传感检测技术及其应用 第9章
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部分习题参考答案第9章新型光电传感器9.1 象限探测器与PSD光电位置传感器有什么异同?各有哪些特点?9.2 叙述SSPD自扫描光电二极管阵列工作原理及主要参数特征。
9.3 CCD电荷耦合器主要由哪两个部分组成?试描述CCD输出信号的特点。
9.4 试述CCD的光敏元和读出移位寄存器工作原理。
9.5 用CCD做几何尺寸测量时应该如何由像元数确定测量精度。
9.6 CCD信号二值化处理电路主要有哪种电路形式,可起到什么作用?9.7说明光纤传感器的结构和特点,试述光纤的传光原理。
9.8 当光纤的折射率N1=1.46,N2=1.45时,如光纤外部介质N0=1,求最大入射角θc的值。
9.9 什么是光纤的数值孔径?物理意义是什么?NA取值大小有什么作用?有一光纤,其纤芯折射率为1.56,包层折射率为1.24,求数值孔径为多少?9.10光纤传感器有哪两大类型?它们之间有何区别?9.11 图9-36为Y结构型光纤位移测量原理图,光源的光经光纤的一个分支入射,经物体反射后光纤的另一分支将信号输出到光探测器上。
光探测器的输出信号与被测距离有什么样关系,试说明其调制原理,画出位移相对输出光强的特性曲线。
9.12光纤可以通过哪些光的调制技术进行非电量的检测,说明原理。
9.13埋入式光纤传感器有哪些用途,举例说明可以解决哪些工程问题。
答案9.1答:1)象限探测器它是利用光刻技术,将一个整块的圆形或方形光敏器件敏感面分隔成若干个面积相等、形状相同、位置对称的区域,这就构成了象限探测器。
PSD光电位置传感器是一种对入射到光敏面上的光点位置敏感的光电器件。
两种器件工作机理不同,但其输出信号与光点在光敏面上的位置有关。
光电位置传感器被广泛应用于激光束对准、平面度检测、二维坐标检测以及位移和振动测量系统。
2)象限探测器有几个明显缺点:它需要分割从而产生死区,尤其当光斑很小时,死区的影响更明显。
若被测光斑全部落入某个象限时,输出的电信号无法表示光斑位置,因此它的测量范围、控制范围都不大,测量精度与光强变化及漂移密切相关,因此它的分辨率和精度受到限制。
四、传感器技术的发展趋势教学目标课,你们想怎样上?方法:评分标准分组:评分标准:(100分制)第一章传感器基础什么是传感器?思考:人身上有传感器吗?是什么类型传感器?传感器传感器的应用第二章光电式传感器光电式传感器的分类:一、预习问题储料仓二、问题解答概念题1、什么是外光电效应、光电管?光电效应光子能量光子能量吸收光子能量外光电效应使电子逸出物体表面光电管:光电阴极光电阳极光电子光电流光照强度光阴极的灵敏度电阻上的电压一定函数关系2、什么是光电倍增管?若干个倍增极逐级轰击次级发射倍增极106~108倍于紫外/可见/近红外光光度计,旋光仪、糖度计,发光分光光度计等3、什么是内光电效应、光敏电阻?电阻率阻值电流内光电效应开关式光电信号电阻率低阻态阻值亮电流原值呈高阻态4、光电二极管、光电三极管的结构?光电特性?反向反向偏置反向电阻光电流与阳极电压U AUminI∮U AU AUzI∮UAI∮UQ。
5、请举光源本身是被测物的光电传感器应用实例。
直接照射某些物理参数6、请举被测物吸收光通量的光电传感器应用实例。
光通量光电元件吸收量1—恒流源 2—半导体激光器 3—半反半透镜 4—反射镜5—被测水样6、9—光电池7、10—电流/电压转换器8—标准水样恒定红外光部分红外光减弱阀值判断电路7、请列举被测物体反射光通量的光电传感器应用实例。
反射反射光通量性质、状态和与光源之间的距离8、请举被测物遮挡光通量的光电传感器应用实例。
光通量减弱尺寸或位置正确位置零遮光面积方向及大小9、什么是光电开关?分别用图片介绍对射式、镜反射式、漫反射式、槽式、光纤式光电开关的用法。
靠近和通过强弱变化电流的变化电隔离的(即电缘绝)“通”与“断”10、什么是计量光栅?莫尔条纹的工作原理?应用举例?等节距刻线结构原理简单、计量精度高和分辨力强11、什么是光纤传感器?其在检测温度、加速度方面怎么应用?光纤自身直接接收长度、折射率、直径振幅(强度)、相位、波长和偏振方向被动式无需光源光强信号电信号考光束与测量光束光程差干涉效应电信号12、什么是红外线传感器?有什么应用?绝对零度热效应温度升高其他物理量自身的温度电信号光—热—电1、如图设计一套检测机构,检测输送带上往前输送的电路板的摆放位置是否正确。
传感器与检测技术知识总结第一章概述1:传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置.一、传感器的组成2:传感器一般由敏感元件,转换元件及基本转换电路三部分组成。
①敏感元件是直接感受被测物理量,并以确定关系输出另一物理量的元件(如弹性敏感元件将力,力矩转换为位移或应变输出)。
②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数(电阻,电感,电容)及电流或电压等电信号。
③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输,处理的电量.二、传感器的分类1、按被测量对象分类(1)内部信息传感器主要检测系统内部的位置,速度,力,力矩,温度以及异常变化.(2)外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态,它有相对应的接触式(触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器)和非接触式(视觉传感器、超声测距、激光测距)。
2、传感器按工作机理(1)物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的(主要有:光电式传感器、压电式传感器).(2)结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的(主要有①电感式传感器;②电容式传感器;③光栅式传感器)。
3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移,温度传感器用于测量温度.4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。
5、按传感器能量源分类(1)无源型:不需外加电源.而是将被测量的相关能量转换成电量输出(主要有:压电式、磁电感应式、热电式、光电式)又称能量转化型;(2)有原型:需要外加电源才能输出电量,又称能量控制型(主要有:电阻式、电容式、电感式、霍尔式).6、按输出信号的性质分类(1)开关型(二值型):是“1”和“0”或开(ON)和关(OFF);(2)模拟型:输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量,其输入/输出可线性,也可非线性;(3)数字型:①计数型:又称脉冲数字型,它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比;②代码型(又称编码型):输出的信号是数字代码,各码道的状态随输入量变化。