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(gè)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(jià)電子處于穩(wěn)定狀態(tài)，但受到一定頻率的光照射時(shí)，原子中的價(jià)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(duì)，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(cè)器2. 照相機(jī)電子測(cè)光系統(tǒng)3. 火焰探測(cè)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(zhǎng)P4. 光敏二極管的簡(jiǎn)單測(cè)試（1）電阻測(cè)量法（2）電壓測(cè)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(jiǎn)單測(cè)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(zhǎng)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(dòng)態(tài)范圍，所以它可廣泛用于自動(dòng)控制和自動(dòng)測(cè)量，尤其適用于圖像識(shí)別技術(shù)。文字及圖形識(shí)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(hào)處理能力結(jié)合起來可以實(shí)現(xiàn)文字及圖形識(shí)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?？蓪⒐饫w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(cè)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(duì)被測(cè)物理量的測(cè)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(cè)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(cè)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(jiǎn)單了解CCD攝像傳感器的基本工作原理，掌握