現(xiàn)代檢測第5章光電式傳感器-在線瀏覽
2025-06-17 01:35本頁面
【正文】 ? 外光電效應(yīng)及其器件 ? 內(nèi)光電效應(yīng)及器件 外光電效應(yīng)及其器件 1. 外光電效應(yīng) 特點(diǎn)：速度快 從光照射到釋放電子時間不超過 109秒。 外光電效應(yīng)及其器件 3. 光電倍增管 原理：光 → 陰極 → 光電倍增極 → 陽極 → 電流 使用電路： 應(yīng)用：開關(guān)測量 → 光電開關(guān) ，計數(shù) 一般情況下，直流供電，各級電壓均相等，約 80V，總電壓約 1000V 并聯(lián)電容：避免陽極脈動電流引起極間電壓發(fā)生大的變化 內(nèi)光電效應(yīng)及其器件 原理： 導(dǎo)帶 禁帶 價帶 半導(dǎo)體能帶圖 光 → 半導(dǎo)體 → 價帶電子吸收能量 → 躍遷至導(dǎo)帶 → 電子 空穴對 → 導(dǎo)電特性 種類：內(nèi)光電效應(yīng) 光電導(dǎo)效應(yīng) 光生伏特效應(yīng) 條件：光子能量 材料禁帶寬度 內(nèi)光電效應(yīng)及其器件 1. 光電導(dǎo)效應(yīng)及器件 器件：光敏電阻 原理：光 → 半導(dǎo)體 → 電子 空穴對 → 導(dǎo)電性 → 電阻 ↓ 原理：半導(dǎo)體電阻器件，加直流偏壓，無極性 無光照 電子 空穴對很少 電阻大 (暗電阻 ) 有光照 電子 空穴對增多 導(dǎo)電性增強(qiáng) 特點(diǎn)：靈敏度高，體積小，重量輕，性能穩(wěn)定； 批量生產(chǎn)，價格便宜 ； 材料：半導(dǎo)體 硫化鎘 CdS、硒化鎘 CdSe； 內(nèi)光電效應(yīng)及其器件 應(yīng)用：工業(yè)自動化 開關(guān)元件，快速響應(yīng) 家電 (感應(yīng)式節(jié)能燈：判斷照度 ) 特性： 光譜特性 : 動態(tài)特性 : 為非線性， 不易作線性檢測元件 存在單峰， 應(yīng)與光源光譜匹配 動態(tài)特性較好， 響應(yīng)時間 ~ 結(jié)構(gòu)：梳妝電極 : 金屬封裝： 防潮 光照特性： 內(nèi)光電效應(yīng)及其器件 2. 光生伏特效應(yīng)及器件 原理： 光 → PN結(jié)（無偏置） → 電子遷移 電子 → N, 空穴 → P → 電勢 器件：光敏二極管（ PD） 光敏三極管（ PT） 光電池（硅、鍺） PIN光電二極管 雪崩光電二極管 光可控硅 陣列式光電器件 象限式光電器件 位置敏感探測器（ PSD） 光電耦合器件（ CCD） 內(nèi)光電效應(yīng)及其器件 (1) 光敏二極管（光電二極管 , PD: PhotoDiode） 原理： PN結(jié) P N 光照特性 : 應(yīng)用：線性轉(zhuǎn)換元件，開關(guān)元件， 特性： 光譜特性 : 無光時 高阻特性，微弱電流 —暗 電流， μA 光照時 電子 →N,空穴 →P → 光電流 光照愈強(qiáng) 光電流愈大 注意： a) 電路連接同一般二極管， 輸出電流小，一般為數(shù)微安到數(shù)十微安 b) 入射光角度限制 動態(tài)特性 : 單峰性 動態(tài)特性好 靈敏度和線性好， 內(nèi)光電效應(yīng)及其器件 (2) 光敏三極管（光電三極管 , PT: PhotoTriode） 原理：光敏二極管（ bc結(jié)） + 三極管 特點(diǎn)：光照特性 靈敏度高于光敏二極管， 非線性，不如光電二極管。 結(jié)區(qū)內(nèi)電場極強(qiáng)， 光生電子得到極大加速， 同時與晶格碰撞， 從而產(chǎn)生電離雪崩反應(yīng)。/219=” 附加碼道：周期與內(nèi)碼道最低位 (最外 )對應(yīng) 14位內(nèi)碼道 + 1位專用附加碼道 360/214=? → 19位 ??? 光電元件：兩個，相距 1/4周期 → 正弦波 +余弦波 電路處理：插值、移相 → 過零脈沖 → 細(xì)分 → 16正弦波 → 32個等分點(diǎn) → 5附加位 絕對式光電編碼器 2. 編碼碼制 十進(jìn)制碼： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 二進(jìn)制碼： 0000 0001 0010 0011 0100 格 雷 碼：循環(huán)碼， 簡單，直觀，不易電路處理 簡單，易于后續(xù)電路和計算機(jī)處理。（可增加記憶圈數(shù)來擴(kuò)大范圍） 速度不高（最高幾千轉(zhuǎn) /分） 光電元件動態(tài)相應(yīng) 不怕震動、振擺，測量過程不丟數(shù)，不怕斷電 例：直線 → 旋轉(zhuǎn) 360186。 45? 測量精度： 177。 90? ）增加角度數(shù)顯裝置，要求分辨力為 1′請問： ? (1) 可采用哪一種編碼器，為什么？ ? (2) 請給出編碼器的主要指標(biāo)。 解： (1) 可采用絕對碼編碼器，因為需要測量絕對角位置 (2) 絕對碼編碼器的主要指標(biāo)是位數(shù) n： 360/2n≤1/60 2n≥21600 214=16384 215=32768 n=15 (3) 實際分辨力： 360*60/32768= ′ 錯誤 1： n=14 錯誤 2： 180/2n 錯誤 3： 180/214= ′? 光柵傳感器 ? 光柵傳感器原理 ? 光柵傳感器結(jié)構(gòu) ? 圓光柵 ? 光柵傳感器的電路系統(tǒng) ? 零位光柵 光柵傳感器原理 1. 莫爾條紋（ Moire）原理 構(gòu)成：主光柵 標(biāo)尺光柵，定光柵；
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