【正文】 輸出輸入隔離和提高驅(qū)動(dòng)能力的效果。脈沖發(fā)生電路：利用RC充放電實(shí)現(xiàn)高低電平的輸出，外加施密特整形電路實(shí)現(xiàn)脈沖的輸出，采用施密特觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)脈沖電路的發(fā)生電路?？梢岳檬┟芴赜|發(fā)器（輸出帶整形電路）實(shí)現(xiàn)，當(dāng)施密特觸發(fā)器的輸入為邏輯量“1”和邏輯量“0”時(shí)，分別實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。設(shè)計(jì)步驟：① 確定系統(tǒng)電路原理框圖：由光電器件實(shí)時(shí)感應(yīng)光線的變換，產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)輸出；此信號(hào)作為脈沖發(fā)生電路的啟動(dòng)信號(hào)，報(bào)警設(shè)備發(fā)光二極管（光）和蜂鳴器（聲）在脈沖信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，產(chǎn)生聲光提示。當(dāng)無(wú)燃點(diǎn)時(shí)，光敏電阻呈現(xiàn)很大的電阻，Q13不會(huì)產(chǎn)生交變信號(hào)，后續(xù)電路就不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作。第三部分為R9和D2構(gòu)成的光報(bào)警電路。電路由三部分組成：一部分由Q電阻RR恒壓二極管D1和光敏電阻RP1（構(gòu)成光敏電阻的恒壓偏置方式）構(gòu)成性能穩(wěn)定的紅外光波檢測(cè)電路。（2） 光敏電阻在煙霧火災(zāi)報(bào)警裝置中的應(yīng)用——火災(zāi)檢測(cè)報(bào)警器電路圖17所示為采用光敏電阻作為檢測(cè)元件的火災(zāi)檢測(cè)報(bào)警電路圖。當(dāng)光敏電阻所處環(huán)境的光線亮到一定程度時(shí)，開(kāi)關(guān)管8050導(dǎo)通，U1⑦電位被固定為低電壓，U1構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路不能正常工作。同時(shí)，C4經(jīng)D4與U1③形成放電電路。同時(shí)，C1 經(jīng)D3與U1③形成放電電路。圖16 光敏電阻在燈塔中的應(yīng)用——電子螢火蟲(chóng)電路當(dāng)光敏電阻所處環(huán)境的光線暗到一定程度時(shí)，光敏電阻的阻值增大，三極管8050截止，U1（NE555）所構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路正常工作，U1③輸出脈沖信號(hào)。由于檢測(cè)的是白光的亮度，檢測(cè)電路中選用CdS光敏電阻（其響應(yīng)波長(zhǎng)為可見(jiàn)光區(qū)）。光敏電阻在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展生活方面，主要用在自動(dòng)控制裝置和光檢測(cè)設(shè)備中，如生產(chǎn)線上的自動(dòng)送料、自動(dòng)門裝置、應(yīng)急自動(dòng)照明、自動(dòng)給水與停水裝置、生產(chǎn)安全裝置、煙霧火災(zāi)報(bào)警裝置等方面，還廣泛應(yīng)用于自動(dòng)燈塔、勞動(dòng)保護(hù)、照度測(cè)量、電子娛樂(lè)及家用電器等方面。其缺點(diǎn)是在強(qiáng)光照射下光電轉(zhuǎn)換線性較差。光導(dǎo)電增益大于1。既可測(cè)強(qiáng)光，也可測(cè)弱光。（2）工作電流大，可達(dá)數(shù)毫安。圖15 硫化鉛光敏電阻的溫度特性 光敏電阻的應(yīng)用光敏電阻可將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，是一種典型的光電器件，但光敏電阻和其它半導(dǎo)體光電器件相比有以下特點(diǎn)：（1）光譜響應(yīng)范圍相當(dāng)寬。因此，硫化鉛光敏電阻要在低溫、恒溫的條件下使用。 溫度特性溫度特性溫度變化影響光敏電阻的光譜響應(yīng)，同時(shí)，光敏電阻的靈敏度和暗電阻都要改變，尤其是響應(yīng)于紅外區(qū)的硫化鉛光敏電阻受溫度影響更大。CdSe光敏電阻的響應(yīng)時(shí)間約為10ms，CdS的響應(yīng)時(shí)間約為100ms。圖14 硫化鎘光敏電阻的光電特性曲線 響應(yīng)時(shí)間光敏電阻在光照時(shí)，光生載流子的產(chǎn)生或消失都要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，這就是光敏電阻的響應(yīng)時(shí)間，它反映了光敏電阻的惰性。圖中，曲線的斜率表示的是光敏電阻的轉(zhuǎn)換效率（入射光輻射與光生電流）。圖13 光敏電阻的光譜特性曲線 照度特性在光敏電阻上加上一定電壓時(shí)，光敏電阻的光電流或光電阻與入射光照度之間的關(guān)系稱為光敏電阻的照度特性。常見(jiàn)的光敏電阻有硫化鎘光敏電阻、硫化鉛光敏電阻、銻化銦光敏電阻、碲鎘汞系列光敏電阻等。另一類是可見(jiàn)光敏感型光敏電阻，如硫化鉈等。由于摻雜材料靈活改變了光敏電阻的光譜特性，目前市場(chǎng)上所采用的基本上是摻雜型光敏電阻。不同光敏材料的光譜特性有很大差異。 光譜特性光敏電阻的光電導(dǎo)效應(yīng)不是在任意的光照下都能呈現(xiàn)，只有光子能量大于材料的間接能隙（原子的能級(jí)之差）時(shí)，光敏電阻才能呈現(xiàn)光電導(dǎo)效應(yīng)。這就形成了相位法的內(nèi)傷：最長(zhǎng)作用距離固定，由調(diào)制光的波長(zhǎng)決定。ΔD=ct/2 ①t=φ/ω ②又有ω=2nf ③ φ=N+Δφ ④即D=（N+Δφ） *c/(4nf) ⑤ 其中，D是待測(cè)距離，也即測(cè)距儀與目標(biāo)物間距離；C是光速，等于299792458m/s（假設(shè)光速未受環(huán)境影響）；t是往返測(cè)距儀與目標(biāo)物間距離一次的時(shí)間；φ是激光光束往返一次后所形成的相位差；Δφ是激光光束往返一次后所形成的相位差不足半波長(zhǎng)的部分；N是相位差中半波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)；ω是調(diào)制信號(hào)的角頻率。也就是說(shuō)，該方法是一種有合作目標(biāo)要求的被動(dòng)式激光測(cè)距技術(shù)。相位法激光測(cè)距技術(shù)，是采用無(wú)線電波段頻率的激光，進(jìn)行幅度調(diào)制并將正弦調(diào)制光往返測(cè)距儀與目標(biāo)物間距離所產(chǎn)生的相位差測(cè)定，根據(jù)調(diào)制光的波長(zhǎng)和頻率，換算出激光飛行時(shí)間，再依次計(jì)算出待測(cè)距離。這是因?yàn)榛谙辔环ǖ募す鉁y(cè)距儀輕易地就可以克服超聲波測(cè)距的一大缺陷：誤差過(guò)大，使測(cè)量精度達(dá)到毫米級(jí)別。相位法激光測(cè)距技術(shù)原理：測(cè)量的精確度和分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)，體積小同時(shí)重量輕的激光測(cè)距儀受到了大多數(shù)有測(cè)距需求的企業(yè)、機(jī)構(gòu)或個(gè)人的青睞，其市場(chǎng)需求空間大，應(yīng)用領(lǐng)域廣行業(yè)需求多，并且起著日益重要的作用。光電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)西安理工大學(xué)2010年12月1 / 33目錄第1章 激光測(cè)距技術(shù)原理…………………1 激光的特點(diǎn) 相位法激光測(cè)距技術(shù)原理第2章 光電池及其應(yīng)用電路分析………………………….7第3章 熱釋電傳感器及其應(yīng)用…………………………….13第4章 光電耦合器及其應(yīng)用電路 …………………………24第1章 激光測(cè)距技術(shù)原理 激光的特點(diǎn)。固體激光器的亮度更可高達(dá)1011W／cm2Sr這是因?yàn)榧す怆m然功率有限，但是由于光束極小，于是具有極高的功率密度，所以激光的亮度一般都大于我們所見(jiàn)所有光（包括可見(jiàn)光中的強(qiáng)者：太陽(yáng)光），這也是激光可用于星際測(cè)量的根本原因所在；這是因?yàn)榧す獾墓庾V頻率組成單一。激光具有非常小的光束發(fā)散角，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的飛行以后仍然能夠保持直線傳輸；我們通常所見(jiàn)到的可見(jiàn)光是非相干光，激光可以做到他們都做不到的事情，比如說(shuō)切割鋼材。在測(cè)距領(lǐng)域，激光的作用更是不容忽視，可以這樣說(shuō)，激光測(cè)距是激光應(yīng)用最早的領(lǐng)域（1960年產(chǎn)生，1962年即被應(yīng)用于地球與月球間距離的測(cè)量）。 當(dāng)今市場(chǎng)上主流的激光測(cè)距儀是基于相位法的激光測(cè)距儀。而基于此法的激光測(cè)距儀主要的缺點(diǎn)在于電路復(fù)雜、作用距離較短（一百米左右，經(jīng)過(guò)眾多科學(xué)工作者的努力，現(xiàn)在也有作用距離在幾百米的相位法激光測(cè)距儀）。該方法一般需要在待測(cè)物處放置反射鏡，將激光原路反射回激光測(cè)距儀，由接收模塊的鑒波器進(jìn)行接收處理。如下圖所示： 由圖所顯示的關(guān)系，我們可以知道，用正弦信號(hào)調(diào)制發(fā)射信號(hào)的幅度，通過(guò)檢測(cè)從目標(biāo)反射的回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)之間的相移φ，通過(guò)計(jì)算即可以得到待測(cè)距離。 由于N的個(gè)數(shù)在激光飛行之后并不能確定，所以這就導(dǎo)致了基于相位法的激光測(cè)距儀只能測(cè)定Δφ，相位差中不足半波長(zhǎng)的部分。但是從另一方面看，相位法激光測(cè)距儀可以準(zhǔn)確地測(cè)量半個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)的相位差，這也成就了相位法激光測(cè)距儀最為突出的優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度高，可達(dá)到毫米級(jí)別。光敏電阻與入射光光譜之間的特性，稱之為光敏電阻的光譜特性。光敏電阻按材料分類有兩種類型：本征型光敏電阻和摻雜型光敏電阻。其光譜特性及最佳工作波長(zhǎng)范圍可分為三類：一類是紫外光敏感型光敏電阻，如硫化鎘和硒化鎘等。還有一類是紅外光敏感型光敏電阻，如硫化鉛等。特別提示的是：硫化鎘與人眼的光譜光視效率曲線的范圍和峰值波長(zhǎng)(555nm) 非常接近，因此可用于與人眼有關(guān)的儀器，例如照相機(jī)、照度計(jì)、光度計(jì)等。CdS光敏電阻在恒定電壓作用下的光照特性曲線如圖14所示，當(dāng)照度很低時(shí)，曲線近似為線性，隨著照度的增高，線性關(guān)系變壞，當(dāng)照度很高時(shí)，曲線近似為拋物線形。在光電測(cè)量場(chǎng)合下，對(duì)照度曲線線性度要求較高；但在光電開(kāi)關(guān)應(yīng)用中，對(duì)線性度要求不高。光敏電阻的響應(yīng)時(shí)間約為102~103s，與其他光電器件相比，其響應(yīng)時(shí)間是最慢的。因此，光敏電阻通常都工作于直流或低頻狀態(tài)下。圖15為硫化鉛光敏電阻的光譜溫度特性曲線，它的峰值隨著溫度上升向波長(zhǎng)短的方向移動(dòng)。對(duì)于可見(jiàn)光的光敏電阻，其溫度影響要小一些。根據(jù)光電導(dǎo)材料的不同，光譜響應(yīng)可從紫外光、可見(jiàn)光、近紅外擴(kuò)展到遠(yuǎn)紅外，尤其對(duì)紅光和紅外輻射有較高的響應(yīng)度。（3）所測(cè)光強(qiáng)范圍寬。（4）靈敏度高。（5）偏置電壓低，無(wú)極性之分，使用方便。光電馳豫過(guò)程較長(zhǎng)，頻率響應(yīng)很低。 光敏電阻的應(yīng)用電路分析（1） 光敏電阻在自動(dòng)燈塔中的應(yīng)用電路分析如圖16所示電路為光敏電阻在自動(dòng)燈塔中的應(yīng)用電路——電子螢火蟲(chóng)電路原理圖