光電檢測技術(shù)-試題庫

--.z..z."光電檢測"題庫一、填空題對于光電器件而言，最重要的參數(shù)是、和。光電倍增管由陽極、光入射窗、電子光學(xué)輸入系統(tǒng)、和等構(gòu)成。光電三極管的工作過程分為和。激光產(chǎn)生的根本條件是受激輻射、和。非平衡載流子的復(fù)合大致可以分為和。在共價(jià)鍵晶體中，從最內(nèi)層的電子直到最外層的價(jià)電子都正好填滿相應(yīng)的能帶，能量最高7.本征半導(dǎo)體在絕對零度時(shí)，又不受光、電、磁等外界條件作用，此時(shí)導(dǎo)帶中沒有，價(jià)帶中沒有，所以不能。載流子的運(yùn)動有兩種型式，和。發(fā)光二極管發(fā)出光的顏色是由材料的決定的。光電檢測電路一般情況下由12.半導(dǎo)體對光的吸收一般有13.光電器件作為光電開關(guān)、光電報(bào)警使用時(shí)，不考慮其線性，但要考慮。14.半導(dǎo)體對光的吸收可以分為五種，其中和可以產(chǎn)生光電效應(yīng)。曲線主要取決于材料的性質(zhì)。描述發(fā)光二極管的發(fā)光光譜的兩個(gè)主要參量是和。檢測器件和放大電路的主要連接類型有、和等。18..使用莫爾條紋法進(jìn)展位移-數(shù)字量變換有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，分別是和。CCD〕的根本功能是和。光電編碼器可以按照其構(gòu)造和數(shù)字脈沖的性質(zhì)進(jìn)展分類，按照信號性質(zhì)可以分為和。交替變化的光信號，必須使所選器件的大于輸入信號的頻率才能測出輸入信號的變化。隨著光電技術(shù)的開展，可以實(shí)現(xiàn)前后級電路隔離的較為有效的器件是。圍較大。發(fā)光二極管的峰值波長是由決定的。二、名詞解釋光亮度：本征半導(dǎo)體：N載流子的擴(kuò)散運(yùn)動：光生伏特效應(yīng)：7.光電效應(yīng)量子效率分辨率二次調(diào)制二值化處理光電檢測技術(shù)響應(yīng)時(shí)間熱電偶亮度中心檢測法三、判斷正誤A/D變換量化誤差不隨輸入電壓變化而變化，是一種偶然誤差?！?〕采樣保持電路起到信號保持作用的保持電容，電容容量愈大電壓下降愈慢，所以保持容越大越好〔 〕光電倍增管的光電陰極上發(fā)射出光電子的最大速度隨入射光光子能量的增大而增大。〔 〕影響光電器件探測極限的因素是噪聲，噪聲是可以消除或減小的〔 〕光電倍增管的光譜響應(yīng)曲線與光電陰極的光譜響應(yīng)曲線一樣，主要取決于光電陰極材的性質(zhì)〔 〕光敏電阻是光電導(dǎo)效應(yīng)器件〔 〕CCD驅(qū)動信號中三相與兩相的電極構(gòu)造是一樣的〔 〕CCD器件按像敏元的排列形式可以分為一維和二維兩種〔 〕光電耦合器件具有信號傳輸?shù)膯蜗蛐?，所以只適用于的直流或數(shù)字脈沖信號〔 〕雪崩二極管在使用時(shí)要加高反向偏壓〔 〕四、簡答題光電檢測器件和熱電檢測器件的比擬。簡述光電池與光電二極管的區(qū)別。簡述光電檢測電路設(shè)計(jì)依據(jù)及其設(shè)計(jì)要求。PiN7.簡述光電池與光電二極管的一樣點(diǎn)和區(qū)別。簡述光電檢測電路的組成及各局部的作用。U化T光電導(dǎo)體的靈敏度大小取決于哪些因素.為什么要把光敏電阻的形狀制成蛇形.在微弱的光照下，光電導(dǎo)和光強(qiáng)之間是什么樣的關(guān)系.CCDPSDPSD的作用。CMOSCCD激光掃描系統(tǒng)的組成及測量原理五、分析題什么優(yōu)點(diǎn)。分析比擬增量式編碼器與絕對是編碼器的異同點(diǎn)。下.六、設(shè)計(jì)題*為寬1米的長條狀，需要切成長2米值化電路，試設(shè)計(jì)一個(gè)光電檢測系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，闡述其原理并畫出系統(tǒng)示意圖?！瞐〕浮動閾值二值化電路 〔〕裁紙機(jī)運(yùn)用所學(xué)知識，設(shè)計(jì)一套激光監(jiān)聽裝置，要求在10間內(nèi)談話內(nèi)容。"光電檢測"題庫答案一、填空題靈敏度 弛豫時(shí)間光譜響應(yīng)倍增極 和 陽3.光電轉(zhuǎn)換光電流放大電荷的存儲 電荷的轉(zhuǎn)移復(fù)合。在共價(jià)鍵晶體中，從最內(nèi)層的電子直到最外層的價(jià)電子都正好填滿相應(yīng)的能帶，能量最高帶，價(jià)帶與導(dǎo)帶之間的區(qū)域稱為禁帶。帶中沒有空穴，所以不能導(dǎo)電。載流子的運(yùn)動有兩種型式，擴(kuò)散運(yùn)動和漂移運(yùn)動。發(fā)光二極管發(fā)出光的顏色是由材料的禁帶寬度決定的。光電檢測電路一般情況下由 光電器件、輸入電路 、前置放大器組成。光電效應(yīng)分為內(nèi)光電效應(yīng)和 外光電 效應(yīng)，其中內(nèi)光電效應(yīng)包括 光電導(dǎo)效應(yīng) 生伏特效應(yīng) ，光敏電阻屬于 光電導(dǎo)效應(yīng) 效應(yīng)。本征吸收 雜質(zhì)吸收激子吸收自由載流子吸收晶格吸收靈敏度本征吸收雜質(zhì)吸收二次發(fā)射倍增系統(tǒng) 陰極 光電陰極峰值波長 半寬度電壓放大型 電流放大型 阻抗變換型位移的放大作用 誤差的平均效應(yīng)電荷的存儲 電荷的轉(zhuǎn)移增量式編碼器、絕對式編碼器上限截止頻率光電耦合器件零禁帶寬度二、名詞解釋光亮度：光源外表一點(diǎn)處的面元dA在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度dI與該面元在垂直于給定dI本征半導(dǎo)體：完全純潔和構(gòu)造完整的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。

dAcos

，單位為坎N型半導(dǎo)體：N型半導(dǎo)體。載流子的擴(kuò)散運(yùn)動般將載流子由熱運(yùn)動造成的從高濃度處向低濃度處遷移的運(yùn)動稱為擴(kuò)散運(yùn)動。光生伏特效應(yīng)體中，光生電子和空穴在空間分開而產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。內(nèi)光電效應(yīng)外電場使用下參與導(dǎo)電的現(xiàn)象。當(dāng)光照射到物體上使物體發(fā)射電子或?qū)щ娐拾l(fā)生變化、或產(chǎn)生光電動勢等，這種因光照引起物體電學(xué)特性的改變稱為光電效應(yīng)。量子效率：在*一特定波長上每秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)與入射光量子數(shù)之比。分辨率：用來表示能夠分辨圖像中明暗細(xì)節(jié)的能力。二次調(diào)制：/信息改變的方法稱作二次調(diào)制。二值化處理：、1數(shù)字量的過程稱為光電信號的二值化處理。光電檢測技術(shù)：是一種非接觸測量的高新技術(shù)。它以激光、紅外、光纖等現(xiàn)代光電器件A/D轉(zhuǎn)換輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)展運(yùn)算處理，最后顯示或打印輸出。響應(yīng)時(shí)間：描述光電探測器對入射輻射響應(yīng)快慢的一個(gè)參數(shù)，即當(dāng)入射輻射到光電探測稱為響應(yīng)時(shí)間。加電源。量中心位置的方法稱作亮度中心檢測法三、判斷正誤A/D變換量化誤差不隨輸入電壓變化而變化，是一種偶然誤差?！病痢巢蓸颖３蛛娐菲鸬叫盘柋３肿饔玫谋３蛛娙?，電容容量愈大電壓下降愈慢，所以保持容越大越好〔× 〕光電倍增管的光電陰極上發(fā)射出光電子的最大速度隨入射光光子能量的增大而增大。〔 √〕影響光電器件探測極限的因素是噪聲，噪聲是可以消除或減小的光敏電阻是光電導(dǎo)效應(yīng)器件CCDCCD器件按像敏元的排列形式可以分為一維和二維兩種光電耦合器件具有信號傳輸?shù)膯蜗蛐裕灾贿m用于的直流或數(shù)字脈沖信號雪崩二極管在使用時(shí)要加高反向偏壓四、簡答題的器件。響應(yīng)波長無選擇性，相應(yīng)慢。一樣點(diǎn)：均為光生伏特器件；不同點(diǎn)：光電二極管PN結(jié)面積小于光電池；3.靈敏的光電轉(zhuǎn)換能力快速的動態(tài)響應(yīng)能力長期工作的穩(wěn)定性和可靠性對于擴(kuò)散型PiN硅光敏二極管來說，i答：i層為高阻區(qū)，承受大局部外加電壓，使耗盡區(qū)增大，展寬了光電轉(zhuǎn)換的有效工作區(qū)域；提高了靈敏度；i層一般選擇高電阻率的基體材料，提高了串聯(lián)電阻，提高了擊穿電壓；提高了頻率響應(yīng)。值的圖像增強(qiáng)到可以觀察程度的光電成像器件。1.591019C當(dāng)T0時(shí)，U2 0NT效的方法。簡述光電池與光電二極管的一樣點(diǎn)和區(qū)別。一樣點(diǎn)：光敏二極管和光電池都是利用入射光照射到P-N結(jié)上產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)的器件；不同點(diǎn)：光電池結(jié)面積較大而光電二極管的結(jié)面積較小，光電池不需要加偏置電壓而光電二極管需要通過施加負(fù)偏壓提高靈敏度。簡述光電檢測電路的組成及各局部的作用。UT之間關(guān)系.電橋電路如圖下所示其中和R

的其暗電阻分別為R 和R

并且有R R

R，R R01

R與RR0

T1 T2R關(guān)系存在。1

01 02 1 22答：當(dāng)無外來輻射照射時(shí)，調(diào)節(jié)補(bǔ)償電阻R2

，使電橋平衡。此時(shí)R

R R R2 T2

，電橋輸T10出U 0。當(dāng)有輻射作用于熱敏電阻R 上時(shí)，升溫T引起電阻的變化T10T1R RT1 01

R，此時(shí)平衡被破壞，開路輸出電壓為：又由給出的條件，上式可以化簡為：可見輸出電壓與成比例，并與負(fù)載電阻R有關(guān)。答:光電導(dǎo)體的靈敏度可以用光電增益Ｇ表示：

G

Ul2。光電導(dǎo)體的非平衡載流子壽命越快，遷移率越大，電極間距越小靈敏度越高2分〕做成蛇形使電極間距ｌ變小，提高了光敏電阻的靈敏度2分〕微弱的光照下，光電導(dǎo)和光強(qiáng)之間是直線性光電導(dǎo)關(guān)系1分〕11-1CCD或PSD時(shí)，照明光點(diǎn)從O移1A2 1 到OP2 1

Z，則

。只要測出像點(diǎn)的橫向偏移量A，即可計(jì)向偏移Z。光電倍增管由光入 射窗光電陰極電子光學(xué)系統(tǒng)、倍增極、 陽極組成光入射到光電陰極產(chǎn)生電子發(fā) 射發(fā)射的電子在電場和電子光學(xué)系統(tǒng)的 作用會聚加速到倍增極上，經(jīng)N級倍增 后，電子被放大 N次，最后最陽極收集。 外形較大多用于快速精細(xì)微光測量的場 合〔3分〕雪崩光雪崩反響。該器件由一樣像素?cái)?shù)量的成像局部、存儲局部和讀出存放器三個(gè)根本局部組成2分〕場正程期間〔18.4ms〕圖像的二維信號電荷被積累在成像區(qū)；場逆程期間〔1.6ms〕通過加在成像區(qū)和存儲區(qū)電極上的時(shí)鐘脈沖使成像區(qū)的整場信號電荷快速轉(zhuǎn)移到存儲區(qū)12導(dǎo)。PSD可以連續(xù)測量光斑在光敏面上的位置變化。CCD以電荷耦合為根本特征，圍繞信號的產(chǎn)生、存儲、轉(zhuǎn)移和讀取來工作，以行為單位. z.-對信號進(jìn)展讀取。CMOS的信號讀取方式相對靈活，既可以以移位存放器的形式以行為單位讀取信號，也可以只輸出*一行或*一列的信號，還可以輸出*些點(diǎn)的信號。而斬光器微電機(jī)不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速變慢時(shí)，輸出信號為零或很小。固定閾值法：當(dāng)輸入光電信號高于固定電位Uth時(shí)，比擬器輸出高電平，即為1出低電平。該電路簡單可靠，但受光源的不穩(wěn)定影響較大，需要穩(wěn)定光源。Uth。將Uth系統(tǒng)組成：激光器、掃描陣鏡、f透鏡、物鏡、接收器件光柵莫爾條紋具有位移放大作用、位移對應(yīng)關(guān)系和誤差平均效應(yīng)。五、分析題答：差動法雙通道測量系統(tǒng)工作原理：光源發(fā)出的光借助于反射鏡和透鏡分道測量系統(tǒng)能夠消除由于光源波動和溫度變化帶來的影響。*2分〕向判別和可逆計(jì)數(shù)等?？蓪⑷我馕恢萌∽髁泓c(diǎn)時(shí)需進(jìn)展一定的運(yùn)算3分〕工作原理：用交變的入射輻射照射熱釋電晶體，使得晶體的溫度、晶體的自發(fā)方案以及由此因此的面束縛電荷均隨入射輻射的頻率變化而變化. z.-載的兩端產(chǎn)生交流信號電壓3分〕火炮身管直線度測量系統(tǒng)主要由激光器、光束準(zhǔn)直系統(tǒng)和光電接收及處理電路組成。激光5.激光光束入射到以固定角速度旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鏡反射面上，反射光束經(jīng)反射光學(xué)系統(tǒng)變成平行于光經(jīng)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)變成電信號測距儀的測距原理都是發(fā)射光的調(diào)制信號，經(jīng)目標(biāo)返回，由光敏元件接收，轉(zhuǎn)換為電信號L1ct后經(jīng)處理計(jì)算出被測距離L，假設(shè)發(fā)射接收的時(shí)間間隔為t，則 2 〔表達(dá)2分，圖1分〕tN的信號方波內(nèi)填充脈沖，并用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，假設(shè)計(jì)數(shù)值為NtNTf，則L1ct

cN〔表達(dá)2分，圖1分〕2 2f脈沖法激光測距的最小可測距離L 由時(shí)鐘脈沖min頻率f決定f越高L 越小一般f可達(dá)300MH，min對應(yīng)的L 為0.5m〔1分〕min光敏電阻在光照強(qiáng)〔白天〕的時(shí)候電阻小、電翻開路燈。六、設(shè)計(jì)題1.控制刀下落. z.-光電接收器分束鏡光源UoUo裁剪。答：測距儀的測距原理都是發(fā)射光的調(diào)制信號，經(jīng)目標(biāo)返回，由光敏元件接收，轉(zhuǎn)換為電L1ct信號后經(jīng)處理計(jì)算出被測距離L，假設(shè)發(fā)射接收的時(shí)間間隔為t，則 2 。脈沖法激光測距儀的原理是，時(shí)間間隔為△T的時(shí)鐘脈沖在門控制電路的作用下向脈寬為ttNTN的信號方波內(nèi)填充脈沖，并用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，假設(shè)計(jì)數(shù)值為N，則得：

f，則L1ctcN2 2f脈沖法激光測距的最小可測距離L 由時(shí)鐘脈沖頻率f決定f越高越小。一般f可達(dá)min min300MHz，對應(yīng)的L 為0.5m〔1分〕min. z.-相位法激光測距儀的原理是間接的測定調(diào)制光波經(jīng)過的時(shí)間t后產(chǎn)生的相位移 t 定時(shí)間t， 〔

為光通量變化的角頻率，f為調(diào)制光波的調(diào)制頻率〕從而求出L1ct

c c 光波所經(jīng)過的路程L。即：

2

22f。 相位法激光測距的最小可測距離Lmin由 和f決定，假設(shè)△ =±1o，則當(dāng)f=10MHz 應(yīng)的Lmin

為4cm。通過比擬得出，準(zhǔn)確測量出兩座建筑物之間的距離Ｌ，要求△Ｌ≈±５ｃｍ，需要采用相位法激光測距儀。采用半導(dǎo)體激光器作為輻射源，使用諧波電壓供電，從而