光电、光纤与红外传感器技术详解

"传感与检测技术课件：ch12-光电光纤和红外传感器.ppt" 本文将深入探讨传感与检测技术中的光电、光纤以及红外传感器的相关知识。光电式传感器是利用光信号转换成电信号的装置，能检测到光强、辐射测温、气体成分分析等非电量变化，也可用于测量如尺寸、表面粗糙度、位移、速度和加速度等物理量。这类传感器因其快速响应、高可靠性以及非接触测量能力，在工业自动化和控制领域得到广泛应用。 在光电式传感器中，光敏元件（光电器件）起着至关重要的作用，它们可以将不同类型的光辐射（如红外、可见光和紫外光）转换为电信号。光谱是理解光的基本属性之一，包括了从紫外线到红外线的广泛范围。可见光是人眼可以直接感知的部分，波长在380至780纳米之间，而紫外线和红外线则分别位于可见光的短波和长波两侧。 紫外线进一步分为近紫外线、远紫外线和极远紫外线，红外线则分为近红外和远红外。光的波长与频率之间的关系由光速决定，它们遵循v = c/λ公式，其中v是频率，λ是波长，c是光速。在真空中，光速约为3×10^10厘米/秒。 光源是光电传感器不可或缺的一部分，常见的有白炽灯和气体放电灯。白炽灯如钨丝灯，虽然辐射光谱连续，但寿命短、发热大且效率较低。相比之下，气体放电灯如低压汞灯、氢灯等，其光谱不连续，但能量消耗低，常作为特定光谱检测的光源。 光纤传感器利用光的传输性质来检测各种参数，如振动、压力、温度等。光纤的主要优点包括抗电磁干扰、长距离传输和体积小。红外传感器则是利用物体辐射的红外光来感知温度和其他非电参数，红外线在热检测、遥感和气体成分分析等领域具有广泛应用。 红外传感器分为热释电型、热电偶型和光子探测器型等，它们各自对应不同的工作原理。热释电型传感器基于材料在温度变化时释放电荷的特性，而光子探测器如红外二极管和光伏探测器则直接响应入射的红外光子。 光电、光纤和红外传感器是现代传感与检测技术中的重要组成部分，广泛应用于科学研究、工业生产、环境监测等多个领域。它们的不断发展和完善，对于提升自动化水平、提高生产效率和保障生活质量有着显著的贡献。