传感器原理与应用习题第8章光电式传感器
传感器原理及其应用(第二版)部分习题答案
24.875
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第1章 传感器的一般特性
4、何为传感器的静态特性？静态特性的主要技术指标有 哪些？ 答：传感器的静态特性是在稳态信号作用下的输入输出 特性。 衡量静态特性的重要指标有灵敏度、线性度、迟滞、重 复性、稳定性等。
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第1章 传感器的一般特性
5、何为传感器的动态特性？动态特性的主要技术指标有 哪些？ 答：传感器的动态特性是传感器在被测量随时间变化的 条件下输入输出关系。动态特性有分为瞬态响应和频率 响应。
第3章 电感式传感器及其应用
(2) 接成单臂电桥后的电桥输出电压值为： U 0 U 2 Z Z 1 2 Z Z 2 1 U 2 Z Z 0 0 Z Z 0 Z Z 0 U 2 2 Z Z 0 2 4 2 1 8 0 5 . 3 5 - 0 . 1 1 7 V
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第1章 传感器的一般特性
3、对某传感器进行特性测定所得到的一组输入—输出数 据如下：
输入x：0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 输出y；2.2 4.8 7.6 9.9 12.6 15.2 17.8 20.1 22.1 试计算该传感器的非线性度和灵敏度。
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第1章 传感器的一般特性
当衔铁移动Δδ时，单端式传感器的灵敏度△L/△δ为：
k L L 0 0 5 0 4 .5 1 1 0 0 2 3 m H 1 0 .8H /m 3 3 .9 1 2 H /m
若做成差动结构形式，根据差动的变隙式的灵敏度公式 有：
k 差 动 L 2 L 0 0 2 0 5 .5 4 1 0 1 0 2 m 3 H 2 1 .6H /m 6 7 .8 2 4 H /m
故将其做成差动结构后，灵敏精品度将提高一倍。
传感器原理与应用习题第8章光电式传感器
《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书第8章光电式传感器8-1 简述光电式传感器的特点和应用场合，用方框图表示光电式传感器的组成。
8-2 何谓外光电效应、光电导效应和光生伏特效应？答：外光电效应：在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。
光电导效应：在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料电导率的变化的现象。
光生伏特效应：在光线作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象。
8-3 试比较光电池、光敏晶体管、光敏电阻及光电倍增管在使用性能上的差别。
答：光电池：光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能的器件。
它有较大面积的PN结，当光照射在PN结上时，在结的两端出现电动势。
当光照到PN结区时，如果光子能量足够大，将在结区附近激发出电子-空穴对，在N区聚积负电荷，P区聚积正电荷，这样N区和P区之间出现电位差。
8-4 通常用哪些主要特性来表征光电器件的性能？它们对正确选用器件有什么作用？8-5 怎样根据光照特性和光谱特性来选择光敏元件？试举例说明。
答：不同类型光敏电阻光照特性不同，但光照特性曲线均呈非线性。
因此它不宜作定量检测元件，一般在自动控制系统中用作光电开关。
光谱特性与光敏电阻的材料有关，在选用光敏电阻时，应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑，才能获得满意的效果。
8-6 简述CCD图像传感器的工作原理及应用。
8-7 何谓PSD？简述其工作原理及应用。
8-8 说明半导体色敏传感器的工作原理及其待深入研究的问题。
8-9 试指出光电转换电路中减小温度、光源亮度及背景光等因素变动引起输出信号漂移应采取的措施。
8-10 简述光电传感器的主要形式及其应用。
答：模拟式（透射式、反射式、遮光式、辐射式）、开关式。
应用：光电式数字转速表、光电式物位传感器、视觉传感器、细丝类物件的在线检测。
8-11 举出你熟悉的光电传感器应用实例，画出原理结构图并简单说明原理。
传感器原理及工程应用答案
传感器原理及工程应用答案1—1:测量的定义,答:测量是以确定被测量的值或获取测量结果为目的的一系列操作。
所以, 测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较，确定被测量对标准量的倍数。
1—2:什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差,答:绝对误差是测量结果与真值之差,即: 绝对误差=测量值—真值相对误差是绝对误差与被测量真值之比,常用绝对误差与测量值之比,以百分数表示 , 即: 相对误差=绝对误差/测量值×100%引用误差是绝对误差与量程之比,以百分数表示,即: 引用误差=绝对误差/量程×100%1—3什么是测量误差,测量误差有几种表示方法,它们通常应用在什么场合, 答: 测量误差是测得值减去被测量的真值。
测量误差的表示方法:绝对误差、实际相对误差、引用误差、基本误差、附加误差。
当被测量大小相同时，常用绝对误差来评定测量准确度;相对误差常用来表示和比较测量结果的准确度;引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，基本误差、附加误差适用于传感器或仪表中。
2,1:什么是传感器,它由哪几部分组成,它的作用及相互关系如何,答:传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
通常，传感器由敏感元件和转换元件组成。
其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分; 转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。
2—2:什么是传感器的静态特性,它有哪些性能指标,分别说明这些性能指标的含义, 答:传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为传感器的静态特性;其主要指标有线性度、灵敏度、精确度、最小检测量和分辨力、迟滞、重复性、零点漂移、温漂。
灵敏度定义是输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的相应输入量增量Δx之比。
传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。
输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。
《传感器与检测技术》课后习题：第八章(含答案)
第八章习题答案1．什么是光电效应，依其表现形式如何分类，并予以解释。
解：光电效应首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电转换元件变换成电信号,光电效应分为外光电效应和内光电效应两大类：a)在光线作用下，能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应;b)受光照的物体导电率1R发生变化，或产生光生电动势的效应叫内光电效应。
2．分别列举属于内光电效应和外光电效应的光电器件。
解：外光电效应，如光电管、光电倍增管等。
内光电效应，如光敏电阻、光电池和光敏晶体管等。
3．简述CCD 的工作原理。
解：CCD 的工作原理如下：首先构成CCD 的基本单元是MOS 电容器，如果MOS 电容器中的半导体是P 型硅，当在金属电极上施加一个正电压时，在其电极下形成所谓耗尽层，由于电子在那里势能较低，形成了电子的势阱，成为蓄积电荷的场所。
CCD 的最基本结构是一系列彼此非常靠近的MOS 电容器，这些电容器用同一半导体衬底制成，衬底上面覆盖一层氧化层，并在其上制作许多金属电极，各电极按三相（也有二相和四相）配线方式连接。
CCD 的基本功能是存储与转移信息电荷，为了实现信号电荷的转换：必须使MOS 电容阵列的排列足够紧密，以致相邻MOS 电容的势阱相互沟通，即相互耦合；控制相邻MOC 电容栅极电压高低来调节势阱深浅，使信号电荷由势阱浅的地方流向势阱深处；在CCD 中电荷的转移必须按照确定的方向。
4．说明光纤传输的原理。
解：光在空间是直线传播的。
在光纤中，光的传输限制在光纤中，并随光纤能传送到很远的距离，光纤的传输是基于光的全内反射。
当光纤的直径比光的波长大很多时，可以用几何光学的方法来说明光在光纤内的传播。
设有一段圆柱形光纤，它的两个端面均为光滑的平面。
当光线射入一个端面并与圆柱的轴线成θi 角时，根据斯涅耳（Snell ）光的折射定律，在光纤内折射成θj ，然后以θk 角入射至纤芯与包层的界面。
若要在界面上发生全反射，则纤芯与界面的光线入射角θk 应大于临界角φc （处于临界状态时，θr =90º），即:21arcsin k c n n θϕ≥=且在光纤内部以同样的角度反复逐次反射，直至传播到另一端面。
光电式传感器练习题
光电式传感器练习题一、选择题1. 光电式传感器的工作原理是基于哪种效应？A. 帕尔贴效应B. 声光效应C. 光电效应D. 热电效应2. 下列哪种传感器不属于光电式传感器？A. 光电二极管B. 光电三极管C. 热敏电阻D. 光电耦合器3. 光电式传感器中的光电二极管，其主要作用是？A. 发光B. 检光C. 转换光信号为电信号D. 放大电信号二、填空题1. 光电式传感器主要由光源、__________、光电器件和__________组成。
2. 光电式传感器按原理可分为__________、__________和__________三种。
3. 在光电式传感器中，__________是将光信号转换为电信号的元件。
三、判断题1. 光电式传感器只能检测可见光。
（）2. 光电式传感器的输出信号与光照强度成正比。
（）3. 光电式传感器在工业自动化领域应用广泛。
（）四、简答题1. 简述光电式传感器的工作原理。
2. 光电式传感器在日常生活中有哪些应用？3. 如何提高光电式传感器的检测精度？五、应用题1. 某一光电式传感器用于检测生产线上的产品数量，已知光源发出的光强度为1000Lux，光电二极管的灵敏度为0.5A/W。
当产品通过时，光电二极管产生的光电流为50mA。
求产品的透光率。
2. 设计一个基于光电式传感器的自动开关灯系统，简述其工作原理及电路组成。
3. 某一光电式传感器用于检测纸张厚度，已知光源与光电器件之间的距离为10cm，当纸张厚度为0.1mm时，光电器件接收到的光强度为原来的50%。
求纸张的折射率。
六、计算题1. 一个光电二极管在无光照时的反向饱和电流为10nA，当光照强度为100mW/cm²时，光生电流为1μA。
假设光电二极管的响应度为0.6A/W，计算该光电二极管在光照下的光子流量。
2. 一个光电传感器系统使用一个透镜将光聚焦到光电探测器上。
如果透镜的焦距为50mm，光源与透镜的距离为100mm，计算探测器上光斑的大小，假设光源的直径为10mm。
传感器原理与工程应用完整版习题参考答案
《传感器原理及工程应用》完整版习题答案第1章 传感与检测技术的理论基础（P26）1—1：测量的定义？答：测量是以确定被测量的值或获取测量结果为目的的一系列操作。
所以, 测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较， 确定被测量对标准量的倍数。
1—2：什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？1－3 用测量范围为－50～150kPa 的压力传感器测量140kPa 的压力时，传感器测得示值为142kPa ，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解：已知： 真值L ＝140kPa 测量值x ＝142kPa 测量上限＝150kPa 测量下限＝－50kPa∴ 绝对误差 Δ＝x-L=142-140=2(kPa)实际相对误差 ％＝＝43.11402≈∆L δ标称相对误差％＝＝41.11422≈∆x δ引用误差％－－＝测量上限－测量下限＝1)50(1502≈∆γ1－10 对某节流元件（孔板）开孔直径d 20的尺寸进行了15次测量，测量数据如下（单位：mm ）：120.42 120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40 120.43 120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.40试用格拉布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差，并写出其测量结果。
答：绝对误差是测量结果与真值之差, 即: 绝对误差=测量值—真值 相对误差是绝对误差与被测量真值之比,常用绝对误差与测量值之比,以百分数表示 , 即: 相对误差=绝对误差/测量值 ×100% 引用误差是绝对误差与量程之比,以百分数表示, 即: 引用误差=绝对误差/量程 ×100%解：当n ＝15时，若取置信概率P ＝0.95，查表可得格拉布斯系数G ＝2.41。
则 2072.410.03270.0788()0.104d G mm v σ=⨯=<=-，所以7d 为粗大误差数据，应当剔除。
传感器原理及其应用第8章光电式传感器2_图文(精)
当向电极加正偏压时,在电场的作用下,电极下的MOS光敏元及数据面的显微照片CCD光敏元显微照片CCD读出移位寄存器的数据面显微照片2.读出移位寄存器3.电荷的输出8.4.2 8.4.2 线感光单元和存储单元交替排列。
在感光区光敏元件积分(a 被测物是光源(b 被测物吸收光通量(c 被测物是有反射能力的表面(d 被测物遮蔽光通量光电式浊度计工作原理——被测物吸收光通量可发出高分贝笛鸣可发出高分贝笛鸣声的蜂鸣器光电式带材跑偏检测器光电式带材跑偏检测控制器原理1—被测带材;2—卷取电机 ;3—卷取辊;4—液压缸;5—活塞;6—滑台; 7—光电检测装置;8—光源;9、10—透镜;11-光敏;12—遮光罩电阻R1当烟雾进入烟雾室后,烟雾的固体粒子对红外光产生漫反线阵线阵CCD CCD CCD器件精密检测工件直径器件精密检测工件直径器件精密检测工件直径n =60( f /z8.68.6 光栅传感器光栅式传感器有如下的特点:8.6.18.6.1 计量光栅的种类通常在600线/mm以上。
2.圆光栅8.6.2 莫尔条纹8.6.22.莫尔条纹的特性3 误差平均效应(a 刻线对齐 (b 错开W/4 (c 错开W/2 (d 错开3W/42 圆光栅的莫尔条纹(1 径向光栅的莫尔条纹。
在几何量的测量中,径向光栅主要使用两种莫尔条纹:圆弧形莫尔条纹和光闸莫尔条纹。
①圆弧形莫尔条纹。
两块栅距角γ相同的径向光栅以不大的偏心叠合,在光栅的各个部分,栅线的夹角均不同,便形成了不同曲率半径的圆弧形莫尔条纹。
光栅式传感器8.6.38.6.3 光栅式传感器光栅式传感器有多种不同的光学系统,其中,比较常见的有透射式光栅传感器和反射式光栅传感器。
1.透射式光栅传感器光电元器件输出电信号的幅值可用光栅位移量若指示光栅采用路,即可实现对位移的测量。
2.反射式光栅传感器接近,能减小温度误差。
3.光栅测量辨向原理4.细分技术8.7.1 绝对编码器8.7.1绝对式接触式编码器演示绝对式接触式编码器2.绝对编码器的工作原理以4位绝对码盘的光电读出装置为例,如图,由最外向内依3.提高分辨力的措施。
传感器第六、七、八章思考题及习题
第六章 思考题与习题1、什么是压电效应？答：沿着一定方向对某些电介质加力而使其变形时，在一定表面上产生电荷，当外力取消，又重新回到不带电状态，这一现象称为正压电效应。
当在某些电介质的极化方向上施加电场，这些电介质在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场散去，这些变形和应力也随之消失，此即称为逆压电效应。
2、为什么压电传感器不能测量静态物理量？ 答：压电元件送入放大器的输入电压由上式可知，用·当作用在压电元件上的力是静压力（ω=0）时，前置放大器输入电压等于零。
因为电荷就会通过放大器的输入电阻和传感器本身的泄漏电阻漏掉。
所以压电传感器不能测量静态物理量。
3、压电式传感器中采用电荷放大器有何优点？为什么电压灵敏度与电缆长度有关？而电荷灵敏度与电缆长度无关？ 答：p115 ●补充题：1、有一压电晶体，其面积为20mm 2，厚度为10mm ，当受到压力p=10MPa 作用时，求产生的电荷及输出电压：①零度X 切的纵向石英晶体；②利用纵向效应之BaTiO 3（压电陶瓷）。
已知：S=20 mm 2，δ=10mm ，P=10MPa ， 求：Q=？，V=？ 解：①∵ PS d F d Q 1111== 而：)/(1031.21211N c d -⨯= ∴ c PS d Q 10111062.4-⨯== 又∵ SQ S Q C Q U r r a εεδδεε00)/(/=== 而：)/(1085.85.412-0m F r ⨯==εε、 ∴ )(8.5797/0V SQ C Q U r a ===εεδ解②∵ PS d F d Q 3333== 而：)/(10901233N c d -⨯= ∴ c PS d Q 833108.3-⨯== 同上：又∵ SQ S Q C Q U r r a εεδδεε00)/(/=== 而：)/(1085.8120012-0m F r ⨯==εε、 ∴ )(3.1788/0V SQ C Q U r a ===εεδ2、某压电晶体的电容为1000pF;Kq=2.5C/cm,Cc=3000pF,示波器的输入阻抗为1M Ω和并联电容为50pF,求；①压电晶体的电压灵敏度；②测量系统的高频响应③如系统允许的测量幅值误差为5%,可测最低频率时多少？④如频率为10Hz,允许误差为5%,用并联方式，电容值是多少？已知：pF C M R pF C N c k pF C i i c q a 5013000/5.21000=Ω====；；；； 求： 解①∵ a q V C k k /= ∴ )/(105.29N V k V ⨯= 解②依据教材p113(6-14)式 ∵ ic a m im V C C Cd F U k ++=∞=33/)(；而：3333//d F F d F Q k q ===∴ )/(1017.68N V C C C k k ic a qV ⨯=++=解③依据教材p113(6-15)式 因： 222)(1)()(i c a i c a C C C R C C C R k +++++=ωωω高频响应时：1)(*=∞=k k而：%5)(**≤-kk k Lωγ 则：%95)(1)()(222≥+++++=i c a i c a C C C R C C C R k ωωω其中： 解得：Hz f LCL 5.1192==πω 解④因： %5)(**≤-k k k Lωγ 则： %95)(1)()(222≥+++++=i c a i c a C C C R C C C R k ωωω其中：解得：pF C C C C c a 48447=++=3、用石英晶体加速度计及电荷放大器测量机器的振动，已知：加速度计灵敏度为5pC/g,电荷放大器灵敏度为50mV/pC,当机器达到最大加速度值时相应的输出电压幅值为2V ,试求该机器的振动加速度。
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《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书第8章光电式传感器8-1 简述光电式传感器的特点和应用场合，用方框图表示光电式传感器的组成。
8-2 何谓外光电效应、光电导效应和光生伏特效应？答：外光电效应：在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。
光电导效应：在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料电导率的变化的现象。
光生伏特效应：在光线作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象。
8-3 试比较光电池、光敏晶体管、光敏电阻及光电倍增管在使用性能上的差别。
答：光电池：光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能的器件。
它有较大面积的PN结，当光照射在PN结上时，在结的两端出现电动势。
当光照到PN结区时，如果光子能量足够大，将在结区附近激发出电子-空穴对，在N区聚积负电荷，P区聚积正电荷，这样N区和P区之间出现电位差。
8-4 通常用哪些主要特性来表征光电器件的性能？它们对正确选用器件有什么作用？8-5 怎样根据光照特性和光谱特性来选择光敏元件？试举例说明。
答：不同类型光敏电阻光照特性不同，但光照特性曲线均呈非线性。
因此它不宜作定量检测元件，一般在自动控制系统中用作光电开关。
光谱特性与光敏电阻的材料有关，在选用光敏电阻时，应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑，才能获得满意的效果。
8-6 简述CCD图像传感器的工作原理及应用。
8-7 何谓PSD？简述其工作原理及应用。
8-8 说明半导体色敏传感器的工作原理及其待深入研究的问题。
8-9 试指出光电转换电路中减小温度、光源亮度及背景光等因素变动引起输出信号漂移应采取的措施。
8-10 简述光电传感器的主要形式及其应用。
答：模拟式（透射式、反射式、遮光式、辐射式）、开关式。
应用：光电式数字转速表、光电式物位传感器、视觉传感器、细丝类物件的在线检测。
8-11 举出你熟悉的光电传感器应用实例，画出原理结构图并简单说明原理。
8-12 试说明图8-33(b)所示光电式数字测速仪的工作原理。
（1）若采用红外发光器件为光源，虽看不见灯亮，电路却能正常工作，为什么？（2）当改用小白炽灯作光源后，却不能正常工作，试分析原因。
8-13 若采用波长为9100A（m A 10101-= ）的砷化镓发光二极管作光源，宜采用哪几种光电元件作测量元件？为什么？ 8-14 手头有三种光电元件：硫化铊光敏电阻、硫化铅光敏电阻、硅光敏三极管，用可见光为光源，请按下列条件选用光电元件：（1）制作光电开关，开关频率约10Hz ；（2）制作光电开关，开关频率约为104Hz ；（3）作线性测量元件，响应时间10-1s 。
8-15 简述视觉传感器概念、结构组成和工作原理。
*8-16 什么是外光电效应？内光电效应？光生伏特效应？光电导效应？8-17 光电器件中的光照特性、光谱特性分别描述的是光电器件的什么性能？8-18 试述光敏电阻、光敏晶体管、光电池的器件结构和工作原理。
8-19 当光源波长为0.8—0.9μm 时宜采用哪种材料的光敏元件进行测量？8-20 叙述电荷耦合器件（CCD ）的结构和存储电荷与转移电荷的工作过程。
答：CCD 是一种半导体器件，在N 型或P 型硅衬底上生长一层很薄的SiO 2，再在SiO 2薄层上依次序沉积金属电极，这种规则排列的MOS 电容数组再加上两端的输入及输出二极管就构成了CCD 芯片,CCD 可以把光信号转换成电脉冲信号。
每一个脉冲只反映一个光敏元的受光情况，脉冲幅度的高低反映该光敏元受光的强弱，输出脉冲的顺序可以反映光敏元的位置，这就起到图像传感器的作用。
转移电荷的工作过程：如图三相控制是在线阵列的每一个像素上有三个金属电极P1,P2,P3,依次在其上施加三个相位不同的控制脉冲Φ1，Φ2，Φ3，见图（b ）。
CCD 电荷的注入通常有光注入、电注入和热注入等方式。
图(b)采用电注入方式。
当P1极施加高电压时，在P1下方产生电荷包（t =t 0）；当P2极加上同样的电压时，由于两电势下面势阱间的耦合，原来在P1下的电荷将在P1、P2两电极下分布（t =t 1）；当P1回到低电位时，电荷包全部流入P2下的势阱中（t =t 2）。
然后，P3的电位升高，P2回到低电位，电荷包从P2下转到P3下的势阱（t=t3），以此控制，使P1下的电荷转移到P3下。
随着控制脉冲的分配，少数载流子便从CCD 的一端转移到最终端。
终端的输出二极管搜集了少数载流子，送入放大器处理，便实现电荷移动。
8-21 作为光波5μm 红外线的传感器材料有哪些？8-22 作光电管的CdS 材料和InSb 晶体的性质差异是什么？答：InSb 光电管虽然响应速度快，但必须使用液体氮冷却。
8-23 在用光开关检测物体的系统中，指出输出电压的时间波形。
答：光进入受光器输出电压为0V，光不进入时，输出6V，所以下图为所示波形。
8-24 在用光开关检测物体的系统中，由受光器的受光次数，可计算通过输送带上物体的个数，那么，用输送带搬运两种高度的物体时，画出能分别计算两种高度的物体个数的系统组成图。
答：在运输带两边分别设置发光器A和B，受光器A'和B'。
高度低的物体通过时，（下图（a）），受光器A'受光但B'不受光（表1中分别用符号Ο和Ⅹ表示）。
若是高低物体，则A'和B'都不受光（表1中分别用Ⅹ和Ⅹ表示）。
因此可得b图的体统组成图。
受光时（符号Ο）输出是0V（L水平），不受光（符号Ⅹ）时输出是6V（H水平）。
因此，表1变成表2 。
结果，分别数一数输出a,b为L，H时（低的物体）或者H，H时（高的物体）即可。
这是用逻辑电路和计数电路完成的。
8-25 由光电二极管二维阵列组成面型传感器进行图像检测，对图像的分辨率由光电二极管的个数决定，试说明理由。
答：面型传感器由许多的单元构成二维平面，其中每一个小单元都是一个光电二极管，称为像素。
用面型传感器测量物体的形状所得的图像的分辨率最高只能是一个像素。
如果所测得图像长为l ，对应N个像素，分辨率为l/N。
假设N为200，则分辨率最高只能使1/200。
8-26 简述模拟式光电传感器的要求及工作方式。
答：模拟式光电传感器将被测量转换成连续变化的光电流，要求光电元件的光照特性为单值线性，而且光源的光照均匀恒定。
属于这类的传感器的工作方式有：（1）被测物体本身是光辐射源，由它释出的光射向光电元件；（2）被测物体位于恒定光源与光电元件之间，根据被测物对光的吸收程度或对其谱线的选择来测定被测参数；（3）恒定光源射出的光投射到被测物体上，再从其表面反射到光电元件上，根据反射的光通量多少测定被测物表面性质和状态；（4）被测物位于恒定光源与光电元件之间，根据被测物阻挡光通量的多少来测定被测参数；（5）时差测距：恒定光源发出的光投射于目的物，然后反射到光电元件，根据发射与接收之间的时间差测出距离。
8-27 光电效应可分几类？说明其原理并指出相应的光电器件。
答：光电效应是指物体吸收了光能后转换为该物体中某些电子的能量而产生电效应的现象。
分为：外光电效应和内光电效应两种，其中内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。
外光电效应：在光的照射下，电子逸出物体表面而产生光电子发射的现象。
条件：小于红限波长（或大于其红限频率）即根据爱因斯坦光电效应方程，要使一个电子从物体表面逸出，必须使光子的能量大于该物体的表面逸出功，超过部分的能量表现为逸出电子的动能。
外光电效应多发生于金属和金属氧化物。
基于外光电效应原理工作的光电器件有光电管和光电倍增管。
内光电效应：半导体材料中处于价带的电子吸收光子能量，通过禁带跃入导带，使导带内电子浓度和价带内空穴增多，即激发出光生电子-空穴对，从而使半导体材料产生电效应。
条件：光子能量必须大于材料的禁带宽度DE。
内光电效应按其工作原理可分为两种：1）光电导效应：半导体受光照后电阻率变化的现象。
过程：当光照射到半导体材料上时，价带中的电子受到能量大于或等于禁带宽度的光子轰击，并使其由价带越过禁带跃入导带，使材料中导带内的电子和价带内的空穴浓度增加，从而使电导率变大。
基于光电导效应原理工作的光电器件有光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管。
2）光生伏特效应：光照产生电子-空穴对在结电场作用下，电子®N区，空穴®P区，其积累使PN结两边的电位发生变化，PN结两端出现一个因光照而产生电动势的现象，称为光生伏特效应，常称为光电池。
基于该效应的光电器件有光电池和光敏二极管、光敏三极管。
8-28 光电器件的基本特性有哪些？它们各是如何定义的？答：1）光电流：光敏元件的两端加上一定偏置电压后，在某种光源的特定照度下产生或增加的电流称为光电流。
2）暗电流：光敏元件在无光照时，两端加电压后产生的电流称为暗电流。
3）光照特性：当光敏元件加一定电压时，光电流与光敏元件上光照度之间的关系。
4）光谱特性（又称光谱响应）：当光敏元件加一定电压时，若照射在光敏元件上的是一单色光，且入射光功率不变，光电流随入射光波长变化而变化的关系。
5）伏安特性：在一定照度下，光电流与光敏元件两端的电压的关系。
6）频率特性：在相同的电压和相同幅值的光强度下，当入射光受不同的正弦交变频率调制时，光敏元件输出的光电流和灵敏度随调制频率变化的关系。
7）温度特性：环境温度变化后，光敏元件的光学性质也将随之改变的现象。
8-29 硅光电池的结构是什么？答：在N型硅片上渗入P型杂质形成一个大面积PN结而成。
8-30 简述光电传感器的物理基础以及光电效应的种类和所对应的光敏元件。
答：物理基础：光电效应。
在光线作用下能使电子逸出物体表面的称外光电效应，有光电管、光电倍增管。
在光线作用下能使电阻率改变的称内光电效应（光电导效应），有光敏电阻、光电管。
在光线作用下能使物体产生一定方向电动势的称光生伏特效应，有光电池。
8-31 光电效应有哪几种类型？与之对应的光电元件各有哪些？简述各光电元件的优缺点。
答：光电效应根据产生结果的不同，通常可分为外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种类型。
光电管和光电倍增管是属于外光电效应的典型光电元件。
光电倍增管的优点是灵敏度高，比光电管高出几万倍以上，输出线性度好，频率特性好；缺点是体积大，易破碎，工作电压高达上千伏，使用不方便。
因此它一般用于微光测量和要求反应速度很快的场合。
基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管。
光敏电阻具有很高的灵敏度，光谱响应的范围可以从紫外线区域到红外线区域，而且体积小，性能稳定，价格较低，所以被广泛应用在自动监测系统中。
在使用光敏电阻时，光电流并不是随光强改变而立刻做出相应的变化，而是具有一定的滞后，这也是光敏电阻的缺点之一。