光电检测技术题库
《光电检测》题库
一、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. 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.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. 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。（）
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。
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 器件的主要特点是什么画图说明激光三角法测量中PSD 的作用。
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
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。
（a）浮动阈值二值化电路（b）裁纸机
2.试说明脉冲法激光测距仪和相位法激光测距仪的测距原理，并选用适当的方法精确测量出两座建筑物之间的距离Ｌ，要求△Ｌ≈±５ｃｍ，绘制相应的原理框图，并简述其工作原理。
3.运用所学知识，设计一套激光监听装置，要求在10米外用激光器照射房间玻璃，监听房间内谈话内容。
《光电检测》题库答案
一、填空题
1.灵敏度弛豫时间光谱响应
2. 倍增极和阳极
3.光电转换光电流放大
4.电荷的存储电荷的转移
5. 非平衡载流子的复合大致可以分为自由电子与自由空穴直接复合和通过复合中心的间接复合。
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，能量最高的是价电子填满的能带，称为价带。价带以上的能带基本是空的，其中最低的能带常称为导带，价带与导带之间的区域称为禁带。
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，此时导带中没有电子，价带中没有空穴，所以不能导电。
8.载流子的运动有两种型式，扩散运动和漂移运动。
9.发光二极管发出光的颜色是由材料的禁带宽度决定的。
10. 光电检测电路一般情况下由光电器件、输入电路、前置放大器组成。
11. 光电效应分为内光电效应和外光电效应，其中内光电效应包括光电导效应和生伏特效应，光敏电阻属于光电导效应效应。
12.本征吸收杂质吸收激子吸收自由载流子吸收晶格吸收
13.灵敏度
14.本征吸收杂质吸收
15．二次发射倍增系统阴极光电阴极
16.峰值波长半宽度
17.电压放大型电流放大型阻抗变换型
18.位移的放大作用误差的平均效应
19.电荷的存储 电荷的转移
20.增量式编码器、绝对式编码器
21.上限截止频率
22.光电耦合器件
23. 零
24.禁带宽度
二、名词解释
1. 光亮度：光源表面一点处的面元dA 在给定方向上的发光强度dI 与该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积之比，称为光源在该方向上的亮度：θ
cos ?=dA dI L ，单位为坎德拉每平方米（cd/m 2）。 2. 本征半导体：完全纯净和结构完整的半导体称为本征半导体。
3. N 型半导体：施主能级离导带底较近，杂质的束缚能级略低于导带底，这样就可以在常温下，将束缚态中的电子激发到导带而使导带中的电子远多于价带中的空穴，这种主要由电子导电的半导体称为N 型半导体。
4. 载流子的扩散运动：在载流子浓度不均匀情况下，载流子无规则热运动的自然结果，一般将载流子由热运动造成的从高浓度处向低浓度处迁移的运动称为扩散运动。
5. 光生伏特效应： 是把光能转变为电能的一种效应，它是光照射不均匀半导体或均匀半导体中，光生电子和空穴在空间分开而产生电位差的现象。
6. 内光电效应：光敏物质吸收光子后，电子从基态激发到高能态而脱离原子核的束缚，在外电场使用下参与导电的现象。
7.光电效应：当光照射到物体上使物体发射电子或导电率发生变化、或产生光电动势等，这种因光照引起物体电学特性的改变称为光电效应。
8.量子效率：在某一特定波长上每秒钟内产生的光电子数与入射光量子数之比。
9.分辨率：用来表示能够分辨图像中明暗细节的能力。
10.二次调制：将载波随时间/空间变化，形成多变量载波信号，然后再使其特征参量随被测信息改变的方法称作二次调制。
11.二值化处理：将光电信号转换成0、1数字量的过程称为光电信号的二值化处理。
12.光电检测技术：是一种非接触测量的高新技术。它以激光、红外、光纤等现代光电器件为基础，通过对载荷有被检测物体信息的光辐射进行检测，即通过光电检测器件接收光辐射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用信息，再经A/D 转换输入计算机进行运算处理，最后显示或打印输出。
13.响应时间：描述光电探测器对入射辐射响应快慢的一个参数，即当入射辐射到光电探测器后或入射辐射遮断后，光电探测器的输出上升到稳定值或下降到照射前的数值所需的时间称为响应时间。
14.热电偶是一种热敏元件，在接收辐射后引起温度升高，随之产生温差电势，使用时不外加电源。
15.亮度中心检测法:通过测量目标物空间的亮度分布相对应的像空间照度分布，确定目标能量中心位置的方法称作亮度中心检测法
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. 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.光电检测器件是利用物质的光电效应把光信号转换成电信号的器件，响应波长有选择性，相应快；热电检测器件是将辐射能转换成热能，再将热能转换成电能的器件。响应波长无选择性，相应慢。
2.相同点：均为光生伏特器件；
不同点：光电二极管PN结面积小于光电池；
光电池无需偏压，光敏二极管一般在负偏压的情况下使用。
3.灵敏的光电转换能力
快速的动态响应能力
最佳的信号检测能力
长期工作的稳定性和可靠性
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
答：i层为高阻区，承受大部分外加电压，使耗尽区增大，展宽了光电转换的有效工作区域；提高了灵敏度；i层一般选择高电阻率的基体材料，提高了串联电阻，提高了击穿电压；提高了频率响应。
5.简述变像管和像增强管的工作原理及区别
工作原理：都是光电阴极接收辐射，将光学图像转换为电子数密度图像，加有正高压的阳极起到了电子
透镜的作用，使阴极发出的电子聚焦成像在荧光屏上，最终得到目标物的图像。
区别是：变像管是将不可见图像转换为可见图像的器件，而像增强管是把强度低于视觉阈值的图像增强到可以观察程度的光电成像器件。
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
答：载流子无规则的热运动造成的噪声称为热噪声。当温度高于绝对零度时，导体或半导体中每一电子都携带着C 191059.1-?的电量作随机运动，尽管其平均值为零，但瞬时电流扰动在导体两端会产生一个均方根电压，称为热噪声电压。其平均值为：
当0=T 时，02
=NT U
而且，光电探测器件绝大多数都是半导体材料，受温度影响很大。综上所述， 当探测器件在对微弱的信号探测时，为了减少温度的影响，放入液氮中使用，是非常行之有效的办法。
7.简述光电池与光电二极管的相同点和区别。
相同点：光敏二极管和光电池都是利用入射光照射到P-N 结上产生光生伏特效应的器件；
不同点：光电池结面积较大而光电二极管的结面积较小，光电池不需要加偏置电压而光电二极管需要通过施加负偏压提高灵敏度。
8. 简述光电检测电路的组成及各部分的作用。
答：光电检测电路由光电器件、输入电路和前置放大器组成。光电器件把被测光信号转换成相应的电信号，而输入电路则是为光电器件提供正常的工作条件，进行电参量的变换，同时完成和前置放大器的电路匹配。光电器件输出的微弱电信号由前置放大器进行放大，前置放大器另一作用是匹配后置处理电路与检测器件之间的阻抗。
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
电桥电路如图下所示，其中，1T R 和2T R 的其暗电阻分别为01R 和02R ，并且有R R R ==21，00201R R R ==与101R R R +<
答：当无外来辐射照射时，调节补偿电阻2R ，使电桥平衡。此时1221R R R R T T =，电桥输出00=U 。当有辐射作用于热敏电阻1T R 上时，升温T ?引起电阻的变化为R R R T ?+=011，此时平衡被破坏，开路输出电压为：
又由给出的已知条件，上式可以化简为：
可见输出电压与R ?成比例，并与负载电阻R 有关。
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
答:光电导体的灵敏度可以用光电增益Ｇ表示：
2l U G βτμ
=。光电导体的非平衡载流子寿命越快，迁移
率越大，电极间距越小灵敏度越高。（2分）
做成蛇形使电极间距ｌ变小，提高了光敏电阻的灵敏度。（2分）
微弱的光照下，光电导和光强之间是直线性光电导关系。（1分）
11.简述像点轴外偏移检测的像偏移法测位移的工作原理.
当将光束照射到被测物体时．用成像物镜从另外的角度对物体上的光点位置成像，通过三角测量关系可以计算出物面的轴向偏移。激光器发出的光线，经汇聚透镜聚焦后垂直入射到被测物体表面上。物体移动或其表面的变化入射点沿光轴方向移动。入射点处的散射光径接收透镜入射到（CCD 或PSD ）光电探测器上。被测表面偏移Z ?时，照明光点从1O 移到2O ，相应像点从1P 偏移到2P ，则βθA Z =?。只
要测出像点的横向偏移量A ，即可计算出待测的物面轴向偏移Z ?。
12.光电倍增管由光入射窗、光电阴极、电子光学系统、倍增极、阳极组成，光入射到光电阴极产生电子发射，发射的电子在电场和电子光学系统的作用会聚加速到倍增极上，经N 级倍增后，电子被放大N 次，最后最阳极收集。外形较大，多用于快速、精密微光测量的场合。（3分）雪崩光电二极管与光电倍增管不同，是基于内增益机理，当所加的反向偏压足够大时，在结区产生一个很高的电场，光生电子在这种强电场中可得到极大的加速，同时与晶格碰撞而产生电离雪崩反应。
13.该器件由相同像素数量的成像部分、存储部分和读出寄存器三个基本部分组成。（2分）场正程期间（）图像的二维信号电荷被积累在成像区；场逆程期间（）通过加在成像区和存储区电极上的时钟脉冲使成像区的整场信号电荷快速转移到存储区；下一个场正程期间，成像区积累光生电荷生成下一场电像，存储区所存的上一场图像信号电荷在时钟脉冲作用下，在行逆程期间（12微秒）将一行光生电荷送进读出寄存器，从而使存储区内各行光生电荷向读出寄存器方向进一次；在行正程期间，在读出寄存器脉冲的驱动下，使一行信号电荷向输出结构依次转移，经输出极输出。 14.
15.微弱辐射作用下，输出光电流与输入辐射通量具有线性关系；辐射增强，呈抛物线光电导。 对入射到光敏面上的光位置敏感，对光斑的形状没有严格要求，光敏面无需分割
可以连续测量光斑在光敏面上的位置变化。
以电荷耦合为基本特征，围绕信号的产生、存储、转移和读取来工作，以行为单位对信号进行读取。 CMOS 的信号读取方式相对灵活，既可以以移位寄存器的形式以行为单位读取信号，也可以只输出某一行或某一列的信号，还可以输出某些点的信号。
18.斩光器的主要作用是将恒定的辐射变为交变辐射作用在热释电器件上，当输入辐射恒定，而斩光器微电机不转或
转速变慢时，输出信号为零或很小。
19.固定阈值法：当输入光电信号高于固定电位Uth时，比较器输出高电平，即为1；否则输出低电平。该电路简单可靠，但受光源的不稳定影响较大，需要稳定光源。
浮动阈值法：阈值电压为从光源分得一部分光加到光电二极管上，光电二极管在适当偏压下输出与光源的发光度成线性变化的电压信号，以此信号作阈值，即可得到随发光强度浮动的阈值Uth。将Uth加到比较器的反向输入端，将检测信号的输出加到电压比较器的同向输入端，在输出端得到的信号为随发光强度浮动的二值化信号，当被测信号高于阈值时输出高电平。浮动阈值法避免了光电检测系统的精度受光源的稳定性的影响。
20.系统组成：激光器、扫描阵镜、 f透镜、物镜、接收器件
21.两个光栅以一定角度相互重叠，产生的明暗交错的条纹就是光栅莫尔条纹。
光栅莫尔条纹具有位移放大作用、位移对应关系和误差平均效应。
五、分析题
1.答：差动法双通道测量系统工作原理：光源发出的光借助于反射镜和透镜分别沿着基准
通道和测量通道并行传送，在基准通道放置具有已知透过率的标准样品，出射光经检测器件
１接收作为参考信号，在测量通道放置待测样品，出射光经检测器件２接收并与参考信号比
较处理，从而得到测量结果。与单通道相比，双通道测量系统能够消除由于光源波动和温度
变化带来的影响。
2.答：（１）增量式编码器图案均匀，光信号脉冲一样，可把任意位置作为基准点，从该点起将位移或转角按一定的量化单位检测，计量脉冲数即可折算成位移或转角。零点可以任意予置，测量范围仅受计数器容量限制而与光学器件无关。没有确定的测量点，断电则丢失当前位置，噪声的影响造成计数误差会逐渐积累，无法输出绝对位置信息。（2分）
（２）绝对式编码器图案不均匀，光信号脉冲不一样，它是在可运动的光学元件的各位置坐标上刻制出表示相应坐标的代码形式的绝对地址，在元件运动过程中读取这些代码实现实时测量坐标的变化。坐标固定，与测量前的状态无关，不需要运动时的位置重合；抗干扰能力强，无误差累积；切断电源信号消失，但通电后能恢复原状态；信号并行传送，不需要方向判别和可逆计数等。可将任意位置取作零点时需进行一定的运算。（3分）
3.工作原理：用交变的入射辐射照射热释电晶体，使得晶体的温度、晶体的自发计划以及由此因此的面束缚电荷均随入射辐射的频率变化而变化，如果频率较大，体内电荷来不及中和，结果就使得晶体在与极轴垂直的两端面间出现开路交流电压。如果接上相应负载，就会在负载的两端产生交流信号电压。（3分）
热释电器件的极化强度与温度有关，温度升高，极化强度降低，升高到一定温度，自发极化就突然消失，这个温度称为“居里温度”。在居里点以下，极化强度是温度的函数，热释电探测器件就是利用这点制造出的热敏类探测器。即热释电探测器件要工作在居里温度以下。
4.火炮身管直线度测量系统主要由激光器、光束准直系统和光电接收及处理电路组成。激光器可采用氦氖激光器，激光器、接收器选用四象限光电池，固定在靶标上，两者分别放置于炮口和炮尾。将激光束的强度中心作为直线基准，调整使其对准四象限光电池的检测中心，移动靶标，探测器件输出信号，信号处理后输入到记录器上记录不直度曲线。
5.
激光光束入射到以固定角速度旋转的转镜反射面上，反射光束经反射光学系统变成平行于光轴的扫描光束，再通过接收光学系统被光电传感器接收。接收器采集到这种光强调制信号后，经光电转换系统变成电信号，由微机实时数据处理，便可得到工件被测部位的直径测量结果。
6.测距仪的测距原理都是发射光的调制信号，经目标返回，由光敏元件接收，转换为电信号后经处理计
算出被测距离L ，若发射接收的时间间隔为t ，则ct 21L =。（叙述2分，图1分）
脉冲法激光测距仪的原理是，时间间隔为△T 的时钟脉冲在门控制电路的作用下向脉宽为t 的信号方波内填充脉冲，并用计数器计数，若计数值为N ，则得：f N T N t =
??=，则2f
cN ct 21L ==（叙述2分，图1分）
脉冲法激光测距的最小可测距离L min 由时钟脉冲频
率f 决定。f 越高，L min 越小。一般f 可达300MHz ，对应
的L min 为。（1分）
7.光敏电阻在光照强（白天）的时候电阻小、电路
中电流变大，能驱动继电器，关闭路灯，在光照弱（晚上）
的时候电阻大电路中电流变小，不能驱动继电器，继电器
就会接通另一开关，从而打开路灯。 六、设计题
1.
分束镜
光源
光电接收器 控制刀下落
光源发出的光被分束镜分为两路，一路经履带边缘透过被光电检测器件接收变成电压信号Ui ，成为浮动阈值电路的输入端，另一路直接进入阈值电路的光电转换器件转换成阈值电压。当纸进入接收器视场时，光电器件输出光电流减小，引起输出电压的跳变，此时输出信号Uo 为低电平，裁纸刀下落，纸切断后，器件又恢复照亮时的状态，输出信号Uo 为高电平，裁纸刀抬起，如此反复，实现自动裁剪。
2.答：测距仪的测距原理都是发射光的调制信号，经目标返回，由光敏元件接收，转换为电信号后经处
理计算出被测距离L ，若发射接收的时间间隔为t ，则ct 21L =
。
脉冲法激光测距仪的原理是，时间间隔为△T 的时钟脉冲在门控制电路的作用下向脉宽为t 的信号方波内
填充脉冲，并用计数器计数，若计数值为N ，则得：f N T N t =
??=，则2f cN ct 21L ==
脉冲法激光测距的最小可测距离L min 由时钟脉冲频率f 决定。f 越高，L min 越小。一般f 可达300MHz ，对应的L min 为。（1分）
相位法激光测距仪的原理是间接的测定调制光波经过的时间t 后产生的相位移?，以代替测定时间t ，f
2t πω?==（ω为光通量变化的角频率，f 为调制光波的调制频率）从而求出光波所经过的路程L 。即：f 22c 2c ct 21L π?ω??===
。
相位法激光测距的最小可测距离Lmin 由?和f 决定，若△?=±1o ，则当f=10MHz 时，对应的L min 为4cm 。
通过比较得出，精确测量出两座建筑物之间的距离Ｌ，要求△Ｌ≈±５ｃｍ，需要采用相位法激光测距仪。
采用半导体激光器作为辐射源，使用谐波电压供电，从而得到接近正弦的辐射光波，激光辐射经光学系统发射到放置在另一建筑物的反射镜上，接收器接收的信号相位改变了?，代入上述公式，即可计算出两座建筑物之间的距离Ｌ。
3.激光监听与声源定位系统是利用激光获得室内被监听对象内容及位置信息。本文提出一种基于四象限探测器的设计方案，其工作原理为声源的振动引起玻璃表面的受迫振动，准直的激光光束经玻璃反射后产生载有声源振动信息的反射光，利用四象限探测器(QD)各象限的光积分关系分析反射光斑中心位置信息，并处理即可还原声音信息，可有效地消除背景光的干扰。 声波经过空气传播至窗户、水杯等玻璃物体时，会产生声压于玻璃表面，引起玻璃振动。玻璃表面
的反应只和直接作用在上面的局部声压成正比[5]。
因此利用激光束照射到玻璃表面时，受声波振动影响的玻璃会调制反射激
光。激光监听与声源定位系统能够实现两个功能，对被监测的房间室内的还原，以及对声源位置的定位。声音信息还原部分实质上是一台激光监听仪，它主要由激光器及其光机结构，四象限探测器及其驱动控制处理电路组成。定位功能由三台激光监听仪和到达时差法定位模块两部分共同实现。系统原理结构如图所示。
系统原理结构图
光电检测技术课程作业及答案(打印版)
思考题及其答案 习题01 一、填空题 1、通常把对应于真空中波长在（0.38m μ）围的电磁辐射称 μ）到（0.78m 为光辐射。 2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。 3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。 二、概念题 1、视见函数：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。 2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦(1W=1J/s)，是单位时间发射、传播或接收的辐射能。 3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。单位为(瓦每球面度平方米) 。 4、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间、给定方向上单位立体角所辐射出的能量，单位为W／sr(瓦每球面度)。 三、简答题 辐射照度和辐射出射度的区别是什么？ 答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接
收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。 四、计算及证明题 证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答： 2 22 4444R I R I dA d E R dA d E R I I ===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为 ()1 2222222221 122 12 11001001010E E L I E L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴= = 又的距离为第二个探测器到点光源， 源的距离为设第一个探测器到点光 习题02 一、填空题 1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。 2、价电子的运动状态发生变化,使它跃迁到新的能级上的条件是（具有能向电子提供能量的外力作用）、（电子跃入的那个能级必须是空的）。 3、热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关：一是在能带中（能态的分布），二是这些能态中（每一个能态可能被电子占据的概率）。 4、半导体对光的吸收有（本征吸收）（杂质吸收）（自由载流子吸收）（激子吸收）（晶格吸收）。半导体对光的吸收主要是（本征吸收）。 二、概念题 1、禁带、导带、价带：
光电检测技术试题及答案
光电检测技术试题及答案 光电检测技术试题及答案1、光电器件的基本参数特性有哪些? (响应特性噪声特性量子效率线性度工作温度) @响应特性分为电压响应度电流响应度光谱响应度积分响应度响应时间频率响应 @噪声分类：热噪声散粒噪声产生-复合噪声 1/f噪声信噪比S/N 噪声等效功率NEP 2、光电信息技术是以什么为基础，以什么为主体，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。 (光电子学光电子器件) 3、光电检测系统通常由哪三部分组成 (光学变换光电变换电路处理) 4、光电效应包括哪些 外光电效应和内光电效应) 外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物。内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体。 内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。
光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象。 光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时，会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。 5、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件，按用途可分为哪几种? (光生伏特效应太阳能光电池和测量光电池) 6、激光的定义，产生激光的必要条件有什么? ( 定义：激光是受激辐射的光放大粒子数反转光泵谐振腔) 7、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出? (交变辐射) 8、 CCD是一种电荷耦合器件，CCD的突出特点是以什么作为信号，CCD的基本功能是什么? (电荷 CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。) 9根据检查原理，光电检测的方法有哪四种。 (直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法) 10、光热效应应包括哪三种。 (热释电效应辐射热计效应温差电效应) 11、一般PSD分为两类，一维PSD和二维PSD，他们各自用途是什么?
光电检测技术作业答案
光电检测技术作业2 光电导灵敏度S g = 0.5X10 -6S/lx，1. 设某只CdS光敏电阻的最大功耗为30mW， =0 。试求当 CdS 光敏电阻上的偏置电压为 20V 时的极限照度。 暗电导 g 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R b 820 ，R e 3.3k ,U w 4V，光敏电 阻为R p ，当光照度为40lx时输出电压为6V，80lx时为9V。设该光敏电阻在30~100lx之间的 值不变。试求： （1）输出电压为8V时的照度。 （2）若R e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R e 3.3k 与R e 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Pmax
光电检测技术考试试卷
光电检测技术期中考试试卷 2014 一．选择题（20分） 1．对于费米能级，以下说法不正确的是（ ） A 一个平衡的系统只能有唯一一个费米能级 B 电子占据率为0.5时所对应的能级 C p 型半导体材料费米能级靠近价带顶 D n 型半导体材料费米能级靠近价带顶 2．负电子亲和势阴极和正电子亲和势比较有重要差别，参与发射的的电子（ ） A 不是冷电子，而是热电子 B 不是热电子，而是冷电子 C 既是冷电子，又是热电子 D 既不是冷电子，也不是热电子 3．下列器件按照响应速度由快到慢的顺序，正确的是（ ） A PIN 光电二极管 PN 结光电二极管 光电三极管 光敏电阻 B PIN 光电二极管 光敏电阻PN 结光电二极管 光电三极管 C 光电三极管 PIN 光电二极管 光敏电阻PN 结光电二极管 D PN 结光电二极管 光电三极管 PIN 光电二极管 光敏电阻 4．下列探测器的光－电响应时间，由少数载流子的寿命决定： （ ） A 光电导探测器 B 光电二极管 C 光电倍增管 D 光电倍增管 5．对于光敏电阻，下列说法不正确的是( ) A 弱光照下，光电流与照度之间具有良好的线性关系 B 光敏面做成蛇形，有利于提高灵敏度 C 光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向短波方向移动 D 光敏电阻具有前历效应 6．下列光源中哪一种光源，可作为光电探测器在可见光区的积分灵敏度测量标准光源：（ ） A 氘灯 B 低压汞灯 C 色温2856K 的白炽灯 D 色温500K 的黑体辐射器 7．当黑体的温度升高时，其峰值光谱辐射出射度所对应的波长的移动方向为（ ） A.向短波方向移动 B.向长波方向移动 C.不移动 D.均有可能 8．表中列出了几种国外硅APD 的特性参数 根据表中数据，要探测830nm 的弱光信号，最为合适的器件是 （ ） A C30817E B C30916E C C30902E D C30902S 9．已知甲、乙两厂生产的光电器件在色温2856K 标准钨丝灯下标定出的灵敏度分别为uW uA S e /5=， lm A o S v /4.=，则甲乙两厂中光电器件灵敏度比较结果正确的是（ ） A. 甲场灵敏度高 B. 乙场灵敏度高 C. 甲乙两场灵敏度一样高 D. 无法比较
光电检测技术期末试卷试题大全
1、光电器件的基本参数特性有哪些? （响应特性噪声特性量子效率线性度工作温度） 响应特性分为电压响应度电流响应度光谱响应度积分响应度响应时间频率响应 噪声分类：热噪声散粒噪声产生-复合噪声1/f噪声信噪比S/N 噪声等效功率NEP 2、光电信息技术是以什么为基础，以什么为主体，研究和发展光电信息的 形成、传输、接收、变换、处理和应用。 （光电子学光电子器件） 3、光电检测系统通常由哪三部分组成 （光学变换光电变换电路处理） 4、光电效应包括哪些 外光电效应和内光电效应） 外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物。 内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体。 内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。 光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象。 光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时，会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。 5、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件，按用途可分为 哪几种？ （光生伏特效应太阳能光电池和测量光电池） 6、激光的定义，产生激光的必要条件有什么？ （定义：激光是受激辐射的光放大粒子数反转光泵谐振腔） 7、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出？ （交变辐射） 8、CCD是一种电荷耦合器件，CCD的突出特点是以什么作为信号，CCD的 基本功能是什么？ （电荷CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。） 9根据检查原理，光电检测的方法有哪四种。 （直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法） 10、光热效应应包括哪三种。 （热释电效应辐射热计效应温差电效应） 11、一般PSD分为两类，一维PSD和二维PSD，他们各自用途是什么？ （一维PSD主要用来测量光点在一维方向的位置；二维PSD用来测定光点在平面上的坐标。） 12、真空光电器件是基于什么效应的光电探测器，它的结构特点是有一个真空管，其他元件都在真空管中，真空光电器件包括哪两类。 （外光电效应光电管光电倍增管） 二、名词解释 1、响应度 （响应度（或称灵敏度）：是光电检测器输出信号与输入光功率之间关系的度量。）2、信噪比 （是负载电阻上信号功率与噪声功率之比）
五邑大学光电技术试题3
命题人： 李阳 审核人： 试卷分类（A 卷或B 卷） A 五邑大学 试 卷 学期： 2012 至 2013 学年度 第 1 学期 课程： 光电子技术 课程代号： 010A1860 使用班级： AP10221、AP10222 姓名： 学号： 一、 单选题：（50分，每小题2分） 请将正确的答案填入下表中： 1、从光源的分类上分，汞灯属于：（B ） （A ）热辐射光源；（B ）气体放电光源；（C ）激光光源；（D ）电致发光光源。 2、在辐射度学的基本物理量中，描述点辐射源的辐射功率在不同方向上分布的物理量是（C ） （A ）辐射能； （B ）辐射通量；（C ）辐射强度；（D ）辐射出射度。 3、从辐射通量与光通量之间的换算关系可知，1W=（A ）lm. （A ）683； （B ）386； （C ）836； （D ）638。 4、绝对黑体的温度决定了它的辐射光谱分布，随着温度T 的升高，峰值波长 将（A ）。 （A ）向短波方向移动； （B ）向长波方向移动； （C ）不移动；（D ）随机移动。 5、日光灯是一种低压汞灯，发出波长为（ B ）nm 紫外光源，再激发荧光粉发了可见光。 （A ）283.7； （B ）253.7； （C ）353.7； （D ）333.7。 6、激光器的构成一般由（A ）组成。 （A ）激励能源、谐振腔和工作物质 （B ）固体激光器、液体激光器和气体激光器 （C ）半导体材料、金属半导体材料和PN 结材料 （D ） 电子、载流子和光子 7、热释电器件是由TGS 、LiTaO 3等热电晶体材料组成的，但不论哪种材料，都有一个特定温度，称居里温度。只有（ C ）居里温度，材料才有自发极化性质。 题号 一 二 三 四 五 六 总分 得分 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 试卷编号 得分 m
光电检测技术课程作业及答案(打印版)
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思考题及其答案 习题01 一、填空题 1、通常把对应于真空中波长在（0.38m μ）范围内的电磁辐 μ）到（0.78m 射称为光辐射。 2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。 3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。 二、概念题 1、视见函数：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。 2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦(1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。 3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。单位为(瓦每球面度平方米) 。 4、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W／sr(瓦每球面度)。 三、简答题 辐射照度和辐射出射度的区别是什么？ 答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接
收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。 四、计算及证明题 证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答： 2 22 4444R I R I dA d E R dA d E R I I ===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为ΘΘ ()1 2222222221 122 12 11001001010E E L I E L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴= =ΘΘ又的距离为第二个探测器到点光源， 源的距离为设第一个探测器到点光 习题02 一、填空题 1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。 2、价电子的运动状态发生变化,使它跃迁到新的能级上的条件是（具有能向电子提供能量的外力作用）、（电子跃入的那个能级必须是空的）。 3、热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关：一是在能带中（能态的分布），二是这些能态中（每一个能态可能被电子占据的概率）。 4、半导体对光的吸收有（本征吸收）（杂质吸收）（自由载流子吸收）（激子吸收）（晶格吸收）。半导体对光的吸收主要是（本征吸收）。 二、概念题 1、禁带、导带、价带：
电子科技大学2008-2009光电检测技术A卷
电子科技大学二零零七至二零零八学年第一学期期末考试 一、填空题（每空一分，共15分） 1、光具有的一个基本性质是（）。 2、光电检测技术研究的主要内容是（）（）。 3、光源调制通常分为（）和（）。 4、激光的形成必须满足（）（）（）。 5、为了提高光电二极管的响应频率，应适当加大（）。 6、光敏电阻受（）影响大，通常工作在（）环境下。 7、光电检测技术是（）与（）相结合而产生的一门新兴检测技术，它是利用（）进行检测。 8、假设调制盘的转速为N转/分，得到调制光的频率为f，则调制盘的孔数为（）。 二、判断题（每题一分，共1０分） 1、相干长度只与光波单色性有关，而与其波长无关。（） 2、温度越高，热辐射的波长就越短。（） 3、雪崩管的工作偏压一般不超过10V。（） 4、光电探测器件输出的信号只有比噪声大时，测量才能进行。（） 5、光电探测器件的1/f噪声是一种低频噪声。（） 6、光电池的频率特性很差。（） 7、光电三极管的增益比光电二极管大，但其线性范围比光电二极管小。（） 8、对光源进行调制即可消除光源波动及背景光干扰的影响。（） 9、补偿法测量比差动法响应慢，但通常精度更高。（） 10、倒置望远镜系统对激光束发散角有缩小的作用。（） 三、简答：（每小题6分，共30分） 1、简述半导体激光器的工作原理，它有哪些特点？对工作电源有什么要求？ 2、光源选择的基本要求有哪些?
3、光电倍增管的供电电路分为负高压供电与正高压供电，试说明这两种供电电路的特点，举例说明它们分别适用于哪种情况? 4、在微弱辐射作用下，光电导材料的光电灵敏度有什么特点，？为什么要把光敏电阻制造成蛇形？ 5、为什么结型光电器件在正向偏置时，没有明显的光电效应？它必须在那种偏置状态？为什么？ 四、论述题（45分） 1、论述光电检测系统的基本构成，并说明各部分的功能。（10分）
光电检测技术知识点
1、光电效应应按部位不同分为内光电效应和外光电效应，内光电效应包括（光电导）和（光生伏特效应）。 2、真空光电器件是一种基于（外光电）效应的器件，它包括（光电管）和（光电倍增管）。结构特点是有一个真空管，其他元件都放在真空管中 3、光电导器件是基于半导体材料的（光电导）效应制成的，最典型的光电导器件是（光敏电阻）。 4、硅光电二极管在反偏置条件下的工作模式为（光电导），在零偏置条件下的工作模式为（光生伏特模式）。 5、变象管是一种能把各种（不可见）辐射图像转换成为可见光图像的真空光电成像器件。 6、固体成像器件（CCD）主要有两大类，一类是电荷耦合器件（CCD），另一类是（SSPD）。CCD电荷转移通道主要有：一是SCCD（表面沟道电荷耦合器件）是电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面传输；二是BCCD称为体内沟道或埋沟道电荷耦合器件，电荷包存储在离半导体表面一定深度的体内，并沿着半导体内一定方向传输 7、光电技术室（光子技术）和（电子技术）相结合而形成的一门技术。 8、场致发光有（粉末、薄膜和结型三种形态。 9、常用的光电阴极有正电子亲合势光电阴极（PEA）和负电子亲合势光电阴极（NEA），正电子亲和势材料光电阴极有哪些（Ag-O-Cs,单碱锑化物，多碱锑化物）。 10、根据衬底材料的不同，硅光电二极管可分为（2DU）型和（2CU）型两种。 11、像增强器是一种能把微弱图像增强到可以使人眼直接观察的真空光电成像器件，因此也称为（微光管）。 12、光导纤维简称光纤，光纤有（纤芯）、（包层）及（外套）组成。 13、光源按光波在时间，空间上的相位特征可分为（相干）和（非相干）光源。 14、光纤的色散有材料色散、（波导色散）和（多模色散）。 15、光纤面板按传像性能分为（普通OFP）、（变放大率的锥形OFP）和（传递倒像的扭像器）。 16、光纤的数值孔径表达式为，它是光纤的一个基本参数、它反映了光纤的（集光）能力，决定了能被传播的光束的半孔径角 17、真空光电器件是基于（外光电）效应的光电探测器，他的结构特点是有一个（真空管），其他元件都置于（真空管）。
《光电检测技术题库》
《光电检测》题库 一、填空题 1.光电效应分为内光电效应和外光电效应，其中内光电效应包括 和。 2.对于光电器件而言，最重要的参数是、和。 3.光电检测系统主要由光电器件、和等部分组成。 4.为了取得很好的温度特性，光敏二极管应在较负载下使用。 5.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成。 6.光电三极管的工作过程分为和。 7.激光产生的基本条件是受激辐射、和。 8.检测器件和放大电路的主要连接类型有、和 等。 https://www.docsj.com/doc/6412439319.html,D的基本功能是和。 10.已知本征硅材料的禁带宽度E g=1.2eV，则该半导体材料的本征吸收长波限为。 11. 非平衡载流子的复合大致可以分为和。 12.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。 13.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。 14.载流子的运动有两种型式，和。 15. 发光二极管发出光的颜色是由材料的决定的。 16. 光电检测电路一般情况下由、、组成。 17. 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。 18.导带和价带中的电子的导电情况是有区别的，导带愈多，其导电能力愈强；而价带的愈多，即愈少，其导电能力愈强。 19.半导体对光的吸收一般有、、、和这五种形式。 20. 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。 24.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。 22.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。 23.描述发光二极管的发光光谱的两个主要参量是和。
光电检测技术题库试卷
光电检测技术题库试卷 一、单项选择题（每小题2分,共40分） 1．材料的禁带宽度，最大的是( C ) A. 金属; B. 杂质半导体 C. 绝缘体; D. 本征半导体． 2．紫外线频率的范围在（ D ）． A. 1011～1012 B. 108～109 C. 1013～1014 D. 1015～1016 3．等离子体是一种( B ). A. 气体光源 B. 固体光源 C. 液体光源 D. 激光光源4．费米能级Ef的意义是电子占据率为( D )时所对应的能级 A. 0； B. 0.1； C. 0.2； D. 0.5． 5．光源在指定方向上通过单位立体角内的辐射通量的多少，称为( B ). A. 辐功率； B. 辐强度； C. 辐照度； D. 辐出度 6．光子探测是利用入射光和磁，产生（ B ）。使材料的电学性质发生变化。通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。 A. 光子效应 B. 霍尔效应 C. 热电效应 D. 压电效应7．在光源λ一定的情况下，通过半导体的透射光强随温度T 的增加而( B )。
A. 增加; B. 减少; C. 不变; D. 不能确定． 8．电子亲和势，是指电子从（A 差。 A.导带底能级 B. 价带顶能级 C. 费米能级 D. 施主能级 9．光纤通信指的是（ B ）。 A. 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式 B. 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式 C. 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式 D. 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式 10．光电探测器单位信噪比的光功率，称为光电探测器的（ C ）。 A. 电流灵敏度; B. 光谱灵敏度; C. 噪声等效功率; D. 通量阈 11．N型半导体的费米能级处于禁带（B）. A. 中间 B. 上部 C. 下部 D. 不确定． 12．PN结和光敏电阻的时间常数（ B ）. A前者大 B. 后者大 C. 一样大 D. 不能确定 13. 下列像管的性能指标( A )的值越高，像管的成像质量越好。
光电检测技术英文
英文原文 1.5 Experimental Setup Due to the many concepts and variations involved in performing the experiments in this project and also because of their introductory nature, Project 1 will very likely be the most time consuming project in this kit. This project may require as much as 9 hours to complete. We recommend that you perform the experiments in two or more laboratory sessions. For example, power and astigmatic distance characteristics may be examined in the first session and the last two experiments (frequency and amplitude characteristics) may be performed in the second session. A Note of Caution All of the above comments refer to single-mode operation of the laser which is a very fragile device with respect to reflections and operating point. One must ensure that before performing measurements the laser is indeed operating single-mode. This can be realized if a single, broad fringe pattern is obtained or equivalently a good sinusoidal output is obtained from the Michelson interferometer as the path imbalance is scanned. If this is not the case, the laser is probably operating multimode and its current should be adjusted. If single-mode operation cannot be achieved by adjusting the current, then reflections may be driving the laser multimode, in which case the setup should be adjusted to minimize reflections. If still not operating single-mode, the laser diode may have been damaged and may need to be replaced. Warning The lasers provided in this project kit emit invisible radiation that can damage the human eye. It is essential that you avoid direct eye exposure to the laser beam. We recommend the use of protective eyewear designed for use at the laser wavelength of 780 nm. Read the Safety sections in the Laser Diode Driver Operating Manual and in the laser diode section of Component Handling and Assembly (Appendix A) before proceeding. 1.5.1 Semiconductor Diode Laser Power Characteristics 1.Assemble the laser mount assembly (LMA-I) and connect the laser to its power supply. We will first collimate the light beam. Connect the laser beam to a video monitor and image the laser beam on a white sheet of paper held about two to ten
《现代检测技术基础复习题》
现代检测技术基础试题 一、阐述仪器线性度的概念，说明有哪些直线拟合方法。阐述回程差、灵敏度和分辨力的概念。 二、仪表的精确度等级是怎样规定的？写出计算公式。某测温仪表的测温范围为0---600℃，准确度等级为2.5级；另一测温仪表的测温范围为0---1200℃，准确度等级为1.5级。现欲测量温度为500℃的设备温度，问选哪种测温仪表会更好？计算说明为什么？ 三、（1）假设你开发一台称重仪，在实验室完成了传感器、放大电路和单片机系统的设计制作，但是没有条件施加标准砝码或标准力对传感器和你的系统进行实际标定，你只有一块可用来测量电压和电流的表(或万用表), 在这种条件下你应该首先对仪器的那些指标进行测定?从误差的角度出发,你对你使用的表有何要求? （2）设传感器误差为0.1%；测量放大电路误差为0.03%；系统采用的A/D转换器为10位，试分析仪器最后能达到的最好精度等级是多少？ （3）用干电池分压的办法模拟传感器输出信号对电路进行测试，试在整个量程范围内确定其测试点。若每一个测试点测试了十次，说明你对这些数据的处理方法并写出数据处理公式。 三、画图并说明光电池的下列特性： （1）开路电压、短路电流与光照度的关系； （2）输出电流与负载电阻及光照度的关系。 四、画图并说明光电二极管与放大器的电流放大连接法、电压放大连接法和阻抗变换连接法。说明各连接法适用于哪些测量情况。 五、（1）怎样测试光敏电阻的好坏？（2）比较光敏电阻、光电池、光电二极管的异同点。（3）说明选择光电检测器时应注意哪些问题。 六、写出朗伯-比尔定律的数学表达式，说明各符号的含义。 七、用于测量输送皮带上粉粒物料的近红外水分仪为何要采用三个波长进行测
光电技术试题
光电技术自动成卷系统 单选题（10题，20分）；简答题（5题，40分）；综合题（1题，15分）；计算题（1题，10分）；设计题（1题，15分） 选择题（共 10 道，每题 2 分） 1、锁定放大器是基于 A.自相关检测理论 B.互相关检测理论 C.直接探测量子限理论 D.相干探测原理 2、下列哪一种应用系统为典型的相干探测应用实例 A.照相机自动曝光 B.飞行目标红外辐射探测 C.激光陀螺测量转动角速度 D.子弹射击钢板闪光测量 3、依据光电器件伏安特性, 下列哪些器件不能视为恒流源: A.光电二极管 B.光电三极管 C.光电倍增管 D.光电池 4、对于P型半导体来说，以下说法不正确的是 A.空穴为多子，电子为少子 B.能带图中费米能级靠近价带顶
C.光照时内部不可能产生本征吸收 D.弱光照时载流子寿命与热平衡时空穴浓度成反比 5、在飞轮转速和方向的光电测量系统中，若光源采用激光二极管，激光波长632nm，输出光调制频率为1kHz，探测器为CdSe光敏电阻，后接的检测电路为带通滤波放大器，其中心频率为1kHz，带宽为100Hz。这样，检测系统可以消除光敏电阻哪些噪声的影响？ f 噪声，热噪声 B.产生-复合噪声，热噪声 C.产生-复合噪声，热噪声 f 噪声，产生-复合噪声 6、在非相干探测系统中 A.检测器能响应光波的波动性质, 输出的电信号间接表征光波的振幅、频率和相 位 B.检测器只响应入射其上的平均光功率 C.具有空间滤波能力 D.具有光谱滤波能力 7、关于半导体对光的吸收，下列说法正确的是 A.半导体非本征吸收时，产生电子－空穴对 B.杂质半导体本材料不会发生本征吸收 C.半导体对光的吸收与入射光波长有关 D.非本征吸收时，吸收的能量全部转换为材料的热能 8、下列关于热电偶和热电堆的说法不正确的是 A.热电堆的测量误差比热电偶小 B.热电堆的测量分辨率比热电偶高
电子科技大学2009-2010光电检测技术A卷
电子科技大学二零零九至二零一零学年第一学期期末考试 一、计算（共28分，共3题） 1、如图1所示，是转速测量系统，已知圆盘的孔数为N，光电探测器输出的脉冲信号频率为f，求转轴的转速n（单位为r/min）。（8分） 图1 转速测量系统 2、已知本征硅材料禁带宽度Eg＝1.2eV，求该半导体材料的本征吸收长波限；已知某种光电器件的本征吸收长波限为1.4μm，求该材料的禁带宽度。（8分） 3、设被测距离最大范围为10km,要求测距精度为1，而各测尺的测量精度为1‰，试给出测尺的个数以及各测尺的长度和频率。（12分）
三、简答题（共46分） 4、在微弱辐射作用下，光电导材料的光电灵敏度有什么特点？为什么要把光敏电阻造成蛇形？（8分） 5、光电导器件的响应时间（频率特性）受哪些因素限制？光伏器件与光电导器件工作频率哪个高？实际使用时如何改善其工作频率响应?（8分） 6、试问图2 (a) 和图2(b)分别属哪一种类型偏置电路？为什么？分别写出输出电压U0的表达式。（10分） (a) (b)
图2 光敏电阻偏置电路 7、如果硅光电池的负载为R L，画出它的等效电路图，写出流过负载R L的电流I L方程及U oc、I sc的表达式，说明其含义（图中标出电流方向）。（10分） 8、光伏探测器的工作模式分为哪几种？为什么（分类依据）？他们的主要区别？（10分） 三、论述题（共26分） 9、为什么说光外差检测方式是具有天然检测微弱信号的能力？（12分）
10、阐述用差动法检测溶液浓度的工作原理(同时画出原理图)及工作过程（必须写出浓度表达式）。（14分）
光电检测思考题及部分答案
1.什么是光电检测系统？其基本组成部分有哪些？ 答：指对待测光学量或由非光学待测物理量转换的光学量，通过光电变换和电路处理的方法进行检测的系统。 组成部分：光源；被检测对象及光信号的形成；光信号的匹配处理；光电转换；电信号的放大与处理；微机；控制系统；显示。 2.简要说明光电检测技术的重要应用范围？ 答：辐射度量和光度量的检测；光电元器件及光电成像系统特性的检测；光学材料、元件及系统特性的检测；非光学量的光电检测。 3.光电探测器的原理有几种效应？分别是什么？内容是什么？ 答：四种。光电子发射效应：在光辐射作用下，电子逸出材料表面，产生光电子发射。光电导效应：光照射某些半导体材料，某些电子吸收光子变成导电自由态，在外电场的作用下，半导体的电导增大。光生伏特效应：光照射在PN结及其附近，在结区中因电场作用，产生附加电动势。光磁电效应：半导体置于磁场中，用激光垂直照射，由于磁场产生洛伦兹力，形成电位差。。 4. 光电探测器的种类及相应的光电器件？ 答：光电子发射器件：光电管、光电倍增管； 光电导器件：光敏电阻； 光生伏特器件：雪崩光电管、光电池、光电二极管、光电三极管。 5. 光电探测器的性能参数有哪些？详细叙述之。 答：量子效率：响应度：光谱响应：响应时间和频率响应：噪生等效功率：探测度：线性度：。
6. 光电探测器的噪声主要来源于什么？ 答：热噪声；暗电流噪声；散粒噪声；低频噪声。 7.作为性能优良的光电探测器应具有哪三项基本条件？ 答：光吸收系数好；电子亲和力小；光电子在体内传输过程中受到的能量损失应该小，使其逸出深度大。 8.常见的光阴极材料有哪些？ 答：银氧铯；锑钾；锑铯。 9.真空二极管与充气二极管的工作原理与结构以及它的优缺点比较。答：真空二极管工作原理：当入射光透过光窗射到光阴极面上时，光电子从阴极发射到真空中，在阴极电场作用下，光电子加速运动到阳极被吸收，光电流数值可在阳极电路中测出。优缺点：电流与入射光通量成正比，因此可精确测量光通量；噪声小，但增益小。 充气二极管工作原理：光电管中充入低压惰性气体，在光照下光阴极发射出的光电子受电场作用加速向阳极运动，途中与气体原子相碰撞，气体原子发生电离形成电子与正离子，不断繁衍构成电子流。优缺点：高灵敏度，结构简单，但噪声大频响差。 10.光电倍增管的工作原理及结构（组成部分），他有什么特点？答：工作原理：光照射在光电阴极上，从光阴极激发出的光电子，在电场U1的加速下，打在第一个倍增级D1上，由于光电子能量很大，它打在倍增极上时就又激发出数个二次光电子，在电场U2的作用下，二次光电子又打在第二个倍增极上，又引起电子发射，如此下去，电子流迅速倍增，最后被阳极收集。组成部分：光电阴极、倍增极、阳
光电技术考试试卷
1、当物质中的电子吸收足够高的光子能量，电子将逸出物质表 面成为真空中的自由电子，这种现象称为（B） P20 A、内光电效应 B、外光电效应 C、光磁电效应 D、光子牵引效应 2、已知某种光电器件的本征吸收长波限为，则该材料的禁带宽 度为（A） A、 B、1eV C、 2eV D、 3、电磁波谱中可见光的波长范围为 (A) A、~ B、~1um C、 1~3um D、8~12um 判断题(每题10分,共5题) 4、光通量的单位是坎德拉 (×) 正确不正确 5、黑体的发射率是一个小于1的常数。(×) 正确不正确 6、当热辐射发射的总辐通量与黑体的总辐通量相等时，以黑体 的温度标度该热辐射体的温度，这种温度称为色温。（×） P11 正确不正确 7、发生本征吸收的条件是光子能量必须大于半导体的禁带宽度。 P19（A） 正确不正确 8、被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部 运动，使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象，称为内光
电效应。 （A ） 正确 不正 确 9 、光敏电阻的主要作用是（D ） A 、光电探测 B 、红外探测 C 、光电开关 D 、光电探测与控制 10、以下选项中哪个不是光敏电阻的主要噪声（D ） A 、热噪声 B 、产生复合噪声 C 、低频噪声 D 、散粒噪声 11、对于同一种型号的光敏电阻来讲，在不同的光照度和不同环境温度下，其光电导灵敏度与时间常数（），如果照度相同而温度不同时，二者（B ） A 、相同，不同 B 、不同，不同 C 、不同，相同 D 、相同，相同 12、本征光电导器件在越微弱的辐射作用下，时间响应越（），灵敏 度越（A ） A 、长，高 B 、长，低 C 、短，高 D 、短，低 13、光敏电阻是（）器件，属于（D ） A 、光电导器件，外光电效应 B 、光 电发射器件，外光电效应 C 、光生伏特器件，内光电效应 D 、光电导器件，内光电效应
光电检测技术作业答案
光电检测技术作业2 光电导灵敏度=0.5 X10-6 S / ，暗电1. 设某只光敏电阻的最大功耗为30， =0 。试求当光敏电阻上的偏置电压为 20V 时的极限照度。 导 g 2. 在如图所示的照明灯控制电路中，将上题所给的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 2，电阻R 1K。求为使继电器吸合所需要的照度。要使继电器在 3 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820， 3.3k4V ，光敏电阻为，当光照度为40 时输出电压为6V，80 时为9V。设该光敏电阻在30~100 之间的 值不变。试求： （1）输出电压为8V 时的照度。 （2）若增加到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70，求 3.3k与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？为什么结型硅光电二极管的最高工作频率小于等于107 ？ 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，在最佳负载电阻情况下负载可以获得最大的输出功率
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 / ）的转速时，最好选用（D）为光电接收器件。 A B 光敏电阻 C 242 硅光电池 D 3 型光电三极管 （2）若要检测脉宽为107 s 的光脉冲，应选用（A）为光电变换器件。 A 型光电二极管 B 3 型光电三极管 硅光电池 C 结型光电二极管D2 11 （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500，振幅为5V，初相位为0 的正弦波，载波频率为10，振幅为50V，求调幅波的表达式、带宽及调制度。 10. 利用 222 光电二极管和 340 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
2009-2010-2光电检测技术A卷
电子科技大学二零 零九 至二零 一零 学年第 一 学期期 末 考试 光电检测技术 课程考试题 A 卷 （ 120 分钟） 考试形式： 开卷 考试日期 2010 年 6月29 日 得 分 一、计算（共28 分，共3题） 1、如图1所示，是转速测量系统，已知圆盘的孔数为N ，光电探测器输出的脉冲信号频率为f ，求转轴的转速n （单位为r/min ）。（8分） 图1 转速测量系统 2、已知本征硅材料禁带宽度Eg ＝1.2eV ，求该半导体材料的本征吸收长波限；已知某种光电器件的本征吸收长波限为1.4μm ，求该材料的禁带宽度。（8分） 3、设被测距离最大范围为10km,要求测距精度为1，而各测尺的测量精度为1‰，试给出测尺的个数以及各测尺的长度和频率。（12分） 得 分 三、简答题（共46分） 4、在微弱辐射作用下，光电导材料的光电灵敏度有什么特点？为什么要把光敏电阻造成蛇形？（8分） 5、光电导器件的响应时间（频率特性）受哪些因素限制？光伏器件与
光电导器件工作频率哪个高？实际使用时如何改善其工作频率响应?（8分） 6、试问图2 (a) 和图2(b)分别属哪一种类型偏置电路？为什么？分别写出输出电压U0的表达式。（10分） (a) (b) 图2 光敏电阻偏置电路 7、如果硅光电池的负载为R L，画出它的等效电路图，写出流过负 载R L的电流I L方程及U oc、I sc的表达式，说明其含义（图中标出电流方向）。（10分） 8、光伏探测器的工作模式分为哪几种？为什么（分类依据）？他们的主要区别？（10分） 得分 三、论述题（共26分） 9、为什么说光外差检测方式是具有天然检测微弱信号的能力？（12分） 10、阐述用差动法检测溶液浓度的工作原理(同时画出原理图)及工作过程（必须写出浓度表达式）。（14分）