传感器应用技能实训习题答案_10

技能训练十光电传感器

二、思考题

1．填空题

（1）光电式传感器的工作基础是光电效应，能将光信号的变化转换为电信号的变化。

（2）按照工作原理的不同，

（3）光电效应通常分为外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种类型。

（4）常见的基于内光电效应的光敏元件有光敏电阻和光敏晶体管。

（5）光电开关是一种利用光电效应做成的开关。根据检测方式的不同，光电开关可分为对射式、漫反射式、镜面反射式和槽式四种类型。

（6）光敏晶体管传感器是光敏二极管、光敏三极管和光电耦合器的总称。

（7）光电传感器可以检测出所收到的光信号的变化，然后借助光敏元件将光信号的变化转换成电信号，进而输出到处理器中进行处理以实现控制。

（8）光电色质检测器中的传感器属于被测物反光类型的传感器。

（9）光敏二极管工作在反向偏置状态下，即光敏二极管的正极接电源负极，光敏二极管的负极接电源正极。

（10）光敏三极管工作时集电结反偏，发射结正偏。

2．选择题

（1）光敏电阻的工作基础是（ b ）效应。

a．外光电效应b．内光电效应c．光生伏特效应

（2）光敏电阻在光照下，阻值（ a ）。

a．变小b．变大c．不变

（3）光敏二极管工作在（ b ）偏置状态，无光照时（ c ），有光照时（ d ）。

a．正向b．反向c．截止d．导通

（4）光敏三极管与光敏二极管相比，灵敏度（a ）。

a．高b．低c．相同

（5）以下元件中，属于光源的有（acde ），属于光电元件的有（bf ）。

a．发光二极管b．光敏三极管c．光电池

d．激光二极管e．红外发射二极管f．光敏二极管

（6）光敏电阻上可以加直流电压，也可以加交流电压。加上电压后，无光照射时，由于光敏电阻的阻值（a ），电路中只有很（b ）的暗电流；当有适当波长的光照射时，光敏电阻的阻值变（b ），电路中电流也随之变（a ），称为光电流。根据光电流的大小，即可推算出入射光的强弱。

a．大b．小c．相同

（7）在光线作用下，半导体电导率增加的现象属于（b）。

a．外光电效应b．内光电效应c．光电发射

（8）（ b ）一般用于光的测量、控制和光电转换。

a．发光二极管b．光敏电阻c．光电池d．激光二极管（9）自动调光台灯中使用的光敏元件是（ d ）。

a．发光二极管b．光敏二极管c．光敏三极管d．光敏电阻（10）光电式传感器属于（ b ）传感器。

a．接触式b．非接触式

3．问答题

（1）光电式传感器可分为哪几类？分别举出几个例子加以说明。

答：光电传感器分为光敏电阻传感器和光敏晶体管传感器。

光敏电阻是利用半导体的内光电效应制成的电阻值随入射光强弱的变化而变化的传感器。一般用于光的测量、控制和光电转换。如紫外光敏电阻器主要用于探测紫外线强度；红外光敏电阻器则广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱、红外通信等国防、科学研究和工农业生产中；可见光光敏电阻器主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门，航标灯、路灯、光电计数器、烟雾报警器、光电跟踪系统等方面。

光敏晶体管传感器广泛应用于各种检测技术。除了用于检测光强、光照度外，也用于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、加速度等。

（2）光电效应有哪几种？与之对应的光电元件有哪些？

答：光电效应通常分为外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种类型。

在光线的作用下，电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，基于外光电效应的光电元件有光电管和光电倍增管；在光线的作用下，物体的导电性能发生改变的现象称为内光电效应，基于内光电效应的光电元件有光敏电阻和光敏晶体管等；在光线的作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应，基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。

（3）造纸厂经常需要测量纸张的“白度”以提高产品质量，请设计一个自动检测纸张“白度”的仪器，要求如下：

a．画出传感器光路图b．画出转换电路图c．简要说明工作原理

答：如下图所示，当纸的颜色为白色时，光电传感器输出的电信号经电桥、放大后，与给定色质相比较，两者一致，输出电压为零，；当纸张的颜色不够白时，光敏晶体管收到的光信号会发生变化，其输出的电信号也随之变化，经电桥、放大后，与给定色质相比较就有比较电

压差输出。

（4）图10-24给出了光电式鼠标的外形结构及工作原理图，鼠标内部安置了两个相互垂直的滚轴，分别是X方向的滚轴和Y方向的滚轴，这两个滚轴都与一个可以滚动的小球接触，小球滚动时会带动两个滚轴转动，试分析其工作过程。

图10-24光电式鼠标的外形结构和工作原理图

答：由题意可知，鼠标内部有一个可以滚动的小球，当鼠标移动时小球会跟着一块滚动。还有两个相互垂直的滚轴与小球接触，小球滚动时会带动两个滚轴转动，这两个滚轴一个用来探测X方向的运动，另一个用来探测Y方向的运动。每个滚轴连着一根轴，这个轴又带着一个开孔圆盘。在开孔圆盘的两侧分别装有一个光源和一个光敏元件。当滚轴滚动时，轴和圆盘一块跟着旋转，圆盘外围的间隔孔阻隔了光源发出的光线，因此另一边的光敏元件就接收到了光脉冲，光脉冲的频率和鼠标移动的距离和速度相关。处理芯片读取光敏元件的脉冲并且把它转换成二进制，然后通过鼠标电缆将此二进制数据送给电脑。

（5）如图10-25所示，说明光电式传感器工作原理。

答：该光电传感器属于被测物遮光型，被测物体置于光源（发射器）和光敏晶体管（接收器）之间，光源发出的光经过被测物时，被遮去其中一部分，使投射到光敏晶体管上的光信号的强度发生改变，输出的电信号发生相应变化。