传感器技术复习指导5

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1、传感器技术复习指导51.光的波粒二象性光具有波动性和粒子性的两重性质，是一种电磁波。电磁波包括的范围很广，从无线波到光波，从X射线到丫射线，都属于电磁波的范围，只是波长不同而已。可见光在整个电磁波谱中只占很小的一部分，即只有波长范围在0.40-0.76微米之间的这一小段电磁波使人眼产生光的感觉。人眼所看见的不同颜色的光实际上是不同波长的电磁波。白光则是各种颜色可见光的混合。光具有干涉、衍射和偏振等现象，这是光波动的特征。光子是具有一定质量、能量和动量的粒子。光能集中在光子上，在发射、吸收及空间传播上具有粒子性。2.逸

2、岀功电子从金属表面逸出时克服表面原子引力所需的能量。3.频谱任何复杂振动都可以分解为许多不同振幅和不同频率的谐振动（即看作这些谐振动的迭加），这些谐振动的振幅按频率排列的图形称为频谱。4•单色光可见光的波长在4000-7600埃之间，即频率在4.3x10,4~7.5xUh赫兹之间。其中每个特定频率的光均称单色光。5.光通量（①）光源在单位时间内，向周围空间辐射出的使人眼产生光感的辐射能，通常用符号①表示。单位为流明（lm）o6.光强（I）光源向周源在该方向上的光强度，用符号I表示，单位坎德拉（cd）。1、光纤的传光原

3、理光纤的传光原理的基础是光的全内反射，当射入的光线的入射角大丁•光纤包层间的临界角吋，就会在光纤的接口上产生全反射，并在光纤内部以同样的角度反复逐次全反射向前传播，直至传递到另一端面。功能型光纤传感器主要使用单模光纤，其光纤本身起传光作用，而且具有测量的功能（敏感元件）。它可以利用外界物理因素改变光纤中光的强度、相位、偏振态或波长，从而对外界因素进行测量和数据传输。有相位调制型、光强调制型和偏振态调制型。非功能型光纤传感器主要使用多模光纤，其光纤木身只起传光作用，不是敏感元件。它是利用在光纤的端面或在两根光纤中间放置

4、光学材料、机械式或光学式的敏感元件感受被测物理量的变化，使透射光或反射光强度随Z发生变化。特点是：结构简单、可靠，技术上容易实现，便于推广应用，但灵嫩度一般比功能型光纤传感器低。冇传输光强调制型和反射光强调制型。2、由光电效应方程式得出的两个基本概念是什么？答：（1）入射光频谱不变时，被照射物体单位时间内发射的光电子数与入射光强度成正比。（2）对某种物体产生外光电效应有最低频率单色光的限制称红限。高于物体红限的入射光，不论多弱，被照射物体也能产生光电发射。低于物体红限的入射光，不论多强，被照射物体也不能产生光电发射.

5、3、试述光电管的简单结构及其光谱特性、伏安特性、光电特性、暗电流的特点。答：光电管由一个（光电）阴极和一个阳极封装在玻璃壳内组成•阴极用化学成分较复杂的阴极涂料制成，其结构基本有半圆筒形金属片和光电阴极材料覆盖在玻璃壳内壁上两种。光谱特性：光电管对入射光的光谱具有选择性。检测不同颜色的光需要选用光电阴极材料不同的光电管，以便使用光谱特性曲线屮灵敏度较高的区段。伏安特性：随着阳极屯压的增加，光电流也增加。当阳极电压达到某个数值后，光电流不再增加，进入饱和状态。随着光通量的增加，饱和阳极电压和饱和阳极电流也增加.它们的大

6、小还与光电管结构及入射光光谱有关.光电特性：光电管上阳极电压足够大，使其工作在饱和电流条件下，正常情况下其光电特性是条直线。暗屯流：暗屯流随着光屯管上阳极屯压的升高而壊加.4、试述光电倍增管结构和工作原理与光电管的异同点。答：在光电管的阴极与阳极之间（光电子飞越的路径上）安装若干个倍增极就成了光电倍增管。倍增极就是二次电子发射体。光电倍增管工作时，倍增极上的电位按其排列的顺序是逐级增高的。光电倍增管在入射光的作用下，光屯阴极发射的光屯子，在第一倍增极电场的作用下加速，以高速打在第一倍增极上并产生二次电子发射。由第一倍

7、增极发射的二次电子在具有更高电位笫二倍增极电场的作用下，加速打在第二倍增极上并产生二次电子发射，这样逐级进行下去，直到最后一级倍增极二次发射的电子被阳极收集为止。曲于光屯倍增管中倍增极二次电子发射系数犬于1,光电流是逐级倍増的,因而光电倍增管比光电管具有更高的灵敏度。5、半导体内光电效应与光强和光频率的关系是什么？答：每种半导体材料产生内光电效应有一个临界光波长的限制，只冇小于临界光波长的光才能使该半导体产生内光电效应。随着照射光强度的增加，内光屯效应增强。6、试述用光敏电阻检测光的原理。答：将光敏电阻作为一个电阻接

8、入含有电源的电路中.当无光照射时，由丁光敏电阻值太大使电路屮电流很小，当有适当波长范围内的光线照射时，因它的阻值变小，电路中电流也就增加。根据电流表测出电流的变化值，即可推知照射光强的人小.由于光敏电阻的光电特性具有非线性，因此光敏电阻不适宜作测量元件，一般作开关元件.7、试述光敏二极管和三极管的结构特点、工作原理及两管间的联系。答：光敏二极管