光电式传感器4.ppt

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1、光电式传感器光电式传感器是把光信号转换成电信号的传感器，它可以直接检测来自人体的辐射信息，也可以把人体的其他信息转换成光信号。光电式传感器结构简单、非接触、可靠性高、精度高、反应迅速，在生物医学领域应用广泛。光电脉搏传感器、核医学检测器(如伽马照相机)、红外热成像和光导纤维血压传感器等是它的应用实例。光电传感器的物理原理光电传感器包括：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光电池、光电二极管三极管等。它的物理基础是光电效应。光电效应是指光照射到物质上引起其电特性(电子发射、电导率、电位电流等)发生变化的现象。光电效应分为外光

2、电效应和内光电效应：外光电效应就是光电发射效应；内光电效应有光导效应、光生伏特效应等几种。光导效应和光敏电阻光照射到绝大多数高电阻率半导体材料时，会引起该材料的电阻率下降而易于导电的现象，称光导效应。用具有光导效应的材料制成的光敏器件，称之为光敏电阻或光导管。光敏二极管和光敏三极管光敏二极管的结构与一般二极管相似，装在透明玻璃外壳中，它的PN结装在管顶，便于接受光的照射。光敏二极管在电路中工作时，一般接上反向电压。在没有光照射时，反向电阻很大，反向电流很小，反向电流也称暗电流。当光照射在PN结上时，使PN结附近产生光

3、生电子和光生空穴对，使少数载流子的浓度大大增加，因此通过PN结的反向电流也随着增加。光敏二极管和光敏三极管光敏三极管由两个PN结组成，它的发射极与光敏二极管一样，具有光敏特性。它的集电极则与普通晶体管一样，可以获得电流增益。光照射发射极产生的光电流，相当于基极电流，因此集电极电流是光电流的β倍，所以光敏三极管有放大作用，它比光敏二极管有更高的灵敏度。光电脉搏测定原理这是由光敏电阻和一个光源组成的光电脉搏传感器的原理图。光敏电阻与适当的普通电阻串联后由电源供电，光源在加电时发光，光经人的手指传播到光敏电阻的受光面，当人

4、手指的微血管的血流随微血管的脉压变化时，对光的反射系数也发生变化，使光敏电阻接收到的光强也随之改变。把光敏电阻被微血管反射的光信号转换成指脉电信号，就可做成脉搏传感器。光电脉搏测定原理（2）透射型指套式光电传感器，由发光二极管和光敏三极管组成。其工作原理是：发光二极管发出的光透射过手指，被手指组织的血液吸收和衰减，然后由光敏三极管接收。由于手指动脉血在血液循环过程中呈周期性的脉动变化，所以它对光的吸收和衰减也是周期性脉动的，于是光敏三极管输出信号的变化也就反映了动脉血的脉动变化。发光二极管采用红色单色光，稳定性好。传

5、感器做成遮光指套式，减少了外界光的干扰。将传感器套在手指上，就可以测量手指末端处的动脉脉搏波，使用方便，灵敏度高，性能稳定。光电脉搏测定原理（2）脉搏血氧测量原理脉搏血氧测定法是一种克服这些缺点的新型光学测量方法。在符合临床要求的前提下，实现无创伤、长时间连续监测血氧饱和度，为临床提供了快速、简便、安全可靠的测定方法，可用于手术室、ICU病房、急救病房和睡眠研究中。传感器技术的发展与展望传感器在医学研究与临床诊治中占据着重要地位，随着工程技术和医学科学的进步，生物医学传感器也必将得到迅速发展。目前对传感器的研究方向有

6、：对各种新型传感器的开发与研究；对多功能传感器的研究，它们可以被集成到一起，同时检测多路信号；对智能传感器的研究，它是传感器技术与计算机技术相结合的产物，目前正在开发的智能传感器不仅能完成基本的传感和信号处理任务，还有自诊断、自恢复及自适应的功能。传感器本身的开发研究也有两个分支，一个是有关传感器基础的研究，即新技术和新原理的研究，主要集中在新材料和超微细加工技术方面；另一个是新型传感器产品的开发，重点解决光技术的应用、微电子封装技术和一次性芯片等。目前热门的研究课题有多功能精密陶瓷材料在传感器中的应用、生物功能性物

7、质在传感器开发中的利用、微细加工技术制造超小型传感器的研究等。此外，发展化学传感器和生物传感器是传感器技术发展的另一趋势，尤其在生物医学领域的更具实用性，有利于促进医学基础研究、临床诊断和环境医学的发展。~~~~小憩一下~~~~