光電檢測技術(shù)B

光電檢測技術(shù)B1.一光電材料的電子逸出功為W，使其產(chǎn)生光電子發(fā)射的入射光的最低頻率υ=W/h，若入射光的波長為λ,則發(fā)射的光電子的最大動(dòng)能minE=hc/λ-W。max2.與光電二極管相比，光電三極管的輸出光電流較大，線性較差，響應(yīng)時(shí)間較長。3.常用的弱光信號(hào)檢測技術(shù)包括鎖相放大、取樣積分和光子計(jì)數(shù)技術(shù)。4.半導(dǎo)體對(duì)光的吸收可分為本征吸收，雜質(zhì)吸收和自由載流子吸收。5.光電測量的核心是光學(xué)變換和光電轉(zhuǎn)換。6.按折射率不同，光纖可分為階躍型和梯度型兩種。7.光電效應(yīng)主要包括外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)。8.常用的視頻信號(hào)的二值化處理方法包括固定閾值法、浮動(dòng)閾值法和微分法。1.簡述光電檢測技術(shù)的主要特點(diǎn)。從地球到月球激光測距的精度達(dá)到1米。光速是最快的。（3）非接觸式檢測不改變被測物體性質(zhì)的條件下進(jìn)行測量。（4）遠(yuǎn)距離、大量程遙控、遙測和遙感。（5）壽命長光電檢測中通常無機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分，故測量裝置壽命長，工作可靠、準(zhǔn)確度高，對(duì)被測物無形狀和大小要求。（6）數(shù)字化和智能化強(qiáng)的信息處理、運(yùn)算和控制能力。2.簡述激光器的組成，及激光的特性。答：激光器一般由工作物質(zhì)、泵浦源、諧振腔組成。（2）單色性好（3）方向性好（4）相干性好1．已知CdS光敏電阻的暗電阻R=5MΩ,在照度E為200lx時(shí)亮電阻dR=5kΩ,用此光敏電阻控制繼電器J，電源電動(dòng)勢為10V，如圖1所示，若繼電器的線圈電阻為4kΩ,繼電器的吸合電流為2mA，問1）照度E至少為多少才能使繼電器吸合(CdS解1）照度E=200lx時(shí)，亮電導(dǎo)G=1/R=1/5×103=0.2mS，故l光電導(dǎo)靈敏度Sg=(G-G)/E=1μS/lx繼電器吸合時(shí)，光敏電阻R’=1×103Ω,則電導(dǎo)G=1/1×103=1mS故，所需照度E=（G-G）/Sg=1000lxd（2）設(shè)需要串聯(lián)的電阻大小為Rx當(dāng)照度E=2000lx時(shí)，光敏電阻的電導(dǎo)為G=G+E×Sg=2000.2μS，即電阻dR’’=1/2000.2×10-6=0.5kΩR=5000Ωx2．有一光電二極管的電流靈敏度S=0.4μA/μW，結(jié)間電導(dǎo)IG=0.004μS，轉(zhuǎn)折電壓U=5V，輸入光通量Ф=（8+4sinωt）μW，其輸M入電路的電源電壓U=40V，直流偏置電阻為R，負(fù)載為電阻R，求：（2）負(fù)載R的峰值電壓U、峰值電流I和有效功率P（15分）3．有一光電檢測輸入電路的負(fù)載電阻R=100KΩ,電路通頻帶L數(shù)k=1.38×10-23J/K）（2）若要使熱噪聲電壓U不超過0.2μV，熱噪聲等效帶寬Δf應(yīng)為多上TT=(4kTRLΔf)1/2=1.29×10-10（105×10（2）Δf=U2/(4kTR)=(0.2×10-6)2/(1.6×10-20×105)=25HzLf=1/(2πτ)=1/(6.28×10-2)=15.9Hz上4．有一光脈沖序列的幅度Ф=10-3lm、持續(xù)時(shí)間t=10-4s、重復(fù)周期mT=5×10-3s，若光電檢測電路的電壓靈敏度S=12V/lm，試求：（1）當(dāng)電路時(shí)間常數(shù)τ=10-5s時(shí)，輸出電壓的形式和幅度U（2）當(dāng)電路時(shí)間常數(shù)τ=10-1s時(shí)，輸出電壓的形式和幅度U（12分）22CR21∴輸出信號(hào)能再現(xiàn)輸入光信號(hào)的形狀，為脈沖信號(hào)?！噍敵鲂盘?hào)不能再現(xiàn)輸入光信號(hào)的形狀，只能是檢測信號(hào)的平均值，為5．一光照度計(jì)如圖2所示，已知光電池2CR21的電流靈敏度S=10nA/lx·mm2，光敏面積A=20mm2，放大器為理想運(yùn)算放大器。若用量程為10V的電壓表作照度指示，試計(jì)算照度E分級(jí)為1000lx、100lx、10lx三檔下的反饋電阻R，R，R的大小( A+R解：∵光電流I通過反饋電阻R作負(fù)載，于是有11∴R+R=500KΩ,故2∴R+R+R=5MΩ,故26．有一硅光電二極管，其光敏面積A為9mm2，在室溫下測得輸出光電dΔf=100Hz，求其噪聲等效功率NEP和比探測率D*（12分）p)26