文檔：習(xí)題與思考題解答

題庫(kù)與思考題解答〔第8章〕１．光電效應(yīng)有哪幾種？與之對(duì)應(yīng)的光電元件各有哪些？２．常用的半導(dǎo)體光電元件有哪些？它們的圖形符號(hào)如何？圖形符號(hào)見(jiàn)以下圖。３．對(duì)每種半導(dǎo)體光電元件，畫出一種測(cè)量電路。解：半導(dǎo)體光電元件的測(cè)量電路見(jiàn)以下圖。模板資料 資源共享４．什么是光電元件的光譜特性？光敏晶體管的光譜特性。５．光電式傳感器由哪些局部組成？被測(cè)量可以影響光電傳感器的哪些局部？1 解：光電傳感器通常由光源、光學(xué)通路和光電元件三局部組成，如下圖。圖Φ1是光源發(fā)出的光信號(hào)，Φ2是光電器件承受的光信號(hào)，被測(cè)量可以是x 或者x ，它們能夠分別造成光源本身或光學(xué)通路的變化，從而影響傳感器輸出的電信號(hào)I1 光電式傳感器常用的光源有幾種，哪些光源可以用作紅外光源？解：光電式傳感器常用光源有以下幾種。1〕發(fā)光二極管：是一種把電能轉(zhuǎn)變成光能的半導(dǎo)體器件，應(yīng)用廣泛。鎢絲燈泡：這是一種最常用的光源，它具有豐富的紅外線。假設(shè)選用的光電元件對(duì)紅外樣，可有效防止其他光線的干擾。3〕激光：激光與一般光線相比具有能量高度集中，方向性好，單色性好、相干性好等優(yōu)點(diǎn)，是很抱負(fù)的光源。8～9的紅外光源時(shí)，宜承受哪種光電元件做檢測(cè)元件，為什么？值波長(zhǎng)為0.9μm左右，鍺管的峰值波長(zhǎng)為1.5μｍ左右。因此在探測(cè)可見(jiàn)光或赤熱物體時(shí)，多承受硅管。但對(duì)紅外光進(jìn)展探測(cè)時(shí)，承受鍺管較為適宜。模板資料 資源共享模擬式光電傳感器有哪幾種常見(jiàn)形式？是連續(xù)變化的，并與被測(cè)量呈確定的函數(shù)關(guān)系，這類傳感器通常有以下四種形式。1〕光源本身是被測(cè)物，它發(fā)出的光投射到光電元件上，光電元件的輸出反映了光源的某些物理參數(shù)。這種型式的光電傳感器可用于光電比色高溫計(jì)和照度計(jì)。吸取量取決于被測(cè)物的某些參數(shù)?？捎糜跍y(cè)量透亮度、混濁度。3〕恒定光源放射的光通量投射到被測(cè)物上，由被測(cè)物外表反射后再投射到光電元件上。反射光的強(qiáng)弱取決于被測(cè)物外表的性質(zhì)和狀態(tài)，可用于測(cè)量工件外表粗糙度、紙張的白度等。4〕從恒定光源放射出的光通量在到達(dá)光電元件的途中受到被測(cè)物的遮擋，使投射到光電元寸測(cè)量、振動(dòng)測(cè)量等場(chǎng)合。試比較光敏電阻、光電池、光敏二極管和光敏三極管的性能差異，什么狀況下應(yīng)選用哪種器件最為適宜，說(shuō)明其理由。的光線照耀時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的增加而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒(méi)有極性，純PN結(jié)裝在管殼頂部，光線通過(guò)透鏡制成的窗口，可以集中照耀在PN結(jié)上。光敏二極管在電路中通常處于反向偏置狀態(tài)。光敏三極管有兩個(gè)PN結(jié)，因而可以獲得電流增益，它比光敏二極管具有更高的靈敏度。TTL電平輸出的光電開(kāi)關(guān)電路，并表達(dá)其工作原理。解：1〕使用光敏電阻制作的光電開(kāi)關(guān)電路原理圖見(jiàn)以下圖。工作原理如下：有光照時(shí)，光敏電阻LDR的阻值較小，VT1導(dǎo)通，將VT2的基極電位拉低，VT2截止，VD1LDR的阻值快速增大，VT1截止，VT2的基極通過(guò)R4、R5供給的偏置電壓而導(dǎo)通，輸出低電平，發(fā)光二極管VD1發(fā)光。模板資料 資源共享VT1的偏置電路中的光敏電阻換成光敏二極管，根本電路見(jiàn)以下圖。使用光敏三極管的光電開(kāi)關(guān)根本電路見(jiàn)以下圖。模板資料 資源共享某光敏三極管在強(qiáng)光照耀時(shí)間電流為2mA，選用的繼電器吸合電流為40mA，直流電阻為180??，F(xiàn)欲設(shè)計(jì)兩個(gè)簡(jiǎn)潔的光電開(kāi)關(guān)，其中一個(gè)是有強(qiáng)光照耀時(shí)繼電器吸合；另一個(gè)相反，是有強(qiáng)光照耀時(shí)繼電器釋放〔失電〕。請(qǐng)分別畫出兩個(gè)光電開(kāi)關(guān)的電路圖〔只允許承受分立元件放大光電流〕，并標(biāo)出電源極性及選用的電壓值。解：繼電器吸合電流為40mA，直流電阻為180?，故吸合時(shí)兩端的壓降是7.2V，電源電壓取9VVT1與偏置電阻R交換位置即可。某生產(chǎn)線要求對(duì)產(chǎn)品進(jìn)展無(wú)接觸自動(dòng)計(jì)數(shù)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)裝置，要求：畫出傳感器示意圖；畫出測(cè)量電路簡(jiǎn)圖；說(shuō)明其工作原理。解：1〕生產(chǎn)線產(chǎn)品無(wú)接觸自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置示意圖如以下圖所示。測(cè)量電路可參考使用題10或題11的電路圖。模板資料 資源共享工作原理如下：無(wú)遮擋時(shí)，恒定光源發(fā)出的光直接投射到光電元件上。光電元件受信號(hào)脈沖經(jīng)整形后送到計(jì)數(shù)器〔脈沖下沿觸發(fā)〕進(jìn)展計(jì)數(shù)。簡(jiǎn)述反射式光纖位移傳感器的工作機(jī)理和應(yīng)用特點(diǎn)。解：利用光導(dǎo)纖維可以制成微小位移傳感器，原理如以下圖所示。Y形，集合