传感器技术及应用课件

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1、传感器技术及应用学习情境六速度的检测传感器技术及应用教学目标1、了解各种测速传感器工作原理。2、掌握各种测速传感器的基本特性。3、了解各种测速传感器的应用。重点难点1、掌握各种测速传感器的原理及特性2、根据实际需要正确选用测速传感器。实际应用中，很多地方都需要测量速度，测量速度的传感器很多，例如：光电式传感器，光纤式传感器，磁电式传感器，霍尔式传感器等光电传感器的构成：光源、光学通路、光电元件。应用：1、光量变化的非电量；2、能转换成光量变化的其他非电量。特点：非接触、响应快、性能可靠。被测量的变化光信号的变化电信号的变化（一）光电传

2、感器光电效应及光电元件光电效应用光照射某一物体，可以看作物体受到一连串能量为hf的光子的轰击，组成这物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应的物理现象称为光电效应。1、外光电效应：在光线的作用下能使电子逸出物体表面的光电效应。基于外光电效应的光电元件：光电管、光电倍增管。2、内光电效应：在光线的作用下能使物体的电阻率改变的光电效应。基于内光电效应光电元件：光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管及光敏晶闸管等。3、光生伏特效应：在光线的作用下，物体产生一定方向电动势的光电效应。基于光生伏特效应的光电元件：光电池等。光电效应分类：紫外光电管当入射

3、紫外线照射在紫外管阴极板上时，电子克服金属表面对它的束缚而逸出金属表面，形成电子发射。紫外管多用于紫外线测量、火焰监测等。紫外线光电管的结构及应用电路光敏电阻当光敏电阻受到光照时，阻值减小。光敏电阻的应用电路a）UＯ与光照变化趋势相同的电路b）UＯ与光照变化趋势相反的电路光敏二极管将光敏二极管的PN结设置在透明管壳顶部的正下方，光照射到光敏二极管的PN结时，电子-空穴对数量增加，光电流与照度成正比。光敏二极管光敏二极管应用电路利用反相器可将光敏二极管的输出电压转换成TTL电平。光敏三极管光敏三极管有两个PN结。与普通三极管相似，有电流

4、增益，灵敏度比光敏二极管高。多数光敏三极管的基极没有引出线，只有正负（c、e）两个引脚，所以其外型与光敏二极管相似，从外观上很难区别。光敏三极管外形a)内部组成b)管芯结构c）结构简化图1—集电极引脚2—管芯3—外壳4—玻璃聚光镜5—发射极引脚6—N+衬底7—N型集电区8—SiO2保护圈9—集电结10—P型基区11—N型发射区12—发射结光敏三极管内部结构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？光电池在N型衬底上制造一薄层P型层作为

5、光照敏感面，就构成最简单的光电池。当入射光子的能量足够大时，P型区每吸收一个光子就产生一对光生电子—空穴对，光生电子—空穴对的的扩散运动使电子通过漂移运动被拉到N型区，空穴留在P区，所以N区带负电，P区带正电。如果光照是连续的，经短暂的时间，PN结两侧就有一个稳定的光生电动势输出。光电池外形光敏面应用举例：1、光电式浊度计1—恒流源2—半导体激光器3—半反半透镜4—反射镜5—被测水样6、9—光电池7、10—电流/电压转换器8—标准水样参比通道2.烟雾报警器外形无烟雾时，光敏元件接收到LED发射的恒定红外光。而在火灾发生时，烟雾进入检测

6、室，遮挡了部分红外光，使光敏三极管的输出信号减弱，经阀值判断电路后，发出报警信号。烟雾报警3、反射式烟雾报警器在没有烟雾时，由于红外对管相互垂直，烟雾室内又涂有黑色吸光材料，所以红外LED发出的红外光无法到达红外光敏三极管。当烟雾进入烟雾室后，烟雾的固体粒子对红外光产生漫反射（图中只画出几个微粒的反射示意），使部分红外光到达光敏三极管，有光电流输出。4、光电式带材跑偏检测器光电传感器带材走偏时，边缘经常与传送机械发生碰撞，易出现卷边，造成废品。当带材处于正确位置（中间位置）时，放大器输出电压Uo为零；当带材左偏时，遮光面积减小，输出电

7、压反映了带材跑偏的方向及大小。光电式传感器测速度光纤传感器(FOSFiberOpticalSensor)是20世纪70年代中期发展起来的一种基于光导纤维的新型传感器。它是光纤和光通信技术迅速发展的产物，它与以电为基础的传感器有本质区别。光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。因此，它同时具有光纤及光学测量的特点。①电绝缘性能好。②抗电磁干扰能力强。③非侵入性。④高灵敏度。⑤容易实现对被测信号的远距离监控。光纤传感器可测量位移、速度、加速度、液位、应变、压力、流量、振动、温度、电流、电压等物理量（二）光纤传感器一

8、、光纤传感元件1、光纤结构：光纤是用光透射率高的电介质(如石英、玻璃、塑料等)构成的光通路。光纤的结构如下图所示，它由折射率较大(光密介质)的纤芯，和折射率n2较小(光疏介质)的包层构成的双层同心圆柱结构。纤芯位于光纤的