光電類傳感器第一節光電傳感器一、光電傳感器的組成光電傳感器主要由光源、光學通路、光電器件和測量電路組成。1.光源光電傳感器中的光源可采用白熾燈、氣體放電燈、激光器、發光二極管以及能夠發射可見光譜、紫外線光譜和紅外線光譜的器件。2.光學通路光學通路中常用的光學元件有透鏡、濾光片、光柵、光導纖維等，主要用來對光參數進行選擇、調制和處理。一、光電傳感器的組成3.光電器件光電器件的作用是檢測照射在光電器件上的光通量的變化，并轉換成為電信號的變化。4.測量電路由于光電器件輸出信號較小，因此需要采用測量電路對信號進行放大和轉換處理，把光電器件輸出的電信號變化成后續電路可用的信號。

二、光電傳感器的基本類型按照光電傳感器中光電輸出信號的形式可以將光電傳感器分為模擬式和脈沖式。模擬光電式傳感器中，根據被測物、光源、光電器件之間的關系，可以分為直射式、投射式、反射式和遮蔽式四種類型。三、光電效應所謂的光電效應是指用光照射某一物體時，物體受到具有能量的光子-轟擊，組成該物體的材料吸收光子能量而發生相應電效應的物理現象。光電效應分為外光電效應、內光電效應和光生伏特效應。根據不同的光電效應可以制成不同的光電轉換器件。四、光電器件1.光敏電阻（1）工作特性光敏電阻是一種利用內光電效應制成的光電器件。它沒有極性，是一個電阻器件。目前生產的光敏電阻主要由硫化鎘制成。（2）主要參數1）暗電阻、暗電流2）亮電阻、亮電流3）光電流。四、光電器件（3）基本特性1）伏安特性指在一定照度下，光敏電阻兩端的電壓與光電流之間的關系。2）光照特性3）光譜特性4）響應時間5）溫度特性

四、光電器件2.光敏二極管和光敏三極管（1）結構和符號1）光敏二極管屬于單向導電的非線性半導體器件，在結構上有其特殊的地方。光敏二極管裝在透明玻璃外殼中，其PN結裝在管的頂部，可以直接受到光的照射2）光敏三極管與普通三極管很相似，具有兩個PN結。不同之處是光敏三極管必須有一個對光敏感的PN結作為感光面，一般用集電結作為受光區，因此，光敏三極管實質上是一種相當于在基極和集電極之間接有光敏二極管的普通三極管。四、光電器件（2）基本特性1）伏安特性四、光電器件2）光照特性3）光譜特性由此可以確定光源與光電器件的最佳匹配。4）響應特性5）溫度特性四、光電器件3.光電池（1）工作原理光電池基于光生伏特效應的原理制成，也稱太陽能電池，是一種直接將光能轉換為電能的光電器件。光電池符號（2）基本特性1）光照特性2）光譜特性3）溫度特性（3）使用光電池的種類很多，應用最廣的是硅光電池。光電類傳感器第二節紅外線傳感器在自然界中任何高于絕對零度（-273.15℃）的物體都是能夠向外輻射紅外線，這種現象就是紅外輻射。紅外線傳感器的功能就是夠檢測物體輻射紅外線并將其轉換成電信號，目前紅外線傳感器廣泛的應用于溫度檢測、自動控制、遙感、成像等領域。一、紅外線傳感器類型（1）熱電型紅外傳感器熱電型紅外傳感器包括熱電偶式、電容式和熱釋電式等，它們是利用紅外輻射的熱效應工作的，它采用熱敏元件先將紅外光能量轉換成本身溫度的變化，然后利用熱電效應產生響應的電信號。某些強介電常數物質的表面溫度發生變化，隨著溫度的上升或下降，在這些物質表面就會產生電荷的變化，這種現象稱為熱電效應。熱釋電型紅外線傳感器是基于熱電效應原理的熱電型紅外傳感器，是目前應用比較廣泛的傳感器。一、紅外線傳感器類型（2）量子型紅外線傳感器量子型紅外線傳感器包括光電導式、光生伏特效應式、光磁電式等，它們是利用紅外輻射的光電效應工作的，采用光敏元件，可直接把紅外光能轉換成電能。量子型紅外傳感器廣泛應用在遙感等方面。二、熱釋電型紅外線傳感器熱釋電紅外線傳感器是一種用于檢測物體熱輻射所產生的紅外線，從而對物體進行測距、測溫、監控等的一種新型非接觸傳感器。熱釋電紅外線傳感器的基本結構及等效電路如圖所示。

熱釋電紅外傳感器基本結構熱釋電紅外傳感器等效電路光電類傳感器第三節光纖傳感器光纖傳感器是把光信號轉換成電信號，可以直接檢測引起光量變化的非電荷量。光纖傳感器是將待測量和光纖內的光導聯系起來形成的。光纖傳感器具有良好的傳光性能，它的體積小、重量輕、靈敏度高，并且可以在強電磁干擾、高溫高壓、化學腐蝕等惡劣條件下工作，同時它還便于與計算機相連，實現智能化和遠距離監控等優點。因此光纖傳感器廣泛的應用于壓力、溫度、角速度、加速度、震動磁場等的物理量的測量，同時它還廣泛的應用于醫療、交通、電力、機械、航空航天等高科技領域。一、光纖結構及傳光原理1.光纖的結構光纖是一種用于傳輸光信息的多層介質結構的對稱圓柱體，基本結構包括纖芯、包層、涂覆層、外層，如圖所示。一、光纖結構及傳光原理2.光纖的傳光原理光纖就是利用光的完全內反射原理傳輸光波的一種媒質。光導纖維由高折射率的纖芯n1和低折射率的包層n2組成，如圖所示。二、光纖傳感器的組成與分類1.光纖傳感器的組成光纖傳感器一般由光源、光導纖維、光傳感器元件（光電探測器）、光電轉換元件（光調制機構）和信號處理等部分組成。如圖所示。二、光纖傳感器的組成與分類2.光纖傳感器的分類（1）按光纖傳輸模數分類光導纖維可分為多模光纖和單模光纖兩大類。1）單模光纖這類光纖傳輸性好，頻帶寬，具有較好的線性。但因單模光纖纖芯小，難以制造和耦合。2）多模光纖這類光纖性能較差，帶寬較窄，但容易制造，連接耦合方便。（2）按光纖在傳感器的作用分類按光纖傳感器的作用可分為兩大類：一類是導光型也成為非功能型的光纖傳感器，簡稱NFF型傳感器，多數使用多模光纖。另一類是傳感型也稱功能型光纖傳感器，簡稱FF型傳感器，使用單模光纖。