第9章光电式传感器

第9章新型传感器习题答案1．光纤传感器的性能有何特殊之处？主要有哪些应用？答：光导纤维传感器(简称光纤传感器)是七十年代迅速发展起来的一种新型传感器。

光纤传感器具有灵敏度高，不受电磁波干扰，传输频带宽，绝缘性能好，耐水抗腐蚀性好，体积小，柔软等优点。

目前已研制出多种光纤传感器，可用于位移、速度、加速度、液位、压力、流量、振动、水声、温度、电压、电流；磁场、核辐射等方面的测量。

应用前景十分广阔。

2．红外线温度传感器有哪些主要类型？它与别的温度传感器有什么显著区别？答：能把红外辐射转换成电量变化的装置，称为红外传感器，主要有热敏型和光电型两大类。

热敏型是利用红外辐射的热效应制成的，其核心是热敏元件。

由于热敏元件的响应时间长，一般在毫秒数量级以上。

另外，在加热过程中，不管什么波长的红外线，只要功率相同，其加热效果也是相同的，假如热敏元件对各种波长的红外线都能全部吸收的话，那么热敏探测器对各种波长基本上都具有相同的响应，所以称其为“无选择性红外传感器”。

这类传感器主要有热释电红外传感器和红外线温度传感器两大类。

光电型是利用红外辐射的光电效应制成的，其核心是光电元件。

因此它的响应时间一般比热敏型短得多，最短的可达到毫微秒数量级。

此外，要使物体内部的电子改变运动状态，入射辐射的光子能量必须足够大，它的频率必须大于某一值，也就是必须高于截止频率。

由于这类传感器以光子为单元起作用，只要光子的能量足够，相同数目的光子基本上具有相同的效果，因此常常称其为“光子探测器”。

这类传感器主要有红外二极管、三极管等。

3．红外线光电开关有哪些优越的开关特性？答：红外线光电开关具有表面反射率低、环境特性优越、回差距离远、响应频率高、输出状态灵活、检测方式多样、输出形式多等许多优越的开关特性。

4．超声波发生器种类及其工作原理是什么?它们各自特点是什么?答：超声波发生器有压电式超声波发生器和磁致伸缩超声波发生器两种。

压电式超声波发生器就是利用压电晶体的电致伸缩现象制成的。

简要说明光电式传感器的应用和特点
光电式传感器是一种利用光电效应进行检测和测量的装置。

它通过将光源和光电元件（如光敏二极管或光电二极管）组合在一起，利用光的反射、吸收或透过来实现对光信号的感测。

以下是光电式传感器的一些应用和特点：
应用：
1.接近传感器：光电式接近传感器可用于检测物体的存在
或接近，例如自动门的开关、自动灯光控制等。

2.光电编码器：光电式传感器可以用于测量旋转、线性或
角度位置，并广泛应用于机械、自动化和工业控制系统中。

3.反射式传感器：光电式反射式传感器可用于检测物体的
反射光，常用于印刷、包装行业中的标签检测、物体计数等。

4.光栅传感器：光电式光栅传感器可用于检测物体的速度、
位置或旋转，常用于电梯、输送带等运动控制系统中。

特点：
1.非接触式检测：光电式传感器能够在不接触被测物体的
情况下进行检测，不会对被测物体造成损坏或污染。

2.高精度和快速响应：光电式传感器具有较高的精度和快
速的响应时间，可以实时检测到物体的位置、速度或其他特性。

3.良好的环境适应性：光电式传感器在各种环境条件下都
能正常工作，如光照强度变化、温度变化等。

4.长寿命和可靠性：光电式传感器通常具有较长的使用寿命和较高的可靠性，适用于长期运行和工业环境中的应用。

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9章光电式传感器一、单项选择题1、下列光电式传感器中属于有源光敏传感器的是（）。

A. 光电效应传感器B. 红外热释电探测器C. 固体图像传感器D. 光纤传感器2、下列光电器件是根据外光电效应做出的是（）。

A. 光电管B. 光电池C. 光敏电阻D. 光敏二极管3、当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系称为光电管的（）。

A. 伏安特性B. 光照特性C. 光谱特性D. 频率特性4、下列光电器件是基于光导效应的是（）。

A. 光电管B. 光电池C. 光敏电阻D. 光敏二极管5、光敏电阻的相对灵敏度与入射波长的关系称为（）。

A. 伏安特性B. 光照特性C. 光谱特性D. 频率特性6、下列关于光敏二极管和光敏三极管的对比不正确的是（）。

A. 光敏二极管的光电流很小，光敏三极管的光电流则较大B. 光敏二极管与光敏三极管的暗点流相差不大C. 工作频率较高时，应选用光敏二极管；工作频率较低时，应选用光敏三极管D. 光敏二极管的线性特性较差，而光敏三极管有很好的线性特性7、光电式传感器是利用（）把光信号转换成电信号。

A. 被测量B. 光电效应C. 光电管D. 光电器件8、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9、基于光生伏特效应工作的光电器件是（）A．光电管 B.光敏电阻C．光电池 D.光电倍增管10、CCD以（）为信号A. 电压B.电流C．电荷 D.电压或者电流11、构成CCD的基本单元是（）A. P型硅B.PN结C. 光电二极管D.MOS电容器12、基于全反射被破坏而导致光纤特性改变的原理，可以做成（）传感器，用于探测位移、压力、温度等变化。

A.位移B.压力C.温度D.光电13、光纤传感器一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和( )两个重要部件。

A.反射镜B.透镜C.光栅D.光探测器14、按照调制方式分类，光调制可以分为强度调制、相位调制、频率调制、波长调制以及( )等，所有这些调制过程都可以归结为将一个携带信息的信号叠加到载波光波上。

光电式传感器实验报告光电式传感器实验报告引言：在现代科技的快速发展中，传感器作为一种重要的技术手段，广泛应用于各个领域。

光电式传感器作为其中的一种，以其高灵敏度、快速响应和可靠性等特点，被广泛应用于自动化控制、环境监测、医疗仪器等领域。

本实验旨在通过实际操作，深入了解光电式传感器的原理、特性以及应用。

一、实验目的本实验的主要目的是通过实际操作，掌握光电式传感器的工作原理和特性，并了解其在实际应用中的一些注意事项。

二、实验仪器与材料1. 光电式传感器：本实验使用的是一款基于光敏二极管的光电式传感器，具有高灵敏度和快速响应的特点。

2. 光源：实验中使用的是一款高亮度的LED灯，用于提供光源。

3. 示波器：用于观察和记录光电式传感器输出信号的波形。

4. 电源和电缆：用于给光电式传感器和光源供电。

三、实验步骤1. 连接电路：首先，将光电式传感器的正极和负极分别与电源的正极和负极相连，确保电路连接正确无误。

2. 设置示波器：将示波器的探头连接到光电式传感器的输出端，调整示波器的参数，使其适合观察光电式传感器的输出信号。

3. 测量光电式传感器的输出信号：打开电源，使光源照射到光电式传感器上，观察示波器上的波形变化，并记录下来。

4. 改变光源的亮度：调整光源的亮度，观察光电式传感器输出信号的变化，并记录下来。

5. 改变光源的距离：保持光源的亮度不变，改变光源与光电式传感器的距离，观察光电式传感器输出信号的变化，并记录下来。

四、实验结果与分析通过实验观察和记录，我们得到了一系列关于光电式传感器输出信号的数据。

根据实验结果可以得出以下结论：1. 光电式传感器的输出信号随着光源亮度的增加而增大，当光源足够亮时，输出信号达到稳定的最大值。

2. 光电式传感器的输出信号随着光源与传感器的距离增加而减小，当距离过远时，输出信号趋近于零。

3. 光电式传感器的响应时间非常短，当光源亮度发生变化时，传感器能够迅速响应并输出相应的信号。

光电式传感器工作原理
首先，光电式传感器的光源发出一束光线，这个光源可以是LED、激光等光源。

光线穿过透镜，形成一个光斑，这个光斑照射在目标物体上。

当目标物体经过光斑时，光线被遮挡，光斑的亮度发生变化。

其次，光电元件接收到被遮挡后的光线，光电元件可以是光敏电阻、光敏二极
管等。

光电元件将接收到的光信号转换为电信号，其大小与光线的强度成正比。

当目标物体遮挡光线时，光电元件输出的电信号会发生变化。

最后，信号处理电路对光电元件输出的电信号进行放大、滤波、数字化处理，
最终输出一个数字信号。

这个数字信号可以被微处理器、PLC等设备接收并进行
进一步的处理，比如控制执行器的动作、显示检测结果等。

总的来说，光电式传感器的工作原理是利用光源发出光线，目标物体遮挡光线后，光电元件接收到的光信号发生变化，通过信号处理电路进行处理，最终输出一个数字信号。

光电式传感器具有检测速度快、精度高、寿命长等特点，广泛应用于工业自动化控制、物体计数、安全防护等领域。

在实际应用中，我们需要根据具体的检测要求选择合适的光源、光电元件和信
号处理电路，以及合适的安装位置和检测距离，从而确保光电式传感器能够准确可靠地工作。

同时，我们也需要注意保持光源和光电元件的清洁，避免灰尘或污物影响检测效果。

总之，光电式传感器是一种重要的工业自动化检测设备，它的工作原理简单明了，应用广泛。

通过了解光电式传感器的工作原理，我们可以更好地应用和维护这一类传感器，为工业生产和生活提供更好的服务。