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红外发射、接收对管外形
红外发射管
红外接收管
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光敏二极管的反向偏置接法
在没有光照时，由 于二极管反向偏置，所 以反向电流很小，这时 的电流称为暗电流，相 当于普通二极管的反向 饱和漏电流。当光照射 在二极管的PN结（又称 耗尽层）上时，在PN结 附近产生的电子-空穴 对数量也随之增加，光 电流也相应增大，光电 流与照度成正比。
耳温仪
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红外线辐射温度计用于人体额温测量
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红外线辐射温度计在 非接触温度测量中的应用
IC的温 度测量
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红外线辐射温度计在非接触温度 测量中的应用（续）
利用红色激光瞄准被测 物（冷藏牛奶和面食）
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红外线辐射温度计在非接触温度测量中的 应用（续）
菲涅尔透镜
菲涅尔透镜
热释电晶片
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菲涅尔透镜外形
传感器不加菲涅尔 透镜时，其检测距离 小于2m，而加上该透 镜后，其检测距离可 增加3倍以上。
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热释电套件
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热释电报警器
菲涅尔透镜
设定按钮
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高分贝喇叭
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热释电报警器（续）
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自动感应灯
（参考施特朗公司资料）
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热释电传感器在智能空调中的应用
智能空调能检测 左右范围 出屋内是否有人，微 空调中，热释电传感器的菲涅尔 处理器据此自动调节 空调的出风量，以达 透镜做成球形状，从而能感受到屋内 一定空间角范围里是否有人，以及人 到节能的目的。
菲涅尔透镜
Φ 5mm 接插件
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热释电报警器（续） 吸顶式 热释电报警器
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热释电报警器 （续）
无线报警式 热释电报警器
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热释电传感器应用
热释电传感器用 于自动亮灯，当然 也可以用于防盗。
热释电传感器 的感应范围
热释电感应灯
热释电
传感器
2.烟雾报警器外形
（参考南京千里通公司 无线烟雾报警器资料）
报警
无烟雾时，光敏 元件接收到LED发射 的恒定红外光。而在 火灾发生时，烟雾进 入检测室，遮挡了部 分红外光，使光敏三 极管的输出信号减弱， 经阀值判断电路后， 发出报警信号。
烟雾
无线烟雾报警器内部结构
可发出高分贝 笛鸣声的蜂鸣器
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第一节
光电效应及光电元件
用光照射某一物体，可以看作物体 受到一连串能量为hf 的光子的轰击，组 成这物体的材料吸收光子能量而发生相 应电效应的物理现象称为光电效应。 外光电效应：在光线的 作用下能使电子逸出物体表 面的现象称为外光电效应， 基于外光电效应的光电元件 有紫外光电管、光电倍增管、 光电摄像管等。
第二节
光电元件的基本应用电路
一、光敏电阻的基本应用电路
a）UＯ与光照变化趋势相同的电路 b）UＯ与光照变化趋势相反的电路
二、光敏二极管应用电路
利用反相 器可将光敏二 极管的输出电 压转换成TTL 电平。
当光照增 加，Ui<（1/2） VDD时，反相器 翻转,输出变为 什么电平？
光敏三极管光控继电器电路
a) 内部组成
硅光敏晶体管
的光谱特性
电磁波频谱
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光敏二极管、三极管的光电特性比较
IΦ
4mA
光 电 流 光敏 三极管 请判断光敏二极管、 三极管的灵敏度 孰高孰低 光敏 二极管 3000lx
0.3mA
光照
E
0
基于光生伏特效应的光电元件 ——光电池
在N型衬底上制造一薄层P型层作为光 照敏感面，就构成最简单的光电池。当入 射光子的能量足够大时，P型区每吸收一个 光子就产生一对光生电子-空穴对， 光生 电子-空穴对的的扩散运动使电子通过漂移 运动被拉到N型区，空穴留在P区，所以N 区带负电，P区带正电。如果光照是连续的， 经短暂的时间，PN结两侧就有一个稳定的 光生电动势输出。
所以其外型与光敏二极管相似，从外观
上很难区别。
光敏三极管外形
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光敏三极管内部结构
b)管芯结构 c）结构简化图 1—集电极引脚 2—管芯 3—外壳 4—玻璃聚光镜 5—发射极引脚 6—N+ 衬底 7—N型集电区 8—SiO2保护圈 9—集电结 10—P型基区 11—N型发射区 12—发射结
当无光照时，V1截止，IΦ =0，则V2处于什么 状态？继电器KA吸合还是释放？如果将V1与R b2 位置上下对调，请画出电路，并分析工作过程。
五、光电池的应用电路 ——光电池短路电流测量电路
I/U 转换电路的输出电压Uo与光电流IΦ成正 比。若光电池用于微光测量时，IΦ可能较小，则 应增加一级放大电路，并在第二级使用电位器RP 微调总的放大倍数。
温度 采集系统
利用红色激光瞄准被测 物（电控柜、天花板内 的布线层）
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红外线辐射温度计在非接触温度测量中的 应用（续）
利用红色激光瞄准被 测物（电控柜、天花 板内的布线层）
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红外线辐射温度计在非接触温度测 量中的应用（续）
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红外线辐射温度计的使用距离与 目标直径、面积的关系
您可以根据自己的奇思妙想，结合其他电 路开发出更加优秀的新产品。或自动化控制装 置。
热释电传感器的内部电路
场效应管
两块反向 串联的热 释电晶片
热释电传感器工作原理
热释电晶片表面必须罩上一块由一组平 行的棱柱型透镜所组成菲涅尔透镜，每一透 镜单元都只有一个不大的视场角，当人体在 透镜的监视视野范围中运动时，顺次地进入 第一、第二单元透镜的视场，晶片上的两个 反向串联的热释电单元将输出一串交变脉冲 信号。当然，如果人体静止不动地站在热释 电元件前面，它是“视而不见”的。
机械工业出版社 中等职业教育电气类规划教材
《自动检测与转换技术》
第十章 光电传感器
2014－11－5
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第十章
光电传感器
在这一章里，卡卡要给大家简单介绍光电 效应，着重讲解光电元件的原理、分类、特 性、电路接线以及光电传感器的应用。 光电传感器的最大特点是非接触测量。
1860 年 ， 英 国 物 理学家麦克斯韦建 立了电磁理论，认 识到光是一种电磁 波 。 1905 年 ， 德 国 物理学家爱因斯坦 用光量子学说解释 了光电发射效应， 并 为 此 而 获 得 1921 年 诺 贝尔 物 理学奖 。
2.热释电传感器在人体检测、报警中的应用
热释电元件在红外线检测中得到广泛的 应用。它可用于能产生远红外辐射的人体检 测，如防盗门、宾馆大厅自动门、自动灯的 控制等。 热释电元件外形
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热释电传感器简介
热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的 红外线而输出电信号的传感器。热释电晶体广泛用于 红外遥感以及热辐射探测器。除了在楼道自动开关、 防盗报警上得到应用外，在更多的领域得到应用。比 如：在房间无人时能自动减小空调机的功率；电视机 能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关机的电路； 开启监视器或自动门铃上的应用；摄影机或数码照相 机自动记录动物或人的活动……
是静止着还是走动着。
上 下 范 围
二、被测物吸收光通量的应用实例
光电式浊度计和 含沙量测量
将装有浊水的试管 插入仪器中
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光电式浊度计工作原理
参比通道（抵消外界影响）
1—恒流源 2—半导体激光器 3—半反半透 4—反射镜 5—被测水样 6、9—光电池 7、10—电流/电压转换器 8—标准水样
第三节
光的照度E 的单位是lx（勒 克斯），它是常 用的光度学单位 之一，它表示受 照物体被照亮程 度的物理量，可 以用照度计来测 量。
光电传感器的应用
光电池 （外加柔 光罩）
—、光源本身是被测物的应用实例
1.红外线辐射温度计：
红外辐射温度计既可用于高温测量，
又可用于冰点以下的温度测量，所以是辐 射温度计的发展趋势。市售的红外辐射温 度计的温度范围可以从-30℃～3000℃， 中间分成若干个不同的规格，可根据需要 选择适合的型号。
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无线火灾烟雾传感器
无线火灾烟雾传感器可以固定在墙体或者天花 板上。它内部使用一节9伏层叠电池供电，工作在 警戒状态时，工作电流仅为15微安，报警发射时工 作电流为20毫安。当探测到初期明火或者烟雾达到 一定浓度时，传感器的报警蜂鸣器立即发出90分贝 的连续报警，工作指示灯快速连续闪烁，无线发射 器发出无线报警信号，通知远方的接收主机，将报 警信息传递出去。 无线发射器的报警距离在空旷 地可以达到200米，在有阻挡的普通家庭环境中可 以达到20米。
基于光生伏特效应的光电元件 ——光电池
新型的硅光电池 是在P型衬底上制 造一薄层N型层作 为光照敏感面，效 率更高。N型区每吸 收一个光子就产生 一对光生电子-空穴 对。空穴通过漂移 运动被拉到P型区， 带正电；电子留在 N区，带负电。
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光电池外形
光敏面
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红外线辐射温度计外形
激光仅 用于瞄准
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红外线辐射温度计外形
红外线辐射温度计 用于食品温度测量
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红外线辐射温度计的使用
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