2.现代测试技术-先进传感器技术

中国石油大学信息与控制工程学院

现代测试技术2011.10

现代检测技术

第二章、 第二章、先进传感技术

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绪论

第一节、传感器基础 第一节、

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传感器基础

人类认识客观世界的过程中国石油大学信息与控制工程学院

传感器基础传感器的基本组成物理信息 化学信息 生物信息 敏感元件 转换电路 电信号

传感器

传感器(Transducer/Sensor)的定义是： 传感器(Transducer/Sensor)的定义是：“能够感受规定的被测 量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置” 量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置”。中国石油大学信息与控制工程学院

传感器基础几种传感器超声波传感器 温度传感器

光电传感器

加速度传感器

气体烟雾传感器

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传感器基础几种传感器

谐振筒压力 传感器

光纤电流传感器

光纤位移传 感器中国石油大学信息与控制工程学院

电磁式电压互 感器

第二节、 第二节、先进传感技术

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几种传感器

电子耳蜗

仿生眼

电子 鼻

仿生传感器中国石油大学信息与控制工程学院

2.1 新型传感效应一、光电效应 用弧光灯照射擦得很亮的 不带电的锌板， 不带电的锌板，(注意用 导引与不带电的验电器相 现象： 连),现象：验电器指针 出现张角； 出现张角；当验电器张角 30度时 度时， 增大到约为 30度时，再 用与丝绸磨擦过的玻璃棒 去靠近锌板， 去靠近锌板，则验电器的 指针张角会变大。 指针张角会变大。

表明锌板在射引照射下失去电子而带正电中国石油大学信息与控制工程学院

光电效应普朗克的观点与困惑1900年 德国物理学家普朗克在研究热辐射的规律时发现， 1900年，德国物理学家普朗克在研究热辐射的规律时发现，只有认为 电磁波的发射和吸收不连续，是一份份的， 电磁波的发射和吸收不连续，是一份份的，理论计算的结果才能跟实验 事实相符。 事实相符。 能量量子化：每一份能量叫一个能量子，记做：hv,h=6.63X10能量量子化：每一份能量叫一个能量子，记做：hv,h=6.63X1034J·S,普朗克常量 普朗克常量， 为电磁波的频率。 34J·S,普朗克常量，v为电磁波的频率。

爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦在普朗克研究的基础上， 爱因斯坦在普朗克研究的基础上，根 据能量守恒定律,提出“光量子” 据能量守恒定律,提出“光量子”概念 简称光子。 。简称光子。他认为每一个光子的能量 =hv, 叫普朗克常量， 为E =hv,h叫普朗克常量，v为光的频 率。中国石油

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爱因斯坦(1879—1955) 爱因斯坦(1879—1955)

光电效应光电效应规律 1、产生光电效应的条件如图所示装置，不同单色光照射相同金属， 有的光照射可以发生光电效应，有的光照射则 不可以； 如锌板用紫外引照射，能产生光电效应， 发生光电效 用黄光照射则不能产生光电效应。 应所需的入 射光的最小 频率 截止频率取决 于金属自身 任何一种金属， 任何一种金属，都有一个截止频率，入射光的频率必须大于这个截止频 率才能产生光电效应，低于这个频率的光，无论光强怎样大， 率才能产生光电效应，低于这个频率的光，无论光强怎样大，照射时间多长 也不能产生光电效应。 ,也不能产生光电效应。

实 验 结 论

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光电效应2、最大初动能光电效应中从金属中出来的电子， 光电效应中从金属中出来的电子，有 的从金属表面直接飞出， 的从金属表面直接飞出，有的从内部出来 沿途与其它粒子碰撞，损失部分能量， 沿途与其它粒子碰撞，损失部分能量，因 此电子速度会有差异， 此电子速度会有差异，直接从金属表面飞 出的速度最大，其动能为最大初动能。 出的速度最大，其动能为最大初动能。

V

V如右图(其中单色光的入口C 如右图(其中单色光的入口C用石英 ),用来测定光电子的最大初动能 用来测定光电子的最大初动能。 窗),用来测定光电子的最大初动能。 当图中电流表G读数为零时，伏特表V 当图中电流表G读数为零时，伏特表V中 的读数U 就是光电子最大初动能。 的读数U*e就是光电子最大初动能。

甲

光电子的最大初动能与入射光强度无关， 光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光的频 率增大而增大。 率增大而增大。中国石油大学信息与控制工程学院

光电效应3、爱因斯坦光电效应方程A叫逸出功：金属内的电子吸收了一个光子的能 叫逸出功： 之后， 量hv之后，一部分消耗于电子由金属内逸出表面时 所需要做的功 hv=1/2mv2+A

爱因斯坦光电效应方程： 爱因斯坦光电效应方程： 逸出功和截止频率的关系

Ek 0 -W α ν0 ν

W = hγ 0极限波长和截止频率的关系 由 v=λf 得

λ0 =

c

γ0

光电效应有力地证明了光具有粒子性中国石油大学信息与控制工程学院

光电效应4、光电管及其应用光电管应用在各种自动化装置及有声电影、无引电传真、 光电管应用在各种自动化装置及有声电影、无引电传真、 光纤通信等技 …… 此处隐藏：734字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……