红外传感器市场调研报告
红外传感器的应用与市场调研报告
随着现代科学技术的迅猛发展，基于传感器技术的非电物理量的测量与控制技术越来越多的应用到了社会的各项技术领域中。其中，红外传感器技术成为近年来发展最快的技术之
一。科学技术水平、计算机微处理器技术、现代数字信号处理技术、新型半导体等材料的推出和加工制造工艺等各方面的进步，使得红外传感器发展迅猛。
红外线，实质上是一种电磁辐射波，其波长范围大致在0.78m?1000m频谱范围内，因
其是位于可见光中红光以外的光线，故而得名为红外线。任何温度高于绝对零度的物体，都会向外部空间以红外线的方式辐射能量。利用红外辐射实现相关物理量测量的传感技术，即为红外传感技术。红外传感器作为红外技术的重要工具，对其的发展和提升起着重要作用。
一、红外传感器主要应用领域和技术特点
1. 主要应用领域红外传感技术作为一门迅速发展的新兴科学已经被广泛应用于国防军事（如：
红
外对抗进行规避和欺骗）、科研、生产（如：红外测温仪非接触测温）、医学（如红外线热象诊断技术）等领域获得了广泛的应用。以及红外制导，红外成像，红外遥感等已经成为各领域的尖端技术。
（1）辐射计，用于辐射和光谱测量。
（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其位置并对其运动进行跟踪。
（3）热成型系统，可以产生整个目标红外辐射的分布图像。
（4）红外测距和通信系统。
2. 技术特点：能够抵抗外界的强光干扰。太阳光中含有对红外线接收管产生干扰的红外线，该光
线能够将红外线接收二极管导通，使系统产生误判，甚至导致整个系统瘫痪。本传感器的优点在于能够设置多点采集，对射管阵列的间距和阵列数量可根据需求选取。
二、红外传感器信号性质与特点
按功能分类：（1）辐射计，用于辐射和光谱测量；（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；（3）热成像系统，可产生整个目
标红外辐射的分布图像；（4）红外测距和通信系统；（5）混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。
根据探测机理可分成为：光子探测器（基于光电效应）和热探测器（基于热效应）。红外热电探测器是利用红外辐射的热效应及材料的热电效应制成的元件，因红外的照射或遮挡而产生或失去热量才有输出，热电材料的温度由T 变道T+t 材料表面的电荷会发生变化，热电材料只有在温度变化时才能产生电压，在使用温度范围内，稳定性好，性能指数大，价格低廉而且分散性小一般是LiTaO3。在加热过程中，不管什么波长的红外线，只要功率
相同，对热电传感器的加热效果是相同的。假如热电探测器对入射辐射的各种波长基本上都有相同的响应，所以这类探测器为“无选择红外探测器”
红外光电传感器，利用红外辐射的话光电效应制成，所以响应时间短。此外，要使物体内部的电子改变运动状态，入射光子的能量就必须足够大，入射光线的频率必须大于某一值，即光电效应的辐射存在一个最长的波长限度。由于这类探测器是以光子为单元起作用的，只要光子能量足够，相同数目的光子基本上具有相同的效果，因此这类探测器常被称为“光子
探测器” 三、红外传感器典型技术型号及技术指标
例如：AD590是一款模拟输出的集成温度传感器，有两种形状。AD590是美国模拟器件
公司生产的单片集成电路温度传感器。
AD590在使用时，流过该器件的电流(mA)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数。因为流过AD590的电流与热力学温度成正比，当电阻R1和电位器R2的电阻之和为1kft
时，输出电压V随温度的变化为ImV/K。但由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。调整的方法为：把AD590放于冰水混合物中，调整电位器R2,使
Vo=273. 2mV；或在室温下(250C)条件下调整电位器，使Vo=273。2+25=298. 2(mV)。AD590 的测温范围为一55C—+150qC,电源电压范围为4V?30V,电流变化1mA相当于温度变化1K。AD590广泛应用于不同的温度控制场合，如测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度等。由于AD590精度高、不需辅助电源、线性好，常用于测温
和热电偶的冷端补偿。
四、生产厂家及价格
1. 包含红外传感器器的产品型号及价格
1) 限定反射型2工作原理生物传感器
2) 红外测距传感器：H PJ-T21, E21/R21 47元/个
3) 红外对射型光电开关传感器：E3Z-T61-DE32-T61-L 60元/个
4) 红外对射型光电开关：E32-T81 45元/个
2. 红外传感器元件
1) 红外传感器LXD/RD-624出口型人体红外热释电传感器 2.2元/个
特点：双元补偿结构，可以有效抵抗外界环境干扰；元件、放大器均封装在TO-S 内，节省用户设计电路和贴装时间；高灵敏度、信噪比；抗干扰性好金属包装，电磁屏蔽效果好；干涉滤光片深度高抗白光能力强。
应用领域：入侵报警，室内出入管理，自动照明开关，安全门家庭，智能家居，智能办公电器。
2) LXD/RD-623人体红外热释电传感器高精度红外传感器 2.3元/个
工作温度-30~+70 C
保存时温度-40~+80 C
目前，全球至少有25家较具规模的红外传感器生产商，其中居首位的是Raytek公司，1999年Raytek公司的产品占全球市场的20%,其中很大一部分产品是手持产品；Raytek 还生产在线辐射温度表和高性能的传感器以适用于像冶金行业这样温度要求极高的环境。
排行第二位的是Ircon ,其市场占有率为17%,其产品主要面向高端用户市场。排行第三位的是Landinfrared ，其市场占有率为15%，其主要产品是手持式及在线测量产品。
五、相关信号调理电路类型和关键技术说明
1. BISS0001是一种红外传感信号处理专用集成电路。该器件具有以下特点：
(1) 采用CMO数模混合T艺制造.功耗极小。
(2) 具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配。
(3) 双向鉴幅器可有效抑制外来干扰。
(4) 内设延时定时和圭寸锁定时器，性能稳定，调节范围宽。
⑸T 作电压范围宽.为3?5V。
(6)所需外围元件少。
BISS0001可与各种传感器，尤其是热释电红外传感器很方便地构成各种自动控制及报警电路。
图一
六、该类传感器今后的发展趋势
咨询公司INTECHNOCONSULTING专感器市场报告显示，2008年全球传感器市场容量为506亿美元，预计2010年全球传感器市场可达600亿美元以上。调查显示，东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大
的地区。就世界范围而言，传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场，占第二位的是过程控
制市场，看好通讯市场前景。
一些传感器市场比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟
市场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大，分别占到整个传感器
市场的21%、19%和14%。传感器市场的主要增长来自于无线传感器、MEMS(MICRO-ELECTRO-MECHANICALSYST微MS电系统)传感器、生物传感器等新兴传感器。其中，无线传感器在2007-2010年复合年增长率预计会超过25%
全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出，传感
器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和
产业化，竞争也将日益激烈。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大。
七、市场调研结论
红外传感器广泛应用于社会生活的各个方面，今后也必将随着科技的发展而日益进步。在这次调研中，我们询问了许多商家，调查了许多与此类技术相关的产品，得出结论：红外传感
器的应用广泛，市场上成品所占比重较高，元器件在常见市场中所占比重较低，所以红外传感器的可应用空间还可以更加广泛，以后随着技术的发展将更加普及。
1随着新型材料和处理技术的发展传感器的红外探测率将提高，响应波长增大，响应时间缩短，像素灵敏度和像素密度更高，抗干扰性能更好，生产成本逐渐降低。现今Pyreo s和Irisys 公司已推出薄膜和陶瓷混合的新型热释电敏感技术，使得敏感元件可以实现阵列化。
2、传感器将向大型化和多功能化的方向发展
随着微电子技术的发展和传感器的应用领域的不断扩大，红外传感器正从小型、单一
功能，向大型化、多功能化方向发展。如国外所研制的大型红外传感器（1616到6464像素）除可进行温度场测量外，还可获得先进的、小型红外传感器所不具有的人体探测功能（即可精确定位个人在空间中的位置，即使人不活动，也可识别出）或大型区域的安全监视等功能，
十分适宜于家庭自动化、医疗保健、安全防护等场合的应用。此外，新型多光谱传感器的研
制，也大大改善了红外成像阵列的功能性。
3、传感器将更加智能化
新型的智能红外传感器通常内置多个微处理器，具备傅里叶变换、小波变换等先进数字信号处理或补偿功能，自诊断功能，双向数字通信等功能，使得传感器的稳定性、可靠性、
信噪比、便利性等性能大大提高。
4、红外传感器将进一步实现微型化、集成化
采用片上集成技术（包括盲元替代、非均匀性校正、部分图像处理功能等）和其它新的器件结构及新的制造工艺技术，在MEM（微机电系统），甚至基于纳米科技的NEM（纳机电系统）推动下，红外传感器尺寸大为缩小，功耗大大降低，集成度显著提高。由于红外传感器的优越性能，许多主流仪表研究单位和生产制造商对它的研发投入也越来越高。
由于红外线感测大厂的多元化，导致红外探测器竞争格局十分复杂。必需要清楚地了解每个主要厂商的技术背景和定位，才能清楚整体市场商机和将要面临的挑战；小型红外线
感测器的市场已趋成熟，走向价格战，中大型红外线阵列感测器还是以性能及品质为主，尚有容纳新人加入的利润空间。
总之，从小型红外线探测器转成生产中大型红外线阵列感测器是具有挑战性的，需要有足够
的专利及MEMS制造能力。因此，现有厂商大都没有直接从小型红外线感测器转战中大型红
外线阵列感测器的企图。【下载本文档，可以自由复制内容或自由编
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传感器的技术应用与发展前景
传 感 器 的 技 术 应 用 与 发 展 趋 势 院系：新联学院 专业：10电子信息工程 姓名：王俊锋 学号:1002174050
传感器的技术应用与发展趋势 摘要：随着信息科学、生物科学以及材料科学的日益进步，传感器技术也随着发展很迅速, 日常生活的各个领域它已越来越受到广泛的关注。将来的传感器技术会向微型化、多功能化、智能化以及网络化的方向发展。 关键词：传感器技术;应用; 现状；发展趋势；微型化;多功能化;智能化;网络化随着科学技术的迅猛发展, 在机械制造、交通运输、石油化工以及医疗卫生等领域，传感器技术的应用越来越广泛，它正逐渐地渗透到人们的日常生活中去。 从某种程度上来讲, 衡量一个国家科学技术现代化程度的重要标志是传感器技术水平的高低，主要体现在传感器能够较好地实现自动控制水平和测试技术的高低。作为测量与自动控制的重要环节的传感器，不仅是新技术革命的重要技术基础，而且还是当今信息社会的重要技术基础。笔者就当前一些重要的领域里，讲述了传感器技术的应用情况，并按照目前传感器技术的发展现状，对其将来的发展方向加以预测。 一、传感器的定义以及分类 （一）传感器的定义 从广义上来说，传感器是指将被测量对象的某一确定的信息具有定量检出与感知功能，而且根据一定的规律能够转化为与之相符的有价值认识信号的装置或者元器件。从狭义上来说，可以感受被测量，而且可以根据特定的规律把其转化为性质相同或不同的输出信号的装置。 （二）传感器的分类 1.传感器种类及品种繁多,原理也各式各样。 2.按照输入物理量的分类，传感器常以别测物理量命名，如位移传感器，速度传感器、温度传感器、压力传感器等； 3.按照工作原理分类，传感器的命名常能够根据工作原理，如应变式、电容式、电感式、热点式、光电传感器等； 4.按输出信号分类，可分为模拟传感器和数字式传感器。若输出量为模拟量则成为模拟式，输出量为数字式则称为数字式传感器等。 5.按照被测量的性质,可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类。 (1)物理传感器原理及应用 物理传感器是利用某些物理效应,把被测量转化成为便于处理的能量形式的信号装置,其输出的信号和输入的信号有确定的关系。常用的物理传感器有光电式传感器、压电式传感器、电磁式传感器、热电式传感器、光导纤维传感器等。 (2)化学传感器原理及应用 化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器,将被测信号量的微小变化转换成电信号。常用的有气敏、湿敏和离子传感器。 （3）生物传感器原理及应用 生物传感器是利用生物分子探测生物反应信息的器件。换句话说,它是利用生物的或有生命物质分子的识别功能与信号转换器相结合,将生物反应所引起的化学、物理变化变换成
传感器与检测技术复习客观题
一、判断题 1.传感器的传感元件通常情况下直接感受被测量；√ 2.对于所有的二阶传感器，总是希望其固有频率越高越好；× 3.一般情况下，设计弹性敏感元件时，若提高灵敏度，则会使其线性变差、固有频率提高； × 4.应变片的基长越长，则应变片的动态特性越好；× 5.变磁阻式电感传感器属于互感型的电感传感器；× 6.压电式传感器不能测量恒定不变的信号；√ 7.惯性式振幅计，在设计时尽量使其固有频率低。√ 8.传感器的重复性误差是属于系统误差；× 9.传感器的敏感元件通常情况下不直接感受被测量；× 10.传感器实现波形测试不失真的条件是：传感器的幅频特性和相频特性均是常数；× 11.传感器弹性敏感元件的固有频率越高，则传感器的灵敏度越低，线性度越差；× 12.应变式传感器采用半桥连接时，若供桥电源波动的误差为2%，则由此引起的电桥信号 输出波动的误差为1% 。× 13.压电片采用并联连接后，更适合于测量快速变化的信号；× 14.圆柱形弹性元件受力产生的应变大小与圆柱的长度无关；√ 15.驱动电缆法实际上是一种等电位屏蔽法；√ 16.差动变压器采用差动整流电路后，次级电压的相位和零点残余电压都不必考虑；√ 17.希望压电传感器的电阻率高，介电常数小；× 18.半导体光吸收型光纤温度传感器是属于传光型光纤传感器；√ 19.传感器的动态灵敏度就是传感器静态特性曲线的斜率；× 20.按照能量关系分类传感器可分为结构型传感器和物性型传感器；× 21.激波管产生激波压力的恒定时间越长，则可标定的下限频率越低；√ 22.压阻效应中由于几何形状改变引起的电阻变化很小；√ 23.光导摄像管是一种固态图像传感器；× 24.热释电型红外传感器必须进行调制。√ 25.传感器的幅频特性为常数，则传感器进行信号的波形测量时就不会失真。× 26.等截面梁的不同部位所产生的应变是不相等的。√ 27.一般来说，螺管型差动变压器的线性范围约为线圈骨架长度的二分之一。× 28.压电常数d32所表示的含义是：沿着z轴方向受力，在垂直于y轴的表面产生电荷；× 29.涡流式电感传感器属于互感型的电感传感器；× 30.金属丝的电阻应变效应中，引起电阻改变的主要原因是电阻率的改变；× 31.压电常数d ij中的下标i表示晶体的极化方向，j表示晶体受力的性质；√
传感器的应用现状及发展趋势-论文2011-11-16
传感器技术的研究应用现状与发展前景 传感器技术作为信息技术的三大基础之一，是当前各发达国家竞相发展的高技术是进入21 世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力，而现代科学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。传感器是信息系统的源头, 在某种程度上是决定系统特性和性能指标的关键部件。本文回顾了传感器技术的发展历史，综述了近几年高端前沿的光电传感器技术和生物传感器技术的主要研究应用状况，并通过简述当前的应用实例，展望了现代传感器技术的发展和应用前景。 1.引言 传感器是将物理、化学、生物等自然科学和机械、土木、化工等工程技术中的非电信号转换成电信号的换能器。当今社会的发展是信息化社会的发展，在信息时代人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理，而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段，是现代科学的中枢神经系统，它是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。传感器处于研究对象与测控系统的接口位置一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。如果把计算机比喻为处理和识别信息的大脑，把通信系统比喻为传递信息的神经系统，那么传感器就是感知和获取信息的感觉器官。传感器技术是现代科技的前沿技术，发展迅猛，同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱，许多国家已将传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等重要的位置现代传感器技术具有巨大的应用潜力拥有广泛的开发空间，发展前景十分广阔。 2.传感器的发展历史及分类 2.1传感器技术的发展历史 传感器技术是20世纪的中期才刚刚问世的，在那时与计算机技术和数字控制技术相比，传感技术的发展都落后于它们，不少先进的成果仍停留在实验研究阶段并没有投入到实际生产与广泛应用转化率比较低。在国外，传感器技术主要是在各国不断发展与提高的工业化浪潮下诞生的，并在早期多用于国家级项目
红外感应器(总结)
1 红外辐射，红外探测器原理，菲涅尔透镜(介绍红外很全面) 以及应用。 2 应用 红外线技术在测速系统中已经得到了广泛应用，许多产品已运用红外线技术能够实现车辆测速、探测等研究。红外线应用速度测量领域时，最难克服的是受强太阳光等多种含有红外线的光源干扰。外界光源的干扰成为红外线应用于野外的瓶颈。针对此问题，这里提出一种红外线测速传感器设计方案，该设计方案能够为多点测量即时速度和阶段加速度提供技术支持，可应用于公路测速和生产线下料的速度称量等工业生产中需要测量速度的环节[1] 。 红外线对射管的驱动分为电平型和脉冲型两种驱动方式。由红外线对射管阵列组成分离型光电传感器。该传感器的创新点在于能够抵抗外界的强光干扰。太阳光中含有对红外线接收管产生干扰的红外线，该光线能够将红外线接收二极管导通，使系统产生误判，甚至导致整个系统瘫痪。本传感器的优点在于能够设置多点采集，对射管阵列的间距和阵列数量可根据需求选取。 红外技术已经众所周知，这项技术在现代科技、国防科技和工农业科技等领域得到了广泛的应用。红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能能够分成五类：（1）辐射计，用于辐射和光谱测量；（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；（3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图像；（4）红外测距和通信系统；（5）混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。 红外传感器发展前景 咨询公司INTECHNOCONSULTING的传感器市场报告显示，2008年全球传感器市场容量为506亿美元，预计2010年全球传感器市场可达600亿美元以上。调查显示，东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大的地区。就世界范围而言，传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场，占第二位的是过程控制市场，看好通讯市场前景。 一些传感器市场比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大，分别占到整个传感器市场的21%、19%和14%。传感器市场的主要增长来自于无线传感器、MEMS(MICRO-ELECTRO-MECHANICALSYSTEMS，微机电系统)传感器、生物传感器等新兴传
传感器课程复习要点
传感器：感受规定的被测量按转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件组成（敏感和变换）传感技术：是以研究传感器的材料、传感器的设计、传感器的制作、传感器的应用为主要内容的一门应用技术。传感器由敏感元件、转换元件组成，有时也将测量电路及辅助电源作为传感器的组成部分。按物理现象分类：结构型传感器：电容式、电感式、电阻式。物性型传感器：压电式、光电式等。按能量关系分类：能量转换型传感器：如基于压电效应、热电效应、光电动势效应等的传感器。能量控制型传感器：如电阻、电感、电容等电路参量传感器。基于应变电阻效应、磁阻效应、热阻效应、光电效应、霍尔效应等的传感器。按输出信号：模拟式传感器。数字式传感器：光栅数字传感器、脉冲盘式角度数字传感器等。灵敏度高，噪声小，滞后、漂移误差小，动态特性良好，功耗小，长期使用结构简单低成本、通用性强。静态特性：传感器在被测量处于稳定状态时（静态的输入信号）的输出—输入关系。（迟滞、蠕变、摩擦、间隙和松动）静态校准条件：指没有加速度，没有冲击，振动，环境温度为20±5℃，相对湿度不大于85％，大气压力为0.1±0.08MPa的情况。静态特性的主要技术指标是：线性度、灵敏度、精确度、迟滞、重复性和分辨率等。 动态特性：输出对随时间变化的输入量的相应特性（反映输出值真实再现变化着的输入量的能力，时域和频域分析）。标定：通过试验建立传感器输入与输出之间的关系并确定不同使用条件下的误差的过程。静态标定：确定传感器的静态特性指标，主要有线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。动态标定：确定传感器的动态特性指标，主要有时间常数、固有频率和阻尼比等。标定的主要作用：①确定仪器或测量系统的输入－输出关系，赋予仪器或测量系统分度值；②确定仪器或测量系统的静态特性指标；③消除系统误差，改善仪器或测量系统的正确度。标定传感器时，所用的测量仪器的精度至少要比被标定的传感器的精度高一个等级。无线传感器网络是利用大量的微型传感器（结点），通过无线通信形成网络，用来感知现场的信息。 光电式传感器的工作原理是：首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电转换元件变换成电信号。因光照而引起物体电学特性的改变统称为光电效应；当光照物体时，光电子不逸出体外的光电效应称为内光电效应（1，光电导(某些半导体材料受到光照射时，其电导率发生变化的现象。)：光敏电阻、光导管。2，光生伏特(光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应)：光电池、光电二极管。）光热效应:把吸收的光能转变为晶格热运动，引起探测元件温度上升；温升使探测元件的电学性质发生变化。（测辐射热：热敏电阻、测辐射热计。温差电：热电，热电堆。热释电：热释电探测器。）光敏二极管：光的照度越大，光电流越大。在不受光照射时截止状态，受光照射导通状态。电路中处于反向工作状态。基本特性：光谱特性、伏安特性、光照特性、温度特性好响应特性。对不同波长的光的灵敏度不同。可见光或探测赤热用硅管。红外光用锗管较。光谱特性：在一定照度时，输出的光电流（或用相对灵敏度表示）与入射光波长的关系。伏安特性：指在一定照度下的电流电压特性。光照特性：外加电压恒定时，光敏二极管的光电流与照度之间的关系。光敏二极管适合作检测元件，其光照特性线性好。频率特性：光敏管的频率特性是指在同样的电压和同样幅值的光强度下，当入射光强度以不同的正弦交变频率调制时，光敏管输出的光电流（或相对灵敏度）随调制频率变化的关系。光敏二极管的频率特性是半导体光电器件中最好的一种，普通光敏二极管频率响应时间达10μs。因此特别适合快速变化的光信号探测。温度特性：光敏管的温度特性是指光敏管的暗电流及光电流与温度的关系。暗电流变化较大，光电流变化较小。电子线路中应该对暗电流进行温度补偿，否则将会导致输出误差。 光敏三级管：较二极管的灵敏度高（放大特性），响应速度差，既频率特性较差。（光谱特性：和二极管相同。伏安特性：光敏三极管在不同的照度下的伏安特性，就像一般晶体管在不同的基极电流时的输出特性一样。光照特性：近似线性关系。当光照足够大(几klx)时，会出现饱和现象。温度特性：同二极管。频率特性：光敏三极管的频率特性受负载电阻的影响，减小负载电阻可以提高频率响应，光敏三极管的频率响应比光敏二极管差。硅管的频率响应要比锗管好。应用：脉冲编码器、转速传感器、烟雾散射式火灾报警器） 光敏电阻：暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高（用作开关器件）。（主要参数：暗电流光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻。亮电流光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻。光电流亮电流与暗电流之差称为光电流。基本特性：1、伏安特性：任何光敏电阻都受额定功率、最高工作电压和额定电流的限制。超过最高工作电压和最大额定电流，可能导致光敏电阻永久性损坏。2、光照特性：光敏电阻的光照特性是描述光电流I和光照强度（光通量）之间的关系，非线性，不做检测只做开关。3、光谱特性：光敏电阻对入射光的光谱具有选择作用，即光敏电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度。硫化镉光敏电阻的光谱响应的峰值在可见光区域，用作光度测量的探头。硫化铅光敏电阻响应于近红外和中红外区，做火焰探测器的探头。4、频率特性：光敏电阻时间常数都较大。5、温度特性：温度变化时，影响光敏电阻的光谱响应，同时光敏电阻的灵敏度和暗电阻也随之改变。6、稳定性。具有光谱特性好、允许的光电流大、灵敏度高、使用寿命长、体积小等优点。） 光电池：直接将光能转换为电能的光电器件。（1、光谱特性：硅光电池可以在很宽的波长范围内得到应用。 2光照特性：用光电池作为测量元件时，应把它当作电流源的形式来使用，不宜用作电压源。3、频率特性：硅光电池有较好的频率响应。4、温度特性：温升、开压升、短流降。（线性）测量元件需要温度补偿。太阳电池电源、（因其不需加电源）光电读出、光电耦合、光栅测距、激光准直、电影还音、紫外光监视器和燃气轮机的熄火保护装置等） 光电管：光电器件的性能主要由伏安特性、光照特性、光谱特性、响应时间、峰值探测率和温度特性来描述。1、伏安特性：光通量与光电流之间线性关系。当入射光比较微弱时，光电管能产生的光电流就很小，信噪比也很小，因此往往采用倍增管。2、光照特性：通常指当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系为光电管的光照特性。 光电倍增管：光阴极、次阴极(倍增电极)以及阳极三部分组成。（倍增系数M：等于n个倍增电极的二次电子发射系数δ的乘积。如果n个倍增电极的δ都相同，则M=δ^n，阳极电流 I 为 I = i ·δ^n。一个光子在阴极上能够打出的平均电子数叫做光电倍增管的阴极灵敏度。而一个光子在阳极上产生的平均电子数叫做光电倍增管的总灵敏度。光电倍增管与闪烁体放在一处，在完全蔽光情况下，出现的电流称为本底电流，其值大于暗电流。具有脉冲形式。光照特性：线性-非线性（光通量）。极高灵敏度和超快时间响应。 色敏光电传感器：直接测量从可见光到近红外波段内单色辐射的波长。（光谱特性、短路电流比—波长特性、温度特性） 红外光传感器：光热效应，热释电效应（热敏探测器）某些物质吸收光辐射后将其转换成热能，温度变化将引起居里温度以下的自发极化强度的变化，在晶体的特定方向上引起表面电荷的变化。通过目标与背景的温差来探测目标,入侵报警器，自动开关、非接触测温、火焰报警器等. 热释电传感器：敏感元、场效应管、高阻电阻、滤光窗，只在温度变化时作用。加菲涅尔透镜才能增加探测距离。自动干手机，饮水机自控电路。
压电式传感器的发展与应用
HEFEI UNIVERSITY 自动检测技术报告 题目压电式传感器的应用与发展 系别 ***级自动化 班级 **班 姓名 ********************** 指导老师***** 完成时间 2011-11-28
前言：压电式传感器是以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质的表面上产生电荷，从而实现非电量测量。压电传感元件是力敏感元件，所以它能测量最终能变换为力的那些物理量，例如力、压力、加速度等。压电式传感器具有响应频带宽、灵敏度高、信噪比大、结构简单、工作可靠、重量轻等优点。近年来，由于电子技术的飞速发展，随着与之配套的二次仪表以及低噪声、小电容、高绝缘电阻电缆的出现，使压电传感器的使用更为方便。因此，在工程力学、生物医学、石油勘探、声波测井、电声学等许多技术领域中获得了广泛的应用。本文重点介绍压电式传感器的工作原理，在航空发动机中的应用及发展趋势。 关键字：传感器压电效应测振 正文：压电式传感器的发展及应用压电式传感器是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。 压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。正压电效应是指：当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变 时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量 与外力的大小成正比。压电式传感器大多是利用正压电 效应制成的。逆压电效应是指对晶体施加交变电场引起 晶体机械变形的现象，又称电致伸缩效应。用逆压电效 应制造的变送器可用于电声和超声工程。压电敏感元件 的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、 厚度切变型、平面切变型5种基本形式（见图）。压电 晶体是各向异性的，并非所有晶体都能在这5种状态下产生压电效应。例如石英晶体就没有体积变形压电效应，但具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。 压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。 压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。 压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的，因为测量动态压力是如此普遍，所以压电传感器的应用就非常广泛。
红外传感器市场调研报告
红外传感器的应用与市场调研报告 随着现代科学技术的迅猛发展，基于传感器技术的非电物理量的测量与控制技术越来越多的应用到了社会的各项技术领域中。其中，红外传感器技术成为近年来发展最快的技术之一。科学技术水平、计算机微处理器技术、现代数字信号处理技术、新型半导体等材料的推出和加工制造工艺等各方面的进步，使得红外传感器发展迅猛。 红外线，实质上是一种电磁辐射波，其波长范围大致在0.78m～1000m频谱范围内，因其是位于可见光中红光以外的光线，故而得名为红外线。任何温度高于绝对零度的物体，都会向外部空间以红外线的方式辐射能量。利用红外辐射实现相关物理量测量的传感技术，即为红外传感技术。红外传感器作为红外技术的重要工具，对其的发展和提升起着重要作用。 一、红外传感器主要应用领域和技术特点 1.主要应用领域 红外传感技术作为一门迅速发展的新兴科学已经被广泛应用于国防军事（如：红外对抗进行规避和欺骗）、科研、生产（如：红外测温仪非接触测温）、医学（如红外线热象诊断技术）等领域获得了广泛的应用。以及红外制导，红外成像，红外遥感等已经成为各领域的尖端技术。 (1)辐射计，用于辐射和光谱测量。 (2)搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其位置并对其运动进行 跟踪。 (3)热成型系统，可以产生整个目标红外辐射的分布图像。 （4）红外测距和通信系统。 2.技术特点：能够抵抗外界的强光干扰。太阳光中含有对红外线接收管产生干扰的红外线， 该光线能够将红外线接收二极管导通，使系统产生误判，甚至导致整个系统瘫痪。本传感器的优点在于能够设置多点采集，对射管阵列的间距和阵列数量可根据需求选取。 二、红外传感器信号性质与特点 按功能分类：（1）辐射计，用于辐射和光谱测量；（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；（3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图像；（4）红外测距和通信系统；（5）混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。 根据探测机理可分成为：光子探测器（基于光电效应）和热探测器（基于热效应）。 红外热电探测器是利用红外辐射的热效应及材料的热电效应制成的元件，因红外的照射或遮挡而产生或失去热量才有输出，热电材料的温度由T变道T+t材料表面的电荷会发生变化，热电材料只有在温度变化时才能产生电压，在使用温度范围内，稳定性好，性能指数大，价格低廉而且分散性小一般是LiTaO3。在加热过程中，不管什么波长的红外线，只要功率相同，对热电传感器的加热效果是相同的。假如热电探测器对入射辐射的各种波长基本上都有相同的响应，所以这类探测器为“无选择红外探测器” 红外光电传感器，利用红外辐射的话光电效应制成，所以响应时间短。此外，要使物体内部的电子改变运动状态，入射光子的能量就必须足够大，入射光线的频率必须大于某一值，即光电效应的辐射存在一个最长的波长限度。由于这类探测器是以光子为单元起作用的，只要光子能量足够，相同数目的光子基本上具有相同的效果，因此这类探测器常被称为“光子
光电传感器工作原理
光电传感器工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
工作原理 摘要： 光电传感器是利用光电子应用技术，将光信号转换成电信号从而检测被测目标的一种装置。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高，反应快，非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，体积小。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温和气体成分等；也可用来检测能转换成光量的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度和加速度，以及物体形状、工作状态等。光电式传感器具有非接触，响应快，性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。近年来，新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器的诞生，为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。 关键字：光电元件、检测技术、传感器、应用 一、光电传感器工作原理 光电式传感器的物理基础是光电效应,即半导体材料的许多电学特性都因受到光的照射而发生变化。光电效应通常分为两大类,即外光电效应和内光电效应。外光电效应是指物质吸收光子并激发出自由电子的行为。当金属表面在特定的光辐照作用下,金属会吸收光子并发射电子,发射出来的电子叫做光电子。光的波长需小于某一临界值 (相等于光的频率高于某一临界值)时方能发射电子,其临界值即极限频率和极限波长。由E =hn-W如果入射光子的能量hn大于逸出功W,那么有些光电子在脱离金属表面后还有剩余的能量,也就是说有些光电子具有一定的动能。因为不同的电子脱离某种金属所需的功不一样, 所以它们就吸收了光子的能量并从这种金属逸出之后剩余的动能也不一样。由于逸出功W是使电子脱离金属所要做功的最小值,所以如果用E 表示动能最大的光电子所具有的动能,那么就有下面的关系式E =hn-W (其中,h表示普兰克常量,n表示入射光的频率),这个关系式通常叫做爱因斯坦光电效应方程。
传感器技术的应用及其发展
传感器技术的应用及其发展 摘要：传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节，而测试技术与自动控制水平 高低，是衡量一个国家科学技术现代化程度的重要标志。本文列举了传感器技术在当前一些重要领域里的应用，并讲述了其发展趋势。 关键词：传感器技术应用现状发展趋势 一、引言 传感器技术是当今世界令人瞩目，迅速发展的高新技术之一，也是当代科学发展的一个重要标志，与通许技术、计算机技术共同构成21世纪信息产业的三大支柱。如果说计算机是人类大脑的扩展，那么传感器就是人类五官的延伸。因此各发达国家都将传感器技术作为本世纪重点技术加以发展。随着国内工业自动化、信息化和国防现代化的发展，传感器的年需求量持续增长。传感器的应用也越来越广泛、已渗透到各个专业领域。但是目前国内传感器技术的创新和新产品开发能力落后于国内外先进水平，制约了我国工业自动化和信息化技术的发展。 二、传感器介绍 传感器一般由敏感元件、传感元件和其他辅助件组成，有时也将信号调节与转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分。传感器通常可以按照一系列方法进行分类。根据输入物理量的分类，传感器常以别测物理量命名，如位移传感器，速度传感器、温度传感器、压力传感器等；根据工作原理分类，传感器常可以依据工作原理进行命名，如应变式、电容式、电感式、热电式、光电传感器等；按输出信号分类，可分为模拟传感器和数字式传感器。输出量为模拟量则称为模拟式，输出量为数字式则称为数字式传感器等等。 三、主要传感器技术分类 传感器技术是当前代表国家综合科研水平的重要技术，传感器技术的具体应用是传感器技术转化的重要途径和方法。加强对传感器技术应用的研究也是了解传感器技术发展现状并对其未来发展进行预测的基础和前提。 3．1 光电传感器技术
红外传感器
苏州科技学院天平学院题目：红外线传感器的应用（自动水龙头）姓名：赵星 学号：1132106218 班级：物联网1122 成绩：
摘要：水资源是不可缺少的，节约用水是一种美德。我们所见基本上是普通的水龙头，但是往往我们也可以发现，当我们因为急事而忘了关水龙头会使水一直流，从而浪费很多水。水是我们的生命之源，无论在干旱或者水米之乡。 红外感应自动水龙头是一项包含在建筑节能这个大的概念中的科技产品发达国家已有经验表明，建筑能耗总量约占社会总能耗的三分之一，最终将超越工业、交通等其它行业居于社会能源消耗的首位。积极创新建筑节能发展模式，任务艰巨，意义深远。建筑节能有利于促进科技进步，拉动内需，带动产业化发展。仅全国100多亿平方米的既有建筑节能改造就能带来2万亿元的市场商机。通过建筑节能工程的实施和示范作用，还将促进高效节能成套新技术、新设备、新材料产业的大发展，促进建筑业实现传统产业的更新改造。实施建筑节能，既能产生强大的能源环境效益，而且有着巨大的经济效益和社会效益，并潜在巨大的商机。同理对于这其中的一个部分也是适用的，所以我们可以说红外感应自动水龙头的市场是巨大的，潜在的商机也同样巨大。并且我们也是本着创造经济利益和促进科技进步的目的来研究红外感应自动水龙头。 目前最大众也是最普遍的红外感应自动水龙头具有以下特点： 1.节水：手一伸水就来，手一去水就停，特别节水。 2.卫生：免接触，有效防止细菌的交叉感染。 3.智能：采用单片机控制,设有超时停水功能，避免因异物长时间在感应范围内造成不必要的损失。 4.水量可调：根据水压情况，可任意调整出水量。 5.过滤装置：随时可拆洗，以免堵塞。 6.安装：安装使用方便，适用于宾馆、酒楼、办公楼、学校、机场、车站、医院、星级公厕等公共卫生设施以及现代家居。 引言：从红外感应自动水龙的特点可以看出相比较于传统的水龙头，它的优点显而易见，尤其是在节水方面，这个优点使得红外自动水龙头可以大量的安装在公共场所，可以最大限度的减少公共场所中由水龙头造成的水资源浪费这符合我们可持续发展的基本国策。这就使本论文研究更有实际意义。虽然市面上的红外感应自动水龙头样式很多，但其控制原理基本上是利用红外反射开关、功率开关集成电路与电磁水阀来控制水龙头，所以我们研究红外感应自动水龙头的重点也集中在这几方面和电路的连接。 就目前市面上现收的各种元件来考虑我选择了利用低功耗红外线反射开关TX05D和功率开关集成电路TWH8778和4分塑料通水电磁阀来实现一个的红外感应自动水龙头。所以这是一
利用红外线传感器实现接近感应应用重点
利用红外线传感器实现接近感应应用 利用红外线传感器实现接近感应应用 类别：传感与控制 在消费电子产品中，接近感应作为一种探测用户身体或手部存在的方法，越来越为人们所接受。该技术也能够用于动作感应，如检测用户手势。用户手势作为一种输入，可以应用于许多设备，如手机、计算机和其他家用电子产品。要理解动作感应系统设计的理论基础，需要了解红外线(IR)与可见光的差异，探讨接近和动作感应系统如何在单一LED 下运行，以及动作感应在使用多个LED 进行多接近测量时如何工作。当我们谈及“光”时，通常指的是来自太阳或灯具的可见光，然而，可见光仅占光谱范围中的一小部分。我们把可见光定义为人眼可以识别的所有光线，通常人眼可以识别的光线波长为380-750nm。那么，人眼无法识别的非可见光（如波长为850 nm 光）又如何呢？IR 辐射光的波长为750nm-1000μm，IR 光与可见光有着相同的特性，例如反射率，而且它可以通过特殊灯泡或发光二极管生成。因为人眼无法看到IR 光，所以我们可以用它来完成一些特殊的人机界面任务，例如接近检测，而无需用户与系统进行任何直接接触。IR 接近传感系统能够检测附近物体的存在，并根据检测结果做出反应。IR 接近检测的应用无处不在。例如，手机可以使用接近传感技术检测通话时手机是否接近面部。当你把手机靠近耳边时，手机将检测到头的存在，从而自动关闭屏幕以节省电能。其他接近感应系统的例子包括皂液器和饮水机，你可以把手放在传感器附近（通常在皂液管或水龙头附近），以“非接触”而又卫生的方式获取皂液或水。 在高端汽车上，外部防碰撞系统也使用接近检测，当汽车与其他汽车或者物体太靠近时，接近检测会提醒司机注意。有些车辆还可以使用车内接近感应系统检测乘客的存在，从而调整安全装置（如安全气囊）。接近检测通过专门设计的IR LED 实现。与IR LED 相对应的是光电二极管，它一般用来检测LED 发出的IR 光。当IR LED 和光电二极管同方向放置时，光电二极管将不会检测到任何IR 光，除非有物体在 LED 的前面，将光反射回光电二极管。反射回光电二极管的光强与物体到光电二极管的距离逆向相关。图 1：一维空间动作检测单一 LED 和光电二极管相结合可以检测一些动作，例如可以检测物体是否靠近或远离光电二极管，这仅仅是一维空间检测。假设一个系统，其布局如图1 所示，单一LED 系统仅使用LED1 与IR 传感器。图2 是三个手势动作过程中Silicon Labs Si1120 传感器感应IR LED 后的输出值，其中Y 轴是反射的 IR 光强，X 轴是时间。三个手势包括沿图1 X 轴从左到右的滑动，沿Y 轴从底部到顶部的滑动，以及沿Z 轴由远及近，然后由近及远的往复动作。图2 表明，单一LED 系统不能区分这些手势，使用单一 LED，系统只能检测到物体正在接近或远离传感器，而不能判别其方向。图 2：单一LED 系统性能分析二维空间检测由位于不同位置的两个LED 和单个光电二极管组成。从LED1 得到一个测量值，然后快速从LED2 获得另一个测量值，两个测量值被用于计算二维空间上的物体位置。其中一维空间是接近 LED1
利用红外线传感器实现接近感应应用
利用红外线传感器实现接近感应应用 在消费电子产品中，接近感应作为一种探测用户身体或手部存在的方法，越来越为人们所接受。该技术也能够用于动作感应，如检测用户手势。用户手势作为一种输入，可以应用于许多设备，如手机、计算机和其他家用电子产品。 要理解动作感应系统设计的理论基础，需要了解红外线(IR)与可见光的差异，探讨接近和动作感应系统如何在单一LED 下运行，以及动作感应在使用多个LED 进行多接近测量时如何工作。当我们谈及“光”时，通常指的是来自太阳或灯具的可见光，然而，可见光仅占光谱范围中的一小部分。我们把可见光定义为人眼可以识别的所有光线，通常人眼可以识别的光线波长为380-750nm。那么，人眼无法识别的非可见光（如波长为850 nm 光）又如何呢？ IR 辐射光的波长为750nm-1000μm，IR 光与可见光有着相同的特性，例如反射率，而且它可以通过特殊灯泡或发光二极管生成。因为人眼无法看到IR 光，所以我们可以用它来完成一些特殊的人机界面任务，例如接近检测，而无需用户与系统进行任何直接接触。 IR 接近传感系统能够检测附近物体的存在，并根据检测结果做出反应。IR 接近检测的应用无处不在。例如，手机可以使用接近传感技术检测通话时手机是否接近面部。当你把手机靠近耳边时，手机将检测到头的存在，从而自动关闭屏幕以节省电能。其他接近感应系统的例子包括皂液器和饮水机，你可以把手放在传感器附近（通常在皂液管或水龙头附近），以“非接触”而又卫生的方式获取皂液或水。在高端汽车上，外部防碰撞系统也使用接近检测，当汽车与其他汽车或者物体太靠近时，接近检测会提醒司机注意。有些车辆还可以使用车内接近感应系统检测乘客的存在，从而调整安全装置（如安全气囊）。接近检测通过专门设计的IR LED 实现。与IR LED 相对应的是光电二极管，它一般用来检测LED 发出的IR 光。当IR LED 和光电二极管同方向放置时，光电二极管将不会检测到任何IR 光，除非有物体在 LED 的前面，将光反射回光电二极管。反射回光电二极管的光强与物体到光电二极管的距离逆向相关。 图 1：一维空间动作检测 单一 LED 和光电二极管相结合可以检测一些动作，例如可以检测物体是否靠近或远离光电二极管，这仅仅是一维空间检测。假设一个系统，其布局，单一LED 系统仅使用LED1 与IR 传感器。图2 是三个手势动作过程中Silicon Labs Si1120 传感器感应IR LED 后的输出值，其中Y 轴是反射的 IR 光强，X 轴是时间。三个手势包括沿图1 X 轴从左到右的滑动，沿Y 轴从底部到顶部的滑动，以及沿Z 轴由远及近，然后由近及远的往复动作。图2 表明，单一LED 系统不能区分这些手势，使用单一 LED，系统只能检测到物体正在接近或远离传感器，而不能判别其方向。 图 2：单一LED 系统性能分析二维空间检测由位于不同位置的两个LED 和单个光电二极管组成。从LED1 得到一个测量值，然后快速从LED2 获得另一个测量值，两个测量值被用于计算二维空间上的物体位置。其中一维空间是接近 LED1（左）或接近LED2（右），而另一维空间是接近或远离光电二极管。图3 是与图2 相同的三个手势，其中白线代表从LED1 中读出的数据，红线代表从LED2 读出的数据。从左到右滑动过程中，白线上升，然后是红线。当手从左到右滑动时，LED1 反射IR 光到传感器，然后是LED2。 图 3：二维空间中手势性能分析三维空间动作检测由三个LED 和单个光电二极管组成。LED3 与LED1、LED2 不在同一直线上，，可以把LED1 和LED2 之间的连线看作X 轴，LED1 和LED3 之间的连线看作Y 轴，从光电二极管和LED 到被测物体之间的连线看作Z 轴。图4 显示了与图2 和图3 相同的测量过程，其中蓝线代表LED3 的测量数据。当手从左向右滑动
光电传感器工作原理
工作原理 摘要： 光电传感器是利用光电子应用技术，将光信号转换成电信号从而检测被测目标的一种装置。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高，反应快，非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，体积小。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温和气体成分等；也可用来检测能转换成光量的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度和加速度，以及物体形状、工作状态等。光电式传感器具有非接触，响应快，性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。近年来，新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器的诞生，为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。 关键字：光电元件、检测技术、传感器、应用 一、光电传感器工作原理 光电式传感器的物理基础是光电效应,即半导体材料的许多电学特性都因受到光的照射而发生变化。光电效应通常分为两大类,即外光电效应和内光电效应。外光电效应是指物质吸收光子并激发出自由电子的行为。当金属表面在特定的光辐照作用下,金属会吸收光子并发射电子,发射出来的电子叫做光电子。光的波长需小于某一临界值(相等于光的频率高于某一临界值)时方能发射电子,其临界值即极限频率和极限波长。由E =hn-W如果入射光子的能量hn大于逸出功W,那么有些光电子在脱离金属表面后还有剩余的能量,也就是说有些光电子具有一定的动能。因为不同的电子脱离某种金属所需的功不一样,所以它们就吸收了光子的能量并从这种金属逸出之后剩余的动能也不一样。由于逸出功W是使电子脱离金属所要做功的最小值,所以如果用 E 表示动能最大的光电子所具有的动能,那么就有下面的关系式E =hn-W (其中,h表示普兰克常量,n表示入射光的频率),这个关系式通常叫做爱因斯坦光电效应方程。 如
先进传感器的应用与发展
先进传感器的应用与发展传感器（transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。我国的国家标准对传感器的定义是“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”，而在新韦伯斯特大辞典上的定义是“从一个系统接受功率，通常另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。 从这些定义上看，我们身边处处都有传感器的身影：楼道的声控灯，办公楼的自动门，手里用的触屏手机、相机，电子眼，红外线报警器，流量计，测速计，电子称，乃至一个小小的温度计，在某种意义上讲，也是一个简易的传感器。科技的发展，让传感器也有一个用简易到复杂的发展过程，到了现在，传感器在控制过程中的应用已经是相当的广泛，并且依旧有广阔的发展空间。 人们常将传感器称为人类五官的延长，因此传感器可以粗略的依靠视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉而分为五大类，下面就以这五大类传感器来谈谈现在的先进的传感器在过程控制工业与生活中的应用，以及这些传感器未来的发展趋势。 一、光敏传感器 光敏传感器类似于人类的视觉，可以依靠光线的颜色与亮度来进行系统的调节。其分类并不仅仅限于最简单的那些阻值随光线强弱变化的光敏电阻，光电管、光电倍增管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、色彩传感器、图像传感器等等都属于光敏传感器的范畴。下面简单介绍几类与控制领域相关的传感器的应用。 红外线传感器：如上文所说的自动门，当传感器检测到高温（生命体）信号时，可以控制门的自动打开，等高温信号在一定距离外消失后，又可以把门关上，这类应用，属于在未来很有研究潜力的领域——智能家居的范围。而一些重要的场合应用的红外线报警器，可以有效的进行防盗。红外线成像仪的作用类似于图像传感器，但是主要检测的高温物体，并且可以利用红外线的穿透性来检测一些在障碍物外的高温物体，这是图像传感器所不能达到的。 光敏电阻：生活中比较常见的楼道电灯的声光控开关，这类开关可以保证在白天光线较强的情况下，电灯是不能被打开的。而到了夜晚或者光线不足的情况时。可以通过声音来打开电灯。这样可以有效的节省能源。现在的触屏手机中的某些产品也有一些光敏电阻，可以根据所处环境的光线强弱来自动调节手机屏幕的亮度，这种人性化的设计也得益于光敏电阻的应用。 图像传感器：这类传感器的应用更为广泛，照相机、摄像头，尤其是现在的
基于TCRT5000红外传感器模块的设计报告.doc
电子创新设计模块制作 设计报告 名称：基于TCRT5000的循迹模块 学院：机电工程学院 专业：应用电子技术 班级：09应电（2）班 设计者：林志坚 指导老师：玉宁杨青勇 2011年6月
一、硬件设计及说明 1、原理图设计如下： 图一原理电路 作用原理：采用5V供电，TCRT5000传感器采用高射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成。红外光电二极管发出红外光，当红外光反射回来被高灵敏度光电晶体管接收，则光电晶体管处于导通状态，输出高电平信号；当红外光没有反射回来，则光电晶体管处于高阻抗状态，输出低电平信号；输出信号经施密特电路整形，稳定可靠，且还有LED指示电路指示输出的状态，输出高电平时LED亮，低电平时灭。 2、PCB设计如下： 图二PCB线路 设计思路：板的大小为：10mmX40mm。采用的是插件元件，降低了焊接难度，板的宽度只有10mm，这样使得该模块灵巧，在应用过程中更灵活。 二、主要元件介绍： 1、TCRT5000： TCRT5000传感器采用高射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成。红外光电二极管不断地反射出红外线，当发射出的红外线没有被反射回来或反射回来但强度不够大时，光敏三级管一直处于关断状态，输出低电平；当发射出的红外线被反射回来时，光敏三级管处于关闭状态，输出高电平。
2、CD40106 CD40106由六个斯密特触发器电路组成。每个电路均为在两输入端具有斯密特触发器功能的反相器。触发器在信号的上升和下降沿的不同点开、关。上升电压(V T+)和下降电压(V T-)之差定义为滞后电压。 三、测试过程： （1）外形尺寸：10mmX45mm； （2）工作电压：DC3V-5.5V； （3）检测距离：1mm-8mm适用，焦点距离为2.5mm; 五、应用场合 （1）电度表脉冲数据采样； （2）传真机碎纸机纸张检测； （3）障碍检测； （4）黑白线检测； 六、注意事项： （1）使用时，光电传感器的前端面与被检测的工件或物体表面必须保持平行，这样光电传感器的转换效率最高； （2）光电传感器的前端面与反光板得距离保持在规定的范围内才能正常工作；（3）光电传感器长时间工作时红外接收管的最大工作电流不应超过250uA; （4）焊接改装传感器时，光电传感器的引脚根部与焊接点的最小距离不得小于5mm且焊接时间尽可能短，否则易损坏管芯或引起管芯性能的变化； 七、总结 经过这次模块的制作，我们学习了传感器和施密特触发器的知识及其相关应用，深入了解了TCRT5000红外传感器和CD40106的原理及应用，同时，在电路板的制作过程中，我们熟练了PCB的设计及制作电路板工艺。