成信工传感器与检测技术习题及答案第4章 光电传感器

第四章光电式传感器一、填空题1、在光线作用下电子逸出物体表面向外发射称____________效应；入射光强改变物质导电率的现象称____________效应；半导体材料吸收光能后在PN结上产生电动势的效应称________________效应。2、光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。如果两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角θ=0.1°，则莫尔条纹的宽度B=________。3、电荷耦合器件的基本功能_______________________________________。4.有一直线光栅，每毫米刻线数为100线，主光栅与指示光栅的夹角θ=1.8°列式计算：栅距W=_______mm；莫尔条纹的宽度L=________mm。5.光纤是由折射率n1高的__________和折射率n2低

的__________构成的双层同心圆结构。某光纤n1＝1.64，n2＝1.45，其数值孔径NA为__________。二、选择题1、光敏二极管在电路中一般是处于（）工作状态A.零向B.反向C.正向2.某6码道的循环码光电码盘，光线照射时得到的编码是001100，则转角为（）。A.B.C.D.3.光电管属于（），光电池属于（）。A.外光电效应B.内光电效应C.光生伏特效应4.压电传感器的测量电路有两种，其中（）输出与电缆电容无关A.电压源放大电路B.运算放大电路C.电荷源放大电路D.双T型电桥电路5、莫尔条纹的移动对被测位移量所起的作用是（）

A、调制B、放大

C、细分D、降噪6、基于物质的内光电效应的器件有（）A、光电管B、光电池C、光敏电阻D、光敏晶体管7、光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。如果两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角θ=0.1°，则莫尔条纹的宽度B=（）。A、10.37mmB、5mmC、11.46mmD、25.11mm8、电荷耦合器件的基本功能（）。A、实现信号电荷的转换存储与转移信息电荷B、改变磁场强度C、实现多数载流子转移D、实现能量转移9.光电管的光电特性是指光电管上阳极电压和入射光频谱不变条件下（）A．入射光的频谱与光电流的关系B．入射光的光通量与光电流的关系C．入射光的频谱与光通量的关系D．入射光的光通量与光强的关系10．光敏电阻的特性是（）A．有光照时亮电阻很大B．无光照时暗电阻很小C．无光照时暗电流很大D．受一定波长范围的光照时亮电流很大11．数值孔径NA是光纤的一个重要参数，以下说法不正确的是（）A．数值孔径反映了光纤的集光能力B．光纤的数值孔径与其几何尺寸有关C．数值孔径越大，光纤与光源的耦合越容易D．数值孔径越大，光信号的畸变也越大三、简答题1．光电效应有哪几种?与之对应的光电元件各有哪些?答：光电效应有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种。基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等；基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等；基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。2．常用的半导体光电元件有哪些?它们的电路符号如何?答：常用的半导体光电元件有光敏二极管、光敏三极管和光电池三种。它们的电路符号如下图所示：3．对每种半导体光电元件，画出一种测量电路。答：光敏二极管、三极管及光电池的测量电路如下图所示。4．什么是光电元件的光谱特性?答：光电元件的光谱特性是指入射光照度一定时，光电元件的相对灵敏度随光波波长的变化而变化，一种光电元件只对一定波长范围的人射光敏感，这就是光电元件的光谱特性。5．光电传感器由哪些部分组成?被测量可以影响光电传感器的哪些部分?答：光电传感器通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成，如图所示。图中Ф1是光源发出的光信号，Ф2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电信号I。光电传感器设计灵活，形式多样，在越来越多的领域内得到广泛的应用。6．模拟式光电传感器有哪几种常见形式?答：模拟式光电传感器主要有四种。一是光源本身是被测物，它发出的光投射到光电元件上，光电元件的输出反映了光源的某些物理参数，如图a所示。这种型式的光电传感器可用于光电比色高温计和照度计；二是恒定光源发射的光通量穿过被测物，其中一部分被吸收，剩余的部分投射到光电元件上，吸收量取决于被测物的某些参数。如图b所示。可用于测量透明度、混浊度；三是恒定光源发射的光通量投射到被测物上，由被测物表面反射后再投射到光电元件上，如图c所示。反射光的强弱取决于被测物表面的性质和状态，因此可用于测量工件表面粗