檢測技術與應用課程設計報告

系別 自動化工程系

班級

姓名

學號

指導教師

201*年1月

光電傳感器測量系統(tǒng)的設計

一、設計目的

1、了解光電式傳感技術的基本原理，掌握光敏二極管、光敏三極管、光敏電阻、光電池傳感器等的結構、原理、特性及使用注意事項。掌握光電效應的概念。

2、了解各種光電元件的性能參數(shù)指標及一些其他特性。

3、掌握數(shù)字光照度計的使用方法。

4、了解典型傳感器的技術指標，重點掌握傳感器的設計要求。

5、掌握正確調試電路的方法。

6、掌握常用儀器設備的正確使用方法，利用開放式傳感器實驗箱更具體的了解光電傳感器的工作原理和應用，學會簡單傳感器控制電路的實驗調試和整機指標測試方法，提高動手能力。

7、掌握基本的傳感器設計方法，進一步了解常規(guī)敏感元器件的工作原理和特性，

二、設計任務及要求

1. 測量光照強度與電壓的關系并作出正確的曲線及圖表。

2. 根據(jù)所提供的設備，正確選擇傳感器、相關元件。

計算機、LabVIEwww.taixiivf.comz.netv。

圖 1-45實驗運行情況

5、通過長時間光照，改變電壓值及光照值，再次觀察實驗運行情況，如圖1-46所示，此時時間為16：51：45電壓值為12mv，光照強度為0.285

圖 1-46 實驗運行情況

6、再次觀察運行情況，如圖 1-47 所示，此時時間值為16：52：20，電壓值為13mv，光照強度為0.321

圖 1-47 運行情況

7、根據(jù)長時間光照，電壓值和光強度變化，測的數(shù)據(jù)填入表中如圖2-1所示，并作曲線圖如圖2-2所示

光強（lux）

0.285

0.321

15

17

54

85

124

電壓（mv）

12

13

540

630

900

1450

2030

圖 2-1 表格

圖 2-2 光敏三極管光照特性曲線圖

（四）小結

通過本次課設時間使我深刻的體會到檢測技術與各種儀器的重要性。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究、國防建設和日常生活中，人們需要測量外部世界的一些非電量，例如，位移、速度、加速度、力、力矩、溫度、壓力、流量和成分等，以便及時、準確地獲得信息，這就必須合理選擇和善于應用各種傳感器和檢測儀表。這次的課程設計實驗不僅培養(yǎng)了我們動手能力更重要的是培養(yǎng)了我們動腦的能力，自己設計、自己創(chuàng)新，重在自學的過程。做過制作檢測程序后使我收獲很多，不僅學會了很多知識，而且收獲了快樂、感到成功的喜悅，同時認識到自己的很多不足，在今后的學習過程中可以更好的學習。

六、相關問題

1．什么是傳感器？（傳感器定義）

答：傳感器是一種以一定精確度把被測量（主要是非電量）轉換為與之有確定關系、便于應用的某種物理量（主要是電量）的測量裝置。
2．傳感器由哪幾個部分組成？分別起到什么作用？

答：傳感器由敏感元件、轉換元件、轉換電路組成。

①　敏感元件，它是直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關系的某一物理量的元件。

②　轉換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉換成電路參數(shù)。

③　轉換電路：將上述電路參數(shù)接入轉換電路，便可轉換成電量輸出。

3.傳感器按能量的傳遞方式可分為哪幾類

答：傳感器按能量的傳遞方式分類。將非電量轉換成電量的轉換元件均可分為兩類：有源元件和無源元件。

①　有源元件是一種能量轉換器，可將非電能量轉換成電能量。這類傳感器有些是可逆的。

②　無源元件本身不是一個轉換器。被測量直接或間接的作用引起該元件的某一電參數(shù)的變化，要想獲得電壓和電流的變化值，必須匹配測量電路和輔助電源。由于它不進行能量的轉化，因此一般是不可逆的。

4.傳感器分類

答：傳感器按其工作原理，可分為物理傳感器、化學傳感器和生物傳感器三大類。

5.什么是光電效應？有哪幾種分類？

答：光電元件的理論基礎是光電效應。光可以被看作是由一連串具有一定能量的粒子（稱為光子）所構成，每個光子具有的能量γ正比于光的頻率ν。所以，用光照射某個物體，就可以看做這物體受到一連串能量為γ的光子所轟擊，而光電效應就是由于這物體吸收到光子能量為γ的光后產(chǎn)生的電效應。

通常把光線照射到物體后產(chǎn)生的光電效應分為兩類，即外光電效應和內光電效應。

1) 外光電效應：在光線作用下，電子獲得光子的能量從而脫離正電荷的束縛，使電子逸出物體表面的現(xiàn)象。

2) 內光電效應：在光線作用下，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過渡到自由狀態(tài)而使物體電阻率改變的現(xiàn)象。

3) 光生伏特效應：在光線作用下能使物體產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象。

6.傳感器的基本特性

答：根據(jù)被測量的變化狀態(tài)，可以把傳感器的輸入量分為靜態(tài)量和動態(tài)量倆類。

①　靜態(tài)量是指傳感器的輸入量為穩(wěn)定狀態(tài)信號或變化極其緩慢的準靜態(tài)信號；動態(tài)量指傳感器的輸入量為周期信號、瞬變信號或隨機信號等隨時間變化的信號。

②　傳感器的靜態(tài)特性是指傳感器在被測量處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出輸入關系。傳感器的靜態(tài)特性是在靜態(tài)標準工作條件下測定的。

③　傳感器的動態(tài)特性是指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應特性。很多傳感器要在動態(tài)條件下檢測，被測量可能以各種形式隨時間變化。

7.傳感器的性能指標

答：由于使用傳感器的條件和環(huán)境等的差異，對傳感器其他性能指標的要求也不同，通常還應考慮的性能指標有：

①　穩(wěn)定性，表示傳感器維持其性能參數(shù)長時間不變化的能力；

②　零漂，表示在零輸入狀態(tài)下傳感器的輸出漂移，又可分為時間零漂和溫漂；

③　輸入特性，在測量過程中，傳感器成為被測對象的負載時，將產(chǎn)生“載荷”效應。

④　輸出特性，傳感器的輸出端都要與一些后續(xù)的處理電路、傳輸電路或儀表等相連接。

⑤　可靠性，可靠性指規(guī)定的工作條件和工作時間內傳感器保持原有性能指標的能力。

⑥　對環(huán)境的要求，由于傳感器的工作原理及結構等的不同，受外界因素（溫度、濕度、磁場震動、化學腐蝕、防爆、防火等）的影響不同。

⑦　安裝要求，選用的傳感器應易于安裝、維護和更換。

8.光電三極管的基本特性

答：包括光譜特性、光照特性、伏安特性、頻率響應和溫度特性。

9.光電式傳感器的類型，簡述原理

答：光電式傳感器在檢測技術領域內的應用，按其輸出量性質基本上可分為模擬光電傳感器和開關式光電傳感器倆類。

①　模擬光電傳感器的工作原理是基于光電器件的光電流隨光通量而發(fā)生變化，是光通量的函數(shù)。

②　開關式光電傳感器的工作原理是光電器件的輸出僅有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，即“通”與“斷”的開關狀態(tài)，當光電器件受光照時有電信號輸出，光電器件不受光照時無電信號輸出。

10.新型傳感器的發(fā)展方向

答：微型化；集成化；智能化、數(shù)字化與多功能化；標準化；新型；性能更好

11.光電傳感器的特點是什么？

答：光電傳感器的特點：響應快、結構簡單、可靠性高等優(yōu)點。具有精度高、反應快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結構簡單，形式靈活多樣

12.采用光電傳感器可能測量的物理量有哪些？

答：（1）光敏電阻：特點是價格低廉、輸出電流大、受溫度的影響小、抗干擾能力強、可靠性號器件本身不容易發(fā)生故障。它的缺點是響應時間慢。

（2）光電二極管和光電三極管：特點是靈敏度高、響應時間快、但它受溫度影響比較大、受光面小、而且有非常強的方向性、抗干擾能力弱、它的另一個特點是不同型號的管子對光譜響應有很大不同。

（3）光電池：特點是受光面積大、輸出電流小、靈敏度高、響應速度快、光譜比較寬、受溫度影響小、抗干擾能力

采用光電式傳感器可以測量的物理量：位移、速度、加速度、震動、質量、變面輪廓、磁、聲、壓力、溫度、陀螺、液面、轉矩、光、電流和應變等。

13.光電傳感器使用的光源類型

答：光源的選擇與光電傳感器的頻率特性有著密切的關系，這里介紹幾種常用的光源。

1) 鎢絲燈。其發(fā)光機理為：鎢絲通電后將電能轉換成熱能，熾熱的鎢絲便產(chǎn)生光輻射。

2) 弧光燈。它以電弧放電激發(fā)易電離的惰性氣體產(chǎn)生光。

3) 發(fā)光二極管（LED）。它是半導體PN結輻射光源，當過剩的導帶電子跳回到價帶與空穴復合時釋放出光子。

4) 激光光源。是根據(jù)受激發(fā)射原理工作的光源，當電子受激發(fā)從高能級跳回到低能級時，發(fā)射出光子。

七、參考文獻

[1] 陳裕泉、葛文勛編著�，F(xiàn)代傳感器原理及應用，科學出版社

[2] 張洪潤、孫悅、張亞凡編著。傳感技術與應用教程。清華大學出版社，2009

[3] 施湧潮、梁福平、牛春暉編著。傳感器檢測技術。國防工業(yè)出版社，2007

[4] 索雪松、紀建偉編著。傳感器與信號處理電路，2008

[5] 常健生編著。檢測與轉換技術。**：機械工業(yè)出版社，2001

[6] 王俊杰編著。檢測技術與儀表。**：**理工大學出版社，2002

[7] 杜維編著。過程檢測技術及儀表。**：化學工業(yè)出版社，2001

[8] 張宏建、蒙建波。自動檢測技術與裝置。**：化學工業(yè)出版社，2004

來源：網(wǎng)絡整理 免責聲明：本文僅限學習分享，如產(chǎn)生版權問題，請聯(lián)系我們及時刪除。

《光電傳感器測量系統(tǒng)的設計》由互聯(lián)網(wǎng)用戶整理提供,轉載分享請保留原作者信息,謝謝!
鏈接地址：http://www.taixiivf.com/gongwen/276433.html

• 上一篇：小洋中心小學英語質量分析
• 下一篇：教案<慈母情深>