光电检测技术作业答案
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（0.38mμ）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：2224444R I R I dA d E R dA d E R II===∴=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 ()122222222211221211001001010E E L IE 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）。
光电技术作业答案
第三章
P88－3
光电倍增管的暗电流对信号检测有何影响，使用时如何减 少暗电流？
暗电流为无光照时光电倍增管的输出电流，对测量缓变弱 信号不利。减少暗电流的方法： （1）对光电倍增管致冷，以减少阴极和倍增极的热电子 发射； （2）对暗电流进行补偿 （3）对光信号调制，并对光电倍增管输出信号滤波
第三章
P33-5：
空腔处于某温度时λm=650nm，如果腔壁的温度增加， 以致总辐射本领加倍时， λm变为多少？
第二章
P62－１
对光子探测器和热探测器特性上的差别列表作一比较。
原 理
光子探测器 热探测器 晶体中的电子吸收光 材料吸收辐射温度 子能量跃迁到高能态， 升高，从而特性发 从而特性发生变化。 生变化。
第三章
P88－1
为什么负电子亲和势光电阴极材料的量子效率高，而且光 谱范围可扩展到近红外区？
一般半导体光电子发射材料的长波限为hc/(Eg+EA),而负电 子亲和势材料的长波限为hc/Eg。对于许多常用光电子材 料，如Si的禁带宽度1.1ev，对应的长波限为1.1μm， GaAs的禁带宽度1.4ev，对应的长波限为0.89μm。因此长 波限扩展到了红外。 吸收光子跃迁到导带的电子，在向表面迁移的过程中 ，因与晶格碰撞而能量降低变为热化电子（能量接近导带 低）。对于负电子亲和势材料，热化电子也能逸出，因此 逸出深度深，量子效率高。
光谱响应 有长波限 响应时间 响应时间短 响应度 响应度高
全波长均匀响应 响应时间长 响应度低
第二章
P62－2
试以光电导探测器为例，说明为什么光子探测器的工作 波长越长，工作温度越低。
工作波长长，长波限长，禁带宽度或杂质电离能小，容 易产生热激发，需降低温度，以减少热激发概率，降低 暗电流和噪声。
光电检测技术试题及答案
第一章1.本课程的名称为？光电检测技术（只输入汉字，不加书名号，不加任何标点）2.本课程教材的名称为？光电测试技术（只输入汉字，不加书名号，不加任何标点，不写版次）3.本课程主要讲解内容为教材中的前五章和将在第二三章之间增加的补充内容。
√4.光电检测技术是将电子学与光学融合为一体，通过电信号到光信号的转换来实现信息获取、处理与测量的技术。
√5.光电检测技术的特点是（D）。
A.高精度，高速度，具有很强的信息处理与运算能力B.非接触，远距离、大量程C.抗电磁干扰D.以上都是6.在现代工程装备中，检测环节的成本约占生产成本的百分比约为（B）A.5%~7%B.50%~70%C.10%D.90%7.光学变换和光电转换是光电测量的核心部分。
√第二章1可见光是电磁辐射波谱中人眼可以感知的部分，一般情况下，可见光的波长范围在 _380_nm 到 _780_nm 之间。
（按照本书和本节课所讲的标准）2光度学量衡量的是电磁辐射对人眼刺激大小的感觉，因此在可见光波段才有意义。
√3视觉神经对不同波长光的感光灵敏度不同，人眼对各种波长光的相对灵敏度，称为“光谱光视效能”或者“视见函数”，其最大值为1，无量纲。
√4光度学的七个基本物理量为光通量、光量、_发光强度（光强度；光强）_ 、光亮度、出射度、光照度、曝光量，其中_光照度（照度）_和曝光量是描述物体受光的参量，其余五个皆为描述光源发射光的特性参量。
5、1W的波长为1064nm的光，其光通量为（B）。
A. 1lmB. 0lmC. 683lmD. （1/683）lm6、（ C ）是发光强度的单位，也国际单位制（SI）的7个基本单位之一。
A. 焦耳(J)B. 流明(lm)C. 坎德拉(cd)D. 勒克斯(lx)7已知某辐射源发出的辐射功率为1W，该波长对应的光谱光视效率为0.5，则该辐射源辐射的光通量为（B）。
（已知人眼在明视条件下的光功当量为680lm/W）A．680 lm B.340 lm C.1360 lm D.0 lm8辐射通量与光通量的单位是相同的。
光电检测技术课程作业及答案(打印版)概要
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（mμ）到（mμ）范围内的电磁辐射称为光辐射。
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：2224444R I R I dA d E R dA d E R II===∴=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()122222222211221211001001010E E L I E L I L I L I E R IE 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）。
光电检测技术与应用习题解答
第1章
1、举例说明你说知道的检测系统的工作原理。 （1）光电检测技术在工业生产领域中的应用： 在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位… （2）光电检测技术在日常生活中的应用： 家用电器——数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器 自动感应灯：亮度检测---光敏电阻 空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶 遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管 可视对讲、可视电话：图像获取---面阵 CCD 医疗卫生——数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器 办公商务——扫描仪：文档扫描---线阵 CCD 红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管 （3）光电检测技术在军事上的应用： 夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术 激光测距仪：可精确的定位目标 光电检测技术应用实例简介 点钞机 （1）激光检测—激光光源的应用 用一定波长的红外激光照射第五版人民币上的荧光字， 会使荧光字产生一定波长的激光，通过对此激光的检测可辨别钞票的真假。由于仿制困难， 故用于辨伪很准确。 （2） 红外穿透检测—红外信号的检测 红外穿透的工作原理是利用人民币的纸张比较坚固、 密度较高以及用凹印技术印刷的油墨厚度较高， 因而对红外信号的吸收能力较强来辨别钞票 的真假。 人民币的纸质特征与假钞的纸质特征有一定的差异， 用红外信号对钞票进行穿透检 测时，它们对红外信号的吸收能力将会不同，利用这一原理，可以实现辨伪。 （3）荧光反应的检测—荧光信号的检测 荧光检测的工作原理是针对人民币的纸质进行检 测。人民币采用专用纸张制造（含 85％以上的优质棉花） ，假钞通常采用经漂白处理后的普 通纸进行制造，经漂白处理后的纸张在紫外线（波长为 365nm 的蓝光）的照射下会出现荧 光反应（在紫外线的激发下衍射出波长为 420－460nm 的蓝光） ，人民币则没有荧光反应。 所以， 用紫外光源对运动钞票进行照射并同时用硅光电池检测钞票的荧光反映， 可判别钞票 真假。 （4）纸宽的检测—红外发光二极管及接收二极管的应用 主要是用于根据钞票经过此红外 发光及接收二极管所用的时间及电机的转速来间接的计算出钞票的宽度， 并对机器的运行状 态进行判断，比如有无卡纸等；同时也能根据钞票的宽度判断出其面值。 （5）喂钞台、接钞台传感器—红外对管的应用 在点钞机的喂钞台和取钞台部分分别有一 个作为有无钞票的发射接收红外对管，用来检测是否有钞票放入或取出。 2、如何实现非电量的测量？ 为实现非电量的电测量， 首先要实现从非电量到电量的变换， 这一变换是靠传感器来实现的。 传感器接口电路是为了与传感器配合将传感器输出信号转换成低输出电阻的电压信号以方 便后续电路的处理。一般说来，信号都需要进一步放大并滤除噪声。放大后的信号经模拟/ 数字变换后得到数字信号， 以便于微处理器或微控制器。 微处理器或微控制器是测控系统的 核心， 它主要有两个作用： 一是对数字信号进行进一步处理并将信号输出显示、 存储和控制。 二是管理测控系统的各个部分以实现测控系统的智能化， 即根据信号和测量条件的变化， 自 动地改变放大器的增益、滤波器的参数及其它的电路参数。在选用合适的传感器之后，就要
光电检测技术第二版答案
光电检测技术第二版答案篇一：《光电检测技术-题库》(2) 】、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。
光电检测习题解答
幕每秒钟接受旳光子为
N Φe Φe 0.6328106 6 103 1.911016 h hc 6.626 1034 3108
（个/秒）
光敏电阻
3 、在如图所示旳恒流偏置电路中，已知Re=3.3kΩ，UW=4V， Ubb=12V；光敏电阻为RP，当光照度为30lx时输出电压为6V，80 lx时为9V。（设该光敏电阻在30到100lx之间旳值不变）
二 填空题 1 描述光电探测器光电转化能力旳是 量子效率 。 2 任何物质，只要温度高于绝对零度，都具有发射辐射旳能力。 3 氦氖激光器以 直流 电源驱动。
4 发光二极管是 注入式电致发光器件 器件。 7 光伏器件有光伏工作模式和光导工作模式两种工作模式。
三 简答题
1、 掺杂对半导体导电性能旳影响是什么？ 答：半导体中不同旳掺杂或缺陷都能在禁带中产生附加旳能级 ，价带中旳电子若先跃迁到这些能级上然后再跃迁到导带中去 ，要比电子直接从价带跃迁到导带轻易得多。所以虽然只有少 许杂质，却会明显地变化导带中旳电子和价带中旳空穴数目， 从而明显地影响半导体旳电导率。
光电技术综合习题解答
一、单项选择题
① 在光电倍增管中，产生光电效应旳是（ ）。
A．阴极 C．二次发射极 ② 光电二极管旳工作条件是（ ）。
B．阳极 D．光窗
A．加热 C．加反向偏压
B．加正向偏压 D． 零偏压
光电技术综合习题解答
一、单项选择题
① 在光电倍增管中，产生光电效应旳是（A）。
A．阴极
B．阳极
G
I a min IK
2.439 24 106
1.02105
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 g2. 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D211（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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光电检测技术作业2
光电导灵敏度S g=0.5 X10-6 S / 1. 设某只C dS 光敏电阻的最大功耗为30mW，
lx ，暗电导 g
=0 。
试求当 CdS 光敏电阻上的偏置电压为 20V 时的极限照度。
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107 Hz？
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
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 / min ）的转速时，最好选用（D）为光电接收器件。
A PMT
B CdS 光敏电阻
C 2CR42 硅光电池
D 3DU 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 PIN 型光电二极管
B 3DU 型光电三极管
硅光电池
C PN 结型光电二极管D2 CR
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500Hz，振幅为5V，初相位为0 的正弦波，载波频率为10kHz，振幅为50V，求调幅波的表达式、带宽及调制度。
10. 利用 2CU22 光电二极管和 3DG40 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敏度 Si =0.4 A / W ，其暗电流I D =0.2 A ，三极管 3DG40 的电流放大倍数 =50 ，最高入射辐射功率为 400 W 时的拐点电压 UZ = 1.0V 。
求入射辐射功率最大时，电阻 Re 的值与输出信号Uo 的幅值。
入射辐射变化 50W 时的输出电压变换量为多少？利用2CU22 光电二极管和3DG40 三极管构成如图3-46 所示的探测电路。
已知光电二极管的电流灵敏
度S
i 0.4 A / W ，其暗电流I
D
0.2 A ，三极管3DG40 的电流放大倍数50 ，最高入射辐射功率为 400 W 时的拐点电压U Z 1.0V 。
求入射辐
射功率最大时，电阻R
e 的值与输出信号U
o
的
幅值。
入射辐射变化50W 时的输出电压变换
量为多少？
11. 真空光电倍增管的倍增极有哪几种结构？各有什么特点？
12 何谓光电倍增管的增益特性？光电倍增管各倍增极的发射系数δ与哪些因素有关？最主要的因素是什么？
13 光电倍增管产生暗电流的原因有哪些？如何降低暗电流？
14. 怎样理解光电倍增管的阴极灵敏度和阳极灵敏度？二者的区别是什么？二者有什么关系？
15. 光电倍增管G DB44F 的阴极光照灵敏度为0.5μA/lm，阳极灵敏度为50A/lm，要求长期
使用时阳极允许电流限制在2μA 以内。
求：
（1）阴极面上允许的最大光通量。
（2）当阳极电阻为75KΩ时，最大的输出电压。
（3）若已知该光电倍增管为12 级的C s3Sb 倍增极，其倍增系数0.2(U DD)0.7 ,实计算它的供电电压。
（4）当要求输出信号的稳定度为1%时，求高压电源电压的稳定度。
16. 为什么说发光二极管的发光区在P N 结的P区？这与电子、空穴的迁移率有关吗？
17 为什么发光二极管必须在正向电压下才能发光？反向偏置的发光二极管能发光吗？
18. 产生激光的三个必要条件是什么？粒子数反转分布的条件是什么？为什么 LD 必须有谐振腔？
19. 半导体激光器有什么特点？LD 与L ED 发光机理的根本区别是什么？为什么L D 光的相干性要好于L ED 光？
20. 假设两块光栅的节距为0.2mm，两光栅的栅线夹角为1°，求所形成的莫尔条纹的间隔。
若光电器件测出莫尔条纹走过10 个，求两光栅相互移动的距离。