3.1.1光電式傳感器測量轉(zhuǎn)速原理

●項目——速度檢測●任務——光電式傳感器轉(zhuǎn)速檢測?任務導入在各種車輛的運轉(zhuǎn)、機械設備的運行中，都需要對轉(zhuǎn)速進行檢測。

光電式傳感器轉(zhuǎn)速檢測?光電傳感器光電式傳感器轉(zhuǎn)速檢測●定義：將被測量的變化通過光信號變化轉(zhuǎn)換成電信號的器件，稱為光電傳感器或光電元件。優(yōu)點應用√結(jié)構簡單√精度高√響應快√非接觸√計算機、自動檢測√控制系統(tǒng)?光電效應光電式傳感器轉(zhuǎn)速檢測●工作原理：基于光電效應。用光照射某一物體，可以看作物體受到一連串具有一定能量的光子的轟擊，組成這物體的材料吸收光子能量而發(fā)生相應電效應的物理現(xiàn)象稱為光電效應。外光電效應內(nèi)光電效應光生伏特效應?光電效應——外光電效應光電式傳感器轉(zhuǎn)速檢測物體在光線作用下，內(nèi)部電子吸收能量后，逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應?；谠撔墓怆娖骷泄怆姽?、光電倍增管等。光子能量被電子吸收后，能量轉(zhuǎn)化為電子逸出功A0和動能電子質(zhì)量電子逸出速度物體的表面電子逸出功?光電效應——外光電效應光電式傳感器轉(zhuǎn)速檢測不同材料有不同的逸出功，對某種材料而言有一個頻率限，當入射光的頻率低于此頻率限時，不論光強多大，也不能激發(fā)電子，此頻率限成為“紅限”。光子能量被電子吸收后，能量轉(zhuǎn)化為電子逸出功A0和動能電子質(zhì)量電子逸出速度物體的表面電子逸出功●光電管由一個陰極和一個陽極構成，并密封在一支真空玻璃管內(nèi)。光電管的陰極是接受光的照射，它決定了器件的光電特性。陽極由金屬絲做成，用于收集電子。?光電效應——外光電效應

1.光電管真空光電管的結(jié)構和實物圖a)中心陽極型b)半圓柱面陰極型c)實物圖接受光的照射，它決定了器件的光電特性由金屬絲做成，用于收集電子光電式傳感器轉(zhuǎn)速檢測●當陰極受到適當波長的光線照射時，電子克服金屬表面對它的束縛而逸出金屬表面，形成電子發(fā)射。電子被帶正電位的陽極所吸引，在光電管內(nèi)就有了電子流，在外電路中便產(chǎn)生了電流。

1.光電管——工作原理?光電效應——外光電效應光電式傳感器轉(zhuǎn)速檢測●由于材料的逸出功不同，所以不同材料的光電陰極對不同頻率的入射光有不同的靈敏度，人們可以根據(jù)檢測對象選擇不同陰極材料的光電管。

1.光電管——工作原理?光電效應——外光電效應光電式傳感器轉(zhuǎn)速檢測?光電效應——外光電效應2.光電倍增管K光電陰極若干倍增極陽極倍增極上的涂料在電子轟擊下能發(fā)射更多電子，倍增極之間有依次增大的加速電壓。?光電效應——外光電效應2.光電倍增管●光電倍增管能將一次次閃光轉(zhuǎn)換成一個個放大了的電脈沖，然后送到電子線路去，記錄下來。當光照射到光陰極時，光陰極向真空中激發(fā)出光電子。這些光電子按聚焦極電場進入倍增系統(tǒng)，并通過進一步的二次發(fā)射得到的倍增放大。然后把放大后的電子用陽極收集作為信號輸出

K?光電效應——內(nèi)光電效應●定義：在光線的作用下能使物體的電阻率改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應。光敏電阻光敏二極管光敏三極管光電式傳感器轉(zhuǎn)速檢測?光電效應——內(nèi)光電效應●光敏電阻是采用半導體材料制成的利用內(nèi)光電效應工作的光電器件，又稱光導管。1.光敏電阻√電導率增大電阻值變小√純電阻元件，其材料有金屬硫化物、硒化物、碲化物等半導體材料光電式傳感器轉(zhuǎn)速檢測●在玻璃底板上均勻地涂上薄薄的一層半導體物質(zhì)，半導體的兩端裝上金屬電極，使電極與半導體層可靠地電接觸，然后將它們壓入塑料封裝體內(nèi)。為了防止周圍介質(zhì)的污染，在半導體光敏層上覆蓋一層漆膜，漆膜成分的選擇應該使它在光敏層最敏感的波長范圍內(nèi)透射率最大。?光電效應——內(nèi)光電效應1.光敏電阻——光敏電阻的結(jié)構光敏電阻的結(jié)構1-玻璃；2-光電導層；3-電極；4-絕緣襯底；5-金屬殼；6-黑色絕緣玻璃；7-引線光電式傳感器轉(zhuǎn)速檢測?光電效應——內(nèi)光電效應1.光敏電阻——光敏電阻的原理●工作時，光敏電阻兩電極間加上電壓，其中便有電流通過。√無光照時，光敏電阻值(暗電阻)很大，電路中電流很?。弧坍斢泄庹諘r，由于光電導效應，光敏電阻值(亮電阻)急劇減少，電流迅速增加，電流隨著光強的增加而變大，實現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換。光電式傳感器轉(zhuǎn)速檢測?光電效應——內(nèi)光電效應1.光敏電阻——光敏電阻的參數(shù)光電流亮電阻暗電阻和暗電流光敏電阻在室溫條件下，在全暗后經(jīng)過一定時間測量的電阻值，稱為暗電阻。此時流過的電流，稱為暗電流。光敏電阻在某一光照下的阻值，稱為該光照下的亮電阻，此時流過的電流稱為亮電流。亮電流與暗電流之差，稱為光電流。一般希望暗電阻越大越好，亮電阻越小越好，

此時光敏電阻的靈敏度高。光電式傳感器轉(zhuǎn)速檢測光電式傳感器轉(zhuǎn)速檢測●定義：光電二極管是將光信號變成電信號的半導體器件。?光電效應——內(nèi)光電效應2.光敏二級管光電式傳感器轉(zhuǎn)速檢測?光電效應——內(nèi)光電效應2.光敏二級管光敏二極管的符號和接線●光敏二極管工作在反向狀態(tài)，無光照時，反向電阻很大，反向電流很小，這反向電流稱為暗電流，處于截止狀態(tài)。●有光照時，半導體內(nèi)受激發(fā)產(chǎn)生電子—空穴對，少數(shù)載流子濃度大大增加，在反向電壓的作用下，形成光電流，處于導通狀態(tài)。光的照度越大，光電流越大。?光電效應——光生伏特效應●定義：在光線的作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應?；诠馍匦墓怆娫泄怆姵氐?。光電式傳感器轉(zhuǎn)速檢測光電式傳感器轉(zhuǎn)速檢測?光電效應——光生伏特效應1.光電池●定義：光電池是一種利用光生伏特效應把光直接轉(zhuǎn)換成電能的半導體光電器件。●實質(zhì)：在有光線作用時實質(zhì)就是電源，電路中有了這種器件就不需要外加電源。硒光電池砷化鎵光電池硅光電池鍺光電池●它是在一塊N型硅片上用擴散的辦法摻入一些P型雜質(zhì)(如硼)形成PN結(jié)。當光照到PN結(jié)區(qū)時，如果光子能量足夠大，將在結(jié)區(qū)附近激發(fā)出電子-空穴對，在N區(qū)聚積負電荷，P區(qū)聚積正電荷，這樣N區(qū)和P區(qū)之間出現(xiàn)電位差。若將PN結(jié)兩端用導線連起來，電路中有電流流過，電流的方向由