光电传感器另讲光电传感器是采用光电元件做为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。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，因此在检测和控制领域内得到广泛应用福
光电传感器另讲 光电传感器是采用光电元件做为检测元件的传感器。它 首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元 件进一步将光信号转换成电信号。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，因此在检测和控制领域内得到广泛应用。 下一节
一、光电效应与光电器件光电元件是光电传感器中最重要的部件，常见的有真空光电元件和半导体光电元件两大类。它们的工作原理都基于不同形式的光电效应。根据光的波粒二象性，我们可以认为光是一种以光速运动的”粒子流，这种粒子称为光子。每个光子具有的能量为(6-1)E=h :U式中，u为光波频率；h为普朗克常数，h=6.63*10-34J/Hz由此可见，对不同频率的光，其光子能量是不相同的，光波频率越高，光子能量越大。用光照射某一物体，可以看做是一连串能量为Au的光子轰击在这个物体上，此时光子能量就传递给电子，并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子所吸收，电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化，从而使受光照射的物体产生相应的电效应，我们把这种物理现象称为光电效应。通常把光电效应分为三类：
一、光电效应与光电器件 光电元件是光电传感器中最重要的部件，常见的有真空光电元 件和半导体光电元件两大类。它们的工作原理都基于不同形式 的光电效应。根据光的波粒二象性，我们可以认为光是一种以 光速运动的’粒子流，这种粒子称为光子。每个光子具有的能 量为 E=h ·υ (6-1) 式中， υ为光波频率；h为普朗克常数，h＝6.63*10-34 J/Hz 由此可见，对不同频率的光，其光子能量是不相同的，光 波频率越高，光子能量越大。用光照射某一物体，可以看做是 一连串能量为Au的光子轰击在这个物体上，此时光子能量就 传递给电子，并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子 所吸收，电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化，从 而使受光照射的物体产生相应的电效应，我们把这种物理现象 称为光电效应。通常把光电效应分为三类：
1）在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，基于外光电效应的光电元件有光电管、光电信增管等。2）在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应。基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等。3）在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应，基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。（一）光电管、光电倍增管光电管和光电倍增管是利用外光电效应制成的光电元件。下面简要介绍它们的结构和工作原理
1)在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光 电效应，基于外光电效应的光电元件有光电管、光电信增管 等。 2)在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光 电效应。基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体 管等。 3)在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为 光生伏特效应，基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。 (一)光电管、光电倍增管 光电管和光电倍增管是利用外光电效应制成的光电元件。下 面简要介绍它们的结构和工作原理
1.光电管光电管的外形和结构如图6-1-1所示，半圆筒形金属片制成的阴极K和位于阴极轴心的金属丝制成的阳极A封装在抽成真空的玻壳内，当入射光照射在阴极上时，单个光子就把它的全部能量传递给阴极材料中的一个自由电子，从而使自由电子的能量增加h。当电子获得的能量大于阴极材料的逸出功A时，它就可以克服金属表面束缚而逸出，形成电子发射。这种电子称为光电子，光电子逸出金属表面后的初始动能为(1 / 2)mu21-mv?=hv-A根据能量守恒定律有6-22式中，m为电子质量；为电子逸出的初速度。由上式可知，要使光电子逸出阴极表面的必要条件是h>A。由于不同材料具有不同的逸出功，因此对每一种阴极材料，入射光都有一个确定的频率限，当入射光的频率低于此频率限时，不论光强多大，都不会产生光电子发射，此频率限称为“红限”。相应的波长Ak为
1．光电管 光电管的外形和结构如图6-1-1所示，半圆筒形金属片制成的阴极K和 位于阴极轴心的金属丝制成的阳极A封装在抽成真空的玻壳内，当入 射光照射在阴极上时，单个光子就把它的全部能量传递给阴极材料中 的一个自由电子，从而使自由电子的能量增加h。当电子获得的能量 大于阴极材料的逸出功A时，它就可以克服金属表面束缚而逸出，形 成电子发射。这种电子称为光电子，光电子逸出金属表面后的初始动 能为(1／2)mυ2 根据能量守恒定律有 式中，m为电子质量；为电子逸出的初速度。 由上式可知，要使光电子逸出阴极表面的必要条件是h>A。由于 不同材料具有不同的逸出功，因此对每一种阴极材料，入射光都有 一个确定的频率限，当入射光的频率低于此频率限时，不论光强多 大，都不会产生光电子发射，此频率限称为“红限”。相应的波长 为 m h - A 2 1 2 = K 6-2
ho式中，c为光速：A为逸出功kA光电管正常工作时，阳极电位高于阴极，如图6-1-2所示在人射光频率大于“红限”的前提下，从阴极表面逸出的光电子被具有正电位的阳极所吸引，在光电管内形成空间电子流称为光电流。此时若光强增大，轰击阴极的光子数增多，单位时间内发射的光电子数也就增多，光电流变大。在图6-1-2所示的电路中，电流和电阻只上的电压降就和光强成函数关系，从而实现光电转换福图6-1-1光电管图6-1-2光电管测量电路的结构示意图
A hc K = 式中，c为光速；A为逸出功。 光电管正常工作时，阳极电位高于阴极，如图6-1-2所示。 在人射光频率大于“红限”的前提下，从阴极表面逸出的光电 子被具有正电位的阳极所吸引，在光电管内形成空间电子流， 称为光电流。此时若光强增大，轰击阴极的光子数增多，单位 时间内发射的光电子数也就增多，光电流变大。在图6-1-2所示 的电路中，电流和电阻只上的电压降就和光强成函数关系，从 而实现光电转换。A K 图6-1-1 光电管 的结构示意图 IΦ U0 RL E 图6-1-2 光电管 测量电路