光電檢測技術(shù)題庫

1、24.發(fā)光二極管的峰值波長是由決定的。、填空題O 等構(gòu)成。1. 對于光電器件而言，最重要的參數(shù)是 2. 光電倍增管由陽極、 光入射窗、電子光學(xué)輸入系統(tǒng)、3. 光電三極管的工作過程分為 4. 激光產(chǎn)生的基本條件是受激輻射、5. 非平衡載流子的復(fù)合大致可以分為6. 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，能量最高的是填滿的能帶，稱為價(jià)帶。價(jià)帶以上的能帶，其中最低的能帶常稱為間的區(qū)域稱為，價(jià)帶中沒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，所以不能8. 載流子的運(yùn)動(dòng)有兩種型式,9.發(fā)光二極管發(fā)出光的顏色是由材料的決定的。10. 光電檢測

2、電路一般情況下由組成。11.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，光敏電阻屬于效應(yīng)。12.半導(dǎo)體對光的吸收一般有這五種形式。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O可以產(chǎn)生光電效應(yīng)。15.光電倍增管由陽極、光入射窗、電子光學(xué)輸入系統(tǒng)、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)。16. 描述發(fā)光二極管的發(fā)光光譜的兩個(gè)主要參量是17. 檢測器件和放大電路的主要連接類型有 18.使用莫爾條紋法進(jìn)行位移-數(shù)字量變換有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，分別是19. 電荷耦合器件（CCD的基本功能是20. 光電編碼器可以按照其構(gòu)造

3、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 和大于輸入信號的頻率才能測出輸入信號的變21. 交替變化的光信號，必須使所選器件的 化。22. 隨著光電技術(shù)的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)前后級電路隔離的較為有效的器件是23. 硅光電池在偏置時(shí)，其光電流與入射輻射通量有良好的線性關(guān)系，且動(dòng)態(tài)范圍較大。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(dòng):5. 光生伏特效應(yīng)：6. 內(nèi)光電效應(yīng)：7. 光電效應(yīng)8. 量子效率 9.分辨率 10.二次調(diào)制 11.二值化處理12. 光電檢測技術(shù) 13.響應(yīng)時(shí)間14. 熱電偶15. 亮度中心檢測法三、判斷正誤1. A/D變換量化誤差不隨輸入

4、電壓變化而變化，是一種偶然誤差。2. 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。3. 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。4. 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。（）主要取決于光電陰極材料的性質(zhì)。5. 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,（ ）6. 光敏電阻是光電導(dǎo)效應(yīng)器件。（）7. CCD驅(qū)動(dòng)信號中三相與兩相的電極結(jié)構(gòu)是一樣的。8. CCD器件按像敏元的排列形式可以分為一維和二維兩種。9. 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。10.

5、雪崩二極管在使用時(shí)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。3. 簡述光電檢測電路設(shè)計(jì)依據(jù)及其設(shè)計(jì)要求。4. 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5簡述變像管和像增強(qiáng)管的工作原理及區(qū)別6. 探測器件在進(jìn)行極為微弱的信號探測時(shí)，有時(shí)要放入液氮中使用，為什么7. 簡述光電池與光電二極管的相同點(diǎn)和區(qū)別。U 與熱敏電阻溫度變化 T 之間關(guān)8. 簡述光電檢測電路的組成及各部分的作用。9. 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光電導(dǎo)10. 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

6、制成蛇形在微弱的光照下， 和光強(qiáng)之間是什么樣的關(guān)系11. 簡述像點(diǎn)軸外偏移檢測的像偏移法測位移的工作原理12. 雪崩光敏二極管和光電倍增管的異同13. 幀轉(zhuǎn)移型面陣CCD勺組成及工作過程14. 簡單畫出光電成像系統(tǒng)的原理方框圖15. 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 器件的主要特點(diǎn)是什么畫圖說明激光三角法測量中P SD的作用。圖像傳感器與CCC圖像傳感器的主要區(qū)別是什么18. 說明熱釋電攝像管中斬光器勺作用。當(dāng)斬光器勺微電機(jī)出現(xiàn)不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速變慢故障時(shí)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象19. 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)20. 激光掃描系統(tǒng)的組成及測

7、量原理21. 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)五、分析題1. 簡述差動(dòng)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(shí)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(shí)現(xiàn)路燈自動(dòng)點(diǎn)熄控制六、設(shè)計(jì)題1. 某造紙廠生產(chǎn)的紙張為寬1

8、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(dòng)閾值二值化電路,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。(a)浮動(dòng)閾值二值化電路(b)裁紙機(jī)2. 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。3. 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1. 靈敏度 弛豫時(shí)間 光譜響應(yīng)2. 倍增極 和 陽極3. 光電轉(zhuǎn)換光電流放大4. 電荷的存儲 電荷的轉(zhuǎn)移5. 非平衡載流子的復(fù)合大致可以分為

9、自由電子與自由空穴直接復(fù)合和通過復(fù)合中心的間接復(fù)合。6. 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，能量最高的是價(jià)電子填滿的能帶，稱為價(jià)帶。價(jià)帶以上的能帶基本是空的中最低的能帶常稱為導(dǎo)帶，價(jià)帶與導(dǎo)帶之間的 區(qū)域稱為禁帶。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)帶中沒有電子，價(jià)帶中沒有空穴所以不能導(dǎo)電8. 載流子的運(yùn)動(dòng)有兩種型式，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)。9. 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。10.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。11.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)

10、和生伏特效，光敏電阻屬于光電導(dǎo)效應(yīng) 效應(yīng)。12.本征吸收雜質(zhì)吸收 激子吸收 自由載流子吸收晶格吸收13. 靈敏度14. 本征吸收 雜質(zhì)吸收15.二次發(fā)射倍增系統(tǒng)陰極光電陰極16. 峰值波長半寬度17. 電壓放大型 電流放大型阻抗變換型18. 位移的放大作用誤差的平均效應(yīng)19. 電荷的存儲 電荷的轉(zhuǎn)移20. 增量式編碼器、絕對式編碼器21. 上限截止頻率22. 光電耦合器件23. _零24. 禁帶寬度二、名詞解釋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dl與該面元在垂直于給定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:L 一dl一，單位為坎德拉每平方米（cd/m2

11、）。 dA cos2. 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(jià)帶中的空穴，這種主要由電子導(dǎo)電的半導(dǎo)體稱為N型半導(dǎo)體。4. 載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：在載流子濃度不均勻情況下，載流子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的自然結(jié)果，一般將載流子由熱運(yùn)動(dòng)造成的從高濃度處向低濃度處遷移的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。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

12、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。7. 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(dòng)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)。8. 量子效率：在某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。9. 分辨率：用來表示能夠分辨圖像中明暗細(xì)節(jié)的能力。10. 二次調(diào)制：將載波隨時(shí)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。11. 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。12. 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

13、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(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理，最后顯示或打印輸出。13. 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(shí)間稱為響應(yīng)時(shí)間。14. 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(shí)不外加電源。15. 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

14、正誤1. 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。2. 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）3. 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。4. 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 ）5. 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）6. 光敏電阻是光電導(dǎo)效應(yīng)器件。 （ V ）7. CCD 驅(qū)動(dòng)信號中三相與兩相的電極結(jié)構(gòu)是一樣的。8. CCD 器件按像敏元的排列形式可以分為一維和二維兩種。V）9. 光電耦合

15、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。V）10. 雪崩二極管在使用時(shí)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)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。3. 靈敏的光電轉(zhuǎn)換能力快速的動(dòng)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4. 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)

16、，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)。5. 簡述變像管和像增強(qiáng)管的工作原理及區(qū)別工作原理： 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。而像增強(qiáng)管是把強(qiáng)度低于視覺閾值的圖像增強(qiáng)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,到可以觀察程度的光電成像器件。6. 探測器件在進(jìn)行極為微弱的信號探測時(shí)，有時(shí)要放入液氮中使用，為什么答：載流子無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)造成的噪聲稱為

17、熱噪聲。當(dāng)溫度高于絕對零度時(shí)，導(dǎo)體或半導(dǎo)體中每電子都攜帶著1.59 10 19C的電量作隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，盡管其平均值為零，但瞬時(shí)電流擾動(dòng)在導(dǎo)體兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)均方根電壓，稱為熱噪聲電壓。其平均值為:2當(dāng) T 0 時(shí)，U NT 0當(dāng)探測器件在對而且，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,微弱的信號探測時(shí)，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。7. 簡述光電池與光電二極管的相同點(diǎn)和區(qū)另相同點(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;率越大，電極間距越小靈敏度越高。（2分）光電池不需要加偏置電壓而光電二極管需要不同點(diǎn)：光電池結(jié)面積較

18、大而光電二極管的結(jié)面積較小,通過施加負(fù)偏壓提高靈敏度。8. 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，而輸入電路則是為光電器件提供正常的工作條件，進(jìn)行電參量的變換，同時(shí)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。9.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Rr2的其暗電阻分別為Roi和Ro2,并且有RiR2Ro1Ro2Ro與 RRo

19、1R1關(guān)系存在。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) RtiR Rt2Ri，電橋輸出Uo當(dāng)有輻射作用于熱敏電阻Rt1上時(shí)，升溫T引起電阻的變化為 Rt1Ro1R，此時(shí)平衡被破壞,開路輸出電壓為：又由給出的已知條件，上式可以化簡為:可見輸出電壓與 R成比例，并與負(fù)載電阻 R有關(guān)。10.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)系答：光電導(dǎo)體的靈敏度可以用光電增益G表示:21。光電導(dǎo)體的非平衡載流子壽命越快,遷移（2 分）（1 分）做成蛇形使電極間距1變小，提高了光敏電阻的靈敏度。微弱的光照下，光電導(dǎo)和光強(qiáng)

20、之間是直線性光電導(dǎo)關(guān)系。11. 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(shí).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(jì)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(dòng)或其表面的變化入射點(diǎn)沿光軸方向移動(dòng)。入射點(diǎn)處的散射光徑接收透鏡入射到（CCD或 PSD光電探Z 測器上。被測表面偏移 Z時(shí)，照明光點(diǎn)從 01移到02 ,相應(yīng)像點(diǎn)從 P偏移到P2 ,貝y要測出像點(diǎn)的橫向偏移量 A,即可計(jì)算出待測的物面軸向偏移12. 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

21、，發(fā)射的電子在電 速到倍增極上，經(jīng)N后最陽極收集。外形較 的場合。（3分）雪崩 是基于內(nèi)增益機(jī)理，當(dāng) 區(qū)產(chǎn)生一個(gè)很高的電 得到極大的加速，同時(shí) 應(yīng)。13. 該器件由相同像素?cái)?shù)量的成像部分、蘭.4場和電子光學(xué)系統(tǒng)的作用會(huì)聚加 級倍增后，電子被放大 N次, 大，多用于快速、精密微光測量 光電二極管與光電倍增管不同， 所加的反向偏壓足夠大時(shí)，在結(jié) 場，光生電子在這種強(qiáng)電場中可 與晶格碰撞而產(chǎn)生電離雪崩反存儲部分和讀出寄存器三個(gè)基本部分組成。（2分）場正程期間（）圖像的二維信號電荷被積累在成像區(qū)；場逆程期間（）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)；下一個(gè)場正程

22、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(shí)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(dòng)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。最物*光學(xué)戰(zhàn)慷 一光電變換一傳送/同步掃*視頻解調(diào)顯®祁分比電或像系統(tǒng)厲產(chǎn)方帳團(tuán)14.15. 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)。 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。以電荷耦合為基本特征，圍

23、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勺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。18. 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(shí)，輸出信號為零或很小。19. 固定閾值法：當(dāng)輸入光電信號高于固定電位Uth 時(shí)，比較器輸出高電平，即為 1；否則輸出低電平。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。浮動(dòng)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

24、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(dòng)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(dòng)的二值化信號，當(dāng)被測信號高于閾值時(shí)輸出高電平。浮動(dòng)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。20. 系統(tǒng)組成：激光器、掃描陣鏡、 f 透鏡、物鏡、接收器件21. 兩個(gè)光柵以一定角度相互重疊，產(chǎn)生的明暗交錯(cuò)的條紋就是光柵莫爾條紋。 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1.答： 差動(dòng)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

25、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(dòng)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(jì)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(jì)數(shù) 器容量限制而與光學(xué)器件無關(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(jì)數(shù)誤差會(huì) 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

26、號脈沖不一樣，它是在可運(yùn)動(dòng)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(dòng)過程中讀取這些代碼實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)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(dòng)時(shí)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(jì)數(shù)等?？蓪⑷我馕恢萌∽髁泓c(diǎn) 時(shí)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(jì)劃以及由此因此的面 束縛電荷均隨入射輻射的頻率變化而變化，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

27、應(yīng)負(fù)載，就會(huì)在負(fù)載的兩端產(chǎn)生交流信號電壓。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(gè)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(dòng)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

28、不直度曲線。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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，便可得到工件被測部位的直徑測量結(jié)果。由光敏元件接收，轉(zhuǎn)換為電信號后經(jīng)處理計(jì)6.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,算出被測距離L,若發(fā)射接收的時(shí)間間隔為Lt，則ct2。（敘述2分，圖1 分）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的信號方波內(nèi)填充脈沖，并用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，若計(jì)數(shù)值為N,則得:t N T N，則 L1 ct

29、2cN2f（敘述2分,整形腮沖的 Lmin7.光敏電阻在光照強(qiáng)（白天）的時(shí)候電阻小、電路 變大，能驅(qū)動(dòng)繼電器，關(guān)閉路燈，在光照弱（晚上） 電阻大電路中電流變小，不能驅(qū)動(dòng)繼電器，繼電器 通另一開關(guān)，從而打開路燈。.+時(shí)鐘沖中電流的時(shí)候就會(huì)接圖1 分）脈沖法激光測距的最小可測距離Lmin由時(shí)鐘脈沖頻定。f越高，Lmin越小。一般f可達(dá)300MHz對應(yīng) 為。（1分）計(jì)數(shù)脈沖六、設(shè)計(jì)題1.分束鏡m來光電接收器7激光器控制刀下L第收系統(tǒng)目標(biāo)光源光源發(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測器件接收變成電壓信號Ui,成為浮動(dòng)閾值電路的輸入端，另一路直接進(jìn)入閾值電路的光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換成閾值電壓。 當(dāng)紙進(jìn)入接收器視場時(shí)，光電器件輸出光電流減小，弓I起輸出電壓的跳變，此時(shí)輸出信號 Uo為低電平，裁紙刀下落，紙切斷后，器件又恢復(fù)照亮?xí)r的狀態(tài)，輸出信號Uo為