《光电传感技术》课件.ppt

**********************光电传感技术光电传感技术是一种利用光电效应实现物体状态和参数测量的技术，广泛应用于工业生产、医疗诊断、环境监测等领域。课程目标了解光电传感技术掌握光电传感的基本原理、结构和特性。学习光电传感器件的种类和应用。掌握光电传感技术应用熟悉光电传感器在不同领域的应用场景。培养学生分析问题和解决问题的能力。光电传感原理光电效应光电效应指的是光照射到某些金属表面时，金属中的电子吸收光能并从金属表面逸出的现象。光电导效应光照射到某些材料上，会使材料的电导率增加，这种现象被称为光电导效应。光伏效应光照射到某些材料的PN结上时，会产生电动势，这种现象被称为光伏效应。光电倍增效应光照射到光电倍增管的阴极上，会释放电子，这些电子在管内经过多个倍增级，最终形成增强的电流信号。光电传感器件结构光电传感器件结构主要包括光敏元件、信号处理电路和输出电路三个部分。光敏元件是光电传感器的核心部分，它将光信号转换为电信号。信号处理电路对光敏元件输出的电信号进行放大、滤波、整形等处理，使其符合输出电路的要求。输出电路将处理后的信号输出，可以是模拟信号，也可以是数字信号。光电传感器件结构的设计要根据具体应用场合和要求进行。例如，对于需要高灵敏度和快速响应的应用，可以选择光电倍增管作为光敏元件；对于需要高稳定性和抗干扰能力的应用，可以选择光电二极管作为光敏元件。光电伏特效应光电伏特效应当光照射到PN结时，光能会激发电子和空穴对，电子和空穴对在电场作用下发生分离，形成电流。原理说明光电伏特效应将光能直接转换为电能，是太阳能电池工作的基础原理。光电导效应光电导效应概述光电导效应指的是当光照射到半导体材料时，其电导率发生变化的现象。光照射到半导体材料后，会使半导体材料中的电子吸收光能跃迁到导带，从而增加半导体的自由电子浓度，提高其电导率。光电导效应的应用光电导效应广泛应用于光电传感器、光敏电阻器和光电器件等领域，如光电传感器用于检测光线强弱、光敏电阻器用于控制光线强度等。影响因素光照强度、光波长、半导体材料种类、温度等因素都会影响光电导效应的强度。光二极管特性正向偏置电流增加，电压降落反向偏置电流很小，电压稳定光照电流增加，电压降低温度温度升高，电流增加光电晶体管特性光电晶体管是一种将光信号转换为电信号的半导体器件。光电晶体管具有灵敏度高、响应速度快、体积小、功耗低等优点，在光电传感、光电控制、光通信等领域得到广泛应用。光电晶体管的特性主要包括：光电流特性、光电压特性、响应时间、灵敏度、线性度等。光电晶体管的光电流特性是指光电流随光照强度的变化关系。光电晶体管的光电压特性是指光电压随光照强度的变化关系。光电晶体管的响应时间是指光电晶体管对光信号变化的响应速度，通常用上升时间和下降时间来表示。光电晶体管的灵敏度是指光电晶体管的光电流或光电压变化量与光照强度变化量的比值。光电晶体管的线性度是指光电晶体管的光电流或光电压变化量与光照强度变化量的线性程度。光电耦合器特性光电耦合器是一种将电信号转换为光信号，再将光信号转换为电信号的器件。光电耦合器具有以下特点：隔离性强、抗干扰能力强、传输速度快、寿命长等。1000电压光电耦合器的隔离电压可以达到1000伏以上。100M频率光电耦合器的传输频率可以达到100兆赫兹。100温度光电耦合器的工作温度范围可以达到100摄氏度。光电传感器分类11.按光电效应分类光电传感器根据其光电效应分为光电伏特效应、光电导效应、光电发射效应三种。22.按光电转换元件分类光电转换元件包括光电二极管、光电三极管、光电耦合器等。33.按应用场景分类光电传感器广泛应用于工业、医疗、生活等各个领域。44.按工作原理分类光电传感器主要包括反射式、透射式、漫反射式等。光电二极管应用光电探测光电二极管可用于光强测量、光谱分析和光通信等应用。光伏转换光电二极管可以将光能转换为电能，用于太阳能电池、光伏发电等应用。光电开关光电二极管可以作为光电开关，用于控制电路或设备的开启和关闭。光电晶体管应用自动门光电晶体管可用于控制自动门，例如商场、酒店和办公楼的自动门。自动化生产线光电晶体管可用于自动化生产线，例如在光电传感器、自动焊接、包装等方面。遥控器光电晶体管可用于制造遥控器，例如电视、空调和音响系统的遥控器。光电耦合器应用信号隔离隔离高压电路或噪声，防止干扰，保护电路安全工业控制控制电机、阀门、传感器等，实现自动化控制医疗设备用于医疗设备的控制和信号传输，确保安全性和可靠性汽