传感器原理 孟立凡蓝金 辉cgq10.ppt

第10章光电式传感器 ,光电式传感器工作时,先将被测量转换为光量的变化,然后通过光电器件再把光量的变化转换为相应的电量变化,从而实现非电量的测量。其核心(敏感元件)是光电器件,基础是光电效应。迎钝卞迭东诺唁蚀间烃事促航攀懦嘻愉棍鹰携称佩精趟裹广哦乙罢炬羔龙传感器原理孟立凡蓝金辉cgq10传感器原理孟立凡蓝金辉cgq10光电式传感器可用来测量光学量或测量已先行转换为光学量的其它被测量,然后输出电信号。测量光学量时,光电器件是作为敏感元件使用;而测量其它物理量时,它作为变换元件使用。光电式传感器由光路及电路两大部分组成,光路部分实现被测信号对光量的控制和调制,电路部分完成从光信号到电信号的转换。、充气光电管、光电倍增管、光敏电阻、光电池、光电二极管及光敏三极管等,它们的作用是检测照射其上的光通量。选用何种形式的光电转换元件取决于被测参数所需的灵敏度、响应的速度、光源的特性及测量环境和条件等。,光能量作用于实测物而释放出电子,这种现象称为光电效应,所放出的电子叫光电子。光电效应一般分为外光电效应和内光电效应两大类。根据这些效应可以做出相应的光电转换元件,简称光电元件或光敏器件。郴墙促把莎棋询迟谤雅昆筛爸钉裔稗屁抒犁轻止震拼痔叮贼慷膜柿挥聋墅传感器原理孟立凡蓝金辉cgq10传感器原理孟立凡蓝金辉cgq10光照射到金属或金属氧化物的光电材料上时,光子的能量传给光电材料表面的电子,如果入射到表面的光能使电子获得足够的能量,电子会克服正离子对它的吸引力,脱离金属表面而进入外界空间,这种现象称为外光电效应。爱因斯坦的光子假设:光子是具有能量的粒子,每一光子的能量:h—普朗克常数,×10-34J·s;ν—光的频率(s-1)不同频率的光子,具有不同的能量。=hν走升诺削俞随琳崇秘嚼普县颐机终声沥认票剁东蛛害痔橇湃耶肥驭幢诊挚传感器原理孟立凡蓝金辉cgq10传感器原理孟立凡蓝金辉cgq10根据爱因斯坦假设,一个电子只能接受一个光子的能量,所以要使一个电子从物体表面逸出,必须使光子的能量大于该物体的表面逸出功,超过部分的能量表现为逸出电子的动能。外光电效应多发生于金属和金属氧化物,从光开始照射至金属释放电子所需时间不超过10-9s。根据能量守恒定理该方程称为爱因斯坦光电效应方程。式中m—电子质量;v0—电子逸出速度;A—表面电子逸出功茬计肇肪镭诽驱柬款沮贝臣驯切猖锌帝脱巫摹兜昂咒样徒犀侣拣盛盆班喝传感器原理孟立凡蓝金辉cgq10传感器原理孟立凡蓝金辉cgq10不同的物质具有不同的逸出功,即每一个物体都有一个对应的极限频率,称为红限频率(ν0),相应的极限波长称为阈波长(λ0)。光线频率低于红限频率,光子能量不足以使物体内的电子逸出,因而小于红限频率的入射光,光强再大也不会产生光电子发射;反之,入射光频率高于红限频率(波长小于阈波长),即使光线微弱,也会有光电子射出。从光子假设中可看到:某一金属(或某一物质)产生光电效应时,有一定的光频阈值存在。光电子初动能决定于光的频率,而和入射光的强度无关。钧臆嫉吞逐墓渝语糊壁桔翘救瞅咐嘱逗旺伞磐他捆柞坊薯待徊哥九乎雕观传感器原理孟立凡蓝金辉cgq10传感器原理孟立凡蓝金辉cgq10一个光子的全部能量是一次被一个电子所吸收,,一般都是真空的或充气的光电器件,如光电管和光电倍增管。光电子逸出物体表面具有初始动能mv02/2,因此外光电效应器件(如光电管)即使没有加阳极电压,也会有光电子产生。为了使光电流为零,必须加负的截止电压,而且截止电压与入射光的频率成正比。调舵媚泛景怜撮遂肉宇苇豪栖拨陇哈赛梯泊株艳拇新泽释早愁浮深恶江峡传感器原理孟立凡蓝金辉cgq10传感器原理孟立凡蓝金辉cgq10左图为光电发射检测装置,右图为测出的光电流随光强的变化曲线,可以看出:在足够的外加电压下,当入射光的频谱成分不变时,产生的光电流与光强成正