光電檢測技術(shù)-題庫知識講解

1、光電檢測技術(shù)-題庫(1)精品資料光電檢測題庫一、填空題1. 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)包括和。2. 對于光電器件而言，最重要的參數(shù)是 、和。3. 光電檢測系統(tǒng)主要由光電器件、 和等部分組成。4. 為了取得很好的溫度特性，光敏二極管應(yīng)在較 負(fù)載下使用。5. 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。6. 光電三極管的工作過程分為和。7. 激光產(chǎn)生的基本條件是受激輻射、和。8. 檢測器件和放大電路的主要連接類型有、和等。9. CCD的基本功能是和。10. 已知本征硅材料的禁帶寬度Eg=1.2eV，貝U該半導(dǎo)體材料的本征吸收長波限為。11. 非平衡載流子的復(fù)合

2、大致可以分為 和。12. 在共價鍵晶體中，從最內(nèi)層的電子直到最外層的價電子都正好填滿相應(yīng)的能帶，能量最高的是填滿的能帶，稱為價帶。價帶以上的能帶 ，其中最低的能帶常稱為， 與之間的區(qū)域稱為 。13. 本征半導(dǎo)體在絕對零度時，又不受光、電、磁等外界條件作用，此時導(dǎo)帶中沒有，價帶中沒有，所以不能。14. 載流子的運(yùn)動有兩種型式， 和。15. 發(fā)光二極管發(fā)出光的顏色是由材料的 決定的。16. 光電檢測電路一般情況下由 、組成。17. 光電效應(yīng)分為內(nèi)光電效應(yīng)和 效應(yīng)，其中內(nèi)光電效應(yīng)包括和，光敏電阻屬于效應(yīng)。18. 導(dǎo)帶和價帶中的電子的導(dǎo)電情況是有區(qū)別的，導(dǎo)帶 愈多，其導(dǎo)電能力愈強(qiáng)；而價帶的 愈多，即愈

3、少，其導(dǎo)電能力愈強(qiáng)。19. 半導(dǎo)體對光的吸收一般有 、和這五種形式。20. 光電器件作為光電開關(guān)、光電報警使用時，不考慮其線性，但要考慮。24. 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)。22. 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，光電倍增管的光譜響應(yīng)曲線主要取決于 材料的性質(zhì)。23. 描述發(fā)光二極管的發(fā)光光譜的兩個主要參量是 和。25. 檢測器件和放大電路的主要連接類型有、和等。26. 使用莫爾條紋法進(jìn)行位移-數(shù)字量變換有兩個優(yōu)點(diǎn)，分別是和。27. 電荷耦合器件（CCD的基本功能是 和。28. 光電成像器件的輸出物理量與對應(yīng)的輸入物理量的比值關(guān)系常用轉(zhuǎn)換特性

4、來表示，不同的光電成像器件往往用不同的參量來描述其轉(zhuǎn)換特性，像管通常使用轉(zhuǎn)換系數(shù)，像增強(qiáng)管常使用，攝像器件采用。29. 幾何中心檢測法進(jìn)行光學(xué)目標(biāo)的形位檢測主要的處理方法有差分法、調(diào)制法、補(bǔ)償法和跟蹤法等，這些方法的主要依據(jù)是 。亮度中心檢測法主要的處理方法有光學(xué)像分解和多象限檢測等，這些方法的主要依據(jù)是 。30. 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)行分類，按照信號性質(zhì)可以分為和。31. 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。32. 隨著光電技術(shù)的發(fā)展，可以實現(xiàn)前后級電路隔離的較為有效的器件33. 硅光電池在偏置時，其光電流與入射輻射通量有良好的

5、線性關(guān)系，且動態(tài) 范圍較大。34. 發(fā)光二極管的峰值波長是由 決定的。35. 光電成像器件的分辨率是用來表示能夠分辨圖像中明暗細(xì)節(jié)的能力，分辨率常用二種方式來描述，一種為 ，另一種為。二、名詞解釋1. 光亮度：2. 本征半導(dǎo)體：3. N型半導(dǎo)體：4. 載流子的擴(kuò)散運(yùn)動:5. 光生伏特效應(yīng)：6. 內(nèi)光電效應(yīng)：7. 空穴：8. 居里溫度：9. 熱敏電阻：10. 光電效應(yīng)11. 量子效率12. 分辨率13. 二次調(diào)制14. 二值化處理15. 光電檢測技術(shù)16. 響應(yīng)時間17. 熱電偶18. 亮度中心檢測法三、判斷正誤1. 對于PMT器件，使用時必須選用線性好、響應(yīng)快的器件。但僅能工作在可見光區(qū)，在紅

6、外區(qū)和紫外區(qū)的光信號則無法使用。（）2. 熱電偶是一種熱敏元件，使用時必須加外電源才能正常工作。3. 直線性光電導(dǎo)的弛豫時間與光強(qiáng)有關(guān)。（）4. 發(fā)射出光電子的最大動能隨入射光頻率的增高而線性地增大，而與入射光的光強(qiáng)無關(guān)。（）5. 熱噪聲不僅與溫度成正比，還與頻率有關(guān)。（）6. 熱電檢測器件是將輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的器件。（）7. 探測器探測極限是由探測器材料的性質(zhì)決定的。（）8. 光電倍增管的光譜響應(yīng)曲線主要取決于倍增級材料的性質(zhì)。（）9. 由于頻率和相位調(diào)制都表現(xiàn)為總相角的變化，因此統(tǒng)稱為角度調(diào)制。（ ）10. 光敏電阻具有前歷效應(yīng)，因此其響應(yīng)頻率較高。（）11. A/D變換量化誤差不隨輸

7、入電壓變化而變化，是一種偶然誤差。（）12. 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，所以保持電容越大越好。（）13. 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。（ ）14. 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。（）15. 光電倍增管的光譜響應(yīng)曲線與光電陰極的光譜響應(yīng)曲線相同，主要取決于光電陰極材料的性質(zhì)。（）16. 光敏電阻是光電導(dǎo)效應(yīng)器件。（）17. CCD驅(qū)動信號中三相與兩相的電極結(jié)構(gòu)是一樣的。（）18. CCD器件按像敏元的排列形式可以分為一維和二維兩種。（）19. 光電耦合器件具有信號傳輸?shù)膯蜗蛐?，所?/p>

8、只適用于的直流或數(shù)字脈沖信號。（ ）20. 雪崩二極管在使用時要加高反向偏壓。（）四、簡答題1 光電檢測器件和熱電檢測器件的比較。2.簡述光電池與光電二極管的區(qū)別。僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝7精品資料3用圖示的方法簡述CCD勺電荷轉(zhuǎn)移過程。4 簡述光電檢測電路設(shè)計依據(jù)及其設(shè)計要求。5. 什么是二次調(diào)制，二次調(diào)制的具有哪些作用？6對于擴(kuò)散型PiN硅光敏二極管來說，i層主要起到了什么作用？7簡述變像管和像增強(qiáng)管的工作原理及區(qū)別？8. 探測器件在進(jìn)行極為微弱的信號探測時，有時要放入液氮中使用，為什么？9. 簡述光電池與光電二極管的相同點(diǎn)和區(qū)別。10. 簡述光電檢測電路的組成及各部分

9、的作用。11. 以熱敏電阻探測溫度為例，分析熱敏電阻典型橋路的輸出電壓變化U與熱敏電阻溫度變化 T之間關(guān)系？11. 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？12. 簡述像點(diǎn)軸外偏移檢測的像偏移法測位移的工作原理13. 雪崩光敏二極管和光電倍增管的異同？14. 幀轉(zhuǎn)移型面陣CCD勺組成及工作過程？15. 簡單畫出光電成像系統(tǒng)的原理方框圖？16. 在微弱輻射作用下，光電導(dǎo)材料的光電靈敏度有什么特點(diǎn)？當(dāng)輻射增強(qiáng)，該特點(diǎn)有何變化？17. 畫圖說明用4象限光生伏特器件檢測均勻光斑中心二維偏移量的檢測方法。18. PSD器件的主

10、要特點(diǎn)是什么？畫圖說明激光三角法測量中PSD的作用。19. CMOS圖像傳感器與CCD圖像傳感器的主要區(qū)別是什么？20. 說明熱釋電攝像管中斬光器的作用。當(dāng)斬光器的微電機(jī)出現(xiàn)不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速變慢故障時，會發(fā)生什么現(xiàn)象？21. 單元光電信號的二值化處理方法有哪些，其各自有何特點(diǎn)？22. 激光掃描系統(tǒng)的組成及測量原理23. 光柵莫爾條紋的產(chǎn)生原理及在位移測量中的作用和特點(diǎn)？24. 光電導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)和光電發(fā)射效應(yīng)有什么區(qū)別？25. 簡述光電倍增管的工作原理？26. 為什么說受激輻射和分布反轉(zhuǎn)是激光產(chǎn)生的必要條件？27. 圖示分析三相CCD的電荷耦合過程28. 分析如何使用微分法進(jìn)行光電信號的二值化

11、處理，并給出原理框圖?五、分析題1. 簡述差動法雙通道測量系統(tǒng)的工作原理，分析雙通道測量系統(tǒng)比單通道測量 系統(tǒng)相比有什么優(yōu)點(diǎn)2. 分析比較增量式編碼器與絕對是編碼器的異同點(diǎn)3. 分析熱釋電探測器的工作原理，并進(jìn)一步說明為什么熱釋電探測器件要工作在居里溫度 以下？4. 火炮身管直線度測量系統(tǒng)主要由哪些部分組成？分析如何進(jìn)行身管內(nèi)膛直線 度的測量。5. 如何使用激光掃描測量的方式實現(xiàn)圓柱體直徑的測量？6. 試說明脈沖法激光測距儀的組成及工作原理，并分析其測距精度？7. 如下圖電路所示，簡要說明如何使用光敏電阻實現(xiàn)路燈自動點(diǎn)熄控制？D *8. 設(shè)計一直線度檢測系統(tǒng)，畫出簡圖，并敘述其工作原理9. 使

12、用相位法進(jìn)行距離的測量，畫出簡圖，并說明系統(tǒng)測距原理。六、設(shè)計題1. 某造紙廠生產(chǎn)的紙張為寬1米的長條狀，需要切成長2米/張，根據(jù)下圖裁紙機(jī)和浮動閾值二值化電路，試設(shè)計一個光電檢測系統(tǒng)來實現(xiàn)，闡述其原理并畫出系統(tǒng)示意圖c(a)浮動閾值二值化電路"1 段口(b)裁紙機(jī)2. 利用激光掃描測量法設(shè)計回轉(zhuǎn)體直徑檢測系統(tǒng)，畫出典型激光掃描檢測系統(tǒng)原理圖，說 明檢測原理、使用的器件和測量數(shù)學(xué)模型。3. 試說明脈沖法激光測距儀和相位法激光測距儀的測距原理，并選用適當(dāng)?shù)姆椒ň_測量 出兩座建筑物之間的距離L，要求L±5cm，繪制相應(yīng)的原理框圖，并簡述其工作 原理。4. 根據(jù)實驗課內(nèi)容，試設(shè)

13、計基于 CCD器件的鋼棒直徑測量系統(tǒng)？5. 運(yùn)用所學(xué)知識，設(shè)計一套激光監(jiān)聽裝置，要求在10米外用激光器照射房間玻璃，監(jiān)聽房間內(nèi)談話內(nèi)容。光電檢測題庫答案、填空題2. 靈敏度 弛豫時間 光譜響應(yīng)5. 倍增極 和 陽極6. 光電轉(zhuǎn)換光電流放大7. 電荷的存儲電荷的轉(zhuǎn)移11. 非平衡載流子的復(fù)合大致可以分為自由電子與自由空穴直接復(fù)合和通過復(fù)接復(fù)合。12. 在共價鍵晶體中，從最內(nèi)層的電子直到最外層的價電子都正好填滿相應(yīng)的能帶，能量最 高的是價電子填滿的能帶，稱為價帶。價帶以上的能帶基本是空的，其中最低的能帶常稱 為導(dǎo)帶，價帶與導(dǎo)帶之間的區(qū)域稱為禁帶 13. 本征半導(dǎo)體在絕對零度時，又不受光、電、磁等外

14、界條件作用，此時導(dǎo)帶中沒有電子，_價帶中沒有空穴，所以不能導(dǎo)電。14. 載流子的運(yùn)動有兩種型式，擴(kuò)散運(yùn)動和漂移運(yùn)動。15. 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。16. 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。17. 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)和生伏特效應(yīng)，光敏電阻屬于光電導(dǎo)效應(yīng) 效應(yīng)。18本征吸收雜質(zhì)吸收19. 二次發(fā)射倍增系統(tǒng)陰極 光電陰極20. 峰值波長半寬度21. 電壓放大型電流放大型阻抗變換型22. 位移的放大作用誤差的平均效應(yīng)23. 電荷的存儲電荷的轉(zhuǎn)移24. 像分析象限分割25. 亮度增益靈敏度30

15、. 增量式編碼器、絕對式編碼器31. 上限截止頻率僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝13精品資料32. 光電耦合器件33. _零34. 禁帶寬度、名詞解釋dl與該面元在垂直于給定dldA cos，單位為1. 光亮度：光源表面一點(diǎn)處的面元dA在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度 方向的平面上的正投影面積之比，稱為光源在該方向上的亮度: 坎德拉每平方米（cd/m2）。2. 本征半導(dǎo)體：完全純凈和結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。3. N型半導(dǎo)體：施主能級離導(dǎo)帶底較近，雜質(zhì)的束縛能級略低于導(dǎo)帶底，這樣就可以在常 溫下，將束縛態(tài)中的電子激發(fā)到導(dǎo)帶而使導(dǎo)帶中的電子遠(yuǎn)多于價帶中的空穴，這種主要由電子導(dǎo)電的半導(dǎo)體

16、稱為 N型半導(dǎo)體。4. 載流子的擴(kuò)散運(yùn)動：在載流子濃度不均勻情況下，載流子無規(guī)則熱運(yùn)動的自然結(jié)果, 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。5. 光生伏特效應(yīng)：是把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N效應(yīng)，它是光照射不均勻半導(dǎo)體或均勻半 導(dǎo)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。6. 內(nèi)光電效應(yīng)：光敏物質(zhì)吸收光子后，電子從基態(tài)激發(fā)到高能態(tài)而脫離原子核的束縛，在 外電場使用下參與導(dǎo)電的現(xiàn)象。10. 光電效應(yīng)：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)。11. 量子效率：在某一特定波長上每秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的光電子

17、數(shù)與入射光量子數(shù)之比。12. 分辨率：用來表示能夠分辨圖像中明暗細(xì)節(jié)的能力。13. 二次調(diào)制：將載波隨時間/空間變化，形成多變量載波信號，然后再使其特征參量隨被 測信息改變的方法稱作二次調(diào)制。14. 二值化處理：將光電信號轉(zhuǎn)換成 0、1數(shù)字量的過程稱為光電信號的二值化處理。15. 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 為基礎(chǔ)，通過對載荷有被檢測物體信息的光輻射進(jìn)行檢測，即通過光電檢測器件接收光輻射并轉(zhuǎn)換為電信號，由輸入電路、放大濾波等檢測電路提取有用信息，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸入計算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理，最后顯示或打印輸出。16. 響應(yīng)時間：描述光電探測器對入射輻射

18、響應(yīng)快慢的一個參數(shù)，即當(dāng)入射輻射到光電探測 器后或入射輻射遮斷后，光電探測器的輸出上升到穩(wěn)定值或下降到照射前的數(shù)值所需的時間稱為響應(yīng)時間。17. 熱電偶是一種熱敏元件，在接收輻射后引起溫度升高，隨之產(chǎn)生溫差電勢，使用時不外 加電源。18. 亮度中心檢測法：通過測量目標(biāo)物空間的亮度分布相對應(yīng)的像空間照度分布，確定目標(biāo) 能量中心位置的方法稱作亮度中心檢測法三、判斷正誤11. 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。（X）12. 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 電容越大越好。（X ）13. 光電倍增管的光電陰極上發(fā)射出光電子的最大速度隨

19、入射光光子能量的增大而增大。（V ）14. 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。（X ）15. 光電倍增管的光譜響應(yīng)曲線與光電陰極的光譜響應(yīng)曲線相同，主要取決于光電陰極材 料的性質(zhì)。（V ）16. 光敏電阻是光電導(dǎo)效應(yīng)器件。（ V ）17. CCD驅(qū)動信號中三相與兩相的電極結(jié)構(gòu)是一樣的。（X ）18. CCD器件按像敏元的排列形式可以分為一維和二維兩種。（V）19. 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。（V ）20. 雪崩二極管在使用時要加高反向偏壓。（ V ）四、簡答題1. 光電檢測器件是利用物質(zhì)的光電效應(yīng)把光信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件，響應(yīng)

20、波 長有選擇性，相應(yīng)快；熱電檢測器件是將輻射能轉(zhuǎn)換成熱能，再將熱能轉(zhuǎn)換成 電能的器件。響應(yīng)波長無選擇性，相應(yīng)慢。2. 相同點(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；光電池?zé)o需偏壓，光敏二極管一般在負(fù)偏壓的情況下使用。4. 靈敏的光電轉(zhuǎn)換能力快速的動態(tài)響應(yīng)能力最佳的信號檢測能力長期工作的穩(wěn)定性和可靠性6對于擴(kuò)散型PiN硅光敏二極管來說，i層主要起到了什么作用？答：i層為高阻區(qū)，承受大部分外加電壓，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)。7 簡述變像管和像增強(qiáng)管的工作原理及區(qū)別

21、？工作原理：都是光電陰極接收輻射，將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電子數(shù)密度圖像，加有正高壓的 陽極起到了電子透鏡的作用，使陰極發(fā)出的電子聚焦成像在熒光屏上，最終得到目標(biāo)物 的圖像。區(qū)別是：變像管是將不可見圖像轉(zhuǎn)換為可見圖像的器件，而像增強(qiáng)管是把強(qiáng)度低于視覺 閾值的圖像增強(qiáng)到可以觀察程度的光電成像器件。8. 探測器件在進(jìn)行極為微弱的信號探測時，有時要放入液氮中使用，為什么？答：載流子無規(guī)則的熱運(yùn)動造成的噪聲稱為熱噪聲。當(dāng)溫度高于絕對零度時，導(dǎo)體或半導(dǎo)體中每一電子都攜帶著1.59 10 19C的電量作隨機(jī)運(yùn)動，盡管其平均值為零，但瞬時電流擾動在導(dǎo)體兩端會產(chǎn)生一個均方根電壓，稱為熱噪聲電壓。其平均值 為：2U N

22、T 4kTR f2當(dāng) T 0 時，Unt 0而且，光電探測器件絕大多數(shù)都是半導(dǎo)體材料，受溫度影響很大。綜上所述，當(dāng)探測器件在對微弱的信號探測時，為了減少溫度的影響，放入液氮中使用，是非常行之 有效的辦法。9. 簡述光電池與光電二極管的相同點(diǎn)和區(qū)別。相同點(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。10. 簡述光電檢測電路的組成及各部分的作用。答：光電檢測電路由光電器件、輸入電路和前置放大器組成。光電器件把被測光信號轉(zhuǎn)換 成相應(yīng)的電信號，而輸入電路則是為

23、光電器件提供正常的工作條件，進(jìn)行電參量的變換， 同時完成和前置放大器的電路匹配。光電器件輸出的微弱電信號由前置放大器進(jìn)行放大， 前置放大器另一作用是匹配后置處理電路與檢測器件之間的阻抗。11. 以熱敏電阻探測溫度為例，分析熱敏電阻典型橋路的輸出電壓變化U與熱敏電阻溫度變化 T之間關(guān)系？電橋電路如圖下所示，其中，Rti和Rt2的其暗電阻分別為 R01和R02，并且有R R2R， R01R02 Ro 與 RR01 Ri 關(guān)系存在。僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝23答：當(dāng)無外來輻射照射時，調(diào)節(jié)補(bǔ)償電阻r2，使電橋平衡。此時 RT1R2RT2R1，電橋輸出U。 0。當(dāng)有輻射作用于熱敏電阻

24、Rt1上時，升溫 T引起電阻的變化為rT1r01r，此時平衡被破壞，開路輸出電壓為:U b ( R01R) U b RT2(R01R1R) ( RT1R2 )UbR2R(R01R1R)( RT1R2 )又由給出的已知條件，上式可以化簡為:U0UbR(Rd R)2可見輸出電壓與 r成比例，并與負(fù)載電阻 r有關(guān)。11.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U2l 。光電導(dǎo)體的非平衡載流子2分）弱的光照下，光電導(dǎo)和光強(qiáng)之間是什么樣的關(guān)系？G答：光電導(dǎo)體的靈敏度可以用光電增益G表示：壽命越快，遷移率越大，電極間距越小靈敏度越高。（做成蛇形使電極間距1變小，提高了光敏

25、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）12. 簡述像點(diǎn)軸外偏移檢測的像偏移法測位移的工作原理當(dāng)將光束照射到被測物體時.用成像物鏡從另外的角度對物體上的光點(diǎn)位置成像，通過 三角測量關(guān)系可以計算出物面的軸向偏移。激光器發(fā)出的光線，經(jīng)匯聚透鏡聚焦后垂直 入射到被測物體表面上。物體移動或其表面的變化入射點(diǎn)沿光軸方向移動。入射點(diǎn)處的散射光徑接收透鏡入射到（CCD或PSD光電探測器上。被測表面偏移Z時，照明光點(diǎn)從°1移到°2，相應(yīng)像點(diǎn)從Z AR偏移到P2，貝y。只要測出像點(diǎn)的橫向偏移量A，即可計算出待測的物面軸向偏移Z。13. 光電倍增管由光入

26、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、精密微光測量的場合。（3分）雪崩光電二極管與光電倍增 管不同，是基于內(nèi)增益機(jī)理，當(dāng)所加的反向偏壓足夠大時，在結(jié)區(qū)產(chǎn)生一個很 高的電場，光生電子在這種強(qiáng)電場中可得到極大的加速，同時與晶格碰撞而產(chǎn) 生電離雪崩反應(yīng)。14. 該器件由相同像素數(shù)量的成像部分、存儲部分和讀出寄存器三個基本部分組 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

27、像區(qū)和存儲區(qū)電極上的時鐘脈沖使成像區(qū)的整場 信號電荷快速轉(zhuǎn)移到存儲區(qū)；下一個場正程期間，成像區(qū)積累光生電荷生成下 一場電像，存儲區(qū)所存的上一場圖像信號電荷在時鐘脈沖作用下，在行逆程期 間（12微秒）將一行光生電荷送進(jìn)讀出寄存器，從而使存儲區(qū)內(nèi)各行光生電荷 向讀出寄存器方向進(jìn)一次；在行正程期間，在讀出寄存器脈沖的驅(qū)動下，使一 行信號電荷向輸出結(jié)構(gòu)依次轉(zhuǎn)移，經(jīng)輸出極輸出。15.JR輛光學(xué)成像*光電變換洱像分割同步掃描B視頻信號1O部*傳送同歩掃描視頻解調(diào)1"圖憬再說顯槪記分光電或穆系統(tǒng)噴建方梔團(tuán)16.微弱輻射作用下，輸出光電流與輸入輻射通量具有線性關(guān)系；輻射增強(qiáng)，呈 拋物線光電導(dǎo)。18.

28、 PSD對入射到光敏面上的光位置敏感，對光斑的形狀沒有嚴(yán)格要求，光敏面 無需分割可以連續(xù)測量光斑在光敏面上的位置變化。19. CCD以電荷耦合為基本特征，圍繞信號的產(chǎn)生、存儲、轉(zhuǎn)移和讀取來工作，以行為單位對信號進(jìn)行讀取。CMOS的信號讀取方式相對靈活，既可以以移位寄存器的形式以行為單位讀取 信號，也可以只輸出某一行或某一列的信號，還可以輸出某些點(diǎn)的信號。20. 斬光器的主要作用是將恒定的輻射變?yōu)榻蛔冚椛渥饔迷跓後岆娖骷?，?dāng)輸 入輻射恒定，而斬光器微電機(jī)不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速變慢時，輸出信號為零或很小。21. 固定閾值法：當(dāng)輸入光電信號高于固定電位Uth時，比較器輸出高電平，即為1;否則輸出低電平。該電路

29、簡單可靠，但受光源的不穩(wěn)定影響較大，需要 穩(wěn)定光源。浮動閾值法：閾值電壓為從光源分得一部分光加到光電二極管上，光電二極管在適當(dāng)偏壓下輸出與光源的發(fā)光度成線性變化的電壓信號，以此信號作閾值， 即可得到隨發(fā)光強(qiáng)度浮動的閾值 Uth。將Uth加到比較器的反向輸入端，將檢 測信號的輸出加到電壓比較器的同向輸入端，在輸出端得到的信號為隨發(fā)光強(qiáng) 度浮動的二值化信號，當(dāng)被測信號高于閾值時輸出高電平。浮動閾值法避免了 光電檢測系統(tǒng)的精度受光源的穩(wěn)定性的影響。22. 系統(tǒng)組成：激光器、掃描陣鏡、f透鏡、物鏡、接收器件23. 兩個光柵以一定角度相互重疊，產(chǎn)生的明暗交錯的條紋就是光柵莫爾條紋。 光柵莫爾條紋具有位移

30、放大作用、位移對應(yīng)關(guān)系和誤差平均效應(yīng)。五、分析題1. 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別沿著基準(zhǔn)通道和測量通道并行傳送，在基準(zhǔn)通道放置具有已知透過率的標(biāo)準(zhǔn) 樣品，出射光經(jīng)檢測器件1接收作為參考信號，在測量通道放置待測樣品，出 射光經(jīng)檢測器件2接收并與參考信號比較處理，從而得到測量結(jié)果。與單通道 相比，雙通道測量系統(tǒng)能夠消除由于光源波動和溫度變化帶來的影響。2.答：（1）增量式編碼器圖案均勻，光信號脈沖一樣，可把任意位置作為基 準(zhǔn)點(diǎn)，從該點(diǎn)起將位移或轉(zhuǎn)角按一定的量化單位檢測，計量脈沖數(shù)即可折算成 位移或轉(zhuǎn)角。零點(diǎn)可以任意予置，測量范圍僅受計數(shù)器容量限制而與光學(xué)器

31、件 無關(guān)。沒有確定的測量點(diǎn)，斷電則丟失當(dāng)前位置，噪聲的影響造成計數(shù)誤差會 逐漸積累，無法輸出絕對位置信息。（2分）（2）絕對式編碼器圖案不均勻，光信號脈沖不一樣，它是在可運(yùn)動的光學(xué) 元件的各位置坐標(biāo)上刻制出表示相應(yīng)坐標(biāo)的代碼形式的絕對地址，在元件運(yùn)動 過程中讀取這些代碼實現(xiàn)實時測量坐標(biāo)的變化。坐標(biāo)固定，與測量前的狀態(tài)無 關(guān)，不需要運(yùn)動時的位置重合；抗干擾能力強(qiáng)，無誤差累積；切斷電源信號消 失，但通電后能恢復(fù)原狀態(tài)；信號并行傳送，不需要方向判別和可逆計數(shù)等。 可將任意位置取作零點(diǎn)時需進(jìn)行一定的運(yùn)算。（3分）3. 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)計劃以及 由此因

32、此的面束縛電荷均隨入射輻射的頻率變化而變化，如果頻率較大，體內(nèi)電荷來不及 中和，結(jié)果就使得晶體在與極軸垂直的兩端面間出現(xiàn)開路交流電壓。如果接上相應(yīng)負(fù)載,就會在負(fù)載的兩端產(chǎn)生交流信號電壓。（3分） 熱釋電器件的極化強(qiáng)度與溫度有關(guān)，溫度升高，極化強(qiáng)度降低，升高到一定溫度，自發(fā)極 化就突然消失，這個溫度稱為“居里溫度”。在居里點(diǎn)以下，極化強(qiáng)度是溫度的函數(shù)，熱 釋電探測器件就是利用這點(diǎn)制造出的熱敏類探測器。即熱釋電探測器件要工作在居里溫度 以下。4. 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 光器可采用氦氖激光器，激光器、接收器選用四象限光電池，固定在靶標(biāo)上，兩者分

33、別放 置于炮口和炮尾。將激光束的強(qiáng)度中心作為直線基準(zhǔn)，調(diào)整使其對準(zhǔn)四象限光電池的檢測 中心，移動靶標(biāo)，探測器件輸出信號，信號處理后輸入到記錄器上記錄不直度曲線。5.燔可姜面瓦射謊的訊孔輸出顯示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)變成平行于光軸的掃描光束，再通過接收光學(xué)系統(tǒng)被光電傳感器接收。接收器采集到這種光強(qiáng)調(diào)制信號后，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)變成電信號，由微機(jī)實時數(shù)據(jù)處理，便可得到工件被測部位的直徑測量結(jié)果D v t激光束掃描速度v 2 F脈沖寬度 t N T6. 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)換為電信號后經(jīng)處理計算出被測距離 L,

34、若1 L ct 發(fā)射接收的時間間隔為t，貝U 2（敘述2分，圖1分）脈沖法激光測距儀的原理是，時間間隔為T的時鐘脈沖在門控制電路的作用信號脈沖下向脈寬為t的信號方波內(nèi)填充脈沖，并用計數(shù)器計數(shù)，若計數(shù)值為N,則得：整形脈沖|丨川丨川|丨|丨川|丨丨丨|丨|丨|川丨時神脈沖IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII計數(shù)脈沖精品資料t N T -，則L 1ct CN （敘述2分，圖1分） f2 2f脈沖法激光測距的最小可測距離 Lmin由時鐘脈沖頻率f決定。f越高，Lmin越小。一般f可達(dá)300MHz對應(yīng)的Lmin為0.5m°（ 1分）7. 光敏電阻在光照強(qiáng)（白天）的時候電阻小、電路中電流變大，能驅(qū)動繼電器，關(guān)閉路燈，在光照弱（晚上）的時候電阻大電路中電流變小，不能驅(qū)動繼 電器，繼電器就會接通另一開關(guān)，從而打開路燈。六、設(shè)計題'IR/J ”- "一 ：二F =、 F = J 1”二 :_ 1,（a）浮動閾值二值化電路（b）裁紙控制刀下落光源發(fā)出的光被分束鏡分為兩路，一路經(jīng)履帶邊緣透過被光電檢