應(yīng)變式傳感器及其應(yīng)用課件

1、主 編 劉偉電子工業(yè)出版社傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)（第2版）高等職業(yè)教育電子信息類貫通制教材（機(jī)電技術(shù)專業(yè)）第8章 光電式傳感器及其應(yīng)用8.1 光敏電阻及其應(yīng)用8.2 光敏晶體管及其應(yīng)用8.3 CCD攝像傳感器及其應(yīng)用8.4 光纖傳感器在通訊中的應(yīng)用小 結(jié)8.1 光敏電阻及其應(yīng)用8.1.1 光敏電阻的結(jié)構(gòu)及工作原理8.1.2 光敏電阻的應(yīng)用8.1.1 光敏電阻的結(jié)構(gòu)及工作原理光敏電阻是一種應(yīng)用廣泛的半導(dǎo)體光電元件，其物理基礎(chǔ)是光電導(dǎo)效應(yīng)（內(nèi)光電效應(yīng)），即在光的照射下，半導(dǎo)體電導(dǎo)率發(fā)生變化的現(xiàn)象。光可以被看作是由一連串具有一定能量的粒子光子組成，每個光子的能量正比于光的頻率。有些半導(dǎo)體材料在黑暗的環(huán)

2、境下電阻很大，各原子中的價電子處于穩(wěn)定狀態(tài)，但受到一定頻率的光照射時，原子中的價電子吸收到光子足夠的能量后就從束縛狀態(tài)變成自由狀態(tài)，激發(fā)出電子空穴對，使半導(dǎo)體中載流子濃度增加，從而增大了導(dǎo)電性，電阻值減小。照射光線愈強(qiáng)，電阻值下降愈多，光照停止，自由電子與空穴逐漸復(fù)合，電阻又恢復(fù)原值。光敏電阻的主要參數(shù)和基本特性。暗電阻、亮電阻和光電流 光照特性 伏安特性 光譜特性 頻率特性光譜溫度特性 8.1.2 光敏電阻的應(yīng)用1. 反射式煙霧報(bào)警檢測器2. 照相機(jī)電子測光系統(tǒng)3. 火焰探測報(bào)警器8.2 光敏晶體管及其應(yīng)用8.2.1 光敏二極管8.2.2 光敏三極管8.2.1 光敏二極管1. 光敏二極管的結(jié)

3、構(gòu)及原理2. 光敏二極管的主要特性（1） 伏安特性（2） 光譜特性3. 光敏二極管的主要參數(shù)（1）光電流L（2）暗電流D（3）反向工作電壓（3）峰值波長P4. 光敏二極管的簡單測試（1）電阻測量法（2）電壓測量法5. 光敏二極管應(yīng)用8.2.2 光敏三極管1. 光敏三極管的結(jié)構(gòu)與原理2. 光敏三極管的主要特性（1）輸出特性（2）光譜特性3. 光敏三極管的主要參數(shù)4. 光敏三極管的簡單測試5. 光敏三極管應(yīng)用舉例8.3 CCD攝像傳感器及其應(yīng)用8.3.1 CCD的基本結(jié)構(gòu)及原理 8.3.2 CCD圖像傳感器的應(yīng)用8.3.1 CCD的基本結(jié)構(gòu)及原理CCD圖像傳感器是按一定規(guī)律排列的MOS電容器組成的

4、陣列，其構(gòu)造如圖所示。在P型或N型襯底上生長一層很薄的二氧化硅，再在二氧化硅薄層上依序沉積金屬或摻雜多晶硅電極（柵極），形成規(guī)則的MOS電容器陣列，再加上兩端的輸入及輸出二極管就構(gòu)成了CCD芯片。8.3.2 CCD圖像傳感器的應(yīng)用CCD圖像傳感器具有高分辨率、高靈敏度較寬的動態(tài)范圍，所以它可廣泛用于自動控制和自動測量，尤其適用于圖像識別技術(shù)。文字及圖形識別。將線陣CCD圖像傳感器的自掃描輸出特性和微處理器的信號處理能力結(jié)合起來可以實(shí)現(xiàn)文字及圖形識別。 8.4 光纖傳感器在通訊中的應(yīng)用8.4.1 光纖的結(jié)構(gòu)及傳光原理8.4.2 光纖傳感器的原理和分類8.4.3 功能型光纖傳感器舉例8.4.4非功

5、能型光纖傳感器舉例8.4.1 光纖的結(jié)構(gòu)及傳光原理一根光纖的結(jié)構(gòu)包括纖芯、包層和涂敷層，如圖所示。纖芯和包層一般由某種類型的玻璃或塑料制成，纖芯的折射率n1略大于包層的折射率n2。纖芯的直徑一般約為5100m，光主要在纖芯中傳輸。包層外面涂有硅銅或丙烯酸鹽等涂料，構(gòu)成涂敷層，其作用是保護(hù)光纖不受外來損害，增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度。光纖最外層包上一層不同顏色的塑料套管，一方面起保護(hù)作用， 另一方面以不同顏色區(qū)分各根光纖。8.4.2 光纖傳感器的原理和分類按照光纖在傳感器中的作用，通常可將光纖傳感器分為功能型（或傳感型）和非功能型（或傳光型、結(jié)構(gòu)型）兩種類型。功能型光纖傳感器，主要是用單模光纖。其原理為

6、利用光纖本身的傳輸特性受被測物理量作用發(fā)生變化的現(xiàn)象，使光纖中光的屬性被調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)對被測物理量的測量。非功能型光纖傳感器中，光纖不是敏感元件。它是通過在光纖的斷面或在兩根光纖中間放置光學(xué)材料、機(jī)械式或光學(xué)式的敏感元件來感受被測物理量的變化，使透射光或反射光強(qiáng)度隨之發(fā)生變化。 8.4.3 功能型光纖傳感器舉例1. 測量壓力或溫度的相位調(diào)制型光纖傳感器2. 調(diào)制強(qiáng)度的光纖微彎傳感器3. 偏振態(tài)調(diào)制型光纖傳感器8.4.4非功能型光纖傳感器舉例1. 反射式光纖位移傳感器2. 光纖溫度傳感器小 結(jié)本章包括光敏電阻、光敏晶體管、CCD攝像傳感器及光纖傳感器四部分內(nèi)容。以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)的光電元件的光照特性、光譜特性、溫度特性、伏安特性等，是光電式傳感器應(yīng)用的依據(jù)。了解這幾種光電元件的基本工作原理，重點(diǎn)應(yīng)掌握光敏電阻及光敏晶體管的特性、參數(shù)及基本應(yīng)用，理解幾種典型應(yīng)用的工作原理。了解光纖的結(jié)構(gòu)及導(dǎo)光原理，掌握光纖傳感器的類型及應(yīng)用。簡單了解CCD攝像傳感器的基本工作原理，掌握