光电检测技术第二版答案

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1、光电检测技术第二版答案 光电检测技术第二版答案 、填空题 1.对于光电器件而言，最重要的参数是、 和。 2.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成。 3.光电三极管的工作过程分为和。 4.激光产生的基本条件是受激辐射、和。 5. 非平衡载流子的复合大致可以分为和。 6.在共价键晶体中，从最内层的电子直到最外层的价电子都正好填 满相应的能带，能量最高 的是填满的能带，称为价带。价带以上的能带，其中最低的能带常 称 为，与之间的区域称为。 7.本征半导体在绝对零度时，又不受光、电、磁等外界条件作用， 此时导带中没有， 价带中没有，所以不能。 8.载流子的运动有两种型式，和。 9.

2、发光二极管发出光的颜色是由材料的决定的。 10. 光电检测电路一般情况下由、组成。 11. 光电效应分为内光电效应和效应，其中内光电效应包括和，光 敏电阻属于效应。 12.半导体对光的吸收一般有、和这 五种形式。 13. 光电器件作为光电开关、光电报警使用时，不考虑其线性，但要考虑。 14.半导体对光的吸收可以分为五种，其中和可以产生光电效应。 15.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成，光电倍增管的光谱响应曲线主要取决于材料的性质。 16.描述发光二极管的发光光谱的两个主要参量是和。 17.检测器件和放大电路的主要连接类型有、和等。 18.使用莫尔条纹法进行位移-数字量变换

3、有两个优点，分别是和。 19.电荷耦合器件（ccd）的基本功能是和。 20.光电编码器可以按照其构造和数字脉冲的性质进行分类，按照信号性质可以分为和。 21.交替变化的光信号，必须使所选器件的大于输入信号的频率才能测出输 入信号的变化。 22.随着光电技术的发展，可以实现前后级电路隔离的较为有效的器件是。 23.硅光电池在偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且动态范围较大。 24.发光二极管的峰值波长是由决定的。 二、名词解释 1. 光亮度： 2. 本征半导体： 3. n型半导体： 4. 载流子的扩散运动： 5. 光生伏特效应： 6. 内光电效应： 7.光电效应 8.量子效率 9.

4、分辨率 10.二次调制 11.二值化处理 12.光电检测技术 13.响应时间 14.热电偶 15.亮度中心检测法 三、判断正误 1. a/d变换量化误差不随输入电压变化而变化，是一种偶然误差。（） 2. 采样/保持电路起到信号保持作用的保持电容，电容容量愈大电压下降愈慢，所以保持电 容越大越好。（） 3. 光电倍增管的光电阴极上发射出光电子的最大速度随入射光光子能量的增大而增大。 （） 4. 影响光电器件探测极限的因素是噪声，噪声是可以消除或减小的。（） 5. 光电倍增管的光谱响应曲线与光电阴极的光谱响应曲线相同，主 要取决于光电阴极材料 的性质。（） 6. 光敏电阻是光电导效应器件。（） 7

5、. ccd驱动信号中三相与两相的电极结构是一样的。（） 8. ccd器件按像敏元的排列形式可以分为一维和二维两种。（） 9. 光电耦合器件具有信号传输的单向性，所以只适用于的直流或数 字脉冲信号。（） 10. 雪崩二极管在使用时要加高反向偏压。（） 四、简答题 1光电检测器件和热电检测器件的比较。 2简述光电池与光电二极管的区别。 3.简述光电检测电路设计依据及其设计要求。 4.对于扩散型pin硅光敏二极管来说，i层主要起到了什么作用？ 5简述变像管和像增强管的工作原理及区别？ 6. 探测器件在进行极为微弱的信号探测时，有时要放入液氮中使用，为什么？ 7.简述光电池与光电二极管的相同点和区别。

6、 8. 简述光电检测电路的组成及各部分的作用。 9.以热敏电阻探测温度为例，分析热敏电阻典型桥路的输出电压变化?u与热敏电阻温度变化?t之间关系？ 10.光电导体的灵敏度大小取决于哪些因素？为什么要把光敏电阻的 形状制成蛇形？在微弱的光照下，光电导和光强之间 是什么样的关系？ 11.简述像点轴外偏移检测的像偏移法测位移的工作原理. 12.雪崩光敏二极管和光电倍增管的异同？ 13.帧转移型面阵ccd的组成及工作过程？ 14.简单画出光电成像系统的原理方框图？ 15.在微弱辐射作用下，光电导材料的光电灵敏度有什么特点？当辐 射增强，该特点有何变化？ 16.psd器件的主要特点是什么？画图说明激光三

7、角法测量中psd的作用。 17.cmos图像传感器与ccd图像传感器的主要区别是什么？ 18.说明热释电摄像管中斩光器的作用。当斩光器的微电机出现不转 或转速变慢故障时，会发生什么现象？ 19.单元光电信号的二值化处理方法有哪些，其各自有何特点？ 20.激光扫描系统的组成及测量原理 21.光栅莫尔条纹的产生原理及在位移测量中的作用和特点？ 五、分析题 1. 简述差动法双通道测量系统的工作原理，分析双通道测量系统比 单通道测量系统相比有什么优点。 2. 分析比较增量式编码器与绝对是编码器的异同点。 3.分析热释电探测器的工作原理，并进一步说明为什么热释电探测 器件要工作在居里温度以下？ 4.火炮

8、身管直线度测量系统主要由哪些部分组成？分析如何进行身 管内膛直线度的测量。 5.如何使用激光扫描测量的方式实现圆柱体直径的测量？ 6.试说明脉冲法激光测距仪的组成及工作原理，并分析其测距精度？ 7.如下图电路所示，简要说明如何使用光敏电阻实现路灯自动点熄 控制？ 六、设计题 1.某造纸厂生产的纸张为宽1米的长条状，需要切成长2米/张，根 据下图裁纸机和浮动阈值二值化电路，试设计一个光电检测系统来 实现，阐述其原理并画出系统示意图。 1. 设某只cds光敏电阻的最大功耗为30mw，光电导灵敏度 sg?=?0.5x10?-6 s/lx，暗电导 g0=0 。试求当 cds 光敏电阻上的偏 置电压为

9、20v 时的极限照度。 2. 在如图所示的照明灯控制电路中，将上题所给的cds光敏电阻用作光电传感 器，若已知继电器绕组的电阻为5 k?，继电器的吸合电流为2ma，电阻r ?1k?。求为使继电器吸合所需要的照度。要使继电器在 3lx时吸合，问应如何调整电阻器r？ 3. 在如图所示的电路中，已知rb ?820?，re ?3.3k?,uw ?4v，光敏电阻为rp，当光照度为40lx时输出电压为6v，80lx时为9v。 设该光敏电阻在30100lx之间的?值不变。试求： （1）输出电压为8v时的照度。 （2）若re增加到6k?，输出电压仍然为8v，求此时的照度。 （3）若光敏面上的照度为70lx，求

10、re ?3.3k?与re ?6k?时输出的电压。 （4）求该电路在输出电压为 8v时的电压灵敏度。 4. 影响光生伏特器件频率响应特性的主要因素有哪些？为什么pn 结型硅光电二极管的最高工作频率小于等于107hz？ 5为什么在光照度增大到一定程度后，硅光电池的开路电压不再随 入射照度的增大而增大？硅光电池的最大开路电压为多少？为什么 硅光电池的有载输出电压总小于相同照度下的开路电压？ 6硅光电池的内阻与哪些因素有关？在什么条件下硅光电池的输出 功率最大？ 答：（1）极电容，串接电阻，串接电阻越小越好。 （2）显然，存在着最佳负载电阻ropt，在最佳负载电阻情况下负 载可以获得最大的输出功率pm

11、ax 7 光生伏特器件有几种偏置电路？各有什么特点？ 8. 选择最适当的答案填入括号中（只有一个答案正确） （1）用光电法测量某高速转轴（15000r/min）的转速时，最好选 用（d）为光 电接收器件。 apmt b cds光敏电阻 c 2cr42硅光电池 d 3du型光电三极管 （2）若要检测脉宽为10?7 s的光脉冲，应选用（a）为光电变换 器件。 a pin型光电二极管 b 3du型光电三极管 c pn结型光电二极管 d2cr11硅光电池 （3）硅光电池在（d）偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的 线性关系，且动态范围较大。 a恒流 b 自偏置 c零伏偏置 d反向偏置 （4）硅光电池

12、在（b）情况下有最大的功率输出。 a开路 b自偏置 c零伏偏置 d反向偏置 9. 假设调制波是频率为500hz，振幅为5v，初相位为0的正弦波，载波频率为10khz，振幅为50v，求调幅波的表达式、带宽及调制度。 10. 利用 2cu22 光电二极管和 3dg40 三极管构 成如下图所示的探测电路。已知光电二极管的电 流灵敏度 si =?0.4?a / ?w ，其暗电流id=?0.2?a ，三极管3dg40 的电流放大倍数 =50 ，最高入射辐射功率为 400 ?w 时的拐点电压 uz =?1.0v 。求入射辐射功率最大时，电阻 re 的值与输出信号uo 的幅值。入射辐射变化 50?w 时的输

13、出电压变换量为多少？利用 2cu22光电二极管和3dg40三极管构成如图3-46所示的探测电路。已知光电二极管的电流灵敏度si ?0.4?a/?w，其暗电流id ?0.2?a，三极管3dg40 的电流放大倍数?50 ，最高入射辐射功率为 400 ?w时的拐点电压uz ?1.0v。求入射辐射功率最大时，电阻re 的值与输出信号uo的幅值。入射辐射变化50?w时的输出电压变换 量为多少？ 11.真空光电倍增管的倍增极有哪几种结构？各有什么特点？ 13光电倍增管产生暗电流的原因有哪些？如何降低暗电流？ 14. 怎样理解光电倍增管的阴极灵敏度和阳极灵敏度？二者的区别是什么？二者有什么关系？ 你说知道的检测系统的工作原理。 （1）光电检测技术在工业生产领域中的应用： 在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位? （2）