《传感器讲义》word版.doc

第1章 传感器技术基础1.1传感器的初步认识传感器是与人的感觉器官相对应的元件。人类为了从外界获取信息, 必须借助于感觉器官。 人类依靠这些器官接受来自外界的刺激,再通过大脑分析判断, 发出命令而动作。 随着科学技术的发展和人类社会的进步, 人类为了进一步认识自然和改造自然, 只靠这些感觉器官就显得很不够了。于是, 一系列代替、 补充、 延伸人的感觉器官功能的各种手段就应运而生, 从而出现了各种用途的传感器。传感器的历史可以追溯到远古时代, 公元前1000年左右, 中国的指南针已开始使用。利用液体膨胀进行温度测量在16世纪前后就已出现。 19 世纪建立了电磁学的基础, 当时建立的物理法则直到现在作为各种传感器的工作原理仍在应用着。 以电量作为输出的传感器， 其发展历史最短, 但是随着真空管和半导体等有源元件的可靠性的提高,这种传感器得到飞速发展。目前只要提到传感器, 一般是指具有电输出的装置。 由于集成电路技术和半导体应用技术的发展, 研究开发了性能更好的传感器。 随着电子设备水平不断提高以及功能不断加强, 传感器也越来越显得重要。 世界各国都将传感器技术列为重点发展的高新技术, 传感器技术已成为高新技术竞争的核心技术之一, 并且发展十分迅速1.2传感器定义、组成及分类1.2.1传感器是与人的感觉器官相对应的元件。 国家标准GB 7665-87对传感器下的定义是: “能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置, 通常由敏感元件和转换元件组成”。1.2.2传感器的组成Y(电压电流脉冲)X(C温度、F力、f频率)敏感元件, 是指传感器中能直接感受或响应被测量（输入量）的部分; 转换元件, 是指传感器中能将敏感元件感受的或响应的被探测量转换成适于传输和（或）测量的电信号的部分。Y为电压电流的为模拟传感器为脉冲信号的为数字传感器。1.2.3传感器的分类一种是以被测量来分类，例如：书本第2 页（课后题：适合使用红外传感器测量的是 温度）一种是以传感器原理来分类。本书是以后一种方法分类的。这样分类的好处是相同原理的传感器的转换电路类似，学习起来比较方便。而同一个被测量，可能可以使用几种不同原理的传感器和不同的测量方法。如要测量气体流量，可以用超声波方式、压差方式，热敏方式，叶轮方式和涡轮方式，可以看书目录，着重介绍7种传感器。电阻式、电容式、电感式、超声波式、磁电式、电势式、光电式。1.2传感器的命名和代号1.2.1传感器的命名分为主题词、一、二、三、四级修饰语。主题词 传感器。一级修饰语 干什么用的。二级修饰语 怎么实现的。1.2.2传感器的代号主称、被测量、转换原理、序号1.3传感器的静态特性我们在实际应用中首先关心的是灵敏度，所以我把灵敏度放第一个。1.3.1灵敏度灵敏度是描述传感器的输出量（一般为电学量）对输入量（一般为非电学量）敏感程度的特性参数。 其定义为: 传感器输出量的变化值与相应的被测量（输入量）的变化值之比, 用公式表示为例题1：某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm变到5.0mm时，位移测量仪的输出电压由3.5V减至2.5V，求该仪器的灵敏度。解：该仪器的灵敏度为mV/mm例题2：某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下： 铂电阻温度传感器： 0.45/ 电桥： 0.02V/ 放大器： 100(放大倍数) 笔式记录仪： 0.2cm/V求：(1)测温系统的总灵敏度； (2)记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值。 解：（1）测温系统的总灵敏度为 cm/（2）记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值为例题3：有三台测温仪表，量程均为0800，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500的温度，要求相对误差不超过2.5，选那台仪表合理?解：2.5级时的最大绝对误差值为20，测量500时的相对误差为4；2.0级时的最大绝对误差值为16，测量500时的相对误差为3.2；1.5级时的最大绝对误差值为12，测量500时的相对误差为2.4。因此，应该选用1.5级的测温仪器。1.3.2线性度理想的传感器输出与输入呈线性关系。 然而, 实际的传感器即使在量程范围内, 输出与输入的线性关系严格来说也是不成立的, 总存在一定的非线性。 线性度是评价非线性程度的参数。 其定义为: 传感器的输出输入校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程输出之比, 称为该传感器的“非线性误差”或称“线性度”, 也称“非线性度”。 通常用相对误差表示其大小:1.3.3灵敏度界限（阈值）输入改变x时, 输出变化y, x变小, y也变小。但是一般来说, x小到某种程度, 输出就不再变化了, 这时的x叫做灵敏度界限。 存在灵敏度界限的原因有两个。一个是输入的变化量通过传感器内部被吸收, 因而反映不到输出端上去。 典型的例子是螺丝或齿轮的松动。螺丝和螺帽, 齿条和齿轮之间多少都有空隙, 如果x相当于这个空隙的话, 那么x是无法传递出去的。又例如, 装有轴承的旋转轴, 如果不加上能克服轴与轴之间摩擦的力矩的话, 轴是不会旋转的。 第二个原因是传感器输出存在噪声。如果传感器的输出值比噪声电平小, 就无法把有用信号和噪声分开。如果不加上最起码的输入值（这个输入值所产生的输出值与噪音的电平大小相当）是得不到有用的输出值的, 该输入值即灵敏度界限。 灵敏度界限也叫灵敏阈, 门槛灵敏度, 或阈值。1.3.4迟滞差 输入逐渐增加到某一值, 与输入逐渐减小到同一输入值时的输出值不相等, 叫迟滞现象。迟滞差表示这种不相等的程度。 其值以满量程的输出YFS的百分数表示。 各种材料的物理性质是产生迟滞现象的原因。 如把应力加于某弹性材料时, 弹性材料产生变形, 应力虽然取消了但材料不能完全恢复原状。又如, 铁磁体、铁电体在外加磁场、电场作用下均有这种现象。迟滞也反映了传感器机械部分不可避免的缺陷, 如轴承摩擦、 间隙、螺丝松动等。各种各样的原因混合在一起导致了迟滞现象的发生。1.4改善传感器性能的技术途径1.4.1 传感器噪声及其减小措施噪声就是不需要的信号混了进来。减小的途径是不让不需要的信号混进来。1.4.2改善传感器性能的技术途径1、结构、材料、参数的合理应用2、差动技术 如A/D采集，使用地和信号线传输，如果不屏蔽可能会引进干扰，而使用双绞线，2线干扰一样就可用差值法消除干扰。3、平均技术 如假设干扰为随机平均的，信号偏大和偏小几率一样，用平均技术就可以消除干扰4、稳定性处理。5、屏蔽、隔离和干扰抑制。课后题：1下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（ ） A压力 B力矩 C温度 D厚度2属于传感器动态特性指标的是（ ） A重复性 B线性度 C灵敏度 D固有频率3按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（ ） A光电式传感器 B电容式传感器 C压电式传感器 D磁电式传感器4.属于传感器动态特性指标的是( ) A.迟滞 B.过冲量 C.稳定性 D.线性度5.传感器能感知的输入变化量越小， 表示传感器的( ) A.线性度越好 B.迟滞越小 C.重复性越好 D.分辨力越高第2章 电阻式传感器2.1电阻应变片的结构和材料电阻应变片是一种能将机械构件上的应变的变化转换为电阻变化的传感元件。2.1.1金属电阻应变片1）丝状应变片2）箔式应变片3）金属薄膜应变片2.1.2半导体应变片1）体型半导体应变片2）薄膜型半导体应变片2.1.2电阻应变片的工作原理长为l、 截面积为A、 电阻率为的金属或半导体丝, 电阻若导电丝在轴向受到应力的作用, 其长度变化l, 截面积变化A, 电阻率变化, 而引起电阻变化R, 则设电阻丝为圆形截面, 直径为d, 因则设有式中Ks为单根导电丝的灵敏系数, 表示当发生应变时, 其电阻变化率与其应变的比值。 Ks的大小由两个因素引起, 一项是由于导电丝的几何尺寸的改变所引起, 由（1+2）项表示, 另一项是导电丝受力后, 材料的电阻率发生变化而引起, 由(/)/(l/l)项表示。根据半导体理论：式中, 应力表示压阻系数、=l/l为应变、E为弹性模量则有：对金属来说, E很小, 可忽略不计, =0.250.5, 故k0=1+21.52。对半导体而言, E比1+2大得多, 压阻系数=(40-50)10-11m2/N, 杨氏模量E=1.671011Pa, 则E50100, 故（1+2）可以忽略不计。可见, 半导体灵敏度要比金属大50100倍。2.1.3电阻应变片的工作特性及参数1）灵敏度系数金属电阻丝的电阻相对变化与它所感受的应变之间具有线性关系, 2.1.1节中已用灵敏度系数k0表示这种关系。金属丝做成应变计后, 由于基片、粘合剂以及敏感栅的横向效应, 电阻应变特性与单根金属丝将有所不同, 必须重新用实验来测定。 实验是按规定的统一标准进行的。电阻应变计贴在一维力作用下的试件上, 例如受轴向拉压的直杆、纯弯梁等。2）电阻值 一系列电阻值：60、120、350、600、1000等 120为常用3）最大工作电流 指允许通过应变片而不影响其工作特性的最大电流值。4）横向效应实验表明, 应变计的灵敏度k恒小于金属线材的灵敏度系数k0。其原因除了粘合剂、基片传递变形失真外, 主要是由于存在横向效应。 敏感栅由许多直线及圆角组成, 如图2.5所示。 拉伸被测试件时, 粘贴在试件上的应变计, 被沿应变计长度方向拉伸, 产生纵向拉伸应变x, 应变计直线段电阻将增加。 但是在圆弧段上, 沿各微段（圆弧的切向）的应变并不是x, 与直线段上同样长的微段所产生的电阻变化不同。5） 迟滞 贴有应变计的试件进行加载和卸载时, 其R/R-特性曲线不重合。把加载和卸载特性曲线的最大差值（如图2.10所示）称为应变计的机械滞后值。 6） 零漂和蠕变 恒定温度下, 粘贴在试件上的应变计, 在不承受载荷的条件下, 电阻随时间变化的特性称为应变计的零漂。零漂的主要原因是, 敏感栅通过工作电流后的温度效应, 应变计的内应力逐渐变化, 粘接剂固化不充分等。7） 应变极限 粘贴在试件上的应变计所能测量的最大应变值称为应变极限。 在一定的温度 (室温或极限使用温度) 下, 对试件缓慢地施加均匀的拉伸载荷, 当应变计的指示应变值对真实应变值的相对误差大于10%时, 就认为应变计已达到破坏状态, 此时的真实应变值就作为该批应变计的应变极限。 2.1.4电阻应变片的测量转换电路1、电桥的工作原理例题1、采用阻值为120灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1exp-6和 1exp-3时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。解：单臂时，所以应变为1时/V，应变为1000时应为/V；双臂时，所以应变为1时/V，应变为1000时应为/V；全桥时，所以应变为1时/V，应变为1000时应为/V。从上面的计算可知：单臂时灵敏度最低，双臂时为其两倍，全桥时最高，为单臂的四倍。例题2、如图所示为一直流电桥，供电电源电动势E=3V，R3=R4=100，R1和R2为同型号的电阻应变片，其电阻均为50，灵敏度系数K=2.0。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为5X10-3，试求此时电桥输出端电压U0。题6图解：此电桥为输出对称电桥，故/mV1.影响金属应变片的灵敏度的主要因素是( )A金属应变片电阻率的变化B.金属应变片几何尺寸的变化C.金属应变片物理性质的变化D.金属应变片化学性质的变化2.差动电桥由环境温度变化引起的误差为( ) A. B. C. D.03.直流电桥中 接法的灵敏度最高。P36 页 第7题2.1.5温度误差及其补偿产生温度误差的原因有二: (1) 敏感栅金属丝电阻本身随温度发生变化(2) 试件材料与应变丝材料的线膨胀系数不一, 使应变丝产生附加变形而造成的电阻变化。温度补偿方法1）电桥补偿法 这是一种常用和效果较好的补偿法。 在被测试件上安装一工作应变计, 在另外一个与被测试件的材料相同, 但不受力的补偿件上安装一补偿应变计。 补偿件与被测试件处于完全相同的温度场内。 测量时, 使两者接入电桥的相邻臂上, 如图2.14 所示。 由于补偿片RB是与工作片R1完全相同的, 且都贴在同样材料的试件上, 并处于同样温度下, 这样, 由于温度变化使工作片产生的电阻变化R1t补偿片的电阻变化RBt相等, 因此, 电桥输出Usc与温度无关, 从而补偿了应变计的温度误差。 2） 辅助测温元件微型计算机补偿法3） 应变计自补偿法利用两种电阻丝材料的电阻温度系数符号不同(一个为正, 一个为负)的特性, 将二者串联绕制成敏感栅, 如图2.17所示。 若两段敏感栅R1和R2由于温度变化而产生的电阻变化为R1t和R2t, 大小相等而符号相反, 就可以实现温度补偿。2.1.6电阻应变片的应用1、应变片粘贴工艺2、应变片粘贴位置柱式传感器环式传感器梁式传感器2.2 压阻式传感器2.2.1压阻效应半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象称为压阻效应。半导体材料灵敏度： 2.3热电阻传感器2.3.1热电阻利用物质的电阻率随温度变化而变化的特性进行测量金属热电阻习惯简称为热电阻半导体电阻习惯简称为热敏电阻1、 基本参数1） 标称电阻2） 分度表与分度号 电阻-温度对照表 化学符号和0度时的电阻值表示3） 温度测量范围及允许偏差范围与材料有关4） 热响应时间与封装、填充有关 氧化铝 氧化镁 低档的没有填充。5） 额定工作电流 一般为2-5ma电阻丝很细，电流太大，电阻丝会发热，影响测量结果2、 温度特性热电阻电阻值与温度呈非线性关系3、 基本结构普通 铠装电阻丝双线绕在陶瓷杆上，外面金属壳，填充不导电材料，氧化铝，氧化镁，低档的用绝缘纸包裹4、 转换电路及应用图P29 图2-18非线性校正P29 P30电路2.3.2热敏电阻1、特性及分类热敏电阻是用电阻值随温度而显著变化的半导体电阻制成的。比金属电阻灵敏度高，线性差，稳定性差。分为：负温度系数热敏电阻NTC 正温度系数热敏电阻PTC2、温度方程温度T时阻值温度时阻值热敏电阻材料常数T 热力学温度2.4电位器式传感器2.4.1空载特性2.4.2 负载特性例题1热电阻测量时采用何种测量电路?为什么要采用这种测量电路?说明这种电路的工作原理。答：通常采用电桥电路作为测量电路。为了克服环境温度的影响常采用下图所示的三导线四分之一电桥电路。由于采用这种电路，热电阻的两根引线的电阻值被分配在两个相邻的桥臂中，如果，则由于环境温度变化引起的引线电阻值变化造成的误差被相互抵消。热电阻的测量电路例2一热敏电阻在0和100时，电阻值分别为200k和10k。试计算该热敏电阻在20时的电阻值。解：热敏电阻的一般表达式为： 式中：RT为温度T=t+273.15(K)时的热敏电阻的电阻值；R0为温度T0=t0+273.15(K) 时的热敏电阻的电阻值； 设t0=20,T0=t0+273.15=293.15(K)。则上式中的R0即为所求的值。 根据题中所给条件，有 （1） （2）（1）、（2）两式两边取对数有 因此该热敏电阻在20的电阻值为： 1.将电阻应变片贴在( )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。 A.质量块B.导体 C.弹性元件D.机器组件2.半导体应变片具有( )等优点。 A.灵敏度高B.温度稳定性好 C.可靠性高D.接口电路复杂3.半导体NTC热敏电阻率随着温度上升，电阻率( ) A.上升B.迅速下降 C.保持不变D.归零4.半导体应变片的工作原理是基于_效应。5一个半导体应变片的灵敏系数为180，半导体材料的弹性模量为1.8105Mpa,其中压阻系数L为 Pa-1。6热敏电阻常数B大于零的是 温度系数的热敏电阻。7.简述应变片在弹性元件上的布置原则，及哪几种电桥接法具有温度补偿作用。第3章电容式传感器电容式传感器应用：如麦克风、手机触摸屏、油箱油量检测、气压检测等3.1、电容式传感器的工作原理电容式传感器将被测非电量的变化转换为电容量变化。用两块金属平板作电极可构成电容器，当忽略边缘效应时，其电容C为S极板相对覆盖面积；极板间距离；r相对介电常数；0 真空介电常数，0 8.85pF/m； 电容极板间介质的介电常数。根据被测参数的变化分：变极距型电容传感器(d)变面积型电容传感器(A)变介质型电容传感器()3.1.1变面积型电容传感器例1如图3-22所示正方形平板电容器,极板长度a=4cm,极板间距离=0.2mm.若用此变面积型传感器测量位移x,试计算该传感器的灵敏度并画出传感器的特性曲线.极板间介质为空气,。解：这是个变面积型电容传感器，共有4个小电容并联组成。 /pF (x的单位为米) /pF3.1.2变间隙型电容传感器图 P39 图34 图 P40 图35公式：该类型电容式传感器存在着原理非线性，所以实际应用中，为了改善非线性、提高灵敏度和减小外界因素(如电源电压、环境温度)的影响，常常作成差动式结构或采用适当的测量电路来改善其非线性。3.1.3变介电常数型电容式传感器变介电常数型电容式传感器大多用来测量电介质的厚度、液位，还可根据极间介质的介电常数随温度、湿度改变而改变来测量介质材料的温度、湿度等。7电容的增量正比于被测液位高度，可测量一种流体的液位高度3.2电容式传感器的测量电路3.2.1电容传感器的等效电路LcCRsRpCLc简化计算有效电容Ce:两点注意：工作频率等于或接近谐振频率时，谐振频率破坏了电容的正常作用。因此，工作频率应该先择低于谐振频率。电容式传感器的有效电容除与位移有关外，还与角频率有关。因此，在实际应用时必须与标定的条件（）相同。3.2.2电容式传感器的测量电路电容传感器的特点：电容量小，变化更小（PF级）。理论上，交流电桥可作为电容传感器的测量电路，但由于电容及变化太小，不易实现。4种电路：n 二极管双T形交流电桥n 差动脉冲调制电路n 调频电路n 运算放大器式电路1. 二极管双T形交流电桥同理，负半周时电容C1的平均电流: 在R（RRL）/（RRL）C2NB ，则eAB(T)0,反之亦然。故：电子浓度高的材料电位高。2、温差电势：同一种金属导体，由于二头的温度不同，电子从高温段向低温段扩散，高温处带正电。A与T0、T有关，汤姆逊系数，表示导体两端单位温度差时产生的电势 。若TT0，则eAB(T)0，反之亦然。3、回路总电势讨论： 热电偶的材料相同时，EAB(T,T0)=0 热电偶的两个节点所处的温度相同时 ， EAB(T,T0)=0 所以形成热电势的两个必要条件： 两种导体的材料不同节点所处的温度不同4、热电偶基本定律均质导体定律：热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成。中间导体定律：在热电偶测温回路内，接入第三种导体时，只要第三种导体的两端温度相同，则对回路的总热电势没有影响，即热电偶接过渡（中间）导体（传感器引出）时，总回路电势不变。（测量引线）中间温度定律：在热电偶测温回路中，tc为热电极上某一点的温度，热电偶AB在接点温度为t、t0时的热电势eAB(t,t0)等于热电偶AB在接点温度t、tc和 tc、t0时的热电势（温度补偿），热电偶A、B产生的热电势只与两接点温度有关，而与中间温度无关。与材料有关，与尺寸、形状无关。7.1.3热电偶的结构形式及热电偶材料1、普通型2、铠装型3、薄膜型热电偶的材料:P1087.1.4常用热电偶铂铹铂热电偶，特点：精度高，1300C镍铬镍硅热电偶，特点：线性好，-501300C，价格低镍铬铐铜热电偶，特点：灵敏度高，常温测量，-50500C，价格低钨铼10钨铼20热电偶，特点：精度高，测高温、2000C，成本高7.1.5参考端（冷）端温度补偿1、0度c恒温法2、参考端恒温法3、电桥恒温法4、补偿导线法例1用镍铬-镍硅(K)热电偶测量某炉温的测量系统如图5.15所示，已知：冷端温度固定在0，t030，仪表指示温度为210，后来发现由于工作上的疏忽把补偿导线，相互接错了，问：炉温的实际温度t为多少度?解：实际温度应为270，因为接反后不但没有补偿到，还抵消了30，故应该加上60。7.3压电石英晶体和压电陶瓷压电效应某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上便产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态。压电材料受力变形，在表面产生电荷正压电效应 压电材料通电压，材料变形逆压电效应7.3.1石英晶体的压电效应石英的晶体结构为六方晶体系，化学式为SiO2。 定义：x：两平行柱面内夹角等分线，垂直此轴压电效应最强。称为电轴。 y ：垂直于平行柱面，在电场作用下变形最大，称为机械轴。z ：无压电效应，中心轴，也称光轴。（a）当石英晶体未受外力作用时, 正、负离子正好分布在正六边形的顶角上, 形成三个互成120夹角的电偶极矩P1、 P2、P3, P1+P2+P3 = 0, 所以晶体表面不产生电荷, 即呈中性。 （b）当石英晶体受到沿x轴方向的压力作用时, 晶体沿x方向将产生压缩变形,正负电荷重心不再重合,在x轴的正方向出现正电荷, 电偶极矩在y方向上的分量仍为零, 不出现电荷. 电荷量（c）当晶体受到沿y轴方向的压力作用时,在x轴上出现电荷, 它的极性为x轴正向为负电荷。在y轴方向上不出现电荷。 电荷量：如果沿z轴方向施加作用力, 因为晶体在x方向和y方向所产生的形变完全相同, 所以正负电荷重心保持重合, 电偶极矩矢量和等于零。这表明沿z轴方向施加作用力, 晶体不会产生压电效应。 7.3.2压电陶瓷7.3.3等效电路7.3.4电荷放大器运算放大器输入阻抗很高，并将反馈电容折算到输入端输出电压与电缆电容Cc无关，且的影响不明显（由于作了简化假设，表达式上是无关的）与q成正比这些优点使得压电传感器基本上都用电荷放大器作为转换电路。1.压电式传感器是一种_型传感器。( )A.压电B.电压C.电荷D.电流2.热电偶回路中产生的热电势由_组成。( )A感应电动势B.单一导体的温差电动势C.两不同导体的接触电动势D.切割电动势E.寄生电动势3.压电材料可分为_和_两大类，前者为单晶体，后者属于多晶体。4、电荷放大器实际上是一个具有深度_负反馈的高_运算放大器电路。5.用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的_与作用在晶面上的压强成正比，而与晶片_和面积无关。6.热电偶中热电势的大小仅与两电极的_、两接点的_有关，而与热电极尺寸、形状及温度分布无关。7.硅光电池的光电特性中，光照度与其_呈线性关系。第8章 光电式传感器8.1光电效应与光电器件8.1.1外光电效应光电式传感器将光信号转换为电信号。光电器件的物理基础是光电效应光电效应通常是指物体敏感到由紫外线到红外线的光能量，并将光能转化成电信号现象。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、温度特性和频率特性等来描述。1、 光电管在光线作用下，物质内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应光子是具有能量的粒子，每个光子的能量：h=Eh普朗克常数6.62610exp-34 Js。光的频率Hz根据爱因斯坦假设：一个电子只能接受一个光子的能 量，所以要使一个电子从物体表面逸出，必须使光子的能量大于该物体的表面逸出功W，超过部分的能量表现为逸出电子的动能。电子质量，W 逸出功。光电子能否产生，取决于光电子的能量是否大于该物体的表面电子逸出功W由于不同材料具有不同的逸出功，因此对某种材料而言便有一个频率限，当入射光的频率低于此频率限时，不论光强多大，也不能激发出电子；反之，当入射光的频率高于此极限频率时，即使光线微弱也会有 光电子发射出来，这个频率限称为“红限频率”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。曲线1表示氧铯阴极：光照特性成线性关系：曲线2表示锑铯阴极 光照特性成非线性关系光照特性曲线的斜率（流与入射光光通量之间比） 称为光电管的灵敏度光谱特性：对不同波长区域的光，应选用不同材料的光电阴极称为光电管的光谱特性。光谱响应范围伏安特性：在一定的光照射下，对光电管的阴极所加电压与阳极所产生的电流之间的关系应用光电传感器的主要依据参数当极间电压高于50V 时，光电流开始饱和，所有的光电子都达到了阳极。真空光电管一般8.1.2、内光电效应在光的照射下材料的电阻率发生改变的现象称为内光电效应.半导体材料受到光照时会产生电子-空穴对，使其导电性能增强，光线愈强，阻值愈低，这种光照后电阻率发生变化的现象，也称为光电导效应半导体材料受到光照后产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应。1、 光敏电阻光敏电阻的结构：管芯是一块安装在绝缘衬底上带有两个欧姆接触电极的光电半导体，一般都做