成光电子 8.2 光电效应及光电器件 8.2.1 外光电效应及器件 光电管  在真空光电管的真空泡内装有光电阴极和光电阳极。光电阴极通常 用逸出功小的光敏材料(例如铯)涂在玻璃泡内壁上做成,感光面对准 光的入射孔。  当光线照射到光敏材料上时,阴极有电子逸出并被具有正电位的阳 极吸引,在光电管内形成空间电子流,
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