測(cè)距儀的制作

1、傳感器應(yīng)用傳感器應(yīng)用課程教學(xué)資源建設(shè)課程教學(xué)資源建設(shè) 建設(shè)院校：建設(shè)院校：主要參與企業(yè)：主要參與企業(yè)：重慶電子工程職業(yè)學(xué)院重慶電子工程職業(yè)學(xué)院天津電子信息職業(yè)學(xué)院天津電子信息職業(yè)學(xué)院順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院中國(guó)四聯(lián)儀器儀表集團(tuán)有限公司中國(guó)四聯(lián)儀器儀表集團(tuán)有限公司西門子（中國(guó)）有限公司西門子（中國(guó)）有限公司浙江求是科教設(shè)備有限公司浙江求是科教設(shè)備有限公司美的制冷集團(tuán)家用空調(diào)國(guó)內(nèi)事業(yè)部美的制冷集團(tuán)家用空調(diào)國(guó)內(nèi)事業(yè)部重慶梅安森科技發(fā)展有限責(zé)任公司重慶梅安森科技發(fā)展有限責(zé)任公司重慶嘉陵華光光電科技有限公司重慶嘉陵華

2、光光電科技有限公司應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)內(nèi)容導(dǎo)航內(nèi)容導(dǎo)航項(xiàng)目一項(xiàng)目一 理論知識(shí)理論知識(shí)項(xiàng)目二項(xiàng)目二 超聲波傳感器性能測(cè)試超聲波傳感器性能測(cè)試項(xiàng)目三項(xiàng)目三 測(cè)距儀電路組裝與調(diào)試測(cè)距儀電路組裝與調(diào)試項(xiàng)目四項(xiàng)目四 知識(shí)拓展知識(shí)拓展1234學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)v 1、制作一個(gè)測(cè)距儀、制作一個(gè)測(cè)距儀: 測(cè)量范圍為測(cè)量范圍為0.1 m4.5m 分辨力為分辨力為1cmv 2、利用液晶顯示測(cè)量值。、利用液晶顯示測(cè)量值。學(xué)習(xí)情境要求學(xué)習(xí)

3、情境要求學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)習(xí)情境目標(biāo)學(xué)習(xí)情境目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1、掌握超聲波傳感器的工作原理及應(yīng)用電路。2、掌握壓電傳感器的工作原理、測(cè)量電路和應(yīng)用。3、了解光電元件的分類以及工作原理。能力目標(biāo)能力目標(biāo)1、能利用超聲波傳感器、壓電式傳感器完成相應(yīng) 參數(shù)的測(cè)量。2、能利用簡(jiǎn)單的光敏電阻、光敏三極管等元件， 完成光照度的測(cè)量和畫出繼電器的控制電路。 素質(zhì)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)1、培養(yǎng)耐心細(xì)致的工作態(tài)度。2、培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)扎實(shí)的工作作風(fēng)。3、培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的合作能力。 學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作

4、測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)習(xí)情境內(nèi)容學(xué)習(xí)情境內(nèi)容理論知識(shí)理論知識(shí)學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備一超聲檢測(cè)的物理基礎(chǔ)一超聲檢測(cè)的物理基礎(chǔ) 頻率高于頻率高于20kHz的機(jī)械振動(dòng)波稱為超聲波。它的指向性很好，能量的機(jī)械振動(dòng)波稱為超聲波。它的指向性很好，能量集中，因此穿透本領(lǐng)大，能穿透幾米厚的鋼板，而能量損失不大。在遇集中，因此穿透本領(lǐng)大，能穿透幾米厚的鋼板，而能量損失不大。在遇到兩種介質(zhì)的分界面（例如鋼板與空

5、氣的交界面）時(shí)，能產(chǎn)生明顯的反到兩種介質(zhì)的分界面（例如鋼板與空氣的交界面）時(shí)，能產(chǎn)生明顯的反射和折射現(xiàn)象，超聲波的頻率越高，其聲場(chǎng)指向性就愈好。射和折射現(xiàn)象，超聲波的頻率越高，其聲場(chǎng)指向性就愈好。返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備1超聲波的反射和折射超聲波的反射和折射 當(dāng)超聲波由一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時(shí)，由于在兩種介質(zhì)中的當(dāng)超聲波由一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時(shí)，由于在兩種介質(zhì)中的傳播速度不同，在異質(zhì)界面上會(huì)產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象。傳播速度不同，在異質(zhì)界面上會(huì)產(chǎn)生反射

6、、折射和波型轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象。圖圖3.2超聲波的反射和折射超聲波的反射和折射超聲波的反射和折射超聲波的反射和折射 返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備2超聲波的波型及其轉(zhuǎn)換超聲波的波型及其轉(zhuǎn)換 當(dāng)聲源在介質(zhì)中的施力方向與波在介質(zhì)中的傳播方向不同時(shí)，聲當(dāng)聲源在介質(zhì)中的施力方向與波在介質(zhì)中的傳播方向不同時(shí)，聲波的波型也有所不同。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向一致的波稱為波的波型也有所不同。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向一致的波稱為縱波縱波，它能在固體、液體和氣體中傳播。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直于傳播方向的波它

7、能在固體、液體和氣體中傳播。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直于傳播方向的波稱為稱為橫波橫波，它只能在固體中傳播。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)介于縱波和橫波之間，沿，它只能在固體中傳播。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)介于縱波和橫波之間，沿著表面?zhèn)鞑?，振幅隨著深度的增加而迅速衰減的波稱為著表面?zhèn)鞑?，振幅隨著深度的增加而迅速衰減的波稱為表面波表面波，它只，它只在固體的表面?zhèn)鞑?。在固體的表面?zhèn)鞑ァ?當(dāng)聲波以某一角度入射到第二介質(zhì)（固當(dāng)聲波以某一角度入射到第二介質(zhì)（固體）的界面上時(shí)，除有縱波的反射、折射以體）的界面上時(shí)，除有縱波的反射、折射以外，還會(huì)發(fā)生橫波的反射和折射，如圖所示。外，還會(huì)發(fā)生橫波的反射和折射，如圖所示。在一定條件下，還能產(chǎn)生表面波。各種波型在

8、一定條件下，還能產(chǎn)生表面波。各種波型均符合幾何光學(xué)中的反射定律，即均符合幾何光學(xué)中的反射定律，即聲波型轉(zhuǎn)換圖聲波型轉(zhuǎn)換圖 返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備3聲波的衰減聲波的衰減 聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，隨著傳播距離的增加，能量逐漸衰減，聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，隨著傳播距離的增加，能量逐漸衰減，其衰減的程度與聲波的擴(kuò)散、散射和吸收等因素有關(guān)。其衰減的程度與聲波的擴(kuò)散、散射和吸收等因素有關(guān)。在平面波的情況下，距離聲源在平面波的情況下，距離聲源x處的聲壓處的聲壓P和聲強(qiáng)和聲強(qiáng)I的衰減規(guī)

9、律如的衰減規(guī)律如下下:返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 二、超聲波探頭二、超聲波探頭 超聲波探頭是實(shí)現(xiàn)聲、電轉(zhuǎn)換的裝置，又稱超聲換能器或傳感器。這種超聲波探頭是實(shí)現(xiàn)聲、電轉(zhuǎn)換的裝置，又稱超聲換能器或傳感器。這種裝置能發(fā)射超聲波和接收超聲回波，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。裝置能發(fā)射超聲波和接收超聲回波，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。 超聲波探頭按其作用原理可分為壓電式、磁致伸縮式和電磁式等數(shù)種，超聲波探頭按其作用原理可分為壓電式、磁致伸縮式和電磁式等數(shù)種，其中以壓電式為最常用。如圖所示為

10、壓電式探頭結(jié)構(gòu)圖，其核心部分為壓電其中以壓電式為最常用。如圖所示為壓電式探頭結(jié)構(gòu)圖，其核心部分為壓電晶片，利用壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)聲、電轉(zhuǎn)換。晶片，利用壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)聲、電轉(zhuǎn)換。 壓電式超聲探頭結(jié)構(gòu)圖壓電式超聲探頭結(jié)構(gòu)圖1一壓電片；一壓電片；2一保護(hù)膜；一保護(hù)膜；3一吸收塊；一吸收塊；4一接線：一接線：5 一導(dǎo)線螺桿；一導(dǎo)線螺桿； 6一絕緣柱；一絕緣柱；7一接觸座一接觸座; 8 一接線片一接線片;9 一壓電片座一壓電片座返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備返回返回各種超聲各種超聲波探頭

11、波探頭學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備三超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用三超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)超聲傳感器性能測(cè)試超聲傳感器性能測(cè)試學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作超聲波傳感器性能測(cè)試超聲波傳感器性能測(cè)試應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)超聲波傳感器性能測(cè)試超聲波傳感器性能測(cè)試一測(cè)試目的一測(cè)

12、試目的 1掌握超聲波測(cè)距傳感器學(xué)會(huì)基本的測(cè)試使用方法。掌握超聲波測(cè)距傳感器學(xué)會(huì)基本的測(cè)試使用方法。 2了解超聲波傳感器的幅頻特性，確定其此超聲波傳感器的中心頻了解超聲波傳感器的幅頻特性，確定其此超聲波傳感器的中心頻率（或諧振頻率）。率（或諧振頻率）。二元器件二元器件 超聲波傳感器、信號(hào)發(fā)生器、示波器，直尺超聲波傳感器、信號(hào)發(fā)生器、示波器，直尺返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)超聲波傳感器性能測(cè)試超聲波傳感器性能測(cè)試三測(cè)試步驟三測(cè)試步驟 1. 裝置連接裝置連接 （1）調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出方波信

13、號(hào)，其峰峰值可在）調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出方波信號(hào)，其峰峰值可在2V10V范圍調(diào)整，頻范圍調(diào)整，頻率可在率可在30K49K范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)整，要求通過示波器確認(rèn)信號(hào)幅度及頻率輸范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)整，要求通過示波器確認(rèn)信號(hào)幅度及頻率輸出情況。出情況。 （2）將方波信號(hào)輸出端子接到超聲波傳感器發(fā)射頭的兩個(gè)輸入引腳，將示）將方波信號(hào)輸出端子接到超聲波傳感器發(fā)射頭的兩個(gè)輸入引腳，將示波器的接地端子和信號(hào)端子分別連接超聲波傳感器接收頭的兩個(gè)輸出引腳。波器的接地端子和信號(hào)端子分別連接超聲波傳感器接收頭的兩個(gè)輸出引腳。 （3）固定發(fā)射頭與接收頭的間距為）固定發(fā)射頭與接收頭的間距為10cm，并將發(fā)射頭對(duì)準(zhǔn)接收頭，準(zhǔn)備測(cè)，

14、并將發(fā)射頭對(duì)準(zhǔn)接收頭，準(zhǔn)備測(cè)試接收頭接收到的同頻信號(hào)電壓。試接收頭接收到的同頻信號(hào)電壓。信號(hào)發(fā)生器示波器發(fā)射頭接收頭TR探頭裝置連接圖裝置連接圖返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)超聲波傳感器性能測(cè)試超聲波傳感器性能測(cè)試2測(cè)試超聲波傳感器的幅頻特性測(cè)試超聲波傳感器的幅頻特性（1）調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出方波信號(hào)的峰峰值為）調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出方波信號(hào)的峰峰值為10V，本測(cè)試要保證輸出幅，本測(cè)試要保證輸出幅度恒定的情況下進(jìn)行。度恒定的情況下進(jìn)行。（2）調(diào)節(jié)方波信號(hào)的頻率，使其在）調(diào)節(jié)方波信號(hào)的頻率，使

15、其在30K49K范圍內(nèi)變化，用示波器觀察范圍內(nèi)變化，用示波器觀察超聲波接收頭的輸出信號(hào)波形，記下的值。請(qǐng)按照實(shí)驗(yàn)用表超聲波接收頭的輸出信號(hào)波形，記下的值。請(qǐng)按照實(shí)驗(yàn)用表3.1設(shè)置的頻率設(shè)置的頻率數(shù)據(jù)要求進(jìn)行測(cè)試，總計(jì)測(cè)試數(shù)據(jù)要求進(jìn)行測(cè)試，總計(jì)測(cè)試30對(duì)數(shù)據(jù)。對(duì)數(shù)據(jù)。注意：注意：要求測(cè)試每對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)，一定要首先用示波器準(zhǔn)確調(diào)試信號(hào)發(fā)生器要求測(cè)試每對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)，一定要首先用示波器準(zhǔn)確調(diào)試信號(hào)發(fā)生器輸出的方波信號(hào)后，再驅(qū)動(dòng)發(fā)射頭，測(cè)試接收頭產(chǎn)生的同頻信號(hào)電壓。輸出的方波信號(hào)后，再驅(qū)動(dòng)發(fā)射頭，測(cè)試接收頭產(chǎn)生的同頻信號(hào)電壓。分析分析30對(duì)記錄數(shù)據(jù)，繪制輸出對(duì)記錄數(shù)據(jù)，繪制輸出f 關(guān)系曲線，得出超聲波傳感器幅頻

16、特性關(guān)系曲線，得出超聲波傳感器幅頻特性結(jié)論。并確定其中心頻率。結(jié)論。并確定其中心頻率。返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)超聲波傳感器性能測(cè)試超聲波傳感器性能測(cè)試 3在中心頻率下測(cè)試超聲波傳感器的傳輸特性在中心頻率下測(cè)試超聲波傳感器的傳輸特性 （1）調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出方波的頻率為中心頻率，本測(cè)試要求保證在中心）調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出方波的頻率為中心頻率，本測(cè)試要求保證在中心頻率下進(jìn)行測(cè)定。頻率下進(jìn)行測(cè)定。 （2）調(diào)節(jié)方波信號(hào)的幅度，使其峰峰值在）調(diào)節(jié)方波信號(hào)的幅度，使其峰峰值在2V12V范圍內(nèi)變

17、化，設(shè)置輸入范圍內(nèi)變化，設(shè)置輸入不同峰峰值的方波信號(hào)來驅(qū)動(dòng)發(fā)射頭，用示波器觀察超聲波接收頭的輸出信不同峰峰值的方波信號(hào)來驅(qū)動(dòng)發(fā)射頭，用示波器觀察超聲波接收頭的輸出信號(hào)波形，記下的值，研究驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度變化對(duì)超聲波傳感器傳輸特性的影響。號(hào)波形，記下的值，研究驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度變化對(duì)超聲波傳感器傳輸特性的影響。要求在要求在2V12V范圍內(nèi)按照實(shí)驗(yàn)用表范圍內(nèi)按照實(shí)驗(yàn)用表3.2設(shè)置的設(shè)置的 值測(cè)試輸出信號(hào)值測(cè)試輸出信號(hào) 值，總計(jì)值，總計(jì)測(cè)試測(cè)試20對(duì)數(shù)據(jù)。對(duì)數(shù)據(jù)。 注意：注意：要求測(cè)試每對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)，必須先用示波器調(diào)試輸出準(zhǔn)確幅度、頻率要求測(cè)試每對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)，必須先用示波器調(diào)試輸出準(zhǔn)確幅度、頻率的方波信號(hào)后，再驅(qū)動(dòng)發(fā)

18、射頭，進(jìn)而測(cè)試接收頭接收到的同頻信號(hào)電壓的的方波信號(hào)后，再驅(qū)動(dòng)發(fā)射頭，進(jìn)而測(cè)試接收頭接收到的同頻信號(hào)電壓的 。四測(cè)試結(jié)果四測(cè)試結(jié)果 1.超聲波發(fā)送傳感器其幅頻特性在諧振頻率超聲波發(fā)送傳感器其幅頻特性在諧振頻率f 0 =1/ 2 附近幾乎保持恒定。附近幾乎保持恒定。 2.超聲波接收傳感器幅頻特性在頻率超聲波接收傳感器幅頻特性在頻率f 0 附近變化很大。附近變化很大。LCPPVinVPPV返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)測(cè)距儀電路組裝與調(diào)試測(cè)距儀電路組裝與調(diào)試學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作

19、測(cè)距儀的制作測(cè)距儀電路組裝與調(diào)試測(cè)距儀電路組裝與調(diào)試應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)測(cè)距儀電路組裝及調(diào)試測(cè)距儀電路組裝及調(diào)試 返回返回步驟步驟1步驟步驟2步驟步驟3學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)測(cè)距儀電路組裝及調(diào)試測(cè)距儀電路組裝及調(diào)試 一確定系統(tǒng)方案一確定系統(tǒng)方案系統(tǒng)分為系統(tǒng)分為4個(gè)功能模塊：回波個(gè)功能模塊：回波A/D采集模塊，采集模塊， LCD顯示和按鍵處理模顯示和按鍵處理模塊，塊，LCD顯示模塊，報(bào)警、存儲(chǔ)及串口處理模塊。顯示模塊，報(bào)

20、警、存儲(chǔ)及串口處理模塊。系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)二各單元電路搭建二各單元電路搭建LPC2138整體結(jié)構(gòu)圖1 1、LPC2138LPC2138微控制器簡(jiǎn)介微控制器簡(jiǎn)介測(cè)距儀電路組裝及調(diào)試測(cè)距儀電路組裝及調(diào)試 返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)2 2、超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路3 3、超聲波接收電路、超聲波接收電路超聲波發(fā)射電路是超聲波發(fā)射器超聲波發(fā)射電路是超聲

21、波發(fā)射器T和和PWM產(chǎn)生的產(chǎn)生的40 kHz頻率信號(hào)、驅(qū)動(dòng)頻率信號(hào)、驅(qū)動(dòng)(或或激勵(lì)激勵(lì))電路等組成。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用電路等組成。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用ARM中的中的PWM模塊產(chǎn)生高精度的模塊產(chǎn)生高精度的40 kHz的頻的頻率信號(hào)，然后通過率信號(hào)，然后通過74HC00等組成的驅(qū)動(dòng)等組成的驅(qū)動(dòng)電路，最后將發(fā)射信號(hào)送到超聲波發(fā)射電路，最后將發(fā)射信號(hào)送到超聲波發(fā)射器器T。測(cè)距儀電路組裝及調(diào)試測(cè)距儀電路組裝及調(diào)試 返回返回 超聲波接收電路由以超聲波接收電路由以MC3403為核心為核心的三級(jí)濾波放大電路和二極管的倍壓穩(wěn)的三級(jí)濾波放大電路和二極管的倍壓穩(wěn)流電路等組成。處理好的回波信號(hào)被送流電路等組成。處理好的回波信號(hào)

22、被送到到ARM的的AD轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行AD采樣，采樣，從而觸發(fā)得到返回的時(shí)間。從而觸發(fā)得到返回的時(shí)間。 學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)深圳博寶公司下廠鍛煉深圳博寶公司下廠鍛煉 測(cè)距儀電路組裝及調(diào)試測(cè)距儀電路組裝及調(diào)試 4. 顯示電路顯示電路超聲波測(cè)距超聲波測(cè)距儀儀450.00CM當(dāng)前距離：當(dāng)前距離：返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)三三. .系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試測(cè)距儀電路組裝及調(diào)試測(cè)距

23、儀電路組裝及調(diào)試 測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比表測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比表返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)知識(shí)拓展知識(shí)拓展學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作知識(shí)拓展知識(shí)拓展應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)知識(shí)拓展知識(shí)拓展返回返回壓電傳感器壓電傳感器拓展內(nèi)容拓展內(nèi)容光電傳感器光電傳感器學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)一、壓電傳感器一、壓電傳感器 某些電介

24、質(zhì)在沿一定方向上受到某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極外力的作用而變形時(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在其化現(xiàn)象，同時(shí)在其表面上產(chǎn)生電荷；表面上產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去掉后，又重新回到不帶電的當(dāng)外力去掉后，又重新回到不帶電的狀態(tài)；當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的狀態(tài)；當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變，這種現(xiàn)象稱為壓電極性也隨之改變，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。效應(yīng)。1.壓電材料壓電材料 壓電晶體壓電晶體 壓電陶瓷壓電陶瓷 高分子壓電材料高分子壓電材料知識(shí)拓展知識(shí)拓展返回返回部分壓電陶瓷的外形部分壓電陶瓷的外形高分子壓電薄膜高分子壓電薄膜學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)

25、應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù) 2.壓電式傳感器測(cè)量電路壓電式傳感器測(cè)量電路 （1）壓電元件的等效電路）壓電元件的等效電路 壓電元件的等效電路電容器上的電壓壓電元件的等效電路電容器上的電壓 uo、電荷、電荷Q與電容與電容Ca三者之三者之間的關(guān)系為間的關(guān)系為 : aCQu0知識(shí)拓展知識(shí)拓展返回返回壓電元件的等效電路壓電元件的等效電路 壓電元件的串聯(lián)和并聯(lián)法壓電元件的串聯(lián)和并聯(lián)法學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)（2）壓電式傳感器的等效電路）壓電

26、式傳感器的等效電路 在壓電式傳感器正常工作時(shí)，如果把它與測(cè)量?jī)x表連在一起，必定與在壓電式傳感器正常工作時(shí)，如果把它與測(cè)量?jī)x表連在一起，必定與測(cè)量電路相連接。因此必須考慮連接電纜電容測(cè)量電路相連接。因此必須考慮連接電纜電容Cc、放大器的輸入電阻、放大器的輸入電阻Ri和和輸入電容輸入電容Ci等因素的影響。壓電傳感器與二次儀表連接的實(shí)際等效電路如等因素的影響。壓電傳感器與二次儀表連接的實(shí)際等效電路如圖所示。圖所示。知識(shí)拓展知識(shí)拓展返回返回壓電式傳感器的實(shí)際等效電路壓電式傳感器的實(shí)際等效電路學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南

27、鐵道職業(yè)技術(shù)（3）壓電式傳感器的測(cè)量電路）壓電式傳感器的測(cè)量電路 壓電傳感器的內(nèi)阻抗很高，而輸出信號(hào)卻很微弱，這就要求負(fù)載電阻壓電傳感器的內(nèi)阻抗很高，而輸出信號(hào)卻很微弱，這就要求負(fù)載電阻RL很大時(shí)，才能使測(cè)量誤差減小到一定范圍。因此常在壓電式傳感器輸出端后很大時(shí)，才能使測(cè)量誤差減小到一定范圍。因此常在壓電式傳感器輸出端后面先接入一個(gè)高輸入阻抗的前置放大器，然后再接一般的放大電路及其他電面先接入一個(gè)高輸入阻抗的前置放大器，然后再接一般的放大電路及其他電路。壓電傳感器的輸出可以是電壓信號(hào)，也可以是電荷信號(hào)，所以前置放大路。壓電傳感器的輸出可以是電壓信號(hào)，也可以是電荷信號(hào)，所以前置放大器也有兩種形式

28、，即電壓放大器和電荷放大器。器也有兩種形式，即電壓放大器和電荷放大器。 實(shí)用中多采用性能穩(wěn)定的電荷放大器，這里重點(diǎn)以電荷放大器為例加以實(shí)用中多采用性能穩(wěn)定的電荷放大器，這里重點(diǎn)以電荷放大器為例加以說明。說明。知識(shí)拓展知識(shí)拓展返回返回電荷放大等效電路電荷放大等效電路學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù) 電荷放大器的輸出電壓電荷放大器的輸出電壓u0僅與輸入電荷和反饋電容有關(guān)，與電纜電僅與輸入電荷和反饋電容有關(guān)，與電纜電容容Cc無關(guān)，也就是說與電纜的長(zhǎng)度等因素的影響很小，這是電荷放大無關(guān)，也就是說與電纜的長(zhǎng)度等因

29、素的影響很小，這是電荷放大器的最大特點(diǎn)。內(nèi)部包括電荷放大器的便攜式測(cè)振儀，外形如圖所示。器的最大特點(diǎn)。內(nèi)部包括電荷放大器的便攜式測(cè)振儀，外形如圖所示。 1一量程選擇開關(guān)；2一壓電傳感器輸入信號(hào)插座；3一多路選擇開關(guān)；4一帶寬選擇開關(guān)； 5一帶背光點(diǎn)陣液晶顯示器；6一電池盒；7一可變角度支架便攜式測(cè)振儀外形知識(shí)拓展知識(shí)拓展返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)1905年德國(guó)年德國(guó)物理學(xué)家愛因斯物理學(xué)家愛因斯坦用光量子學(xué)說坦用光量子學(xué)說解釋了光電發(fā)射解釋了光電發(fā)射效應(yīng)，并為此而效應(yīng)，并為此而獲得獲

30、得1921年諾貝年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。爾物理學(xué)獎(jiǎng)。二、光電傳感器二、光電傳感器知識(shí)拓展知識(shí)拓展返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)用光照射某一物體，可用光照射某一物體，可以看作物體受到一連串能量以看作物體受到一連串能量為為hf 的光子的轟擊，組成這的光子的轟擊，組成這物體的材料吸收光子能量而物體的材料吸收光子能量而發(fā)生相應(yīng)電效應(yīng)的物理現(xiàn)象發(fā)生相應(yīng)電效應(yīng)的物理現(xiàn)象稱為稱為光電效應(yīng)光電效應(yīng)。外光電效應(yīng)：在光線的外光電效應(yīng)：在光線的作用下能使電子逸出物體表作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)

31、，面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，基于外光電效應(yīng)的光電元件基于外光電效應(yīng)的光電元件有紫外光電管、光電倍增管有紫外光電管、光電倍增管、光電攝像管等、光電攝像管等。 知識(shí)拓展知識(shí)拓展返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù) 當(dāng)入射紫外線當(dāng)入射紫外線照射在紫外管陰極照射在紫外管陰極板上時(shí)，電子克服板上時(shí)，電子克服金屬表面對(duì)它的束金屬表面對(duì)它的束縛而逸出金屬表面縛而逸出金屬表面，形成電子發(fā)射。，形成電子發(fā)射。紫外管多用于紫外紫外管多用于紫外線測(cè)量、火焰監(jiān)測(cè)線測(cè)量、火焰監(jiān)測(cè)等。等。 光電管光電管1.光電器件光電器

32、件紫外線紫外線知識(shí)拓展知識(shí)拓展返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)知識(shí)拓展知識(shí)拓展 當(dāng)光照射在陰極上時(shí)，陰極發(fā)射出光電子，被具有一定電位當(dāng)光照射在陰極上時(shí)，陰極發(fā)射出光電子，被具有一定電位的中央陽極所吸引，在光電管內(nèi)形成空間電子流。在外電場(chǎng)作用的中央陽極所吸引，在光電管內(nèi)形成空間電子流。在外電場(chǎng)作用下將形成電流下將形成電流I，稱為光電流。光電流的大小與光電子數(shù)成正比，稱為光電流。光電流的大小與光電子數(shù)成正比，而光電子數(shù)又與光照度成正比。而光電子數(shù)又與光照度成正比。 光電管的結(jié)構(gòu)圖、原理圖光電

33、管的結(jié)構(gòu)圖、原理圖（1）光電管工作原理）光電管工作原理返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)知識(shí)拓展知識(shí)拓展 在一定的光照下，對(duì)光電管陰極所加的電壓與陽極所產(chǎn)生的電在一定的光照下，對(duì)光電管陰極所加的電壓與陽極所產(chǎn)生的電流之間的關(guān)系稱為光電管的伏安特性。流之間的關(guān)系稱為光電管的伏安特性。 （2）光電管特性）光電管特性 伏安特性伏安特性光電管的伏安特性光電管的伏安特性返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道

34、職業(yè)技術(shù)知識(shí)拓展知識(shí)拓展 當(dāng)光電管的陰極與陽極之間所加電壓一定時(shí)，光通量與光電流之間的關(guān)系當(dāng)光電管的陰極與陽極之間所加電壓一定時(shí)，光通量與光電流之間的關(guān)系稱為光照特性，如圖所示。其中，曲線稱為光照特性，如圖所示。其中，曲線1是氧艷陰極光電管的光照特性，光電流是氧艷陰極光電管的光照特性，光電流I與光通量呈線性關(guān)系；曲線與光通量呈線性關(guān)系；曲線2是銻艷陰極光電管的光照特性，呈非線性關(guān)系。是銻艷陰極光電管的光照特性，呈非線性關(guān)系。 光照特性光照特性光電管的光照特性光電管的光照特性 光譜特性光譜特性 光電管的光譜特性通常指陽極與陰極之間所加電壓不變時(shí)，入射光的波長(zhǎng)光電管的光譜特性通常指陽極與陰極之間所

35、加電壓不變時(shí)，入射光的波長(zhǎng)（或頻率）與其相對(duì)靈敏度之間的關(guān)系。它主要取決于陰極材料。陰極材料不同（或頻率）與其相對(duì)靈敏度之間的關(guān)系。它主要取決于陰極材料。陰極材料不同的光電管適用于不同的光譜范圍。的光電管適用于不同的光譜范圍。返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)光敏電阻光敏電阻當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)， 阻值減小。阻值減小。知識(shí)拓展知識(shí)拓展返回返回學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)情境情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)

36、技術(shù)當(dāng)光敏電阻當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，受到光照時(shí)，光光生電子生電子空穴對(duì)空穴對(duì)增加，增加，阻值減小阻值減小，電流增大。，電流增大。（1 1）光敏電阻工作原理演示）光敏電阻工作原理演示 暗電流（越小越好）暗電流（越小越好）知識(shí)拓展知識(shí)拓展返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)知識(shí)拓展知識(shí)拓展（2）光敏電阻的特性）光敏電阻的特性 光電流光電流 光敏電阻在室溫或全暗條件下測(cè)得的阻值稱為暗電阻（暗阻），通常超光敏電阻在室溫或全暗條件下測(cè)得的阻值稱為暗電阻（暗阻），通常超過過1 M,此時(shí)流過光敏電阻的電流

37、稱為暗電流。光敏電阻在受光照射時(shí)的阻此時(shí)流過光敏電阻的電流稱為暗電流。光敏電阻在受光照射時(shí)的阻值稱為亮電阻（亮阻），一般幾千歐以下，此時(shí)流過光敏電阻的電流稱為亮值稱為亮電阻（亮阻），一般幾千歐以下，此時(shí)流過光敏電阻的電流稱為亮電流。亮電流與暗電流之差稱為光電流。電流。亮電流與暗電流之差稱為光電流。 光照特性光照特性 在一定外加電壓下，光敏電阻的在一定外加電壓下，光敏電阻的光電流與光通量的關(guān)系曲線，稱為光電流與光通量的關(guān)系曲線，稱為光敏電阻的光照特性，如圖所示。光敏電阻的光照特性，如圖所示。光通量是光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光通量是光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量總和，單位是流明光量總和，單位是流明(Im

38、)。光敏電阻的光照特性曲線光敏電阻的光照特性曲線返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)知識(shí)拓展知識(shí)拓展 光電特性光電特性 在光敏電阻兩極電壓固定不變時(shí)，光照度與電阻及電流間的關(guān)系稱為光電特性，如圖所在光敏電阻兩極電壓固定不變時(shí)，光照度與電阻及電流間的關(guān)系稱為光電特性，如圖所示。不同的光敏電阻的光照特性是不同的，但多數(shù)情況下曲線是非線性的，所以光敏電阻不示。不同的光敏電阻的光照特性是不同的，但多數(shù)情況下曲線是非線性的，所以光敏電阻不宜作定量檢測(cè)元件，而常在自動(dòng)控制中用做光電開關(guān)。宜作定量檢測(cè)元件

39、，而常在自動(dòng)控制中用做光電開關(guān)。 時(shí)延特性時(shí)延特性 當(dāng)光敏電阻受到光照射時(shí)，光電流要經(jīng)過一段時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，而在停止光照后，當(dāng)光敏電阻受到光照射時(shí)，光電流要經(jīng)過一段時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，而在停止光照后，光電流也經(jīng)過一定時(shí)間恢復(fù)暗電流值，這是光敏電阻的時(shí)延特性。不同光敏電阻的時(shí)延特性光電流也經(jīng)過一定時(shí)間恢復(fù)暗電流值，這是光敏電阻的時(shí)延特性。不同光敏電阻的時(shí)延特性不同，因此它們的頻率特性也不同。由于光敏電阻的時(shí)延比較大不同，因此它們的頻率特性也不同。由于光敏電阻的時(shí)延比較大所以它不能在要求快速響所以它不能在要求快速響應(yīng)的場(chǎng)合。應(yīng)的場(chǎng)合。某型號(hào)光敏電阻的光電特性某型號(hào)光敏電阻的光電特性返回返回學(xué)習(xí)

40、情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù) 將光敏二極管的將光敏二極管的PN 結(jié)設(shè)結(jié)設(shè)置在透明管殼頂部的正下方置在透明管殼頂部的正下方，光照射到光敏二極管的，光照射到光敏二極管的PN結(jié)時(shí)，電子結(jié)時(shí)，電子-空穴對(duì)數(shù)量增加空穴對(duì)數(shù)量增加，光電流與照度成正比。，光電流與照度成正比。 光敏二極管光敏二極管知識(shí)拓展知識(shí)拓展返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)光敏二極管外形光敏二極管外形 知識(shí)拓展知識(shí)拓展返回返回學(xué)習(xí)情

41、境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)光敏三極管也是基于內(nèi)光電效應(yīng)光敏三極管也是基于內(nèi)光電效應(yīng)制成的光敏元件。光敏三極管結(jié)構(gòu)與制成的光敏元件。光敏三極管結(jié)構(gòu)與一般三極管不同，通常只有兩個(gè)一般三極管不同，通常只有兩個(gè)PN結(jié)，但只有正負(fù)（結(jié)，但只有正負(fù)（C、 E）兩個(gè)引腳）兩個(gè)引腳。它的外形與光敏二極管相似，從外。它的外形與光敏二極管相似，從外觀上很難區(qū)別。觀上很難區(qū)別。光敏三極管光敏三極管知識(shí)拓展知識(shí)拓展返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)

42、設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)a) 內(nèi)部組成內(nèi)部組成 b)管芯結(jié)構(gòu)管芯結(jié)構(gòu) c）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖 1集電極引腳集電極引腳 2管芯管芯 3外殼外殼 4玻璃聚光鏡玻璃聚光鏡 5發(fā)射極引腳發(fā)射極引腳 6N+ 襯底襯底 7N型集電區(qū)型集電區(qū) 8SiO2保護(hù)圈保護(hù)圈 9集電結(jié)集電結(jié) 10P型基區(qū)型基區(qū) 11N型發(fā)射區(qū)型發(fā)射區(qū) 12發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié) 光敏三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)光敏三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu) 知識(shí)拓展知識(shí)拓展返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)知識(shí)拓展知識(shí)拓展光譜特性光譜特性 ：光敏三極管對(duì)于不同波長(zhǎng)的入

43、射光，其相對(duì)靈敏度光敏三極管對(duì)于不同波長(zhǎng)的入射光，其相對(duì)靈敏度Kr是不同的。是不同的。 伏安特性：伏安特性：光敏三極管在不同照度光敏三極管在不同照度Ee下的伏安特性與一般三極管在不同的基極電下的伏安特性與一般三極管在不同的基極電流時(shí)的輸出特性一樣，只要將入射光在發(fā)射極與基極之間的流時(shí)的輸出特性一樣，只要將入射光在發(fā)射極與基極之間的PN結(jié)附近所產(chǎn)生的光結(jié)附近所產(chǎn)生的光電流看做基極電流，就可將光敏三極管看做是一般的三極管。電流看做基極電流，就可將光敏三極管看做是一般的三極管。 光電特性：光電特性：如圖如圖3.36所示為光敏晶體管的光電特性曲線，其輸出電流所示為光敏晶體管的光電特性曲線，其輸出電流I

44、與照度與照度E之之間的關(guān)系可近似看做是線性關(guān)系。顯然，光敏三極管的靈敏度高于光敏二極管。間的關(guān)系可近似看做是線性關(guān)系。顯然，光敏三極管的靈敏度高于光敏二極管。 光敏三極管的光譜特性曲線圖光敏三極管的光譜特性曲線圖 光敏晶體管的光電特性曲線光敏晶體管的光電特性曲線 返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)（1 1）光電池的工作原理）光電池的工作原理在在N型襯底上制造一薄層型襯底上制造一薄層P型層作型層作為光照敏感面，就構(gòu)成最簡(jiǎn)單的光電池為光照敏感面，就構(gòu)成最簡(jiǎn)單的光電池。當(dāng)入射光子的能量足夠大時(shí)，

45、。當(dāng)入射光子的能量足夠大時(shí)，P型區(qū)型區(qū)每吸收一個(gè)光子就產(chǎn)生一對(duì)光生電子每吸收一個(gè)光子就產(chǎn)生一對(duì)光生電子空穴對(duì)，空穴對(duì)， 光生電子光生電子空穴對(duì)的的擴(kuò)散空穴對(duì)的的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使電子通過漂移運(yùn)動(dòng)被拉到運(yùn)動(dòng)使電子通過漂移運(yùn)動(dòng)被拉到N型區(qū)型區(qū)，空穴留在，空穴留在P區(qū)，所以區(qū)，所以N區(qū)帶負(fù)電，區(qū)帶負(fù)電，P區(qū)區(qū)帶正電。如果光照是連續(xù)的，經(jīng)短暫的帶正電。如果光照是連續(xù)的，經(jīng)短暫的時(shí)間，時(shí)間，PN結(jié)兩側(cè)就有一個(gè)穩(wěn)定的光生結(jié)兩側(cè)就有一個(gè)穩(wěn)定的光生電動(dòng)勢(shì)輸出。電動(dòng)勢(shì)輸出。光電池光電池知識(shí)拓展知識(shí)拓展返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距儀的制作應(yīng)應(yīng)用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學(xué)學(xué)資資源源建建設(shè)設(shè)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)能提供較大電流的大面積能提供較大電流的大面積光電池光電池外形外形知識(shí)拓展知識(shí)拓展返回返回學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 測(cè)距儀的制作測(cè)距