1、第第3 3章章 光電式傳感器光電式傳感器v光電式傳感器的工作原理是：首先把被測量的變化轉換成光學量的變化，再通過光電元件把光學量的變化轉換成電信號。v基本原理是物質的光電效應光電效應光電傳感器屬于無損傷、非接觸測量器件，具有體積小、重量輕、響應快、靈敏度高、功率低、便于集成、可靠性高、適于批量生產等優點。3.1 光電效應光電效應在可見光范圍內：紅光頻率最低，攜帶能量最小；紫光頻率最高，攜帶能量最大紫光頻率最高，攜帶能量最大。光電效應：當光照射某一物體時，組成該物體的當光照射某一物體時，組成該物體的材料吸收光子能量而發生相應的電效應的物理材料吸收光子能量而發生相應的電效應的物理現象現象。分3類：

2、外光電效應、內光電效應和光生伏打效應。 外光電效應外光電效應：光照射于某一物體上，使電子從這些物體表面逸出的現象。光電管、廣電倍增管、內光電效應內光電效應：光照射于某一物體上，使其導電能力發生變化的現象。可制成光敏電阻、光敏二極或三極管、光敏晶閘管。光生伏打效應光生伏打效應：在光線作用下物體產生一定方向的電動勢的現象。可制成各類光電池。3.2 光敏電阻光敏電阻 采用半導體材料并利用內光電效應組成，在光線作用下其電阻值變小。這種現象稱為光導效應，具有光導效應的材料稱為光敏電阻，也叫光導管。 當光敏電阻受到一定波長范圍的光照時, 它的阻值（亮電阻）急劇減少, 電路中電流迅速增大。 一般希望暗電阻越

3、大越好, 亮電阻越小越好,此時光敏電阻的靈敏度高。 實際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐級, 亮電阻在幾千歐以下。 光敏電阻的結構與工作原理光敏電阻的結構與工作原理 光敏電阻又稱光導管, 它幾乎都是用半導體材料制成的光電器件。 光敏電阻沒有極性, 純粹是一個電阻器件, 使用時既可加直流電壓, 也可以加交流電壓。無光照時, 光敏電阻值（暗電阻）很大, 電路中電流（暗電流）很小。2.光敏電阻的結構光敏電阻的結構為了防止周圍介質的影響, 在半導體光敏層上覆蓋了一層漆膜, 漆膜的成分應使它在光敏層最敏感的波長范圍內透射率最大。 它是涂于玻璃底板上的一薄層半導體物質, 半導體的兩端裝有金屬電極, 金屬電極與

4、引出線端相連接, 光敏電阻就通過引出線端接入電路。 3 光敏電阻的主要參數光敏電阻的主要參數 （） 暗電阻：光敏電阻在不受光照射時的阻值稱為暗電阻, 此時流過的電流稱為暗電流。 （） 亮電阻：光敏電阻在受光照射時的電阻稱為亮電阻, 此時流過的電流稱為亮電流。 （） 光電流：亮電流與暗電流之差稱為光電流。 4 光敏電阻的基本特性光敏電阻的基本特性（1） 伏安特性：在一定照度下, 流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關系一定光照，R一定，I正比于U。一定電壓，I隨著光照E增強而增大。 ERI。(2) 光照特性（IE） 光敏電阻的光照特性為非線性，不宜作檢測元件，主要用于自動控制中。 如光照度計

5、：農作物日照時數測定。wR9013CRGRA0V無光照V0=VL 。有光照V0=VH。輸出接單片機的I/O口，每2分鐘對此口查詢1次，為高電平，計數一次，為低電平，不計數。1天查詢720次。 )(24720hNH（3） 光譜特性（Kr% ）光敏電阻的相對光敏靈敏度與入射波長的關系稱為光譜特性。 亦稱為光譜響應。%100%max00IIKr不同材料，其峰值波長不同。同一種材料，對不同波長的入射光，其相對靈敏度不同，響應電流不同。應根據光源的性質，選擇合適的光電元件，（匹配）使光電元件得到較高得相對靈敏度。光敏電阻的光學特性 （4） 溫度特性 溫度變化影響光敏電阻的光譜響應。 硫化鉛光敏電阻的光譜

6、溫度特性曲線, 它的峰值隨著溫度上升向波長短的方向移動。因此, 硫化鉛光敏電阻要在低溫、恒溫的條件下使用。 對于可見光的光敏電阻, 其溫度影響要小一些。 硫化鉛光敏電阻的光譜溫度特性（2）光敏電阻工作原理 內光電效應。 光照射到本征半導體上，材料中的價帶電子吸收了光子能量躍遷到導帶，激發出電子、空穴對，增強了導電性能，使阻值降低。光照停止，電子空穴對又復合，阻值恢復。 hgE導帶價帶uAgREI要使價帶電電子躍遷到導帶，入射光子的能量滿足ghE或ghcE01293()gnmE剛好產生內光電效應的臨界波長為需光子能量越高。越小越大,0gE光敏電阻的應用實例之一：自動照明燈亮光報警電路標識燈電路3

7、.2光電（敏）二極管光電（敏）二極管工作原理是利用光子引起的電子躍遷將光信號轉變成電信號，光生電流與光強成正比。 沒有光照射時, 反向電阻很大, 反向電流很小, 這反向電流稱為暗電流。二極管處于截止狀態。 當光照射在PN結上時, 光子打在PN結附近, 使PN結附近產生光生電子和光生空穴對。它們在PN結處的內電場作用下作定向運動, 形成光電流。二極管處于導通狀態。光的照度越大, 光電流越大。光電式數字轉速表光電式數字轉速表4.光電三級管光電三級管 光電三極管比具有相同有效面積的光電二極管的光電流大幾十至幾百倍，但相應速度較二極管差。 工作原理工作原理（1）光電轉換（2）電流放大 基極開路，集電極

8、與發射極之間加正電壓。當光照射在集電結上時, 在結附近產生電子-空穴對, 電子在結電場的作用下，由P區向N區運動，形成基極電流，放大倍形成集電極電流（光電流）, 所以光電三極管有放大作用。 NPNCBE-+-RUI條形碼掃描筆條形碼掃描筆 光電池是一種直接將光能轉換為電能的光電器件。 光電池在有光線作用下實質就是電源, 電路中有了這種器件就不需要外加電源。 光電池的工作原理是基于“光生伏特效應”。 它實質上是一個大面積的PN結, 當光照射到PN結的一個面, 例如p型面時, 若光子能量大于半導體材料的禁帶寬度, 那么p型區每吸收一個光子就產生一對自由電子和空穴, 電子空穴對從表面向內迅速擴散,

9、在結電場的作用下, 最后建立一個與光照強度有關的電動勢。 3.5 光電池光電池(1)光電池工作原理圖uA輸出電流mV輸出電壓（）光照特性 反映短路電流、開路電壓與光照度的關系。 短路電流在很大范圍內與光照強度成線性關系,光電池工作于短路電流狀態，可做檢測元件。 開路電壓（負載電阻RL無限大時）與光照度的關系是非線性的, 并且當照度在2000 lx時就趨于飽和了。光電池工作于開路電壓狀態，可做開關元件。光電池的基本特性JMJ112V2A901251KL39470uf4001自動干手器手放入干手器時，手遮住燈泡發出的光，光電池不受光照，晶體管基極正偏而導通，繼電器吸合。風機和電熱絲通電，熱風吹出烘

10、手。手干抽出后，燈泡發出光直接照射到光電池上，產生光生電動勢，使三極管基射極反偏而截止，繼電器釋放，從而切斷風機和電熱絲的電源。 (2) 溫度特性 光電池的溫度特性是描述光電池的開路電壓和短路電流隨溫度變化的情況。 開路電壓隨溫度升高而下降的速度較快, 短路電流隨溫度升高而緩慢增加。 把光電池作為測量器件應用時, 應保證溫度恒定或采取溫度補償措施。 光照度定義為電位面積上所接收的光的輻射能通量。單位勒克斯。Lx (W/m2)3.6 光電耦合器件光電耦合器件 光電耦合器的發光和接收元件都封裝在一個外殼內, 一般有金屬封裝和塑料封裝兩種。發光元件為發光二極管，受光元件為光敏三極管或光敏可控硅。它以

11、光為媒介，實現輸入電信號耦合到輸出端。 特點：強弱電隔離。輸入輸出極之間絕緣電阻達1010。耐壓達2000V以上。能避免輸出端對輸入端地線等的干擾。對系統內部噪聲有很強的抑制作用。發光二極管為電流驅動元件，動態電阻很小，對系統內部的噪聲有旁路作用。（濾除噪聲） 光電耦合器的組合形式應用于自動控制電路中的強弱電隔離。1.熱釋電效應熱釋電效應 當某些強介電常數物質的表面溫度發生變化時，在其表面上就會產生電荷變化的現象。 2.熱釋電紅外傳感器熱釋電紅外傳感器參見教材參見教材p51 圖圖3203. 應用實例應用實例（1）紅外防盜器）紅外防盜器 參見教材參見教材p51 圖圖323（2）紅外測溫儀）紅外測

12、溫儀 : 是利用熱輻射體在紅外波段的輻射是利用熱輻射體在紅外波段的輻射通量來測量溫度的。通量來測量溫度的。參見教材參見教材p51 圖圖3233.7 紅外線傳感器紅外線傳感器 色彩傳感器是由單晶硅和非單晶態硅制成的半導體器件。在工業生產中，主要用色差管理、顏色識別、調整及測定。 物體的顏色是由照射物體的光源和物體本身的光譜反射率決定的。 較成熟的半導體色彩傳感器有：雙PN結光敏二極管及非晶態集成色彩傳感器。3.8 色彩傳感器色彩傳感器3.9 3.9 光纖傳感器光纖傳感器按光纖的使用方式可分為功能型和非功能型傳感器。功能型傳感器功能型傳感器是利用光纖本身隨測量的變化而發生變化的特性。非功能型傳感器

13、非功能型傳感器是利用其它敏感元件來感受被測量的變化，光纖僅作為光的傳輸介質。因此也稱為傳光型或混合型光纖傳感器。一、光纖傳感器的基本知識一、光纖傳感器的基本知識1、光纖結構、光纖結構由纖芯和包層組成（石英玻璃5100um)（n1n2)。外層一層尼龍保護套。2、傳輸原理、傳輸原理光的全內反射是光纖傳輸光的基礎。3、主要參數、主要參數光纖分類：按傳輸模式分單模光纖、多模光纖光纖分類：按傳輸模式分單模光纖、多模光纖 模的概念模的概念 光纖傳輸光波，可分解為沿縱向和橫向傳輸兩種平面波成分。橫向波在纖芯和包層界面上產生全反射。當它在橫向往返依次的相位變化為2 的整數倍時，形成駐波。形成駐波的光線組成為模

14、。模是離散存在的。一定材質一定尺寸的光纖只能傳輸特定模數的光波。 模的確定模的確定 光纖傳輸模數由歸一化頻率確定。/2 rNA（梯度型）（階躍型）光纖傳輸模的總數為4222NN芯徑大，折射率差大（NA大），N大，多模。芯徑小到6m,折射率差小到0.5%。N=1光纖只能傳輸一定波長光，單模。按折射率分布：階躍型光纖和梯度型光纖按折射率分布：階躍型光纖和梯度型光纖二、光纖傳感器二、光纖傳感器功能型（傳感型）和非功能型（傳光型）。1、功能型光纖、功能型光纖用單模光纖，既傳光又是敏感元件。（單模光纖只能傳輸某一角度和波長的單色光）光纖的傳輸特性受被測物理量作用而發生變化。使光纖中傳輸光的屬性（相位、強

15、度、波長、偏振態）被調制。光強調制型、相位調制型、偏振態調制型和波長調制型。測溫度、壓力、位移等。2、非功能型光纖（光通訊）、非功能型光纖（光通訊）光纖只作為光的傳輸回路。為了得到較大的受光量和傳輸光功率。非功能型光纖傳感器采用NA較大和芯徑較大的階躍型多模光纖。增大傳輸光的通量。光纖傳感器光纖傳感器 應用應用 光強調制光強調制相位調制相位調制Mach-Zehnder干涉原理圖偏振調制偏振調制光纖電流傳感器光纖電流傳感器 三、光纖傳感器三、光纖傳感器 應用應用 1、 光纖加速度傳感器光纖加速度傳感器 激光束通過分光板后分為兩束光, 透射光作為參考光束, 反射光作為測量光束。當傳感器感受加速度時

16、, 由于質量塊M對上下光纖的作用, 從而使光纖被拉伸, 引起光程差的改變。相位改變的激光束由單模光纖射出后與參考光束會合產生干涉效應。激光干涉儀的干涉條紋的移動可由光電接收裝置轉換為電信號,(光電探測器置于匯合處） 經過處理電路處理后便可正確地測出加速度值。 光纖加速度傳感器結構簡圖由于光纖長度的變化，引起光束光程差的變化)4(4222222211111dSadELmnmaSELnLnLnLnL相位變化為兩束光經干涉儀產生相干條紋，相干條紋移過的數目與相位差成正比。一般用光電探測器計下干涉條紋移過的數目，經處理電路可算出相位差，即而算出加速度。 由于光纖感受溫度變化時，光纖的折射率發生變化，而

17、且因光的熱脹冷縮使長度變化。使光纖的光程差及相位變化。可測溫度和壓力。2、光纖微彎曲位移和壓力傳感器（光強調制型）、光纖微彎曲位移和壓力傳感器（光強調制型）C光纖微彎對傳播光的影響光纖微彎對傳播光的影響當光線射入微彎曲段時，入射角小于臨界角。此時，除反射光外，一部分光透射進入包層。導致光能的損耗。輸出光強度減小。光纖微彎曲傳感器光纖微彎曲傳感器3.10 圖象傳感器圖象傳感器 圖象傳感器是利用光傳感器的光電轉換功能，將其感光面上的光圖象轉換為與之成比例關系的電信號圖象的一種功能器件。 電荷耦合器件（Charge Couple Device， 簡稱CCD），它將光敏二極管陣列和讀出移位寄存器集成為

18、一體，構成具有自掃描功能的圖象傳感器。是一種金屬氧化物半導體（MOS）集成電路器件，它以電荷作為信號, 基本功能是進行光電轉換電荷的存儲和電荷的轉移輸出。 廣泛應用于自動控制和自動測量, 尤其適用于圖像識別技術。(一)MOS光敏單元CCD器件完成對物體的成像，在其內部形成與光像圖形相對應的電荷分布圖形。這就要求它的基本單元具有存儲電荷的功能，同時還具有電荷轉移輸出功能。CCD器件的基本單元結構是MOS（金屬氧化物半導體）結構。即在P型硅襯底上生長一層S iO2 (120nm),再在 S iO2層上沉積金屬鋁構成MOS結構，它是CCD器件的最小工作單元。A、勢阱的產生、勢阱的產生 MOS的金屬電

19、極加正壓，電極下的P型硅區域內空穴被趕盡，留下帶負電荷的負離子，其中無導電的載流子，形成耗盡層。它是電子的勢阱。勢阱的深淺取決于U的大小。B、電荷的存儲、電荷的存儲 勢阱具有存儲電荷的功能，勢阱內所吸收勢阱具有存儲電荷的功能，勢阱內所吸收的光生電子數量與入射到勢阱附近的光強成的光生電子數量與入射到勢阱附近的光強成正比。正比。 CCD器件將物體的光像形成對應的電像時，就是CCD器件中上千個相互獨立的MOS單元勢阱中存儲與光像對應的電荷量。vCCD圖象傳感器輸出信號的特點：圖象傳感器輸出信號的特點： (1)與景象的實時位置相對應，即能輸出景象時與景象的實時位置相對應，即能輸出景象時間系列信號，也就

20、是間系列信號，也就是“所見即所得所見即所得”； (2)串行的各個脈沖可以表示不同信號，即能輸串行的各個脈沖可以表示不同信號，即能輸出景象亮暗點陣分布模擬信號；出景象亮暗點陣分布模擬信號； (3)能夠精確反映焦點面信息，即能輸出焦點面能夠精確反映焦點面信息，即能輸出焦點面景象精確信號。景象精確信號。CCD圖象傳感器的主要用途如下：圖象傳感器的主要用途如下： CCD圖象傳感器是由圖象傳感器是由MOS電容器組成的陣電容器組成的陣列，列，CMOS圖象傳感器是按一定規律排列互補圖象傳感器是按一定規律排列互補型金屬氧化物半導體場效應晶體管型金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）組成的陣列。）組成的陣

21、列。 CMOS圖象傳感器就是把圖象傳感器就是把CMOS型放大器作型放大器作為光電變換器件的傳感器。相對于為光電變換器件的傳感器。相對于CCD的的優勢是省電，缺點是易造成圖象的優勢是省電，缺點是易造成圖象的“脈沖噪脈沖噪聲聲”。驅動電路分類機構計算機細化二值化處理傳送帶CCD透鏡1分類箱23郵政編碼識別系統郵政編碼識別系統郵政編碼識別系統。寫有郵政編碼的信封放在傳送帶上，傳感器光敏元的排列方向與信封的運動方向垂直，光學鏡頭將編碼的數字聚焦到光敏元上。當信封運動時，傳感器以逐行掃描的方式把數字依次讀出。讀出的數字經二值化等處理，與計算機中存儲的數字特征比較，最后識別出數字碼。由數字碼，計算機控制分

22、類機構，把信件送入相應分類箱中課堂練習一、單選題一、單選題1. 利用物質的光電效應制成的傳感器利用物質的光電效應制成的傳感器稱為（稱為（ ） A壓電傳感器壓電傳感器 光電傳感器光電傳感器磁電傳感器磁電傳感器 溫度傳感器溫度傳感器v2. 下列可以實現無損傷、非接觸測量的下列可以實現無損傷、非接觸測量的光學傳感器是（光學傳感器是（ ） A電阻傳感器電感傳感器電阻傳感器電感傳感器電容傳感器電容傳感器 色彩傳感器色彩傳感器v3. 光電傳感器的工作原理是（光電傳感器的工作原理是（ ） A壓電效應壓電效應 光電效應光電效應 磁電效應熱電效應磁電效應熱電效應v4. 光敏二極管和磁敏二極管不同，因為光敏二極管

23、和磁敏二極管不同，因為它屬于（它屬于（ ） A力學傳感器力學傳感器 力敏傳感器力敏傳感器 磁敏傳感器光電傳感器磁敏傳感器光電傳感器v5. 制成光電管和光電倍增管的依據是（ ） A內光電效應 外光電效應 光生伏打效應 壓電效應v6. 條形碼掃描筆中采用的光敏元件是（ ） A光敏電阻 光敏二極管光敏三極管光電池v7. 光敏電阻的工作原理是基于（ ） A磁電效應光生伏打效應外光電效應內光電效應v8. 光敏二極管在光照射時產生的電流稱為（光敏二極管在光照射時產生的電流稱為（ ） A暗電流暗電流 截止電流截止電流 光電流光電流 放大電流放大電流v9. 物體的顏色主要取決于照射物體的光源和物物體的顏色主要

24、取決于照射物體的光源和物體本身的（體本身的（ ） A成分成分 光譜的寬度光譜的寬度光譜折射率光譜反射率光譜折射率光譜反射率v10. 光纖按折射率變化可分為階躍型光纖和（光纖按折射率變化可分為階躍型光纖和（ ） A單模光纖單模光纖 漸變型光纖漸變型光纖 多模光纖多模光纖 普通光纖普通光纖 v11. 在光線作用下物體產生一定方向的電動勢在光線作用下物體產生一定方向的電動勢的現象稱為（的現象稱為（ ） A內光電效應內光電效應 外光電效應外光電效應 光生伏打效應光生伏打效應 壓阻效應壓阻效應v12. 在圖象傳感器的應用中，目前未采用在圖象傳感器的應用中，目前未采用CCD圖象傳感器的是（圖象傳感器的是（

25、 ） A彩信手機彩信手機 數碼相機數碼相機數字攝像機數字攝像機 自動售月票機自動售月票機v13. 只能實現接觸測量的是（只能實現接觸測量的是（ ） A電感傳感器電感傳感器 色彩傳感器色彩傳感器紅外傳感器紅外傳感器 電阻傳感器電阻傳感器v14. 紅外傳感器中采用的敏感元件一般具有紅外傳感器中采用的敏感元件一般具有（ ） A磁電效應磁電效應 壓阻效應壓阻效應 熱釋電效應熱釋電效應 壓電效應壓電效應v15. 據光生伏打效應制成的光電器件是（據光生伏打效應制成的光電器件是（ ） A光敏電阻光敏電阻 光電池光電池 光敏二極管光敏二極管 光敏晶閘管光敏晶閘管v16. 家用彩色電視機的色彩調整使用的傳感家用

26、彩色電視機的色彩調整使用的傳感器是（器是（ ） A光纖傳感器紅外傳感器光纖傳感器紅外傳感器色彩傳感器色彩傳感器 溫度傳感器溫度傳感器v17. 按能量變換關系分類，光電池屬于（按能量變換關系分類，光電池屬于（ ） A參量型參量型 有源型有源型能量控制型能量控制型 無源型無源型v18. 光照射于物體上，使電子從物體表面逸光照射于物體上，使電子從物體表面逸出的現象稱為（出的現象稱為（ ） A熱電效應熱電效應 壓電效應壓電效應磁電效應磁電效應 外光電效應外光電效應v19. 光電耦合器的脈沖上升時間和下降時間光電耦合器的脈沖上升時間和下降時間相比，前者（相比，前者（ ） A長于后者長于后者 短于后者短于

27、后者 等于后者等于后者 隨后者而變隨后者而變v20. 利用外光電效應原理制成的光電元件是（利用外光電效應原理制成的光電元件是（ ） A光敏電阻光敏電阻 光電管光電管 光電池光電池 光敏晶體管光敏晶體管v21. 全封閉型光電耦合器在電路應用中的作用是全封閉型光電耦合器在電路應用中的作用是（ ） A放大放大 升壓隔離升壓隔離 測量測量v22. 光纖傳感器根據使用方式分為功能型和（光纖傳感器根據使用方式分為功能型和（ ） A特種型特種型 普及型普及型 非功能型非功能型 損耗型損耗型 v23. 紅外傳感器按工作原理可分為紅外傳感器按工作原理可分為 及熱及熱型兩類。型兩類。v24. CMOS圖形傳感器的

28、最大缺點就是會造圖形傳感器的最大缺點就是會造成圖象的成圖象的 。v25. 在電磁波譜的可見光范圍內，頻率最高在電磁波譜的可見光范圍內，頻率最高的光是（的光是（ ） A紅光紅光 黃光黃光 綠光綠光 紫光紫光v26. 光敏二極管在沒有光照時產生的電流稱光敏二極管在沒有光照時產生的電流稱為（為（ ） A暗電流暗電流 亮電流亮電流 光電流光電流 導通電流導通電流 v27. 色彩傳感器是由單晶硅和非單晶硅制成的色彩傳感器是由單晶硅和非單晶硅制成的（ ） A金屬器件金屬器件 半導體器件半導體器件 高分子器件高分子器件 陶瓷器件陶瓷器件v28. CMOS圖象傳感器與圖象傳感器與CCD圖象傳感器相比，圖象傳感

29、器相比，前者的主要優勢是（前者的主要優勢是（ ） A集成制造集成制造 靈敏度高靈敏度高 節能節能 不易損壞不易損壞v29. 物體的顏色決定于照射物體的光源和物體本物體的顏色決定于照射物體的光源和物體本身的光譜（身的光譜（ ）A反射率反射率 折射率折射率 投射率投射率 吸收率吸收率二、判斷改錯題二、判斷改錯題v30. 光電傳感器的基本原理是物質的（光電傳感器的基本原理是物質的（ ） A壓電效應壓電效應 光電效應光電效應 磁電效應磁電效應 熱電效應熱電效應31.光電三極管不是根據光電效應原理制光電三極管不是根據光電效應原理制成的。成的。 （ ）32.光敏二極管是根據壓電效應原理制成光敏二極管是根據

30、壓電效應原理制成的。的。 （ ）v33.在電磁波譜的可見光范圍內，紫光攜在電磁波譜的可見光范圍內，紫光攜帶的能量最大。帶的能量最大。 （ ）v34光電耦合器件僅是光敏元件的組合。光電耦合器件僅是光敏元件的組合。 （ ）v35.CCD圖象傳感器和圖象傳感器和CMOS圖象傳感圖象傳感器無任何差別。器無任何差別。 （ ）v36.光譜特性是光電元件的特性之一。光譜特性是光電元件的特性之一。 （ ）三、填空題三、填空題v37.物質的光電效應通常分為外光電效應、物質的光電效應通常分為外光電效應、 效應和光生伏打效應三類。效應和光生伏打效應三類。v38.常用的圖象傳感器一般為常用的圖象傳感器一般為 圖象傳感

31、圖象傳感器和器和CMOS圖象傳感器。圖象傳感器。v39.紅外測溫儀是利用熱輻射體在紅外測溫儀是利用熱輻射體在 波波段的輻射通量來測量溫度的。段的輻射通量來測量溫度的。v40.電磁波譜中紫光攜帶的能量比紅光攜帶的電磁波譜中紫光攜帶的能量比紅光攜帶的能量要能量要。v41.光電耦合器的輸出端若不是達林頓管或晶光電耦合器的輸出端若不是達林頓管或晶閘管的話，其電流傳輸比總是閘管的話，其電流傳輸比總是 1。v42.光纖按其傳輸模式多少分為單模光纖和光纖按其傳輸模式多少分為單模光纖和 光纖。光纖。v43.CMOS圖象傳感器相對于圖象傳感器相對于CCD圖象傳感器圖象傳感器最主要的優勢就是非常最主要的優勢就是非

32、常 。v44.光纖模式指的是光纖模式指的是 沿光纖傳播的沿光纖傳播的途徑和方式。途徑和方式。v45.光敏二極管是一種利用光敏二極管是一種利用 單單向導電性的結型光電器件。向導電性的結型光電器件。v46.光電管是利用光電管是利用 效應制成效應制成的光電元件。的光電元件。v47.光電效應通常分為外光電效應、光電效應通常分為外光電效應、 和和光生伏打效應。光生伏打效應。v48.常用的圖象傳感器主要包括常用的圖象傳感器主要包括 圖象傳感圖象傳感器和器和CMOS圖象傳感器。圖象傳感器。v49.光電元件的基本特性包括光照特光電元件的基本特性包括光照特性、性、 、 伏安特性、頻率特性、溫度伏安特性、頻率特性

33、、溫度特性和響應時間。特性和響應時間。v50.若使某些強介電常數物質的表面溫度若使某些強介電常數物質的表面溫度發生變化，隨著溫度的上升或下降，在發生變化，隨著溫度的上升或下降，在這些物質表面上就會產生電荷的變化，這些物質表面上就會產生電荷的變化，這種現象稱為這種現象稱為 效應。效應。v51.光敏三極管接收不到光照時呈現光敏三極管接收不到光照時呈現 阻阻抗，處于截止狀態。抗，處于截止狀態。v52.光纖傳感器中光纖的主要參數有光纖傳感器中光纖的主要參數有 、光纖模式和傳播損耗。、光纖模式和傳播損耗。v53.光電池是基于光電池是基于 效應。效應。四、名詞解釋四、名詞解釋v54.頻率特性：在電壓和幅值

34、相同的光照頻率特性：在電壓和幅值相同的光照下，光敏元件輸出的光電流和靈敏度與下，光敏元件輸出的光電流和靈敏度與入射光調制頻率間的關系。入射光調制頻率間的關系。v55.光譜特性：入射光波長與光敏器件相光譜特性：入射光波長與光敏器件相對靈敏度或相對光電流間的關系。對靈敏度或相對光電流間的關系。v56.光電效應：用光照射某一物體，組成光電效應：用光照射某一物體，組成該物體的材料吸收光子能量而發生相應該物體的材料吸收光子能量而發生相應的電效應的物理現象。的電效應的物理現象。v57.內光電效應：內光電效應： 光照射于某一物體上，光照射于某一物體上，使其導電能力發生變化的現象。使其導電能力發生變化的現象。

35、58.簡述三類光電效應的含義。簡述三類光電效應的含義。 光電效應常分為三類：外光電效應、光電效應常分為三類：外光電效應、內光電效應和光生伏打效應。外光電效應內光電效應和光生伏打效應。外光電效應是指光照射于某一物體上，使電子從這些是指光照射于某一物體上，使電子從這些物體表面溢出的現象；內光電效應是指光物體表面溢出的現象；內光電效應是指光照射于某一物體，使其導電能力發生變化照射于某一物體，使其導電能力發生變化的現象；光生伏打效應是指在光線作用下的現象；光生伏打效應是指在光線作用下物體產生一定方向的電動勢的現象物體產生一定方向的電動勢的現象. 59.光纖的主要參數有哪些？光纖的主要參數有哪些？ 光纖

36、的主要參數有：光纖的主要參數有：(1)數值孔徑數值孔徑 它反映纖芯吸收光量的多少，是標志光它反映纖芯吸收光量的多少，是標志光纖接受性能的重要參數；（纖接受性能的重要參數；（2）光纖模）光纖模式式 就是光波沿光纖傳播的途徑和方式；就是光波沿光纖傳播的途徑和方式；（3）傳播損耗）傳播損耗 是由光纖纖芯材料的吸是由光纖纖芯材料的吸收、散射以及光纖彎曲處的輻射損耗影收、散射以及光纖彎曲處的輻射損耗影響造成的。響造成的。60.簡述簡述CCD圖象傳感器輸出信號的圖象傳感器輸出信號的特點。特點。 （1）與景象的實時位置相對應，即能）與景象的實時位置相對應，即能輸出景象時間系列信號，也就是輸出景象時間系列信號

37、，也就是“所見所見即所得即所得”；（；（2）串行的各個脈沖可以）串行的各個脈沖可以表示不同信號，即能輸出景象亮暗點陣表示不同信號，即能輸出景象亮暗點陣分布模擬信號；（分布模擬信號；（3）能夠精確反映焦）能夠精確反映焦點面信息，即能輸出焦點面景象精確信點面信息，即能輸出焦點面景象精確信號。號。61.光纖的類型有哪些？光纖的類型有哪些？ 光纖纖維按折射率變化可分為階躍型光光纖纖維按折射率變化可分為階躍型光纖和漸變型光纖。階躍型光纖的纖芯與包纖和漸變型光纖。階躍型光纖的纖芯與包 層層間的折射率是突變的；漸變型光纖在橫截面間的折射率是突變的；漸變型光纖在橫截面中心處折射率最大，其值逐步由中心向外變中心

38、處折射率最大，其值逐步由中心向外變小。光纖按其傳輸模式多少分為單模光纖與小。光纖按其傳輸模式多少分為單模光纖與多模光纖。單模光纖通常是指階躍光纖中纖多模光纖。單模光纖通常是指階躍光纖中纖芯尺寸很小，原則上只能傳遞一種模式的光芯尺寸很小，原則上只能傳遞一種模式的光纖；多模光纖通常指階躍光纖中纖芯尺寸較纖；多模光纖通常指階躍光纖中纖芯尺寸較大，因而常用于傳輸模式很多的光纖。大，因而常用于傳輸模式很多的光纖。62.簡述光電傳感器的特點。簡述光電傳感器的特點。 光電傳感器是一種將被測量的變化光電傳感器是一種將被測量的變化轉換成光學量的變化，再通過光電元件轉換成光學量的變化，再通過光電元件把光學量的變化

39、轉換成電信號的裝置，把光學量的變化轉換成電信號的裝置，其基本原理是物質的光電效應。光電傳其基本原理是物質的光電效應。光電傳感器屬于無損傷、非接觸測量器件，具感器屬于無損傷、非接觸測量器件，具有體積小、重量輕、響應快、靈敏度高、有體積小、重量輕、響應快、靈敏度高、功耗低、便于集成、可靠性高、適于批功耗低、便于集成、可靠性高、適于批量生產等優點。量生產等優點。63.光電耦合器件的性能參數有哪些？光電耦合器件的性能參數有哪些？ 光電耦合器的主要性能參數包光電耦合器的主要性能參數包括：電流傳輸比；輸入輸出間的括：電流傳輸比；輸入輸出間的絕緣電阻；輸入輸出間的耐壓；絕緣電阻；輸入輸出間的耐壓；輸入輸出間

40、的寄生電容；最高工輸入輸出間的寄生電容；最高工作頻率；脈沖上升時間和下降時作頻率；脈沖上升時間和下降時間。間。64.簡述條形碼掃描筆中光敏三極管簡述條形碼掃描筆中光敏三極管的工作狀態。的工作狀態。 掃描筆的前方為光電讀入頭，它由一個掃描筆的前方為光電讀入頭，它由一個發光二極管和一個光敏三極管組成。當掃描發光二極管和一個光敏三極管組成。當掃描筆在條形碼上移動時，若遇黑色收線條，發筆在條形碼上移動時，若遇黑色收線條，發光二極管發出的光將被黑線吸收，光敏三極光二極管發出的光將被黑線吸收，光敏三極管接受不到反射光，呈現高阻抗，處于截止管接受不到反射光，呈現高阻抗，處于截止狀態；當遇到白色間隔時，發光二

41、極管所發狀態；當遇到白色間隔時，發光二極管所發出的光線，被反射到光敏三極管的基極，光出的光線，被反射到光敏三極管的基極，光敏三極管產生電流而導通。敏三極管產生電流而導通。65.利用光電效應制成的光電元件有利用光電效應制成的光電元件有哪些？哪些？ 光電效應分為外光電效應、內光電光電效應分為外光電效應、內光電效應和光生伏打效應三類。效應和光生伏打效應三類。 利用外光電利用外光電效應制成的元件有光電管、光電倍增管；效應制成的元件有光電管、光電倍增管；利用內光電效應制成的有光敏電阻、光利用內光電效應制成的有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光敏晶體管等；敏二極管、光敏三極管、光敏晶體管等；利用光生伏打

42、效應制成的元件是各類光利用光生伏打效應制成的元件是各類光電池。電池。 66.紅外線檢測的優越性有哪些？紅外線檢測的優越性有哪些？ 紅外線的優越性表現在以下幾個方紅外線的優越性表現在以下幾個方面：（面：（1）可晝夜測量）可晝夜測量 紅外線不受周圍紅外線不受周圍可見光的影響，故可晝夜測量；（可見光的影響，故可晝夜測量；（2）不必設光源不必設光源 由于待測對象發射出紅外由于待測對象發射出紅外線，故不必設光源；（線，故不必設光源；（3）適用于遙感）適用于遙感技術技術 大氣對某些特定波長范圍的紅外大氣對某些特定波長范圍的紅外線吸收甚少，故可適用于遙感技術。線吸收甚少，故可適用于遙感技術。67.已知國外某公司生產的光電耦合器，在直流已知國外某公司生產的光電耦合器，在直流工作狀態下，當發光二極管的輸入電流工作狀態下，當發光二極管的輸入電流IF=20A時，光電耦合器的輸出電流時，光電耦合器的輸出電流IC=15A，試求該光，試求該光電耦合器的電流傳輸比電耦合器的電流傳輸比。68.在在傳感器技術傳感器技術這門課程中講述了這門課程中講述了多種傳感器，其中光電量傳感在實際應用多種傳感器，其中光電量傳感在實際應用中具有重要實用價值，試分析常用光電傳中具有重要實用價值，試分析常用光電傳感器的異同。感器的異同。v常見的光電傳感器包括光敏電阻、常見的光電傳感器包括光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管