【正文】 作開關式光電信號傳感元件。當光敏電阻受到一定波長范圍的光照時，其阻值急劇減少，電路中電流迅速增大。實際光敏電阻的暗電阻一般在兆歐級，亮電阻在幾千歐以下。 有光線作用下實質上就是電源，電路中有了這種器件就不再需要外加電源。 常用于需小型化和微功耗的儀器中 （ 1） 光電池的分類： ? PN 結 類： 硅光電池、鍺光電池 ? 金屬 半導體類： 硒光電池、氧化亞銅光電池 大面積 PN結 → PN結 光激發(fā)形成電子 空穴對 結電場作用 P區(qū)電子 → N區(qū) N區(qū)空穴 → P區(qū) 光電動勢 光照 （ 2） 基本性能： ① 光譜特性： 類型 適用的光波范圍 最靈敏峰 硅光電池 ~（很寬） 硒光電池 ~ ? 對不同波長的光，靈敏度不同； ? 光譜特性會隨溫度而變 最受重視應用最廣 ② 光照特性： 開路電壓 短路電流 使用中使其工作在接近短路狀態(tài)。 種類 硅光電池（ PN結型） 硒光電池 （金屬 半導體型） 特點 ?性能穩(wěn)定、光譜范圍寬、頻率特性好，價格便宜 ； ?轉換效率高、耐高溫輻射，壽命長。 應用 作為光電傳感器：適合紅外波長工作，使用最廣、最受重視。 常用于多種分析測量儀器中。硅光電池的性能比硒光電池更穩(wěn)定。 顯示值正比于被分析樣品的某項指標，如顔色、濃度、混濁度等。 反向工作電壓。 光敏二極管和光敏三極管 （ 1） 光敏二極管 結構與原理 光生伏特效應型 結面積大、結深度較淺 ,便于受光。 光敏二極管特性 ? 光譜特性：具有一定的光譜響應范圍。 ? 峰值波長約為 。 ? 越小越好 → 管子性能穩(wěn)定、噪聲低、檢測弱信號能力強。 ② 光電流 IL：有光照時的反向電流 （不含反向漏電流） ? 越大越好。隨環(huán)境溫度升高稍有增大。幾乎不受外加電壓影響。 無光照 小光照 大光照 負偏壓點 ? QA暗電流大小 ? AB、 AC光電流大小 ?伏安特性： 反向電流隨入射光照強度的增加而增大。此區(qū)域為光電轉換時的工作區(qū)。 ? 外形上多數(shù)只有 C、 E腳，信號的輸入是通過透光窗。 ? 思考：為什么光敏三極管外形上多數(shù)只有 C、 E腳，而無 B腳？ 光敏三極管的特性： ?光譜特性： 類型 響應頻段 靈敏度峰值波長 硅光敏三極管 ~ 在 鍺光敏三極管 ~ 在 ? 可見光或探測赤熱狀態(tài)物體時，一般都用硅管。 ?光照特性： 加有一定工作電壓 Uce時，光電流與光照度的關系。 1）暗電流 Iceo： 無光照時， e、 c極間的漏電流。 ? 對溫度很敏感（隨溫度按指數(shù)規(guī)律增大） 2）光電流 Ic：有光照射時，集電極電流。 ? 硅管光電流與光照度間呈線性關系。 ?伏安特性（輸出特性）： 一定光照度下輸出電壓和輸出電流的關系。 ? 溫度特性： 暗電流隨溫度上升而增加的速度比光電流快得多。 血氧飽和度 是指血液中單位體積內氧合血紅蛋白（ HbO2）的數(shù)量與血紅蛋白（ Hb+HbO2）的總數(shù)之比。對波長為 805nm的光，血紅蛋白和氧合血紅蛋白的吸收率一樣，而對 660nm左右的光，二者的吸收率相差最大。 輸入端與輸出端之間，以光為媒介傳輸電信號，具有單向傳輸特性。 二、 光電耦合器件 （ 2） 光電耦合器件的主要特性參數(shù) （ 1） 輸入特性參數(shù)： 最大工作電流、正向壓降、反向漏電流 。 0 100%FiC TRi???隔離電阻 RISO ?隔離耐壓 VISO ?隔離電容 CISO ?二極管型最快； ?三極管型次之； ?達林頓管型最慢。 （ 2）具有傳輸?shù)膯蜗蛐浴? （ 4）可以很好解決電路中不能共電源和阻抗不同的相互隔離問題； （ 5）響應速度快。 （ 4） 光電耦合器件應用于 光隔離耦合電路： ? 光纖 是光導纖維的簡稱。 ? 光纖傳感器 是利用光纖技術與光學原理，將被測量轉換為可用信號輸出的器件或裝置。 ?應用：在生物醫(yī)學儀器中，利用光纖制成的傳感器觀察體內器官，用光纖傳輸形態(tài)學檢察的圖像。 三、 光纖傳感器 光纖的結構和導光原理： ? 結構：由纖維芯和覆蓋層組成。 ? 光纖：直徑 10~200μm，長度因用途而異。 ? 覆蓋層：折射率 n2， n1n2； ? 外部介質：折射率 n0，空氣中為 1。為使光線不射出纖維芯有效地向前傳輸，應符合全反射條件。） I0入射光強； I距光纖入射端 1km處的光強。 如被測對象調制或影響光纖的傳輸特性（相位、偏振光面等）； ? 一般使用性能較好的單模光纖。 在纖維面加裝其他敏感元件一起構成傳感器。 光纖傳感器的特點： ? 抗電磁干擾，電絕緣，本質安全（光傳媒，絕緣材料） ? 靈敏度高； ? 重量輕、體積小，外形可變（可繞）； ? 測量對象廣泛（溫度、壓力、位移、速度、加速度、液面、流量、振動） ? 對被測介質影響小（對醫(yī)藥生物領域極為有利） ? 可進行連續(xù)分布測量，便于復用，便于成網(wǎng)（有利于與現(xiàn)有光通信技術組成遙測網(wǎng)和光纖傳感網(wǎng)絡） 光纖傳感器及其在醫(yī)學上的應用： （ 1） 光纖壓力傳感器：液晶片式 原理： 受力元件為液晶，光纖承擔傳入、傳出光線的作用；在液晶面端，光纖的受光面與液晶相對。因此， 反射光的不同量值反映了不同的受力程度。 光纖壓力傳感器：膜片式 反射面接近纖維端面 反射面稍離纖維端面 薄膜片位置的改變會導致反射光的入射角度改變，使傳出光纖接收的光通量發(fā)生變化。 典型的光纖血壓傳感器結構： 膜片為 6μm的鈹銅膜片，膜片、光纖束之間的空氣隙相對外界密封。 ? 溫度變化 → 覆蓋層折射率變化 → 反射量變化 → 測量溫度 ? 抗電磁干擾能力強 光電 傳感器 光電管、光電倍增管 基于內光電效應： 光電導效應：光導管、光敏電阻等 光生伏特效應：光電池、光電二極管、光電三極管等 基于外光電效應： 輻射熱傳感器 金屬、熱敏電阻、熱釋電、熱電偶型等（紅外探測器） 光纖 傳感器 光學傳感器 化學傳感器（ Chemical Sensor）是對化學物質敏感并能將其轉換為電信號的器件。 化學傳感器結構簡單、取樣少、測定速度快、靈敏度高、可微型化，使醫(yī)學生化檢驗更加快速、準確、方便，它的發(fā)展趨勢向實時、經(jīng)濟、無創(chuàng)、自動化和微型化發(fā)展。 第二節(jié) 化學傳感器 一 、 電化學測量基礎 電化學測量系統(tǒng)的基本組成： 測量電路有 3種類型： 電位型： E=A+BlgC E電極電勢； C離子濃度；A、 B與物質種類、溫度有關的常數(shù)。 電導型： 離子濃度不太大時，溶液的電導與離子濃度成正比。 電解質溶液 測量電路 電極 電化學基礎概念： BA B A???[ ] [ ][]ABKBA???（ 1） 電離常數(shù) K 將電解質溶于水中所構成的溶液稱為電解質溶液?？捎秒婋x常數(shù) K來表示： K值愈大，達到動態(tài)平衡時離子濃度也愈大 ,電離能力越強。 ? 活度系數(shù)： 描述了溶液濃度與有效濃度的偏差，表示有百分之幾的濃度是有效的?；疃认禂?shù)可通過實驗方法求得，也可用經(jīng)驗公式（德拜 尤格爾公式）計算。 M M+ 化學勢能 以鋅電極 硫酸鋅溶液的界面反應和電極電位為例： 當鋅板插入含 Zn2+溶液中時，鋅板上的 Zn2+的化學勢大于溶液中的化學勢，則鋅板上 Zn2+進入溶液中，