传感器原理与应用习题 第8章光电式传感器.doc

传感器原理与应用习题_第8章光电式传感器教材:传感器技术(第3版)贾伯年主编,及其他参考书第8章光电式传感器8-1简述光电式传感器的特点和应用场合,用方框图表示光电式传感器的组成。8-2何谓外光电效应、光电导效应和光生伏特效应?答:外光电效应:在光线的作用下,物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。光电导效应:在光线作用下,电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态,而引起材料电导率的变化的现象。光生伏特效应:在光线作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象。8-3试比较光电池、光敏晶体管、光敏电阻及光电倍增管在使用性能上的差别。答:光电池:光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能的器件。它有较大面积的PN结,当光照射在PN结上时,在结的两端出现电动势。当光照到PN结区时,如果光子能量足够大,将在结区附近激发出电子-空穴对,在N区聚积负电荷,P区聚积正电荷,这样N区和P区之间出现电位差。8-4通常用哪些主要特性来表征光电器件的性能?它们对正确选用器件有什么作用?8-5怎样根据光照特性和光谱特性来选择光敏元件?试举例说明。答:不同类型光敏电阻光照特性不同,但光照特性曲线均呈非线性。因此它不宜作定量检测元件,一般在自动控制系统中用作光电开关。光谱特性与光敏电阻的材料有关,在选用光敏电阻时,应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑,才能获得满意的效果。8-D图像传感器的工作原理及应用。8-7何谓PSD?简述其工作原理及应用。8-8说明半导体色敏传感器的工作原理及其待深入研究的问题。8-9试指出光电转换电路中减小温度、光源亮度及背景光等因素变动引起输出信号漂移应采取的措施。8-10简述光电传感器的主要形式及其应用。答:模拟式(透射式、反射式、遮光式、辐射式)、开关式。应用:光电式数字转速表、光电式物位传感器、视觉传感器、细丝类物件的在线检测。8-11举出你熟悉的光电传感器应用实例,画出原理结构图并简单说明原理。8-12试说明图8-33(b)所示光电式数字测速仪的工作原理。(1)若采用红外发光器件为光源,虽看不见灯亮,电路却能正常工作,为什么?(2)当改用小白炽灯作光源后,却不能正常工作,试分析原因。8-13若采用波长为9100()的砷化镓发光二极管作光源,宜采用哪几种光电元件作测量元件?为什么?8-14手头有三种光电元件:硫化铊光敏电阻、硫化铅光敏电阻、硅光敏三极管,用可见光为光源,请按下列条件选用光电元件:(1)制作光电开关,开关频率约10Hz;(2)制作光电开关,开关频率约为104Hz;(3)作线性测量元件,响应时间10-1s。8-15简述视觉传感器概念、结构组成和工作原理。*8-16什么是外光电效应?内光电效应?光生伏特效应?光电导效应?8-17光电器件中的光照特性、光谱特性分别描述的是光电器件的什么性能?8-18试述光敏电阻、光敏晶体管、光电池的器件结构和工作原理。8-—?8-D)的结构和存储电荷与转移电荷的工作过程。D是一种半导体器件,在N型或P型硅衬底上生长一层很薄的SiO2,再在SiO2薄层上依次序沉积金属电极,D可以把光信号转换成电脉冲信号。每一个脉冲只反映一个光敏元的受光情况,脉冲幅度的高低反映该光敏元受光的强弱,输出脉冲的顺序可以反映光敏元的位置,这就起到图像传感器的作用。转移电荷的工作过程:如图三相控制是在线