光电式传感器习题

《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书第8章光电式传感器8-1 简述光电式传感器的特点和应用场合，用方框图表示光电式传感器的组成。

8-2 何谓外光电效应、光电导效应和光生伏特效应？答：外光电效应：在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。

光电导效应：在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料电导率的变化的现象。

光生伏特效应：在光线作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象。

8-3 试比较光电池、光敏晶体管、光敏电阻及光电倍增管在使用性能上的差别。

答：光电池：光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能的器件。

它有较大面积的PN结，当光照射在PN结上时，在结的两端出现电动势。

当光照到PN结区时，如果光子能量足够大，将在结区附近激发出电子-空穴对，在N区聚积负电荷，P区聚积正电荷，这样N区和P区之间出现电位差。

8-4 通常用哪些主要特性来表征光电器件的性能？它们对正确选用器件有什么作用？8-5 怎样根据光照特性和光谱特性来选择光敏元件？试举例说明。

答：不同类型光敏电阻光照特性不同，但光照特性曲线均呈非线性。

因此它不宜作定量检测元件，一般在自动控制系统中用作光电开关。

光谱特性与光敏电阻的材料有关，在选用光敏电阻时，应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑，才能获得满意的效果。

8-6 简述CCD图像传感器的工作原理及应用。

8-7 何谓PSD？简述其工作原理及应用。

8-8 说明半导体色敏传感器的工作原理及其待深入研究的问题。

8-9 试指出光电转换电路中减小温度、光源亮度及背景光等因素变动引起输出信号漂移应采取的措施。

8-10 简述光电传感器的主要形式及其应用。

答：模拟式（透射式、反射式、遮光式、辐射式）、开关式。

应用：光电式数字转速表、光电式物位传感器、视觉传感器、细丝类物件的在线检测。

8-11 举出你熟悉的光电传感器应用实例，画出原理结构图并简单说明原理。

第八章光电式传感器§8-1 真空光电器件作业题1.光电管由一个和一个封装在一个内组成。

它的技术特性主要取决于。

（阴极；阳极；光电阴极材料）2.光电管的光谱特性主要取决于的特性，光电管对入射光的具有选择性，这是因为对入射光的有选择性。

（光电阴极材料；频谱；光电阴极；频谱）3.光电管的伏安特性是指，与的关系。

当阳极电压较小时，光电流随而增加。

到电压以后，光电流，这是因为单位时间内发射的光电子全部被阳极收集了。

（一定光适量照射下；阴极电压；光电流；阳极电压增加；饱和；饱和；发射的光电子）4.光倍增管的结构与基本一样，也是在壳内，安装和，只是在之间再安装几个。

（光电管；玻璃；阳极；阴极；阳极与阴极；倍增级）5.光电倍增管倍增系数大约为数量级，故光电倍增管的极高。

随着的升高，倍增系数也增加。

（106；灵敏度；工作电压）6.当入射光不变时，被照物体在单位时间内与成正比。

（频谱；发射的光电子数；入射光强度）§8-2 光敏元件作业题1.物体受到光照以后，物体内部的原子释放出电子，这些电子仍留在物体内部，使物体的或产生的现象称为。

（电阻率发生变化；光电动势；内光电效应）2.在光线的作用下，半导体的的现象称光电导效应。

（电导率增加）3.光照射使半导体原子中的吸收光子能量激发出的现象，称本征光导效应；光照射使半导体杂质吸收光子能量激发出的现象，称非本征光导效应，它的激发比本征光导效应。

（价电子；自由电子同时产生空穴；自由电子；容易）4.某种半导体能否产生光电效应，决定于照射光的，而光的强度只取决于产生的。

（频率；光子数目的多少）5.光敏电阻是用制成的，极性，是个电阻。

使用时可以加电压，亦可加电压。

不同下电阻值不同，对不同的入射光有的灵敏度。

（光导体；没有；纯；直流；交流；材料；波长；不同）6.将光敏电阻置于室温、条件下，经过一定稳定时间后，测得的阻值称暗电阻；在条件下，测得的阻值称为。

（无光照全暗；光照；亮电阻）7.一定电压作用下，与的关系称为光敏电阻的光电特性。

光电类传感器测试试题第一节光电传感器一、填空题1.光电效应通常分为和_______, _________三类。

2.光敏电阻的阻值随照射光线的增强而___________。

亮电阻与暗电阻差值越大，灵敏度越___________.3.光敏二极管在实际使用中应处于___________偏置状态。

4. 光电传感器主要由_____________,________________,_______________,和____________组成。

5.根据被测物、光源、光电器件三者之间的关系，模拟量光电传感器可分为____________,___________,__________,和____________四种。

6.光电传感器的理论基础是光电效应。

通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类：第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的_____________，这类元件有________________；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的_______________，这类元件有________________；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的_____________效应，这类元件有________________________二、选择题1.基于外光电效应工作的器件有( )。

A. 光电管B.光电池C.光敏电阻D.光电倍增管2.光敏电阻的暗电阻越（），亮电阻越（），则性能越好。

A.大B.小3.光敏二极管利用（）工作，光电池利用（）工作。

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，而光电池通常处于（）偏置状态。

A. 正向B.反向C.零5.当温度上升时，光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管的暗电流（）。

A. 增大B.减小C.不变6.欲利用光电池为手机充电，需将数片光电池（），以提高输出电压，再将几组光电池（），以提高输出电流。

•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：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。

在管子封口前应低温烘烤多余的残余气体。

4、场致发射光电倍增管的工作电压高时还会引起管内电极尖端或棱角的场强太高产生的场致发射暗电流。

光电式传感器练习题一、选择题1. 光电式传感器的工作原理是基于哪种效应？A. 帕尔贴效应B. 声光效应C. 光电效应D. 热电效应2. 下列哪种传感器不属于光电式传感器？A. 光电二极管B. 光电三极管C. 热敏电阻D. 光电耦合器3. 光电式传感器中的光电二极管，其主要作用是？A. 发光B. 检光C. 转换光信号为电信号D. 放大电信号二、填空题1. 光电式传感器主要由光源、__________、光电器件和__________组成。

2. 光电式传感器按原理可分为__________、__________和__________三种。

3. 在光电式传感器中，__________是将光信号转换为电信号的元件。

三、判断题1. 光电式传感器只能检测可见光。

（）2. 光电式传感器的输出信号与光照强度成正比。

（）3. 光电式传感器在工业自动化领域应用广泛。

（）四、简答题1. 简述光电式传感器的工作原理。

2. 光电式传感器在日常生活中有哪些应用？3. 如何提高光电式传感器的检测精度？五、应用题1. 某一光电式传感器用于检测生产线上的产品数量，已知光源发出的光强度为1000Lux，光电二极管的灵敏度为0.5A/W。

当产品通过时，光电二极管产生的光电流为50mA。

求产品的透光率。

2. 设计一个基于光电式传感器的自动开关灯系统，简述其工作原理及电路组成。

3. 某一光电式传感器用于检测纸张厚度，已知光源与光电器件之间的距离为10cm，当纸张厚度为0.1mm时，光电器件接收到的光强度为原来的50%。

求纸张的折射率。

六、计算题1. 一个光电二极管在无光照时的反向饱和电流为10nA，当光照强度为100mW/cm²时，光生电流为1μA。

假设光电二极管的响应度为0.6A/W，计算该光电二极管在光照下的光子流量。

2. 一个光电传感器系统使用一个透镜将光聚焦到光电探测器上。

如果透镜的焦距为50mm，光源与透镜的距离为100mm，计算探测器上光斑的大小，假设光源的直径为10mm。

传感器技术试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 传感器的主要作用是将______转换为电信号。

A. 物理量B. 化学量C. 生物量D. 信息量答案：A2. 光电传感器主要利用的物理效应是______。

A. 霍尔效应B. 光电效应C. 磁阻效应D. 压电效应答案：B3. 热电偶传感器的工作原理是利用了______。

A. 热电效应B. 光电效应C. 磁电效应D. 压电效应答案：A4. 下列哪种传感器不适合用于测量温度？A. 热电偶B. 热敏电阻C. 光电传感器D. 热敏二极管5. 光纤传感器主要利用的是______。

A. 光纤的传导特性B. 光纤的折射特性C. 光纤的反射特性D. 光纤的散射特性答案：A6. 应变片传感器的工作原理是利用了材料的______。

A. 弹性B. 塑性C. 刚性D. 脆性答案：A7. 磁电式传感器的工作原理是利用了______。

A. 电磁感应B. 磁阻效应C. 霍尔效应D. 压电效应答案：A8. 电容式传感器的工作原理是利用了______。

A. 电感变化B. 电容变化C. 电阻变化D. 电流变化答案：B9. 压电式传感器的工作原理是利用了材料的______。

B. 压电效应C. 磁阻效应D. 热电效应答案：B10. 光电传感器的输出信号通常为______。

A. 模拟信号B. 数字信号C. 频率信号D. 脉冲信号答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 传感器的灵敏度是指传感器输出信号与输入信号的______。

答案：比例2. 传感器的稳定性是指传感器在一定时间内输出信号的______。

答案：不变性3. 传感器的线性度是指传感器输出信号与输入信号的______。

答案：线性关系4. 传感器的响应时间是指传感器从输入信号变化到输出信号达到稳定值所需的______。

答案：时间5. 传感器的测量范围是指传感器能够准确测量的输入信号的______。

答案：最大和最小值6. 传感器的分辨率是指传感器能够检测到的最小信号变化量，即输出信号的最小______。

第七章光电式传感器
7.1 简述光电式传感器的特点和应用场合,用方框图表示光电式传感器的组成。

7.2 何谓外光电效应光电导效应和光生伏特效应?
7.3 试比较光电池光敏晶体管光敏电阻及光电倍增管在使用性能上的差别。

7.4 通常用哪些主要特性来表征光电器件的性能?它们对正确选用器件有什么作用?
7.5 怎样根据光照特性和光谱特性来选择光敏元件?试举例说明。

7.6 试用射线分析方法，阐明阶跃光纤的导光原理，并解释光纤数值孔径的物理意义。

7.7 举例说明光纤传感器各种调制方式的原理和应用。

7.8 说明光纤激光多普勒测速的原理和系统的组成。

7.9 试计算：基于法拉第旋光效应的石英光纤工频变流电流传感器的光纤匝数N。

已知：光纤线圈半径R=0.3m，电流有效值1000A，由其产生磁场引起光纤偏振光的最大偏转角为30度。

光电传感器试题
以下是一道关于光电传感器的试题：
1.什么是光电传感器？
光电传感器是一种小型电子设备，它是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件。

它主要是利用光的各种性质，检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。

2.光电传感器如何工作？
光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。

把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。

其核心工作原理是光电效应。

3.光电传感器的应用范围是什么？
光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。

它可以用于检测直接引起光量变化的非电物理量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。

以上试题仅供参考，如需更多信息，可以到知识分享平台查询或请教专业人士。

智能光电考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 光电传感器的工作原理是基于哪种效应？A. 光电效应B. 热电效应C. 压电效应D. 磁电效应答案：A2. 下列哪种材料不适合用于制造光电传感器？A. 硅B. 锗C. 铜D. 硒答案：C3. 光电传感器的响应时间通常在什么范围内？A. 毫秒级B. 微秒级C. 纳秒级D. 秒级答案：C4. 光电编码器的主要功能是什么？A. 测量温度B. 测量压力C. 测量位移D. 测量速度答案：D5. 光纤传感器的主要优点不包括以下哪一项？A. 高灵敏度B. 抗电磁干扰C. 易受环境影响D. 长距离传输答案：C6. 光电开关的输出信号类型通常是什么？A. 模拟信号B. 数字信号C. 射频信号D. 光信号答案：B7. 光电传感器在工业自动化中的主要应用是什么？A. 温度控制B. 速度控制C. 位置控制D. 压力控制答案：C8. 光电传感器的光源通常使用哪种类型的光源？A. 激光B. LEDC. 卤素灯D. 氙气灯答案：B9. 光电传感器的检测范围通常受到哪些因素的影响？A. 光源强度B. 传感器灵敏度C. 环境光线D. 所有以上因素答案：D10. 光电传感器在医疗设备中的应用不包括以下哪一项？A. 心率监测B. 血糖监测C. 血压监测D. 体温监测答案：B二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 下列哪些因素会影响光电传感器的性能？A. 光源稳定性B. 环境温度C. 电源电压D. 传感器安装位置答案：ABCD2. 光电传感器可以应用于以下哪些领域？A. 工业自动化B. 医疗设备C. 环境监测D. 交通控制答案：ABCD3. 光纤传感器的类型包括哪些？A. 强度调制型B. 相位调制型C. 频率调制型D. 波长调制型答案：ABCD4. 光电编码器的输出信号可以用于以下哪些目的？A. 测量角度B. 测量速度C. 测量加速度D. 测量位移答案：ABCD5. 光电传感器的常见类型包括哪些？A. 光电开关B. 光电编码器C. 光纤传感器D. 光电倍增管答案：ABCD三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述光电传感器的工作原理。