第四讲光电检测技术复习要求：1、了解光电管的结构、工作原理、工作特性（光谱特性、光电特性），理解光电效应方程式，能用光电管组成光电控制开关：2、掌握光敏电阻、光电池、光敏晶体管的结构、工作原理、特点及应用；能根据基本工作特性（尤其光谱特性、光电特性）来正确选用它们：3、掌握光纤传感器的结构、工作原理，应用、特点，测量位移的原理；4、能选用合适的光电传感器组成计数、转速测量、安全保护系统：能设计光电报警电路并分析报警原理。一名词解释1）光子5）暗电流2）光电子3）光电流4）暗电阻9）光谱6）亮电阻7）亮电流8）光生载流子10）光通量11）光强12）照度13）材料的红限14）逸出功15）光电效应16）外光电效应17）内光电效应18）光生伏特效应二填空题量转换为1、光电传感器是将量的器件，其工作原理是基于半导体材料的效应：若用这种传感器测量机械物理量，需将它们先转换为量。2、光电传感器主要有等几种类型。3、光电效应有三类，即：其中光敏电阻的检测原理是基于：光电管基于：光敏管基于：光电池基于4、光电管主要由等几部分组成：检测不同颜色的光需选用不同5、光敏电阻完成信号转换的实质原因是6、光电器件的基本工作特性有7、可检测红外线的光敏电阻材料有：可检测紫外线的有
第四讲 光电检测技术 复习要求： 1、了解光电管的结构、工作原理、工作特性（光谱特性、光电特性），理 解光电效应方程式，能用光电管组成光电控制开关； 2、掌握光敏电阻、光电池、光敏晶体管的结构、工作原理、特点及应用； 能根据基本工作特性（尤其光谱特性、光电特性）来正确选用它们； 3、掌握光纤传感器的结构、工作原理，应用、特点，测量位移的原理； 4、能选用合适的光电传感器组成计数、转速测量、安全保护系统；能设 计光电报警电路并分析报警原理。 一 名词解释 1）光子 2）光电子 3）光电流 4）暗电阻 5）暗电流 6）亮电阻 7）亮电流 8）光生载流子 9）光谱 10）光通量 11）光强 12）照度 13）材料的红限 14）逸出功 15）光电效应 16）外光电效应 17）内光电效应 18）光生伏特效应 二 填空题 1、光电传感器是将_量转换为_量的器件，其工作原理是基于半导体材料的_ 效应；若用这种传感器测量机械物理量，需将它们先转换为_量。 2 、 光 电 传 感 器 主 要 有 _ 、 _ 、 _ 、 _ 、 _、_等几种类型。 3、光电效应有三类，即_、_、_；其中光敏电阻的 检测原理是基于_；光电管基于_；光敏管基于_；光电 池基于_。 4、光电管主要由_、_、_等几部分组成；检测不同颜 色的光需选用不同_。 5、光敏电阻完成信号转换的实质原因是_ _。 6、光电器件的基本工作特性有_、_、_、 _、_、_。 7、可检测红外线的光敏电阻材料有_；可检测紫外线的有
：可检测可见光的有8、光电器件的光谱特性表明，它们各有自己的，因而它们的灵敏度对有选择性：光敏电阻的阻值与有关，不同半导体材料的光谱特性也不同。9、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决定于产生的10、半导体光电池是基于，受光照射时，可直接将能转换为能的一种有源器件，它实质上是一个11、光电池材料有：其中使用最广泛的是12、为了提高流过光敏二极管的光电流，使用时一方面应，另一方面应13、接在电路中的光敏二极管，在不受光照射时，处于状态：受光照射时处于状态。14、一般来说，在检测可见光或探测赤热状态物体时，都采用光敏管：对红外光进行探测时，则用管较合适。15、外光电效应又称内光电效应又称光生伏特效应又称16、光纤式传感器由组成；光波沿光纤传播是以方式进行的。17、传统的传感器是以转换为基础，以为变换和传输的载体，利用导线来传送信号：光纤传感器则以为基础，以为变换和传输的载体，利用光导纤维来传送信号。18、应用光纤传感器时，只要将被测非电量的变化转换成光波的四个参数之一的变化，就可实现非电量的测量。19、把，称为对光波进行调制，按调制方式，光纤传感器可分为四种形式。的作用，还起着的作用，由20、功能型光纤传感器的光纤不仅起着作用，对光波的调制它对光波进行调制：传光型光纤传感器的光纤仅仅起着需要依靠其它元件来实现。和21、由光电传感器构成的检测系统，按输出量性质可分为两类
_；可检测可见光的有_。 8、光电器件的光谱特性表明，它们各有自己的_ _，因而它们的灵敏度对_有选择性；光敏电 阻的阻值与_有关，不同半导体材料的光谱特性也不同。 9、某种半导体能否产生光电效应，决定于照射光的_，而光的强度只决定 于产生的_。 10、半导体光电池是基于_，受光照射时，可直接将_能转换为_能的一种 有源器件，它实质上是一个_。 11、光电池材料有_；其中使用最广泛的是_。 12、为了提高流过光敏二极管的光电流，使用时一方面应_，另一方面应 _。 13、接在电路中的光敏二极管，在不受光照射时，处于_状态；受光照射时处于 _状态。 14、一般来说，在检测可见光或探测赤热状态物体时，都采用_光敏管；对红外光 进行探测时，则用_管较合适。 15、外光电效应又称_，内光电效应又称_，光生伏特效应又 称_。 16、光纤式传感器由_、_、_组成；光波沿光纤传播是以 _方式进行的。 17、传统的传感器是以_转换为基础，以_为变换和传输的载体，利用 导线来传送_信号；光纤传感器则以_为基础，以_为变换和传输的 载体，利用光导纤维来传送_信号。 18、应用光纤传感器时，只要将被测非电量的变化转换成光波的_、_、 _、_四个参数之一的变化，就可实现非电量的测量。 19、把_，称为对光波进行调制，按调制方式，光纤传感器可 分为_、_、_、_四种形式。 20、功能型光纤传感器的光纤不仅起着_的作用，还起着_的作用，由 它对光波进行调制；传光型光纤传感器的光纤仅仅起着_作用，对光波的调制 需要依靠其它元件来实现。 21、由光电传感器构成的检测系统 ，按输出量性质可分为_和 _两类
三选择题1、当光敏电阻受到光照时，其电阻值9A）不变B）变化不大C）急剧减小D）成倍增加2、当环境温度升高时，光敏电阻的灵敏度B）下降C)不变A）升高域。域：PbS适用于3、Si材料适用于范围：ZnS适用于A）红外线B）紫外线C）可见光材料。4、不仅用于检测x射线，也可用于检测α、β、射线的是D) PbSA) ZnSB) SiC) CdS5、光敏电阻一般不用作A）光电开关B）光电计数C）光照测量D）防盗报警6、可用于导弹制导的光敏材料是。A) ZnSB) SiC) CdsD)PbSe7、用于制作楼道照明灯的光控元件一般是QA）光电管B）光敏电阻C）光电池D）光敏二极管8、用于制作楼道照明灯的光敏元件的材料可以是A) ZnSB) SiC) Pbs9、把光电池作为敏感元件时，应该把它当作形式使用。A）电阻B）电压源C）电流源状态。10、光敏二极管在电路中通常处于A）正偏B）反偏C）无极性11、温度变化对的输出信号影响较小。B）光电池A）光敏电阻C）光敏晶体管12、光电管属光敏电阻属光电池是属光敏管属A）能量控制型：B）能量转换型；C）物性型D）结构型13、适宜作光测量的有，适宜作光电开关的有9A）光电管B）光敏电阻C）光敏二极管D）光电池14、光敏三极管的灵敏度比光敏二极管0A)高B)低C)一样15、在半导体光电元件中最稳定的是0A）光敏电阻B）光敏二极管C）光电池
三 选择题 1、当光敏电阻受到光照时，其电阻值_。 A）不变 B）变化不大 C）急剧减小 D）成倍增加 2、当环境温度升高时，光敏电阻的灵敏度_。 A）升高 B）下降 C）不变 3、Si 材料适用于_范围；ZnS 适用于_域；PbS 适用于_域。 A）红外线 B）紫外线 C）可见光 4、不仅用于检测 x 射线，也可用于检测、、射线的是_材料。 A）ZnS B）Si C）CdS D）PbS 5、光敏电阻一般不用作_。 A）光电开关 B）光电计数 C）光照测量 D）防盗报警 6、可用于导弹制导的光敏材料是_。 A）ZnS B）Si C）CdS D）PbSe 7、用于制作楼道照明灯的光控元件一般是_。 A）光电管 B）光敏电阻 C）光电池 D）光敏二极管 8、用于制作楼道照明灯的光敏元件的材料可以是_。 A）ZnS B）Si C）PbS 9、把光电池作为敏感元件时，应该把它当作_形式使用。 A）电阻 B）电压源 C）电流源 10、光敏二极管在电路中通常处于_状态。 A）正偏 B）反偏 C）无极性 11、温度变化对_的输出信号影响较小。 A）光敏电阻 B）光电池 C）光敏晶体管 12、光电管属_，光敏电阻属_，光电池是属_，光敏管属_。 A）能量控制型； B）能量转换型； C）物性型 D）结构型 13、适宜作光测量的有_，适宜作光电开关的有_。 A）光电管 B）光敏电阻 C）光敏二极管 D）光电池 14、光敏三极管的灵敏度比光敏二极管_。 A）高 B）低 C）一样 15、在半导体光电元件中最稳定的是_。 A）光敏电阻 B）光敏二极管 C）光电池
四判断题(1、光可以被看作是由一连串具有一定能量的粒子即光电子所构成。()2、光电子发射时的初动能与照射光的强度无关。C)3、从金属表面发射的光电子数与照射光的强度成正比。)4、只要强度足够的入射光照在阴极材料上就能产生光电发射。()5、电子吸收的光子能量全部转换为飞出金属表面的初动能。()6、不同的阴极材料对同一种波长的光来说具有不同的灵敏度。)C7、同一种阴极材料对不同波长的光也具有不同的灵敏度。()8、常将光电管做成光电倍增管的目的是使光电流放大。C)9、内光电效应表明，物质受到光照后在内部产生电流。)C10、检测红色光线可选用PbSe材料制成的光敏电阻。()11、光敏电阻是一种线性测量元件，可用来测量光照强度。C)12、光敏电阻比较适宜作开关报警元件。()13、光敏电阻的阻值与光的入射频率有关。()14、一般应根据入射光的颜色来选择光敏材料。C)15、在使用时希望光敏电阻的暗电阻值越大越好。()16、当光强改变时，光敏电阻中的光电流立刻发生相应的变化。C)17、光敏电阻中的光电流是指在一定电压下受光照时流过的电流。()18、不同材料的光电池其光谱峰值位置是不同的。()19、光电池是一种线性测量元件，可用来测量光照强度。()20、光电池既可当作电源使用，也可当作计数元件使用。)(21、在应用硅光电池作测量元件时，最好使其工作在接近短路状态。)22、在应用硅光电池作测量元件时，最好保证恒温或采用温度补偿措施。（C)23、光敏三极管比光敏二极管具有更高的灵敏度。()24、当检测系统要求快速时，往往选择光敏晶体管。()25、光敏二极管和发光二极管在工作电路中都是反向接法。C)26、光波沿光纤传播是以折射方式进行的。()27、传光型光纤传感器的光纤传光又传感。C)28、以任何角度从光纤端部入射的光线都能产生全反射。)(29、光电传感器都是物性型传感器。()30、光电传感器可实现非接触测量
四 判断题 1、光可以被看作是由一连串具有一定能量的粒子即光电子所构成。 （ ） 2、光电子发射时的初动能与照射光的强度无关。 （ ） 3、从金属表面发射的光电子数与照射光的强度成正比。 （ ） 4、只要强度足够的入射光照在阴极材料上就能产生光电发射。 （ ） 5、电子吸收的光子能量全部转换为飞出金属表面的初动能。 （ ） 6、不同的阴极材料对同一种波长的光来说具有不同的灵敏度。 （ ） 7、同一种阴极材料对不同波长的光也具有不同的灵敏度。 （ ） 8、常将光电管做成光电倍增管的目的是使光电流放大。 （ ） 9、内光电效应表明，物质受到光照后在内部产生电流。 （ ） 10、检测红色光线可选用 PbSe 材料制成的光敏电阻。 （ ） 11、光敏电阻是一种线性测量元件，可用来测量光照强度。 （ ） 12、光敏电阻比较适宜作开关报警元件。 （ ） 13、光敏电阻的阻值与光的入射频率有关。 （ ） 14、一般应根据入射光的颜色来选择光敏材料。 （ ） 15、在使用时希望光敏电阻的暗电阻值越大越好。 （ ） 16、当光强改变时，光敏电阻中的光电流立刻发生相应的变化。 （ ） 17、光敏电阻中的光电流是指在一定电压下受光照时流过的电流。 （ ） 18、不同材料的光电池其光谱峰值位置是不同的。 （ ） 19、光电池是一种线性测量元件，可用来测量光照强度。 （ ） 20、光电池既可当作电源使用，也可当作计数元件使用。 （ ） 21、在应用硅光电池作测量元件时，最好使其工作在接近短路状态。 （ ） 22、在应用硅光电池作测量元件时，最好保证恒温或采用温度补偿措施。（ ） 23、光敏三极管比光敏二极管具有更高的灵敏度。 （ ） 24、当检测系统要求快速时，往往选择锗光敏晶体管。 （ ） 25、光敏二极管和发光二极管在工作电路中都是反向接法。 （ ） 26、光波沿光纤传播是以折射方式进行的。 （ ） 27、传光型光纤传感器的光纤既传光又传感。 （ ） 28、以任何角度从光纤端部入射的光线都能产生全反射。 （ ） 29、光电传感器都是物性型传感器。 （ ） 30、光电传感器可实现非接触测量。 （ ）
五问答题1、试述各光电器件检测光的原理。2、从各光电器件（如光敏电阻）材料的光谱特性曲线可得到哪些共同结论？3、从各光电器件的光电特性曲线的特点可得出什么结论？4、半导体内光电效应与光强和光频率有什么关系？5、光敏电阻、光电池、光敏晶体管有哪些优缺点？举出应用实例。6、固态图像传感器有哪些特点？其主要用途有哪些？7、光纤传感器有哪些优缺点？可用于哪些非电量的测量？8、从光纤传感器的位移测量曲线可得到什么结论？9、模拟量光电传感器检测系统有哪儿种形式？画图说明。六设计题1、有一旋转轴，需测量其转速，请用光敏晶体管或光纤传感器作传感元件并配备其它测量电路及仪表设计一套电测系统。画出系统示意（框）图，简述测量原理。（对必要的处理加以说明，设计两种方案：反射式和透射式2、选用一光电传感器，设计一套光控安全保护系统。画出电路图，简述报警、保护原理。要求：有延时、复位、灵敏度（报警点）可调、声光报警及自动断电停机等5项功能。（初始状态为有光照，无光照（光被挡住）时报警、断电。）3、请用光电管作敏感元件设计一个光控开关。画出系统示意图。说明工作原理。4、选用一光电传感器，设计一套产品计数器。画出电路图，简述计数原理。5、选用一光电传感器，设计一套液位检测系统。画出系统示意图，简述测量原理。6、选用一光电传感器，设计楼道光控开关。画出电路图，简述控制原理
五 问答题 1、试述各光电器件检测光的原理。 2、从各光电器件（如光敏电阻）材料的光谱特性曲线可得到哪些共同结论？ 3、从各光电器件的光电特性曲线的特点可得出什么结论？ 4、半导体内光电效应与光强和光频率有什么关系？ 5、光敏电阻、光电池、光敏晶体管有哪些优缺点？举出应用实例。 6、固态图像传感器有哪些特点？其主要用途有哪些？ 7、光纤传感器有哪些优缺点？可用于哪些非电量的测量？ 8、从光纤传感器的位移测量曲线可得到什么结论？ 9、模拟量光电传感器检测系统有哪几种形式？画图说明。 六 设计题 1、有一旋转轴，需测量其转速，请用光敏晶体管或光纤传感器作传感元件并配备其它测 量电路及仪表设计一套电测系统。画出系统示意（框）图，简述测量原理。（对必要的处 理加以说明，设计两种方案：反射式和透射式） 2、选用一光电传感器，设计一套光控安全保护系统。画出电路图，简述报警、保护原理。 要求：有延时、复位、灵敏度（报警点）可调、声光报警及自动断电停机等 5 项功能。（初 始状态为有光照，无光照（光被挡住）时报警、断电。） 3、请用光电管作敏感元件设计一个光控开关。画出系统示意图。说明工作原理。 4、选用一光电传感器，设计一套产品计数器。画出电路图，简述计数原理。 5、选用一光电传感器，设计一套液位检测系统。画出系统示意图，简述测量原理。 6、选用一光电传感器，设计楼道光控开关。画出电路图，简述控制原理