傳感器與檢測技術2/4/20231項目5速度與位移測量

任務2光電傳感器測量轉速技能目標能利用簡單的光敏電阻、光敏三極管等元件，完成光照度的測量和畫出繼電器的控制電路知識目標了解光電元件的分類以及工作原理掌握光電傳感器的應用電路2/4/20232用光照射某一物體，可以看做物體受到一連串能量為E的光子的轟擊，組成這種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)象稱為光電效應項目5速度與位移測量

任務2光電傳感器測量轉速5.2.1光電效應5.2.2光電器件光電管的外形、結構光電管的結構圖、原理圖1．光電管（1）結構：陰極（內(nèi)壁）和一個陽極（中央）構成，特性主要取決于光電管陰極材料2/4/20233項目5速度與位移測量

任務2光電傳感器測量轉速5.2.2光電器件1．光電管（1）原理：當光照射在陰極上時，陰極發(fā)射出光電子，被具有一定電位的中央陽極所吸引，在光電管內(nèi)形成空間電子流。在外電場作用下形成電流I，稱為光電流。其大小與光電子數(shù)成正比，光子數(shù)又與光照度成正比（2）特性：伏安特性、光照特性、光譜特性2．光敏電阻（1）原理：內(nèi)光電效應，純電阻器件，其光電性能和其所用材料與工藝有關2/4/20234光敏電阻演示

當光敏電阻受到光照時，光生電子—空穴對增加，阻值減小，電流增大暗電流（越小越好）2/4/20235項目5速度與位移測量

任務2光電傳感器測量轉速5.2.2光電器件2．光敏電阻（2）參數(shù)：暗電阻（＞1MΩ）、亮電阻（＜幾千Ω）、亮電流、暗電流、光電流（3）特性：光照特性、光電特性、時延特性3．光敏晶體管（1）光敏二極管將光敏二極管的PN結設置在透明管殼頂部的正下方，可直接接受光的照射，在電路中一般處于反向工作狀態(tài)，無光照，反向電阻很大，暗電流很小；有光照，在PN結附近產(chǎn)生光生電子-空穴對，在內(nèi)電場的作用下形成光電流，照度越強，電流越大①結構及工作原理②檢測方法2/4/20236（2）光敏三極管項目5速度與位移測量

任務2光電傳感器測量轉速5.2.2光電器件3．光敏晶體管（1）光敏二極管PIN光敏二極管的工作電壓高達100

V左右，比普通的光電二極管光電轉換效率高、靈敏度高、響應頻率高，可用做光盤的讀出光敏元件。特殊結構的PIN光敏二極管還可以用于測量紫外線、

射線及短距離光纖通信用APD光敏二極管，又稱雪崩光敏二極管，具有內(nèi)部倍增放大作用，工作電壓高達上百伏，工作頻率達幾千兆赫，非常適用于微光信號檢測和長距離光纖通信等①結構及工作原理

光敏三極管有兩個PN結。與普通三極管相似，有電流增益，靈敏度比光敏二極管高。多數(shù)光敏三極管的基極沒有引出線，只有正負（c、e）兩個引腳，所以其外型與光敏二極管相似，從外觀上很難區(qū)別③新型光敏二級管a)

內(nèi)部組成；b)管芯結構；c）結構簡化圖1—集電極引腳2—管芯3—外殼4—玻璃聚光鏡5—發(fā)射極引腳6—N+襯底7—N型集電區(qū)8—SiO2保護圈9—集電結10—P型基區(qū)11—N型發(fā)射區(qū)12—發(fā)射結2/4/20237項目5速度與位移測量

任務2光電傳感器測量轉速（2）光敏三極管5.2.2光電器件3．光敏晶體管②特性③檢測方法④應用電路4．光電池將入射光能量轉換成電壓和電流，屬于光生伏特效應元件，是自發(fā)電式有源器件。它既可以作為輸出電能的器件，也可以作為一種自發(fā)電式的光電傳感器，用于檢測光的強弱及能引起光強變化的其他非電量。種類應用最多的是硅光電池、硒光電池、砷化鉀光電池和鍺光電池等①功能特性②工作原理及結構③特性：光譜、光電、光照、溫度2/4/20238光電池外形項目5速度與位移測量

任務2光電傳感器測量轉速能提供較大電流的大面積光電池外形5.2.3光電式傳感器光量的變化電量的變化2/4/20239【任務1】在冷軋帶鋼廠中，帶鋼在某些工藝如連續(xù)酸洗、退火、鍍錫等過程中易產(chǎn)生走偏。在其他工業(yè)部門如印染、造紙、膠片、磁帶等生產(chǎn)過程中也會發(fā)生類似的問題。帶材走偏時，邊緣經(jīng)常與傳送機械發(fā)生碰撞，易出現(xiàn)卷邊，造成次品。實際中如何克服此種現(xiàn)象以提高產(chǎn)品的質量呢？任務與實施項目5速度與位移測量

任務2光電傳感器測量轉速光電傳感器帶材走偏時，邊緣經(jīng)常與傳送機械發(fā)生碰撞，易出現(xiàn)卷邊，造成廢品當帶材處于正確位置（中間位置）時，放大器輸出電壓Uo為零；當帶材左偏時，遮光面積減小，輸出電壓反映了帶材跑偏的方向及大小2/4/202310光電式帶材跑偏檢測控制器原理1—

被測帶材2—卷取電機3—卷取輥4—液壓缸5—活塞6—滑臺7—光電檢測裝置8—光源9、10—透鏡11-光敏電阻R112—遮光罩

指針將偏向左邊還是右邊？項目5速度與位移測量

任務2光電傳感器測量轉速2/4/202311帶材糾偏系統(tǒng)項目5速度與位移測量

任務2光電傳感器測量轉速2/4/202312【任務2】在轉速測量過程中，傳統(tǒng)的機械式轉速表和接觸式電子轉速表均會影響被測物的旋轉速度，且被測旋轉速度的大小也有一定的限制，不能很好滿足自動化的要求。如何在不干擾被測物體轉動的前提下實現(xiàn)高轉速測量呢？項目5速度與位移測量

任務2光電傳感器測量轉速

（a）透光式（b）反射式光電脈沖轉換電路2/4/202313項目5速度與位移測量

任務2光電傳感器測量轉速2/4/2023