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传感与检测技术课件：ch12-光电光纤和红外传感器.ppt
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传感与检测技术
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传感与检测技术课件：ch12-光电光纤和红外传感器.ppt
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第
12
章
光电、红外和光纤传感器
12.1
光电式传感器
12.1.1
概述
光电式传感器：
它是将光信号转换成电信号的器件或装置，
可检测直接引起光参量变化的非电量，如光强、辐射测温、
气体成分分析等；也可检测能转换成光量变化的其他非电量
，如零件线度、表面粗糙度、位移、速度、加速度等。
光电式传感器的优点
：响应快、性能可靠、能非接触测量等
。因而在检测和控制领域获得广泛应用。
光敏元件
(
光电器件
)
：
各种光电传感器和检测系统中实现光
电转换的关键元件，它是把光信号（红外、可见及紫外光辐
射）转变成为电信号的器件。
12.1
光电式传感器
12.1.1
概述
1
）光谱
光波
：波长为
10~10
6
nm
的电磁波
可见光：
波长
380~780nm
紫外线：
波长
10~380nm
，
波长
300~380nm
称为近紫外线
波长
200~300nm
称为远紫外线
波长
10~200nm
称为极远紫外线，
红外线：
波长
780~106nm
波长
3
�
m
（即
3000nm
）以下的称近红外线
波长超过
3
�
m
的红外线称为远红外线。
光谱分布如下图所示。
12.1.1
概述
1
）光谱
远
紫
外
近
紫
外
可见光
近红外
远红外
极远紫外
0.01
0.1
1
10
0.05
0.5
5
波长
/
�
m
光子能量
/eV
100
10
1
50
5
0.5
频率
/Hz
10
15
5×10
14
10
14
5×10
13
5×10
15
10
16
3×10
18
光的波长与频率的关系由光速确定，真空中的光速
c
=2.99793×10
10
cm/s
，通常
c
≈3×10
10
cm/s
。光的波长和频率的
关系为：
v
�
=
3×10
10
cm/s,
v
-
单位为
Hz
，
�
-
单位为
cm
。
12.1
光电式传感器
12.1.1
概述
2
）光源（发光器件）
(1)
钨丝白炽灯
特点：辐射光谱连续，除可见光外有大量红外线和紫外线，
任何光敏元件都能和它配合接收光信号，对光敏元件的光谱
特性要求不高。但寿命短、发热大、效率低、动态特性差。
(2)
气体放电灯
原理：利用电流通过气体产生的发光现象。
特点：光谱不连续，与气体种类及放电条件有关。消耗的能
量仅为白炽灯
1/2~1/3
。
光谱仪器中常用光源
:
低压汞灯、氢灯、钠灯、镉灯、氦灯
,
统称为光谱灯。例如低压汞灯的辐射波长为
254nm
，钠灯辐
射波长为
589nm
，它们常用作光电检测仪器的单色光源。
12.1
光电式传感器
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