第7章光电式传感器-
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光电式传感器工作原理
光电式传感器利用光电效应的原理来感知物体的存在或测量物体的位置、距离等信息。
其工作原理如下:
1. 光电效应:光电效应是指当光线照射到某些物质表面时,能够使物质中的电子获得足够的能量从而从原子或分子中脱离出来。
这些脱离的电子称为光电子。
2. 光电传感器结构:光电式传感器通常由光源、探测器和信号处理电路组成。
光源一般为发光二极管(LED)或激光二极管(LD),用来发射光束。
探测器一般为光敏元件,如光敏电阻、光敏二极管、光电二极管等,用来接收光束。
信号处理电路则用来处理探测器接收到的光强信号,并将其转化为电信号输出。
3. 功能原理:光电式传感器的工作原理可以分为两种不同的方式。
- 光电隔离式:光源和探测器分别位于传感器的两侧,通过
光束在两侧之间的遮挡来感知物体的存在。
当物体遮挡了光束,探测器接收到的光强就会减弱,从而触发传感器输出信号。
这种方式常用于物体检测、计数和测量等应用。
- 反射式:光源和探测器位于同一侧,通过物体对光线的反
射来感知物体的存在或测量物体的位置。
当光束照射到物体上并反射回探测器时,探测器接收到的光强会发生变化,从而触发传感器输出信号。
这种方式常用于物体的位置检测和距离测
量等应用。
总的来说,光电式传感器利用光电效应,通过光源和探测器的组合来感知物体的存在或测量物体的位置、距离等信息。
不同的工作方式可以适用于不同的应用场景。
第1章传感器特性习题答案:5.答:静特性是当输入量为常数或变化极慢时,传感器的输入输出特性,其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。
传感器的静特性由静特性曲线反映出来,静特性曲线由实际测绘中获得。
人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。
9.解:10. 解:11.解:带入数据拟合直线灵敏度 0.68,线性度±7% 。
,,,,,,13.解:此题与炉温实验的测试曲线类似:14.解:15.解:所求幅值误差为1.109,相位滞后33042,所求幅值误差为1.109,相位滞后33042,16.答:dy/dx=1-0.00014x。
微分值在x<7143Pa时为正,x>7143Pa时为负,故不能使用。
17.答:⑴20。
C时,0~100ppm对应得电阻变化为250~350 kΩ。
V0在48.78~67.63mV之间变化。
⑵如果R2=10 MΩ,R3=250 kΩ,20。
C时,V0在0~18.85mV之间变化。
30。
C时V0在46.46mV(0ppm)~64.43mV(100ppm)之间变化。
⑶20。
C时,V0为0~18.85mV,30。
C时V0为0~17.79mV,如果零点不随温度变化,灵敏度约降低4.9%。
但相对(2)得情况来说有很大的改善。
18.答:感应电压=2πfCRSVN,以f=50/60Hz, RS=1kΩ, VN=100代入,并保证单位一致,得:感应电压=2π*60*500*10-12*1000*100[V]=1.8*10-2V第3章应变式传感器概述习题答案9. 答:(1).全桥电路如下图所示(2).圆桶截面积应变片1、2、3、4感受纵向应变;应变片5、6、7、8感受纵向应变;满量程时:(3)10.答:敏感元件与弹性元件温度误差不同产生虚假误差,可采用自补偿和线路补偿。
11.解:12.解:13.解:①是ΔR/R=2(Δl/l)。
因为电阻变化率是ΔR/R=0.001,所以Δl/l(应变)=0.0005=5*10-4。
《传感器原理及工程应用》完整版习题答案第1章 传感与检测技术的理论基础(P26)1—1:测量的定义?答:测量是以确定被测量的值或获取测量结果为目的的一系列操作。
所以, 测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较, 确定被测量对标准量的倍数。
1—2:什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差?1-3 用测量范围为-50~150kPa 的压力传感器测量140kPa 的压力时,传感器测得示值为142kPa ,求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解:已知: 真值L =140kPa 测量值x =142kPa 测量上限=150kPa 测量下限=-50kPa∴ 绝对误差 Δ=x-L=142-140=2(kPa)实际相对误差 %==43.11402≈∆L δ标称相对误差%==41.11422≈∆x δ引用误差%--=测量上限-测量下限=1)50(1502≈∆γ1-10 对某节流元件(孔板)开孔直径d 20的尺寸进行了15次测量,测量数据如下(单位:mm ):120.42 120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40 120.43 120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.40试用格拉布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差,并写出其测量结果。
答:绝对误差是测量结果与真值之差, 即: 绝对误差=测量值—真值 相对误差是绝对误差与被测量真值之比,常用绝对误差与测量值之比,以百分数表示 , 即: 相对误差=绝对误差/测量值 ×100% 引用误差是绝对误差与量程之比,以百分数表示, 即: 引用误差=绝对误差/量程 ×100%解:当n =15时,若取置信概率P =0.95,查表可得格拉布斯系数G =2.41。
则 2072.410.03270.0788()0.104d G mm v σ=⨯=<=-,所以7d 为粗大误差数据,应当剔除。
•第七章光敏传感器•1.光电效应通常分为哪几类?简要叙述之。
与之对应的光电器件有哪些?•2.半导体内光电效应与入射光频率的关系是什么?3.光电倍增管产生暗电流的原因有哪些?如何降低暗电流?•4.试述光电倍增管的组成及工作原理?•5.简述光敏二极管和光敏三极管的结构特点、工作原理及两管的区别?•6.为什么在光照度增大到一定程度后,硅光电池的开路电压不再•随入射照度的增大而增大?硅光电池的最大开路电压为多少?•7.试举出几个实例说明光电传感器的实际应用,并进行工作原理的分析。
答案:一、光电效应分为两类:外光电效应和内光电效应外光电效应:入射光子被物质的表面所吸收,并从表面向外部释放电子的一种物理现象。
基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管。
内光电效应当光照在物体上,使物体的电导率发生变化,或产生光生电动势的现象。
分为光电导效应(如:光敏电阻)和光生伏特效应(如光电池、光电二极管、光电三极管)。
二、、对于不同的本征半导体材料,禁带宽度Eg不同,对入射光的波长或频率的要求也不同,一般都必须满足:7he1.24「hv=T^^-Eg式中v、A分别为入射光的频率和波长。
对于杂质半导体:Ei为杂质电离能三、1、欧姆漏电欧姆漏电主要指光电倍增管的电极之间玻璃漏电、管座漏电和灰尘漏电等。
欧姆漏电通常比较稳定,对噪声的贡献小。
在低电压工作时,欧姆漏电成为暗电流的主要部分。
在使用光电倍增管时,保证管壳和所有连接件的清洁干燥是十分必要的。
2、热发射由于光电阴极材料的光电发射阈值较低,容易产生热电子发射,即使在室温下也会有一定的热电子发射,并被电子倍增系统倍增。
要减小热电子发射,应选用热发射小的阴极材料,并在满足使用的前提下,尽量减小光电阴极的面积,降低光电倍增管温度。
3、残余气体放电光电倍增管中高速运动的电子会使管中的残余气体电离,产生正离子和光子,它们也将被倍增,形成暗电流。
这种效应在工作电压高时特别严重,使倍增管工作不稳定。
光电式传感器工作原理
光电式传感器是一种能够将光信号转化为电信号的装置。
其工作原理基于光电效应,即当光线照射到光敏元件上时,会引起该元件内部电子的跃迁,从而产生电流或电压。
光电式传感器通常由发射器和接收器两部分组成。
发射器通常是一个光源,它会产生一个特定的光束,并将其照射到待测物体上。
接收器则是光敏元件,它能够接收被物体反射、散射或透过的光束。
当光线照射到待测物体上时,一部分光线会被物体吸收,一部分光线会被物体反射回来。
接收器会接收到被物体反射回来的光线,并将其转化为相应的电信号。
这个电信号可以被放大、处理和解读,从而得到相应的物体信息。
光电式传感器可以应用到各种不同的领域中,如自动控制、检测和测量。
在自动控制中,它可以用来检测物体的位置、颜色、形状等属性,从而实现自动化的控制系统。
在检测和测量中,它可以用来检测流体的液位、物体的距离、物体的速度等参数。
总的来说,光电式传感器通过光电效应将光信号转化为电信号,从而实现对物体进行检测和测量的功能。
其工作原理简单而有效,被广泛应用于各个领域中。
光电式传感器的检测方法光电式传感器是一种常见的传感器类型,它可以利用光电效应来检测目标物体的存在与否、位置或其他特定属性。
在本文中,我们将一步一步地介绍光电式传感器的检测方法。
第一步:确定检测目标在使用光电式传感器进行检测之前,我们首先需要确定我们要检测的目标是什么。
光电式传感器可以用来检测许多不同类型的物体,如金属、木材、纸张等。
根据目标物体的特性,我们可以选择合适的光电式传感器类型。
第二步:选择合适的光电式传感器根据目标物体的特性,我们可以选择合适的光电式传感器。
常见的光电式传感器类型包括对射式传感器、反射式传感器和光纤传感器。
对射式传感器由发光器和接收器组成,其工作原理是通过测量目标物体与传感器之间的光的遮挡程度来进行检测。
反射式传感器则是通过目标物体对发射出去的光进行反射来进行检测。
光纤传感器则通过传输光信号并检测信号的变化来进行检测。
第三步:安装光电式传感器一旦选择了合适的光电式传感器,我们需要将其正确地安装到目标物体的检测位置。
安装的位置和方式会影响传感器的检测性能。
通常情况下,光电式传感器应该被安装在一个适当的高度和角度,以便与目标物体进行有效的交互。
此外,我们还需要确保光电式传感器与外界环境的适应性,例如避免暴露在直接阳光下或湿度较高的环境中。
第四步:调整传感器的参数一旦光电式传感器安装完毕,我们需要根据具体的应用要求来调整传感器的参数。
这些参数包括灵敏度、响应时间、检测距离等。
通过调整这些参数,我们可以使光电式传感器适应不同的工作环境和目标物体的需求。
值得注意的是,在调整传感器参数时,我们需要根据实际情况进行适当的测试和调试,以确保传感器的准确性和稳定性。
第五步:进行测试和校准在光电式传感器安装和参数调整完成后,我们需要进行测试和校准来确保传感器的准确性和可靠性。
通过测试,我们可以验证光电式传感器是否能够准确地检测目标物体的存在与否,以及在不同条件下的工作性能。
如果测试结果不符合要求,我们可以根据实际情况进行校准,以提高传感器的检测性能。
第7章光电式传感器习题1. 什么是光电效应? 什么是内、外光电效应?当用光照射物体时,物体受到一连串具有能量的光子的轰击,于是物体材料中的电子吸收光子能量而发生相应的电效应(如电阻率变化、发射电子或产生电动势等)。
这种现象称为光电效应。
2 试比较光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管的性能差异.给出什么情况下应选用哪种器件最为合适的评述。
3假如打算设计—种光电传感器,用于控制路灯的自动亮灭(天黑自动点亮,天明白动熄灭)。
试问可以选择哪种光电器件?试设计电路。
4光电转速传感器的测量原理是将被测轴的转速变换成相应频率的脉冲信号,然后,测出脉冲频率即可测得转速的数值。
试根据这一思路画出光电转速传感器的检测变换部分的工作原理示意图,图中的光电转换元件选用哪种光电器件比较合适?为什么?5 利用光敏器件制成的产品计数器,具有非接触、安全可靠的特点,可广泛应用于自动化生产线的产品计数,如机械零件加工、输送线产品、汽水、瓶装酒类等。
还可以用来统计出入口入员的流动情况。
试利用光电传感器设计一产品自动计数系统,简述系统工作原理。
产品计数器的工作原理,如图所示。
产品在传送带上运行时,不断地遮挡光源到光敏器件间的光路,使光电脉冲电路随着产品的有无产生一个个电脉冲信号。
产品每遮光一次,光电脉冲电路便产生一个脉冲信号,因此,输出的脉冲数即代表产品的数目。
该脉冲经计数电路计数并由显示电路显示出来一、单项选择题1、晒太阳取暖利用();人造卫星的光电池利用();植物生长利用了();A光电效应 B 光化学效应 C 光热效应 D 感光效应2、蓝光的波长比红光(),相同光通量的蓝光能量比红光()。
A大 B 小 C长 D短3、光敏二极管属于( B ),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、光敏二极管在测光电路中应处于()偏置状态,光电池处于偏置状态( )A正向 B反向 C零5、光纤通信中,与出射光纤耦合的光电元件选用()。