第五章 光电式传感器

1、第五章 光电式传感器1. 光电效应有哪几种？分别对应什么光电元件？1）光电效应大致可以分为三类：外光电效应 、内光电效应 、光生伏特效应 。1）a根据外光电效应制成的光电元器件有光电管、光电倍增管、光电摄像管b根据内光电效应制成的光电元器件有光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管和光敏晶闸管等。c基于光生伏特效应的光电元器件是光电池。2. 光电传感器有哪些部分组成？被测量可以影响光电传感器的哪些部分？ 1）光电传感器通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成2）图中，1是光源发出的光信号，2是光电器件接受的光信号，被测量可以是x1或者x2，它们能够分别造成光源本身或光学通路的变化，从而影响传感器输出的

2、电信号I。3. 简述光电倍增管的工作原理。 光电倍增管由真空管壳内的光电阴极、阳极以及位于其间的若干个倍增电极构成。工作时在各电极之间加上规定的电压。当光或辐射照射阴极时，阴极发射光电子，光电子在电场的作用下加速逐级轰击发射倍增电极，在末级倍增电极形成数量为光电子的 倍的次级电子。众多的次级电子最后为阳极收集，在阳极电路中产生可观的输出电流。4. 光纤传感器有哪两种类型？光纤传感器调制方法有哪些？1）光纤传感器分类：传感型利用外界因素改变光纤中光的特征参量，从而对外界因素进行计量和数据传输的。它具有传光、传感合一的特点，信息的获取和传输都在光纤之中。 传光型利用其他敏感元件来感受被测

3、量的变化，光纤仅作为光的传输介质。2）常用的光调制：强度调制相位调制频率调制偏振调制第一章 传感器的基本知识本章小结l 传感器的定义“能感受（或响应）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”l 传感器的组成敏感元件、转换元件、转换电路、电源l 传感器的静态特性在静态信号作用下，传感器输出与输入量之间的一种函数关系。 l 传感器的静态特性主要由：线性度、灵敏度、重复性、迟滞、分辨力和阈值、稳定性、漂移及量程范围等几种性能指标来描述。 l 传感器的动态特性指在随时间变化的动态信号作用下，传感器输出与输入量间的函数关系。 l 激励信号的类型阶跃信号和正弦信号。通常从时域和频域两方

4、面采用瞬态响应法和频率响应法来分析。第2章 力、压力传感器本章小结l 弹性敏感元件的作用：将力或压力转换为应变或位移。l 电阻应变式传感器的工作原理应变效应。l 电阻应变式传感器的测量电路电桥电路。l 压电传感器的工作原理压电效应。l 压电材料的种类：石英晶体、压电陶瓷、高分子压电材料。l 压电传感器的测量电路 ：电压放大器、电荷放大器。l 电容传感器的工作原理：平行极板电容器的电容。l 电容传感器的分类：变间隙、变面积、变介电常数。l 提高电容传感器的输出灵敏度的方法：差动连接l 电感传感器的工作原理：电磁感应。l 电感传感器的分类：自感、互感l 电涡流传感器的工作原理：电涡流效应。l 压阻

5、式压力传感器的工作原理：压阻效应。第3章 温度传感器本章小结l 温标量度物体温度数值的标尺 l 温标的表示方法 华氏温标、摄氏温标、热力学温标 l 温度的测量方法 接触式 非接触式测温l 膨胀式温度计的工作原理 物体受热体积膨胀 l 电阻式温度传感器的工作原理 导体或半导体材料的电阻值随 l 温度变化而变化 l 热敏电阻的种类 ：正温度系数（PTC）热敏电阻负温度系数（NTC）热敏电阻临界温度系数（CTR）热敏电阻l 热电偶温度传感器的工作原理热电效应 l 热电势的组成：单一导体的温差电势、两种导体的接触电势。l 热电偶的基本定律：中间导体、中间温度、参考电极。l 热电偶测量电路：温差电路、温

6、度之和电路、平均温度等。l 热电偶冷端温度补偿方法：冷端恒温法、补偿导线法、电桥自动补偿法。l 集成温度传感器的工作原理利用晶体管PN结的电流和电压特性与温度的关系制成的 。l 辐射式温度传感器的工作原理利用物体的辐射能随温度变化的原理制成的。第4章 位移、物位传感器本章小结l 电位器式位移传感器将机械位移转换为与其有一定函数关系的电阻值的变化，从而引起电路中输出电压的变化。 l 光栅位移传感器工作原理莫尔条纹：如果把两块栅距W相等的光栅面平行安装，且让它们的刻痕之间有较小的夹角，这时光栅上会出现若干条明暗相间的条纹。 l 莫尔条纹有两个重要的特性：（1）位移的方向性；（2）放大作用 l 磁栅

7、位移传感器电磁感应原理，当线圈在一个周期性磁体表面附近匀速运动时，线圈上就会产生不断变化的感应电动势。 l 接近传感器具有感知物体接近能力的器件。它利用位移传感器对接近的物体具有敏感特性来识别物体的接近，并输出相应开关信号。l 液位传感器：1)导电式水位传感器利用水的导电性。 2)压差式液位传感器 液面的高度与液压成比例的原理制成的。3)磁致伸缩液位（位移）传感器 磁致伸缩效应，即铁磁性物质在外磁场作用下，其尺寸伸长（或缩短），去掉外磁场后，其又恢复原来的长度，这种现象称为磁致伸缩现象（或效应）。 l 电容式物位传感器利用被测物不同，其介电常数不同的特点进行检测的 l 流量传感器:1)流量流体

8、在单位时间内通过管道某一截面的体 积或质量数。前者称为体积流量，后者称为质量流量。 2)电磁流量计根据法拉第电磁感应定律，当一导体在磁场中运动切割磁力线时，在导体的两端即产生感生电势e。 3)涡流式流量传感器也是一种速度式流量传感器。它是通过测量安装在管道中的涡轮转速而间接测量流体的流速，进而测得流量的。第五章 光电式传感器 Ø 光电式传感器的工作原理光电效应Ø 光电效应的分类外光电效应、内光电效应、光生伏特效应Ø 常用光电器件光敏二极管、光敏晶体管、光敏电阻、光电池 Ø 光纤传光的原理 全反射Ø CCD图像传感器利用内光电效应的原理集成的一种

9、光敏元件。它具有电荷存储、移位和输出等功能 Ø 红外传感器的工作原理利用物体产生红外辐射的特性来实现自动检测的器件 第6章 磁电式传感器本章小结l 磁敏二极管利用磁敏二极管在磁场强度的变化下，其电流发生变化，于是就实现磁电转换。 l 磁敏晶体管在正向或反向磁场作用下，会引起集电极电流的减少或增加。因此，可以用磁场方向控制集电极电流的增加或减少，用磁场的强弱控制集电极电流的增加或减少的变化量。第7章 波式传感器本章小结l 超声波波长范围：l 超声波传波波形： 横波、纵波、表面波l 超声波传感器的应用遥控器、防盗报警器、接近开关、距离测量、液位或料位测量、金属探伤以及厚度测量等。 l 微波是波长为11000mm、频率300MHz300GHz的电磁波 。l 微波传感器利用微波特性来检测一些非电量的器件和装置。其原理是：由发射天线发射出微波，当遇到被测物体时将被吸收或反射，使微波功率发生变化。l 微波传