《传感器原理及应用》ppt课件

《《传感器原理及应用》ppt课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用主要内容：9.1新型光电器件9.2电荷耦合器件9.3光纤传感器第9章  新型光电传感器传感器原理及应用第9章  新型光电传感器所谓新型传感器是指最近十几年来研究开发出来的，已经或正在走向实用化阶段的传感器。新型光电传感器包括：固态光电传感器，象限探测器、光敏器件阵列、光电位置敏感器件（PSD）自扫描光电二极管阵列（SSPD）、电荷耦合器件（CCD）光纤传感器概述传感器原理及应用第9章      新型光电式传感器概述指纹锁指纹门禁光纤传感器原理及应用第9章  新型光电

2、传感器象限探测器可用来确定光点在二维平面上的位置坐标;一般用于准直、定位、跟踪。器件工作原理基于各种光电效应。象限探测器结构：利用光刻技术将一块圆形或方形光敏器件的敏感面分割成若干面积相等、形状相同、位置对称的区域，根据需要将敏感面分割成所需形状，背面为一整体。各分割面引出导线就构成了象限探测器。典型的象限探测器有：四象限光电二极管、四象限硅光电池、四象限光电倍增管、二象限硅光电池、光敏电阻等。9.1新型固态光电传感器9.1.1象限探测器传感器原理及应用第9章  新型光电传感器9.1.1象限探测器若采用四象限探测

3、器来确定光斑的中心位置(如激光准直);根据探测器坐标轴线和测量系统基准线的安装位置角度不同，可采用不同的数据运算电路。四象限探测器直差电路(UA-UC)/(UA+UB+UC+UD)(UD-UB)/(UA+UB+UC+UD)UA+UB+UC+UD4321UAUDUBUC减法加法器减法除法除法YXXY光斑位置传感器原理及应用第9章  新型光电传感器9.1.1象限探测器器件坐标和测量系统基线成45°角安装，X、Y轴各自具有两个对称的光电器件，可分别两两独立地计算坐标值。对角线信号直接相减，就可确定光点位置，故称“直差”

4、。UY=K[（UA-UC）/（UA+UB+UC+UD）]UX=K[（UD-UB）/（UA+UB+UC+UD）]（UA+UB+UC+UD）为光斑自身幅值总量;K为电路放大系数，与光斑直径和功率有关；UA、UB、UC、UD代表探测器放大后输出电压值.XY0DCBAXY基线光电器件光斑位置输出偏移量为（1）直差电路形式传感器原理及应用第9章  新型光电传感器器件坐标和基线成水平安装，只要有两块相对X轴对称的光电器件就可以判断Y坐标。1、4象限合并（UA+UD），2、3象限合并（UB+UC），两者相减（UA+UD）-（U

5、B+UC）得到Y坐标电压值；X坐标同理。电路连接是先计算相邻象限信号和，再计算信号的差，所以称为“和差”电路。423UY=K[（UA+UD）-（UB+UC）]UX=K[（UA+UB）-（UC+UD）]UX、UY分别代表在X方向、Y方向偏离探测器中心点的情况。XYXY0输出偏移量为（2）和差电路形式传感器原理及应用第9章  新型光电传感器9.1.1象限探测器通常为消除光斑自身总量的变化，采用和差比幅电路。其输出电压为：UY=K[（UA+UD）-（UB+UC）]/(UA+UB+UC+UD)UX=K[（UA+UB）-（

6、UC+UD）]/(UA+UB+UC+UD)UA+UDUB+UCUC+UDUA+UB加法加法加法除法除法UAUDUBUC423加法减法加法减法(UA+UD）-（UB+UC）（UA+UB）-（UC+UD）UA+UB+UC+UDBACDYX传感器原理及应用第9章  新型光电传感器9.1.1象限探测器以上两种电路只是运算电路不同,实际应用时不同探测器放大电路类型不同,不同敏感元件需采用不同的电路.象限探测器的几个缺点:分割产生死区,当光斑很小时死区影响明显;若光斑全部落入某个象限,输出信号无法表示光斑位置,测量范围受限;

7、3.测量精度与光强有关,与漂移有关,分辨率、精度受限。423（3）放大图中两个光电位置计算结果相同传感器原理及应用第9章  新型光电传感器光电位置传感器PSD（Positionsensitivedetector）是一种新型的横向光电效应器件，也是光点位置敏感，输出信号与光点在光敏面上的位置有关。当入射光点照在光敏面上时由于光生载流子的流动产生光生电流I，经运算后即可知光点的位置。广泛应用于激光光束对准、位移、振动测量、平面度检测、坐标平面度检测、二维坐标检测系统。与象限探测器相比特点是：9.1.2光电位置式传感器

8、（PSD）对光斑的形状无要求，输出信号与光的聚焦无关，只与光的能量中心位置有关，给测量带来方便；光敏面无须分割，消除了死区，可连续测量光斑位置，分辨率高；可同时检测位置和光强，输出总电流与入射光强有关。传感器原理及应用第9章  新型光电传感器（1）PSD的工作原理I本征区PNLLI0123XAI1I2A中心P层不仅作光敏层还是个均匀的电阻层，在外电场作用下光电流通过电阻层