导图社区 光电传感器思维导图
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光电传感器
概述
原理
组成 辐射源，光学通路，光学器件
子主题
光源
自然光源
太阳光
天空光
人工光源
热辐射光源
物体温度越高，波长越短
白炽灯近红外光源
卤钨灯 紫外辐射源
气体放电光源
电流通过气体会发光
低压汞灯
钠灯
电致发光光源
固体发光材料在电场激发下发光
发光二极管
电制发光屏
激光光源
特点
高方向性
高单色性
高亮度
分类
气体激光器
液体激光器
固体激光器
半导体激光器
He-Ne激光器
频谱宽，不受电磁干扰影响，非接触测量，高精特点，高分辨力，高可靠性，反应快
光电器件
热探测型
光子探测型
光电效应
电子溢出物质表面的外光电效应，电子不溢出表面参加物质内部导电：内光电效应
外光电效应
类型
内光电效应
光电导效应
光生伏特效应
CCD
光电转换、信息存储、延时和将电信号按顺序传送
CCD将MOS光敏单元阵列和读出移位寄存器集成为一体，构成具有自扫描功能的图像传感器
基本原理
电荷产生
将入射光信号转化为电荷输出
内光电效应 光生伏特效应
电荷存储
给金属电极加正压时，在电场作用下，电极下的P型硅区域的空穴被赶尽，形成一个势能很低的区域，叫势阱
在光子的作用下，光生电子被俘获
电荷传输
利用控制脉冲实现电荷从一个像元转移到另一个像元，实现电荷的定向移动
电荷检测
将输出电荷转化为电流/电压
应用
摄像机，像敏元件
视觉系统
线阵CCD进行工件尺寸测量
PSD
光电伏特效应
横向光电效应
当半导体光电器件受光隔不均匀时，光照部分产生电子空穴时，载流子浓度比未受光照部分的大。出现了载流子浓度梯度，引起载流子扩散，如果电子比空穴扩散得快，导致光照部分带正电，未照部分带负电，从而产生电动势。
两个假设:①PSD 表面层的电阻是均匀②负载电阻阻值忽略 结论:①电流与光点到相应电极的距离成反比;②I1和12之和等于总的光生电流
Px 称为一维 PSD 位置输出信号，他与光点在光敏面上位置坐标x成线性关系，而与入射光强度无关，这就是PSD的位置检测特性。与表面上的光斑强度分布、对称性和尺寸无关，只与位置有关!
三维运动测量
微小角度测量
位移测量
平行度测量
光纤传感器
当光纤到外界环境因素的影响，如温度、压力、电场、磁场等条件变化时，光纤的传输特性将随之改变，且二者之间存在一定的对应关系。
光纤及其传光原理
光纤结构
传光原理
主要参数
数值孔径
传输损耗
色散
光纤传输模式
单模
激光光源，功能型
多模
LED光源，非功能型
光纤传感器的基本组成
相干光
各种激光器
非相干光源
白织灯
光导纤维
光探测器
光敏二极管
光敏三极管
光纤传感器的分类
功能型（传感型）
非功能型（传光型）
光调制方式
将一个携带信息的信号叠加到载波光波上的过程
强调调制
利用被测量直接或间接地改变光纤中传输光的强再通过测量光强的变化检测出被测量的方法
微弯损害光强调制
当光纤受力微弯时，一部分纤芯模式能量会转化为包层模式能量，通过测量包层模式能量或纤芯模式能量的变化就能测出被测量
利用折射率的变化进行光强调制
利用光纤的吸收特性进行光强调制
X射线、g射线等辐射会使光纤材料的吸收损耗增加，光纤的输出功率降低
波长调制
相位调制及干涉测量
利用外界因素改变光纤中光波的相位，通过检测相位变化来测量被测量的方法，称为相位调制。
以灵敏度高著称。
频率调制
偏振调制
特点:极高的灵敏度和准确度、固有的安全性、良高绝缘强度、耐高温、耐腐好的抗电磁干扰能力蚀、轻质、柔韧、宽频带。
应用:机械、电子仪器仪表、航空航天、通讯、生物医学、环保、食品、化工。
血样监控
中风分析
粥样硬化分析
胃气检测
医用内窥镜
光纤液位传感器
测量对象:电流磁场、电压电场、温度、速度、振动、压力、射线、图像。
光栅式传感器
激光传感器
