光电管为什么能代替眼睛的视觉？

大家都知道，人和绝大多数动物都是用眼睛来看东西的。我们看到一个东西，是因为这个东西发出的光线或者反射的光线进人了人的眼睛。光是具有能量的，一小份能量的光，就称为一个光子，不同能量的光子对应不同波长的光，看起来就是不同的颜色。当数以万亿计的光子进入眼睛，到达视网膜时，就引起视网膜上视细胞的兴奋，兴奋传递到大脑，形成视觉，我们就看到了这样东西。

在自动门的一侧有一个光源，它发出的红外线照射到另一侧的光电管上，由于人的眼睛看不到红外线，所以你通常并没有觉察。当你走到门口时，身体挡住了红外线，光电管就感受到一个光线变化的信号，触发相应线路把门打开，就像是看到了人一样。因此，人们又把这种用途的光电管叫电眼。光电管（phototube）基于外光电效应的基本光电转换器件。光电管可使光信号转换成电信号。光电管分为真空光电管和充气光电管两种。光电管的典型结构是将球形玻璃壳抽成真空，在内半球面上涂一层光电材料作为阴极，球心放置小球形或小环形金属作为阳极。若球内充低压惰性气体就成为充气光电管。光电子在飞向阳极的过程中与气体分子碰撞而使气体电离，可增加光电管的灵敏度。用作光电阴极的金属有碱金属、汞、金、银等，可适合不同波段的需要。光电管灵敏度低、体积大、易破损，已被固体光电器件所代替。光电管原理是光电效应。一种是半导体材料类型的光电管，它的工作原理光电二极管又叫光敏二极管，是

光电管结构原理图

利用半导体的光敏特性制造的光接受器件。当光照强度增加时，PN结两侧的P区和N区因本征激发产生的少数载流子浓度增多，如果二极管反偏，则反向电流增大，因此，光电二极管的反向电流随光照的增加而上升。

光电二极管是一种特殊的二极管，它工作在反向偏置状态下。常见的半导体材料有硅、锗等。如我们楼道用的光控开关。还有一种是电子管类型的光电管，它的工作原理用碱金属（如钾、钠、铯等）做成一个曲面作为阴极，另一个极为阳极，两极间加上正向电压，这样当有光照射时，碱金属产生电子，就会形成一束光电子电流，从而使两极间导通，光照消失，光电子流也消失，使两极间断开。

几千年来，锁从私有制的象征逐渐演变成人类安全的守护者。它的生产材料已经从木材、金属发展到今天的电子材料，使锁具步入现代化、自动化阶段。

古代的锁

在中国，5000多年前的仰韶文物中，发现了安装在建筑木框架上的木锁。在国外，考古学家还发现了古代木锁，钥匙又长又大。早期的木锁很简单，就是通过门上的开口来拨动门闩，来锁上或打开门。这种锁没有什么“机制”可言。它只能用来防止“君子”。

春秋战国时期，木锁有了很大的改进。门的木栓上钻了一个圆孔。圆孔上下装有木棍，被视为“机构”。钥匙由铜制成，形成一个“山”形，大约2英尺长。如果没有钥匙，锁就很难打开。

汉代发明了一种金属d簧锁。锁里有两块以上的板状铜板。根据簧片的装置和键孔的形状来配置钥匙。它可能会有很多变化。没有匹配的钥匙，很难打开锁，而且安全性很高。这种金属锁在中国已经使用了2000年。

明朝，中国制造了当时世界上最大的船闸——“龙凤锁”。它的表面镀金，足够一个人使用。开锁有两把钥匙，一把刻着“飞龙”，另一把刻着“凤凰图”。开锁时先用飞龙钥匙，后用凤凰钥匙，再推动“李天王”头像才能打开锁。

锁中之“王”

1860年，美国莱纳斯和他的儿子发明了子d锁。车内有多组高低排列的滑动金属d珠，限制了锁芯的转动。只有清除d珠上的障碍物，锁才能打开。与木锁、芦苇锁相比，d簧锁具有做工好、保密性强、组合性好、耐用性强等优点，因此一问世就非常受欢迎。

普通的子d锁一侧装有一排d珠，称为“单向单列”d珠。上世纪60年代，出现了一种双向单列d锁，即两侧各安装一排d珠。后来发明了四向四排和多向多列子d锁，使锁的结构越来越复杂，没有钥匙很难打开。

子d锁通常是平的。1974年，一家美国公司生产了一种“异形子d防撬锁”。子d上刻有精密加工的凹槽。当有人撬开锁来撬动锁芯时，凹槽会锁住锁芯，防止锁芯转动。后来，根据沟槽的原理，“工”形和“丁”形d珠被广泛使用。

为了防止锁被撬开，人们还在锁芯钥匙槽的形状上做文章。20世纪40年代，欧洲出现了“s”形沟槽。槽上有三个不等的肋片，由曲线组成，中心线基本闭合。近年来，德国制造了一个弯曲的沟槽。槽为不规则曲线形状，可设计成多种形状。另外，一块凸面方形障碍物，防戳性很高。

子d锁的结构仍在不断改革，其安全性和保密性不断增强。时至今日，虽然人们利用声、光、电、磁等先进技术创造出多种现代锁具，但子d锁仍然是世界上最常用的锁，占据了锁具“王”的主导地位。

现代锁具

磁卡锁由塑料卡或铝卡制成，磁路固定，对准磁路即可解锁。它在早期被广泛应用于酒店。这种锁没有锁孔，但在锁体的一侧有一个矩形槽。开锁时，将嵌有与槽孔相匹配的磁铁的金属片放入矩形槽内，作用于锁内的四个d簧，锁打开。当带有磁铁的金属板离开槽时，锁中的d簧返回并锁定锁。

早期，磁卡锁可以用小磁盘检测锁内的磁极，从而准备一把具有相同磁力的钥匙来打开锁。后来，日本发明了一种带有磁盘旋转机构的磁力锁。里面有一个由永久磁铁制成的磁盘。在插入相同磁力的钥匙后，它会在两个磁力的吸力和推力下工作和切换。由于磁盘是旋转的，插入一个小磁盘很难找到磁力线。即使找到磁丝，磁盘上的基点也找不到。因此，不可能用异物开锁。

电脑门锁，具有与ATM相似的功能。电子门锁还有一个特殊的插孔。只要插入同一房间号的电子卡，相应的密码就会存储在电子卡中。电子门锁中的自动识别系统将这些代码读出并发送给微型计算机。微机根据存储器中相应的数据核对密码后，输出一个控制信号，使门锁自动打开。

门自动打开，卡上的一排排圆孔起作用。仔细观察会发现，这些洞并不是全部贯通，有的贯通，有的贯通。这种通行证和不通行证的安排成为一种密码，当卡上的密码与门锁中的密码相同时，门就会打开。有意思的是，有些酒店允许客人拿电子卡作为纪念品，一旦客人离开，酒店将立即更改密码。小偷没有机会利用它。

这种锁在受控光或电磁辐射的作用下产生电控信号，从而 *** 作机电部分的开启或关闭。国外有一种光控锁，光的遮挡依赖于光罩。它的工作原理是在光源和传感器之间插入一些带窗的金属板。正常情况下，金属板被复位d簧的自由伸展张力推到正确的极限位置。金属板（或遮光板）上的窗户相互错开，与光通道不在一条直线上，造成光的阻挡。钥匙插入钥匙槽后，将挡板推到组合位置，车窗与光通道对齐重叠，光线投射到传感器上产生电控信号，打开锁。

语音控制锁不需要钥匙。只要锁体上的钢球被击中几下，锁就会“咔嚓”一声自动打开。由于锁内装有微型集成电路板，声音可以转化为电流来控制门锁的开关。

日本有一种“声波锁”，只要你在锁孔处吹口哨，锁就会自动打开。无论是钢球击打的声音，还是呼啸的声音，还是拍手的声音，音程和次数都是解锁的秘诀。

现在有一种更先进的语音 *** 作门锁，当主人说一个预先确定的“密语”时，它会自动打开“秘密语言”当然是无效的“密语”是对的，但说话人不是真正的主人，锁还是打不开。这种语音识别是由锁紧装置的计算机处理的。其原理是人的语言是由发声器官按一定的规则运动而产生，最后以声波的形式辐射出去。因此，声波包含了发音的特点。声控门锁是利用计算机从声波中提取出说话人的语音特征或语言特征，如音调的升降、共振的频率位置等，从而进行识别。只要开门器的发音特征与存储的特征一致，计算机就会把声波转换成电流来开锁。

指纹锁内有一个“电眼”（称为半导体固态照相机）和一台微型计算机。当锁打开时，手指被压在门外装饰性的小孔中。当电眼看到指纹时，会立即将图像发送给计算机。计算机对输入的指纹特征和预先存储的指纹特征进行比较和识别。如果两者匹配，计算机将发出解锁命令。

“电子看门狗”

“电子看门狗”实际上是一种高科技电子设备，可以为主人把门。上世纪90年代初，德国发明了看门的电脑系统。它将摄像机与计算机连接起来，存储访客和熟人的面部图像以供识别。上世纪90年代中期，国外开发了一种“电子看门狗”，可以日夜识别人的面部表情。它由红外摄像机和计算机组成。要想进门，人们必须输入密码并摘下眼镜才能看到相机的正面照片。这是一个人面部的热像，叫做“温度记录”。科学研究发现，人体面部血管的冷却方式是不同的。即使体温变化，面部的冷却方式也不会改变。整容术后即使是血管损伤也不会改变。

近年来，一家法国公司开发了一种不同于一般电子安全装置的“电子看门狗”。它不接电线，通过无线电波传输密码，并与控制中心联系。它包括烟雾收集器、红外探测器和温度传感器。如果有人潜入房间，传感器就会打开警报，发出警报，甚至报警。它所得到的信息是通过计算机分析得到的，可以判断紧急程度。

电子管，是一种最早期的电信号放大器件。被封闭在玻璃容器（一般为玻璃管）中的阴极电子发射部分、控制栅极、加速栅极、阳极（屏极）引线被焊在管基上。利用电场对真空中的控制栅极注入电子调制信号，并在阳极获得对信号放大或反馈振荡后的不同参数信号数据。早期应用于电视机、收音机扩音机等电子产品中，近年来逐渐被半导体材料制作的放大器和集成电路取代，但目前在一些高保真的音响器材中，仍然使用低噪声、稳定系数高的电子管作为音频功率放大器件（香港人称使用电子管功率放大器为“胆机”）。

优缺点

电子管体积大、功耗大、发热厉害、寿命短、电源利用效率低、结构脆弱而且需要高压电源的缺点，它的绝大部分用途已经被固体器件晶体管所取代。优点:1、电子管负载能力强2、线性性能优于晶体管3、工作频率高4、高频大功率领域的工作特性要比晶体管更好

所以仍然在一些地方（如大功率无线电发射设备，高频介质加热设备）继续发挥着不可替代的作用。

种类

（一）按用途分类

电子管

按其用途的不同可分为电压放大管、功率放大管、充气管、闸流管、引燃管、变频管、整流管、检波管、调谐指示管（电眼）、稳压管等。

（二）按电极数分类

电子管按其电极数的不同可分为电压放大管、三极管、四极管、五极管、六极管、七极管、八极管、九极管和复合管等。三极以上的电管又称为多极管或多栅管。

（三）按外形分类

电子管按其外形及外壳材料可分为瓶形玻璃管（ST管）、“橡实”管、筒形玻璃管（GT管）、大型玻璃管（G式管）、金属瓷管、小型管（也称花生管或指形管、MT管）、塔形管（灯塔管）、超小型管（铅笔形管）等多种。

（四）按内部结构分类

电子管按其内部结构可分为单二极管、二极管、双二极三极管、双二极管极管、单三极管、功率五极管、束射四极管、束射五极管、双一极管、二极——五极复合管、又束射四极管、三极-五极复合管、三极-六极复合管、三极-七极复合管、束射功率各处室等多种类型。

（五）按阴极的加热方式分类

电子管按阴极的加热方式可分为直热式阴极电子管（电流直接通过阴极使其达到热电子发射状态）和旁热式阴极电子管（通过阴极旁的灯丝加热阴极）。

（六）按屏蔽方式分类

电子管按屏蔽方式可分为锐截止屏蔽电子管和遥截止屏蔽电子管。

（七）按冷却方式分类

电子管按冷却方式可分为水冷式电子管、风冷式电子管和自然冷却式电子管。

---