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第8章 光电检测,主要通过光电转换元件将光能转换成电能。本章介绍光电效应及光电器件、光电耦合器件及CCD电荷耦合器件。,8.1 光电效应及光电器件,8.1.1 外光电效应及器件 在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称外光电效应。1、光电管及其特性 伏安特性 光电特性 光谱特性,8.1 光电效应及光电器件,2、光电倍增管,8.1 光电效应及光电器件,8.1.2 内光电效应及器件 在光线作用下，能使物体的电阻率发生改变的现象称内光电效应。1、光敏电阻的工作原理及结构,8.1 光电效应及光电器件,2、光敏电阻的主要参数 暗电阻和暗电流、亮电阻和亮电流和光电流 3、光敏电阻的基本特性 伏安特性、光照特性、光谱特性,8.1 光电效应及光电器件,8.1.3 阻挡层光电效应及器件 在光线作用下，能使物体产生一定方向的电动势现象称为。1、光电池及特性 光谱特性 光照特性,8.1 光电效应及光电器件,2、光敏晶体管及特性(1)光电二极管和光电三极管(2)基本特性 光谱特性 伏安特性 光照特性,8.2 光电耦合器件,是由发光源和光敏器件封装在一个外壳内组合而成的转换元件，发光源的管脚为输入端，而连续光敏元器件的管脚为输出端。8.2.1 光电耦合器件的结构和原理 金属密封型和塑料密封型。,8.2 光电耦合器件,8.2.2 光电耦合器件的组合形式,8.2 光电耦合器件,8.2.3 光电耦合器件的特性曲线,光电耦合器的输入量是直流电流 I，而输出量也是直流电流 I。从图中可以看出，该器件的直线性较差，但可采用反馈技术对其非线性失真进行校正。,8.2 光电耦合器件,8.2.4 光电耦合器件的应用,光电耦合器实际上是一个电量转换器，由于它实现了电隔离，提高了抗干扰性能，并且由于它具有单向信号传输功能，因而有脉冲转换和直流电平转换特性。因此，它特别适用于在数字逻辑电路的开关信号传输、计算机、工业控制机中作为二进制的输入、输出信号传输。在逻辑电路中可作为隔离器件还可作为不同逻辑电路间的接口；在电源电路中，可作为反馈单元以提高电压稳定度；在显示系统中，作为输入信号与高压间的隔离元件等。,8.3 电荷耦合器件（CCD）,功能是把光学信号转变成视频信号输出。8.3.1 CCD的基本工作原理 主要是信号电荷的产生、存储、传输和检测。,有两种基本类型，一是电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面传输，这类器件称为表面沟道（）；二是电荷包存储在离半导体表面一定深度的体内，并在半导体内沿一定方向传输，这类器件称为体沟道或埋沟道器件（）。,8.3 电荷耦合器件（CCD）,1、CCD光敏元件工作原理,8.3 电荷耦合器件（CCD）,2、电荷转移原理 转移脉冲电压,8.3 电荷耦合器件（CCD）,电荷转移过程,8.3 电荷耦合器件（CCD）,3、CCD的输入输出结构 电荷注入、电荷输出 4、CCD的特性参数（1）转移效率和转移损失率（2）工作频率,8.3 电荷耦合器件（CCD）,8.3.2 CCD器件 1、CCD线阵摄像器件工作原理,8.3 电荷耦合器件（CCD）,2、面阵ICCD,8.3 电荷耦合器件（CCD）,3、ICCD的基本特性参数 转换特性 动态范围 分辨率,8.4 图像传感器及其应用,8.4.1 图像的获取技术 1、图像传感器 2、图像传感器的基本结构（1）光机扫描图像传感器（2）电子束扫描（3）固体自扫描,8.4 图像传感器及其应用,3、图像的获取技术 把光照射量变为数字图像的几种主要装置：,8.4 图像传感器及其应用,8.4 图像传感器及其应用,用单个传感器获取图像,8.4 图像传感器及其应用,用带状传感器获取图像,8.4 图像传感器及其应用,用传感器阵列获取图像,8.4 图像传感器及其应用,8.4.2 图像传感器的应用 1、自动调焦系统,8.4 图像传感器及其应用,2、零件的准确跟踪和抓取,