傳感器及檢測技術(shù)課后習(xí)題答案解析-資料下載頁
2025-06-18 06:44本頁面
【正文】 光纖中，光的傳輸限制在光纖中，并隨光纖能傳送到很遠(yuǎn)的距離，光纖的傳輸是基于光的全內(nèi)反射。當(dāng)光纖的直徑比光的波長大很多時，可以用幾何光學(xué)的方法來說明光在光纖內(nèi)的傳播。設(shè)有一段圓柱形光纖，它的兩個端面均為光滑的平面。當(dāng)光線射入一個端面并與圓柱的軸線成θi角時，根據(jù)斯涅耳（Snell）光的折射定律，在光纖內(nèi)折射成θj，然后以θk角入射至纖芯與包層的界面。若要在界面上發(fā)生全反射，則纖芯與界面的光線入射角θk應(yīng)大于臨界角φc（處于臨界狀態(tài)時，θr=90186。），即: 且在光纖內(nèi)部以同樣的角度反復(fù)逐次反射，直至傳播到另一端面。5．光纖傳感器常用的調(diào)制原理有哪些？解：1）強(qiáng)度調(diào)制原理2）相位調(diào)制原理3）頻率調(diào)制原理4）偏振調(diào)制原理6．紅外線的最大特點是什么？什么是紅外傳感器？解：紅外線的最大特點是具有光熱效應(yīng)，可以輻射熱量，它是光譜中的最大光熱效應(yīng)區(qū)。能將紅外輻射量的變化轉(zhuǎn)換為電量變化的裝置稱為紅外探測器或紅外傳感器。紅外傳感器一般由光學(xué)系統(tǒng)、探測器、信號調(diào)理電路及顯示系統(tǒng)等組成。7．光敏電阻、光電池、光敏二極管和光敏三極管在性能上有什么差異，它們分別在什么情況下選用最合適？解：光敏電阻 （1） 伏安特性：在一定照度下，流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)系稱為光敏電阻的伏安特性。光敏電阻在一定的電壓范圍內(nèi)，其IU曲線為直線，說明其阻值與入射光量有關(guān)，而與電壓、電流無關(guān)。在給定的偏壓情況下，光照度越大，光電流也就越大；在一定光照度下，加的電壓越大，光電流越大，沒有飽和現(xiàn)象。光敏電阻的最高工作電壓是由耗散功率決定的，耗散功率又和面積以及散熱條件等因素有關(guān)。（2）光譜特性：光敏電阻的相對光敏靈敏度與入射波長的關(guān)系稱為光譜特性，亦稱為光譜響應(yīng)。光敏電阻的靈敏度是不同的。從圖中可見硫化鎘光敏電阻的光譜響應(yīng)的峰值在可見光區(qū)域，常被用作光度量測量（照度計）的探頭。而硫化鉛光敏電阻響應(yīng)于近紅外和中紅外區(qū)，常用做火焰探測器的探頭。（3）光照特性：由于光敏電阻的光照特性呈非線性，因此不宜作為測量元件，一般在自動控制系統(tǒng)中常用作開關(guān)式光電信號傳感元件。（4）溫度特性：光敏電阻受溫度的影響較大。當(dāng)溫度升高時，它的暗電阻和靈敏度都下降。溫度變化影響光敏電阻的光譜響應(yīng)，尤其是響應(yīng)于紅外區(qū)的硫化鉛光敏電阻受溫度影響更大。光敏二極管（1）光譜特性：一般來講，鍺管的暗電流較大，因此性能較差，故在可見光或探測赤熱狀態(tài)物體時，一般都用硅管。但對紅外光進(jìn)行探測時，鍺管較為適宜。（2）伏安特性：光敏晶體管的光電流比相同管型的二極管大上百倍。（3）溫度特性：從特性曲線可以看出，溫度變化對光電流影響很小，而對暗電流影響很大，所以在電子線路中應(yīng)該對暗電流進(jìn)行溫度補償，否則將會導(dǎo)致輸出誤差。光電池（1）光譜特性：光電池對不同波長的光的靈敏度是不同的。光譜響應(yīng)峰值所對應(yīng)的入射光波長是不同的。可見硅光電池可以在很寬的波長范圍內(nèi)得到應(yīng)用。（2）光照特性：光電池在不同光照度下，光電流和光生電動勢是不同的，它們之間的關(guān)系就是光照特性。短路電流在很大范圍內(nèi)與光照強(qiáng)度成線性關(guān)系，開路電壓（負(fù)截電阻RL無限大時）與光照度的關(guān)系是非線性的，并且當(dāng)照度在2000 lx時就趨于飽和了。因此光把電池作為測量元件時，應(yīng)把它當(dāng)作電流源的形式來使用，不能用作電壓源。（3）溫度特性：光電池的溫度特性是描述光電池的開路電壓和短路電流隨溫度變化的情況。由于它關(guān)系到應(yīng)用光電池的儀器或設(shè)備的溫度漂移，影響到測量精度或控制精度等重要指標(biāo)，因此溫度特性是光電池的重要特性之一。開路電壓隨溫度升高而下降的速度較快，而短路電流隨溫度升高而緩慢增加。由于溫度對光電池的工作有很大影響，因此把它作為測量器件應(yīng)用時，最好能保證溫度恒定或采取溫度補償措施。第九章1． 超聲波在介質(zhì)中有哪些傳播特性？解：超聲波在各種介質(zhì)中的波速不同，超聲波會被傳播介質(zhì)吸收及散射，從而造成波動能量的損失。一般稱為吸收損失，也稱衰減，頻率愈低的超聲波衰減愈小。當(dāng)超聲波經(jīng)過性質(zhì)不同的介質(zhì)交界面時，一部分會反射，其余的會穿透過去。這種反射或穿透的強(qiáng)度，由這兩個交界介質(zhì)的特性阻抗Z 決定。介質(zhì)的特性阻抗差越大，反射率也就越大。超聲波射入交界面除了部分反射外，其余的全部穿透過去，2． 什么是超聲波的干涉現(xiàn)象？解：如果在一種介質(zhì)中傳播幾個聲波，于是會產(chǎn)生波的干涉現(xiàn)象。由不同波源發(fā)出的頻率相同、振動方向相同、相位相同或相位差恒定的兩個波在空間相遇時，某些點振動始終加強(qiáng)，某些點振動始終減弱或消失，這種現(xiàn)象稱為超聲波的干涉現(xiàn)象。 完美WORD格式編輯
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