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光电传感器光电传感器是将被测量的变化通过光信号变化转换成电信号，具有这种功能的材料称为光敏材料，做成的器件称光敏器件。在计算机、自动检测、控制系统应用非常广泛。光敏器件种类很多，如：光电管、光敏二极管、光电倍增管、光敏三极管、光敏电阻、光电池、光电耦合器、光纤等等。光电器件外光电效应在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。外光电器件类型光电管光电倍增管光电管光电管分真空光电管和充气光电管惰性气体光电管主要用于：分光光度计、光电比色计等分析仪器和各种自动装置光电管阳极用细长的金属丝弯成圆形或矩形。当阴极受到光线照射时，电子从阴极逸出，在电场作用下被阳极收集，形成光电流I，该电流及负载电阻RL上的电压将随光照的强弱而改变，达到把光信号变化转换为电信号变化的目的。光电倍增管K为阴极，D1～D4为二次发射体，称倍增极，A为阳极，一般阳极和阴极之间的电压为1000～2500V，两相邻倍增极之间的电压为50～100V。阳极最后收集到的电子数将达到阴极发射电子数的105～106倍。内光电效应在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应。分为光电导效应和光生伏特效应。光敏电阻半导体材料制成一个电阻器件，使用时即可加直流电压，又可加交流电压。无光照时，光敏电阻阻值（暗电阻）很大，受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减小，在玻璃底板上均匀的涂上一层薄薄的半导体物质，称为光导层。半导体的两端装有金属电极，金属电极与引出线端相连接，光敏电阻就是通过引出线端接入电路。我们选用的为内光电效应的传感器。名称图形光谱特性工作方式光敏电阻可见光电阻变化光敏二极管可见光红外线电流变化光敏三极管可见光红外线电流变化光敏电阻的主要参数暗电阻：光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流称为暗电流。亮电阻光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻。此时流过的电流称为亮电流。伏安特性在一定照度下，流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系光敏电阻的基本特性光照特性光敏电阻的光照特性是描述光电流I和光照强度之间的关系光电流亮电流与暗电流之间的差值称为光电流。光谱特性对应于不同波长，光敏电阻的灵敏度是不同的，而且不同材料的光敏电阻光谱响应曲线也不同。硫化镉光敏电阻的光谱响应的峰值在可见光区域，常被用作光度量测量（照度计）的探头。硫化铅光敏电阻响应与近红外和中红外区，常用做火焰探测器的探头。光敏电阻演示当光敏电阻受到光照时，光生电子—空穴对增加，阻值减小，电流增大。暗电流（越小越好）白天，Rg小,VT2导通VT3截止，VT4导通，晶闸管VS截止，H灭；晚上，Rg大，VT2截止，VT3由VT1控制，待机，VT2失去对VT3控制压电陶瓷片B接收声音触发信号，VT3导通，VT4截止，晶闸管VS导通，H点亮；同时D整流压降突然下降VT3保持低电压，保持VS通，H亮后，C3经电阻缓慢放电，直到不再维持VT4截止光敏二极管和光敏晶体管光敏二极管装在透明的玻璃外壳中，其PN结装在管的顶部，可以直接受到光的照射。光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态，当没有光照射时，反向电阻很大，反向电流很小。当光线照射在PN结上，PN结附近产生光生电子和光生空穴对，它们在PN结处的内电场作用下做定向移动，形成光电流。光敏二极管在不受光照射时处于截止状态，受光照射时处于导通状态。光敏晶体管与一般晶体管相似它的发射极一边做得很大，以扩大光的照射面积，大多数光敏晶体管的基极无引出线，当光照射在集电结时就会在结附近产生电子—空穴对，便会有大量的电子流向集电极，形成输出电流，使RCE急剧减小。基本特性在可见光或探测赤热状态物体时，一般都用硅管。但对红外线探测时，锗管较为适宜。光敏二极管的反向偏置接法在没有光照时，由于二极管反向偏置，所以反向电流很小，这时的电流称为暗电流，相当于普通二极管的反向饱和漏电流。当光照射在二极管的PN结（又称耗尽层）上时，在PN结附近产生的电子-空穴对数量也随之增加，光电流也相应增大，光电流与照度成正比。伏安特性当光照时，反向电流随着光照强度的增大而增大。频率特性光敏管的频率特性是指光敏管的输出电流（或相对灵敏度）随频率变化的关系。温度特性光敏管的温度特性是指光敏管的暗电流及光电流与温度的关系。光电池光电池的工作原理是基于“光生伏特效应”。它实质上是一个大面积的PN结，当光照射在PN结的一个面，在结电场的作用下，最后建立一个与光照强度有关的电动势。基本特性光谱特性光电池对不同波长的光灵敏度是不同的。光照特性光电池在不同光照度下，其光电流和光生电动势是不同的。频率特性硅光电池有较好的频率响应。温度特性光电池的温度特性是描述光电池的开路电压和短路电流随温度变化的情况。电荷耦合器件，又称CCD图象传感器，是一种大规模集成电路光电器件；电荷耦合器件具有光电转换，信息存储、转移传输、处理以及电子快门等功能。特点：1.集成度高、尺寸小、电压低（DC7～12V）功耗小。2.空间分辨率高，线阵分辨能力可达7μm，面阵分辨率在1000电视线以上；3.光电灵敏度高，好的器件可达0.01lx；动态范围大，106：1；信噪比60-70dB；4.可选模拟、数字不同输出形式，便于和计算机连机。光电耦合器件（CCD)Charge—CoupledDevices光电耦合器件是由发光元件（如发光二极管）和光电接收元件合并使用,以光作为媒介传递信号的光电器件。光电耦合器中的发光元件通常是半导体的发光二极管,光电接收元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管或光可控硅等。根据其结构和用途不同，又可分为用于实现电隔离的光电耦合器和用于检测有无物体的光电开关。光电耦合器件（DDC)Charge—CoupledDevices光电耦合器的发光和接收元件都封装在一个外壳内,一般有金属封装和塑料封装两种。耦合器常见的组合形式如下图光电耦合器图(a)所示的组合形式结构简单、成本较低,且输出电流较大,可达100mA,响应时间为3～4μs。图(b)形式结构简单,成本较低、响应时间快,约为1μs,但输出电流小,在50～300μA之间。图（c）形式传输效率高,但只适用于较低频率的装置中。图（d）是一种高速、高传输效率的新颖器件。对图中所示无论何种形式,为保证其有较佳的灵敏度,都考虑了发光与接收波长的匹配。光电耦合器实际上是一个电量隔离转换器,它具有抗干扰性能和单向信号传输功能,广泛应用在电路隔离、电平转换、噪声抑制、无触点开关及固态继电器等场合.光电耦合技术的发展促进了各种视频装置的普及和微型化，应用遍及航天、遥感、天文、通讯、工业、农业、军用等各个领域。基于CCD光电耦器件的输入设备：数字摄像机、数字相机、平板扫描仪、指纹机光电开关是一种利用感光元件对变化的入射光加以接收,并进行光电转换,同时加以某种形式的放大和控制,从而获得最终的控制输出“开”、“关”信号的器件。光电开关下图为典型的光电开关结构图。图（a）是一种透射式的光电开关,它的发光元件和接收元件的光轴是重合的。当不透明的物体位于或经过它们之间时,会阻断光路,使接收元件接收不到来自发光元件的光,这样起到检测作用。图（b）是一种反射式的光电开关,它的发光元件和接收元件的光轴在同一平面且以某一角度相交，交点一般即为待测物所在处。当有物体经过时,接收元件将接收到从物体表面反射的光,没有物体时则接收不到。光电开关的特点是小型、高速、非接触,而且与TTL、MOS等电路容易结合。光电开关广泛应用于工业控制、自动化包装线及安全装置中作光控制和光探测装置。可在自控系统中用作物体检测，产品计数,料位检测，尺寸控制，安全报警及计算机输入接口等用途。光电器件的测量方法思考题：光敏三极管光控继电器电路当无光照时，V1截止，IΦ=0，则V2处于什么状态？继电器KA吸合还是释放？如果将V1与Rb2位置上下对调，其结果如何？家用电视机的遥控器调制型光电开关原理光电开关的LED多采用中频（40kHz左右）窄脉冲电流驱动，从而发射40kHz调制光脉冲。相应地，接收光电元件的输出信号经40kHz选频交流放大器及专用的解调芯片处理，可以有效地防止太阳光、日光灯的干扰，又可减小发射LED的功耗。红外接收解调控制电路IC1是红外接收头，它接收发射部分发出的红外线信号，接收的调制载波频率仍为38kHz，接收信号经IC1解调后，在其输出端OUT输出频率为f1的方波信号，只要将LM567的中心频率f01调到(用RP)与发射端f1相同，即f01=f1，则当发射端发射时，LM567开始工作，⑧脚由高电平变为低电平，该低电平使三极管8550导通，在A点输出开关信号驱动D触发锁存器，再由它驱动语音提示开关电路工作。这样，只要遮断发射部分发射的红外线，接收部分即可输出开关信号关闭控制电路，当不遮断发射的红外线时，控制开关信号打开，这就完成了完整的光电自动控制功能。红外接收头详解红外接收电路通常由红外接收二极管与放大电路组成，放大电路通常又由一个集成块及若干电阻电容等元件组成，并且需要封装在一个金属屏蔽盒里，因而电路比较复杂，体积却很小，还不及一个7805体积大。SFH506-38与RPM-638是一种特殊的红外接收电路，它将红外接收管与放大电路集成在一体，体积小（大小与一只中功率三极管相当），密封性好，灵敏度高，并且价格低廉，市场售价只有几元钱。它仅有三条管脚，分别是电源正极、电源负极以及信号输出端，其工作电压在5V左右.只要给它接上电源即是一个完整的红外接收放大器，使用十分方便。它的主要功能包括放大,选频,解调几大部分,要求输入信号需是已经被调制的信号。经过它的接收放大和解调会在输出端直接输出原始的信号。从而使电路达到最简化！灵敏度和抗干扰性都非常好，可以说是一个接收红外信号的理想装置。小车行驶路线•下图是采用硫化铅光敏电阻为探测元件的火焰探测器电路图。硫化铅光敏电阻的暗电阻为1MΩ，亮电阻为0.2MΩ(光照度0.01W/m2下测试的)，峰值响应波长为2.2μm。硫化铅光敏电阻处于V1管组成的恒压偏置电路，其偏置电压约为6V，电流约为6μΑ。V2管集电极电阻两端并联68μF的电容，可以抑制100Hz以上的高频，使其成为只有几十赫兹的窄带放大器。V2、V3构成二级负反馈互补放大器，火焰的闪动信号经二级放大后送给中心控制站进行报警处理。采用恒压偏置电路是为了在更换光敏电阻或长时间使用后，器件阻值的变化不致于影响输出信号的幅度，保证火焰报警器能长期稳定地工作。光电式纬线探测器是应用于喷气织机上，判断纬线是否断线的一种探测器。下图为光电式纬线探测器原理电路图。当纬线在喷气作用下前进时，红外发射管VD发出的红外光，经纬线反射，由光电池接收，如光电池接收不到反射信号时，说明纬线已断。因此利用光电池的输出信号，通过后续电路放大、脉冲整形等，控制机器正常运转还是关机报警。下图是吸收式烟尘浊度检测仪的组成框图。为了检测出烟尘中对人体的危害性最大的亚微米颗粒的浊度和避免水蒸汽和二氧化碳对光源衰弱的影响，选取和见光作为光源。该光源产生光谱范围为400～700nm的纯白炽平行光，要求光照稳定。烟尘浊度连续检测仪光检测器选取光谱响应范围为400～600nm的光电管，获得随浊度变化的相应电信号。采用具有高增益、高输入阻抗、低零漂、高共模抑制比的运算放大器，对电信号进行放大。刻度校正被用来进行调零与调满，以保证测试准确性。显示器可以显示浊度的瞬时值。报警发生器由多谐振荡器组成，当运算方法器输出的浊度信号超出规定值时，多谐振荡器工作，其输出经放大推动喇叭发出报警信号。电冰箱照明灯故障检测器电路。此检测器可检测电冰箱的照明工作情况，M5232L、VT、C等组成一个光控音频振荡器，在有光照时，音频振荡器停振，B无声；当无光照射时，音频振荡器开始振荡，B发声。使用时，只需将检测器放到冰箱的照明灯下面，关闭箱门后，B应发声，如不发声，说明照明灯没有熄灭，可判断照明电路或照明开关出故障，应及时修理。电冰箱照明灯故障检测器电路设计说明书：1、设计要求：由于燃气是