光电检测课后习题部分答案
光电检测技术课后部分答案
第一章1.举例说明你知道的检测系统的工作原理激光检测一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。
山于仿制困难，故用于辨伪很准确。
2.简述光电检测系统的组成和特点组成：（1）光学变换：时域变换-------调制振幅，频率，相位，脉宽空域变换-------光学扫描光学参量调制：光强，波长，相位，偏振形成能被光电探测器接收，便于后续电学处理的光学信息。
（2）光电变换，变换电路，前置放大将信息变为能够驱动电路处理系统的电信息（电信号的放大和处理）（3）电路处理放大，滤波，调制，解调，A/D，D/A，微机与接口，控制。
第二章1.试归纳总结原子自发辐射，受激吸收，受激辐射三个过程的基本特征。
自发辐射：处于激发态的原子在激发态能级只能一段很短的时间，就自发地跃迁到较低能级中去，同时辐射出光子。
受激辐射：在外来光的作用下，原子从激发态能级跃迁到低能级，并发射一个与外来光完全相同的光子。
受激吸收：处于低能级的原子，在外来光的作用下，吸收光子的能量向高能级跃迁。
2.场致发光（电致发光）有哪几种形式，各有什么特点结型电致发光（注入式发光）：在p-n结结构上面加上正向偏压(即p区接电源正极，n区接电源负极)时，引起电子由n区流入(在物理上称为“注入”)p区，空穴由p区流入n区，发生了电子和空穴复合而产生发光。
粉末电致发光：这是在电场作用下，晶体内部电子与空穴受激复合产生的发光现象。
两电极夹有发光材料薄膜电致发光：薄膜电致发光和粉末电致发光相似，也是在两电极间夹有发光材料，但材料是一层根薄的膜，它和电极直接接触，不混和介质。
3.为什么发光二极管的PN结要加正向电压才能发光加正向偏压时，外加电压削弱内建电场，使空间电荷区变窄，载流子的扩散运动加强，构成少数载流子的注入，产生电子和空穴的复合，从而释放能量，并产生电致发光现象。
4.发光二极管的外量子效率与射出的光子数，电子空穴对数，半导体材料的折射率有关。
光电检测技术 第四版 答案
光电检测技术第四版答案1. 光接收机中,雪崩光电二极管引入的噪声为（） [单选题] *A.光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声B.量子噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声C.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、光接收机的电路噪声D.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声(正确答案)2. 关于PIN和APD的偏置电压表述,正确的是（）。
[单选题] *A.均为正向偏置B.均为反向偏置(正确答案)C.前者正偏,后者反偏D.前者反偏,后者正偏3. PIN光电二极管,因无雪崩倍增作用,因此其雪崩倍增因子为。
（） [单选题] *A. G＞1B. G＜1C. G＝1(正确答案)D. G＝04. PIN光电二极管的主要特性是（） *A．响应度(正确答案)B．量子效率(正确答案)C．响应时间(正确答案)D．暗电流(正确答案)5. 下列属于描述光电检测器光电转换效率的物理量是（） *A. 响应度(正确答案)B. 灵敏度C. 量子效率(正确答案)D. 增益6. 半导体激光器对光的频率和方向进行选择的器件是（） [单选题] *A.泵浦源B.激活物质C.耦合器D.光学谐振腔(正确答案)7. 光纤通信系统中常用的光电检测器主要有（） [单选题] *A．光检测器、光放大器、激光器B．半导体激光器、光检测器、发光二极管C．PIN光电二极管、APD雪崩光电二极管(正确答案)D．半导体激光器LD、半导体发光二极管8. 采用雪崩光电二极管(APD)的要求是有较高的偏置电压和复杂的温度补偿电路。
[判断题] *对(正确答案)错9. 随着温度的降低，APD雪崩光电二极管倍增增益将下降。
[判断题] *对错(正确答案)10. APD雪崩光电二极管一般应用于大容量、远距离光纤通信系统中 [判断题] *对(正确答案)错。
南京理工大学光电检测-习题解答
南京理工大学光电检测课后习题答案第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。
光电检测技术课程作业及答案打印版
思索题及其答案习题01一、填空题1.一般把对应于真空中波长在（0.38 ）到（0.78 ）范围内旳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旳量有两类, 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）。
光旳传播过程中重要体现为（波动性）, 但当光与物质之间发生能量互换时就突出地显示出光旳（粒子性）。
二、概念题1.视见函数: 国际照明委员会（CIE）根据对许多人旳大量观测成果, 用平均值旳措施, 确定了人眼对多种波长旳光旳平均相对敏捷度, 称为“原则光度观测者”旳光谱光视效率V(λ),或称视见函数。
2.辐射通量: 辐射通量又称辐射功率, 是辐射能旳时间变化率, 单位为瓦(1W=1J/s), 是单位时间内发射、传播或接受旳辐射能。
3、辐射亮度: 由辐射表面定向发射旳旳辐射强度, 除于该面元在垂直于该方向旳平面上旳正投影面积。
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种点光源发出旳, 在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出旳能量, 单位为W／sr(瓦每球面度)。
三、简答题辐射照度和辐射出射度旳区别是什么？答: 辐射照度和辐射出射度旳单位相似, 其区别仅在于前者是描述辐射接受面所接受旳辐射特性, 而后者则为描述扩展辐射源向外发射旳辐射特性。
四、计算及证明题证明点光源照度旳距离平方反比定律, 两个相距10倍旳相似探测器上旳照度相差多少倍？ 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）。
光电检测思考题及部分答案
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：充气的暗电流与照射比真空大很多；充气的频率响应比真空的较差；充气的噪声响应比真空的较大。
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。
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
光电检测技术与应用课后答案
第2章1、简述光电效应的工作原理。
什么是暗电流？什么是亮电流？P11答：暗电流指的是在无光照时，由外电压作用下P-N结内流过的单向电流；光照时，光生载流子迅速增加，阻值急剧减少，在外场作用下，光生载流子沿一定方向运动，形成亮电流。
2、简述光生伏特效应的工作原理。
为什么光伏效应器件比光电导效应器件有更快的响应速度？P15答：（1）光生伏特效应的工作基础是内光电效应.当用适当波长的光照射PN结时，由于内建场的作用（不加外电场），光生电子拉向n区，光生空穴拉向p区，相当于PN结上加一个正电压。
（2）光生伏效应中，与光照相联系的是少数载流子的行为，因为少数载流子的寿命通常很短，所以以光伏效应为基础的检测器件比以光电导效应为基础的检测器件有更快的响应速度。
3、简述光热效应工作原理。
热电检测器件有哪些特点？P15、P17第3章2、对于同一种型号的光敏电阻来讲，在不同光照度和不同环境温度下，其光电导灵敏度与时间常数是否相同？为什么？如果照度相同而温度不同时情况又会如何？3、为什么结型光电器件在正向偏置时，没有明显的光电效应？它必须在哪种偏置状态？为什么？答：因为p-n结在外加正向偏压时，即使没有光照，电流也随着电压指数级在增加，所以有光照时，光电效应不明显。
p-n结必须在反向偏压的状态下，有明显的光电效应产生，这是因为p-n结在反偏电压下产生的电流要饱和，所以光照增加时，得到的光生电流就会明显增加。
5、光电导器件响应时间（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？6、硅光电池的开路电压为什么随着温度的升高而下降？影响光电倍增管工作的环境因素有哪些？如何减少这些因素的影响？答：温度升高时，半导体的导电性将发生一定的变化，即少数载流子浓度随着温度的升高而指数式增大，相对来说多数载流子所占据的比例即越来越小，这就使得多数载流子往对方扩散的作用减弱，从而起阻挡作用的p-n结势垒高度也就降低。
光电检测技术习题答案
光电检测系统作业答案：第一章：1-2：使用一定的敏感器和传感器，对被测量感知，并转化为电信号，实现非电量的检测。
1-7：题目自拟。
第二章：2-2：光照PN结产生光生载流子，在PN结两端出现电动势，称为光生伏特效应。
在光生伏特效应中，与光照相联系的是少数载流子的行为，少数载流子的寿命通常很短，所以光生伏特效应的探测器比光电导探测机器有更快的响应速度。
2-4：光电效应是指光照射到物体表面上使物体发射电子、或电导率发生变化、或产生光电动势的现象。
光电效应实质上是入射光辐射与物质中束缚于晶格的电子或自由电子的相互作用所引起的。
光电效应对光频率(波长)具有选择性，在光子与电子的相互作用下，其响应速度比较快。
按照是否发射电子可将光电效应分为内光电效应和外光电效应，具体有光电子发射效应、光电导效应、光生伏特效应等。
光热效应是指探测元件在吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的变化，而是把吸收的光能变为晶格的热运动，引起探测元件温度的上升，温度上升的结果又使探测元件与温度有关的电学性质或其他物理性质发生变化。
原则上，光热效应对光波频率(波长)没有选择性，因而物质温度的变化仅决定于光功率，而与入射光辐射的光谱成分无关。
因为温度升高是热积累的作用，所以光热效应的响应速度一般比较慢，而且容易受环境温度变化的影响。
光热效应包括热释电效应、温差电效应和辐射热计效应等。
第三章3-4：该题参数不够3-5：光电导器件响应时间受入射光的照度、所加电压和负载电阻大小等因素限制。
光伏器件的工作频率比光电导器件的工作频率高。
实际使用中主要通过电路设计来改善工作频率响应，如合理地设计负载电阻的大小。
3-13: 由于光照度增大到一定程度后，硅光电池的p-n 结产生的光生载流子数达到饱和，其开路电压也将受到势垒高度的限制，因此不会再随入射照度的增大而增大。
硅光电池的最大开路电压由表达式可得lnI S U U T oc Φ=，其中U T ≈0.26mV ，S 为光电灵敏度，Ø为光照度，通常U oc ≈0.45~0.6V 。
光电检测技术课后部分答案
第一章1.举例说明你知道的检测系统的工作原理激光检测一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。
山于仿制困难，故用于辨伪很准确。
2.简述光电检测系统的组成和特点组成：（1）光学变换：时域变换-------调制振幅，频率，相位，脉宽空域变换-------光学扫描光学参量调制：光强，波长，相位，偏振形成能被光电探测器接收，便于后续电学处理的光学信息。
（2）光电变换，变换电路，前置放大将信息变为能够驱动电路处理系统的电信息（电信号的放大和处理）（3）电路处理放大，滤波，调制，解调，A/D，D/A，微机与接口，控制。
第二章1.试归纳总结原子自发辐射，受激吸收，受激辐射三个过程的基本特征。
自发辐射：处于激发态的原子在激发态能级只能一段很短的时间，就自发地跃迁到较低能级中去，同时辐射出光子。
受激辐射：在外来光的作用下，原子从激发态能级跃迁到低能级，并发射一个与外来光完全相同的光子。
受激吸收：处于低能级的原子，在外来光的作用下，吸收光子的能量向高能级跃迁。
2.场致发光（电致发光）有哪几种形式，各有什么特点结型电致发光（注入式发光）：在p-n结结构上面加上正向偏压(即p区接电源正极，n区接电源负极)时，引起电子由n区流入(在物理上称为“注入”)p区，空穴由p区流入n区，发生了电子和空穴复合而产生发光。
粉末电致发光：这是在电场作用下，晶体内部电子与空穴受激复合产生的发光现象。
两电极夹有发光材料薄膜电致发光：薄膜电致发光和粉末电致发光相似，也是在两电极间夹有发光材料，但材料是一层根薄的膜，它和电极直接接触，不混和介质。
3.为什么发光二极管的PN结要加正向电压才能发光加正向偏压时，外加电压削弱内建电场，使空间电荷区变窄，载流子的扩散运动加强，构成少数载流子的注入，产生电子和空穴的复合，从而释放能量，并产生电致发光现象。
4.发光二极管的外量子效率与射出的光子数，电子空穴对数，半导体材料的折射率有关。
智慧树答案光电检测技术与系统知到课后答案章节测试2022年
绪论1.光源是检测系统中不可或缺的一部分。
答案:对第一章1.光电信息检测系统是指将待测光学量或非光学待测物理量转换成（），通过光电变换电路和计算处理的方法进行检测的系统。
答案:光学量2.光电信息检测方法的特点是信息检测的（）实时性、遥控性、快速性答案:实时性;遥控性;快速性3.利用（），直接测定物体的形状、尺寸，位置。
这是在生产线上实现自动检测的有效手段。
答案:二维光传感器4.利用光谱仪直接对光纤Bragg光栅传感器进行解调时，光纤Bragg光栅传感器可以串接使用。
答案:对5.滤波法是一种抽取（）上特定的检测所需要信息的方法。
答案:频谱面6.如果采取图像的扫描进行检测，那么，图像的像元取决于（）答案:扫描光点大小;扫描时间7.热敏照相机扫描式检测适合于热像，它可用于各种（）的分布测量上。
答案:温度场8.热敏照相机的扫描方式采用水平与垂直的二组扫描来完成。
扫描一般用旋转的多面体或（）来实现。
答案:振动偏转的反射镜9.红外检测系统的主要优点是发光点低、使用稳定和（）：答案:亮度高;效果好;寿命长;灵敏度高10.像传感检测技术中，线性光列阵有（）和照明型两种基本形式答案:成像型第二章1.激光衍射测量的相对误差可以达到0.1%量级。
答案:对2.在实际的激光衍射测量系统中，没有物镜也是可以的。
答案:对3.测定爱里圆变化可以精密地测定或分析微小内孔的尺寸。
答案:对4.利用衍射分布特征尺寸进行衍射测量时，当被测尺寸减小时，测量灵敏度如何变化？答案:增大5.楔形开孔的衍射条纹是零级中央条纹扩大，呈何种分布？答案:双曲线6.衍射计量主要用于小量程的高精度测量上，下列数字哪些不在绝对测量的量程范围之内？答案:1mm7.缝宽w大，条纹密集，测量灵敏度高。
答案:错8.采用激光互补法测定细丝外径，是一种高精度的非接触法测量，精度可达0.05μm左右。
答案:对9.利用衍射条纹的间隔变化可以精密测量楔角。
答案:对10.激光衍射是一种有效的全场测量。
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。
《光电信号检测》部分作业答案
《光电信号检测》部分作业答案P68.9. 试判别下列结论，正确的在括号里填写T，错误的则填写F:(1) 光电导器件在方波辐射的作用下，其上升时间大于下降时间。
（F ）（2）光敏电阻的阻值与环境温度有关，温度升高时光敏电阻的阻值也随之升高。
（T ）（3）光敏电阻的是由于被光照后所产生的光生电子与空穴的复合需要很长时间，而且，随着复合的进行，光生电子与空穴的浓度与复合几率不断减小，使得光敏电阻恢复被照前的阻值需要很长时间。
（T ）1.试分析图3-72（a），（b）所示的放大电路中，光敏电阻Rp的作用。
2光生伏特器件有哪几种偏置电路？各有什么特点？3.产生激光器的三个必要条件是什么？4.总结不同类型光电检测器静态工作点状态是如何确定的？5.如图所示电路中，设电源电压源为U b=9V，光敏二极管的伏安特性曲线如图b所示。
光敏二极管上的光通量在0~150μlm变化。
若光通量在此范围内做正弦变化，要是输出交变电压的幅值为3V，求所需的负载电阻R L,并作出负载线。
6.光电倍增管偏置电路如图4-22所示。
光电倍增管的阴极积分灵敏度S K=30μA/lm，阳极积分灵敏度S A=10A/lm，阳极暗电流I d=4μA，输入电路是电阻R=105Ω和电容C0=0.1μF的并联，阴极面积为80mm2，要求信号电流I L=10-4A，计算阳极噪声电流，负载电阻上的噪声电压和信噪比。
7.试从工作原理和系统性能两个方面比较直接检测系统和光外差检测系统的特点。
8.试述实现外差检测必须满足的条件。
9.简述光电探测器的选用原则1.答：（a）无光照时，Rp阻值很大，即同相反馈支路的反馈电阻很大，输出电压高。
光强增加↑，使得Rp↓，使得同相反馈支路阻值减小，输出电压下降。
（b）无光照时，Rp阻值很大，输入近似开路，输出电压低。
光强增加↑，使得Rp↓，使得输入信号进入，输出信号增大。
2.答：光伏探测器可以有正向偏置，反向偏置和零偏置三种偏置状态。
部分课后习题答案
2、光敏电阻的几种典型工作电路（或工作状态） 第四章 PPT 第 29 页
(1) 恒功率偏置： 输出电压 U
L 2 Rp U bSg
IR L
(R p RL )2
R L U 并不随负载电阻线性变化，要
2 Rp (R g
使 U L 最大，须将式对 RL 微分，有
dU L U bS dR L
学混频，探测器输出的信号是两光波频差的拍频信号，该信号包含有调制信号的振幅、频率 和相位特征。 系统性能上： ①直接探测系统检测方法简单，易于实现，可靠性高，但是不能改善输入信噪比，不适宜检 测微弱信号； ②光外差检测系统复杂， 对光外差两输入信号有严格的空间条件和频率条件， 但检测距离远， 检测精度高，灵敏度高，是天然检测微弱信号的方法。
三个状态： （1）负载电阻较小时， 。 。 。 （2）负载电阻较大时， 。 。 。 （3）线性输出时的最大负载 RM， 。 。 。
p
RL)
(R
p
RL )3
当负载 RL 与光敏电阻 RP 相等时，即 RL=RP，表示负载匹配， d U L ＝0，则 U L 最大。 dR L 此时探测器的输出功率最大，即 PL=ILUL Ub2/4RL 则称为匹配状态。
(2) 恒流偏置： 在基本偏置电路中，若负载电阻 RL 比光敏电阻 RP 大得多，即 RL>>RP，则负载电流 IL 简化 为 IL=Ub/RL 这表明负载电流与光敏电阻值无关，并且近似保持常数，这种电路称为恒流偏置电路。随输 入光通量ΔΦ的变化，负载电流的变化ΔIL 变为
3-15 光生伏特器件有哪几种偏置电路？各有什么特点？ （第四章 PPT 第 20 页）
无偏置型、反向偏置型和太阳能电池充电电路 特点：教材 P78-81
光电检测习题解答
解：先将氦氖激光器输出单色辐射的辐射功率转换为光通量φv φv=KmV(λ)φe=683×0.268×6×10-3=1.098(lm)
白色屏幕上的光照度应为 Ev=φv/S=1.098/0.8×10-4=1.37×104 (lx)
光电技术综合习题解答
一、单项选择题
① 在光电倍增管中，产生光电效应的是（ ）。
A．阴极 C．二次发射极 ② 光电二极管的工作条件是（ ）。
B．阳极 D．光窗
A．加热 C．加反向偏压
B．加正向偏压 D． 零ห้องสมุดไป่ตู้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，产生光电效应的是（A）。
A．阴极
B．阳极
1、在距离标准钨丝灯2m远处放置一个照度计探头，已知探头的光 敏面积为0.5 cm2，若照度计测得的最大照度为100(lx)，试求
1、 标准钨丝灯在该方向的发光强度为多少？ 2、钨丝灯所发出总的光通量为多少？
解：首先计算光电探头对标准钨丝灯所张的立体角
rA 20.5 21 2 0 41.2 51 0 5(s)r
③ 辐射通量，光通量，发光强度，光照度的单位分别为（A）。 (A)瓦特，流明，坎德拉，勒克司 (B)瓦特，坎德拉，勒克司，流明 (C)流明，瓦特，瓦特每球面度，瓦特每平方米 (D)流明，瓦特，勒克司，坎德拉 ④ 在入射光辐射下，半导体的电导率增加的现象属于（ C ）。 (A)外光电效应 (B)光热效应 (C)光电导效应 (D)光生伏特效应
2、某输出功率为6mW的氦氖激光器，发出波长为0.6328μm的光束， 均匀地投射到0.8cm2的白色屏幕上。已知屏幕的反射系数为0.96， 设光速C= 3108m/s，普朗克常数 h = 6.62610-34j·s ，氦氖激 光的视见函数V(6328) = 0.268，
光电检测课后习题部分答案
第二章简述光生伏特效应的工作原理.为什么光伏效应器件比光电导效应器件有更快的响应速度？答：（1）光生伏特效应的工作基础是内光电效应.当用适当波长的光照射PN结时，由于内建场的作用（不加外电场），光生电子拉向n区，光生空穴拉向p区，相当于PN结上加一个正电压.（2）光伏效应中，与光照相联系的是少数载流子的行为，因为少数载流子的寿命通常很短，所以以光伏效应为基础的检测器件比以光电导效应为基础的检测器件有更快的响应速度.比较光电效应和光热效应在作用机理、性能及应用特点等方面的差异？1.光电效应：指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。
探测器吸收光子后，直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。
光子能量的大小，直接影响内部电子状态的改变。
特点：光子效应对光波频率表现出选择性，响应速度一般比较快。
2. 光热效应：探测元件吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的改变，而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量，引起探测元件温度上升,温度上升的结果又使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化。
特点：原则上对光波频率没有选择性，响应速度一般比较慢。
（在红外波段上，材料吸收率高，光热效应也就更强烈，所以广泛用于对红外线辐射的探测。
第三章3-143-253-26第四章4-24-34-4第五章1、直接检测系统的基本原理是什么？为什么说直接检测又叫包络检测？所谓光电直接检测是将待测光信号直接入射到光检测器光敏面上，光检测器响应于光辐射强度而输出相应的电流或电压。
光检测器输出的电流第一项为直流项，若光检测器输出端有隔直流电容，则输出光电流只包含第二项，这就是包络检测的意思。
2、何谓莫尔条纹？应用几何光学原理解释，为什么说莫尔条纹测试技术具有光学放大作用？若两块光栅相互重叠，并且使他们的栅线之间形成一个较小的夹角，当光栅对之间有相对运动时，透过光栅对看另一边的光源，就会发现有一组垂直于光栅运动方向的明暗相间的条纹移动，这就形成莫尔条纹。
南京理工大学光电检测-习题解答教材
南京理工大学光电检测课后习题答案第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。
光电探测技术与应用第一章课后习题与答案
光电探测技术与应用 第一章课后习题答案（部分）1.1 辐射度量与光度量之间有哪些区别？有哪些相同点和联系？答：光辐射度量在历史上形成了辐射度学和光度学两套度量系统。
辐射度学：是建立在物理测量的基础上的辐射能量客观度量,不受人眼主观视觉的限制，其概念和方法适用于整个光辐射范围（红外、紫外辐射等必须采用辐射度学）。
光度学：是建立在人眼对光辐射的主观感觉基础上，是一种心理物理法的测量，故只适用于电磁波谱中很窄的可见光区域。
1.2一支氦-氖激光器（波长为632.8nm ）发出激光的功率为2mw 。
该激光束的平面发散角为1mrad ，激光器的放电毛细管直径为1mm 。
（1）求出该激光束的光通量，发光强度，光亮度，光出射度。
（2）若激光束投射在10m 远的白色漫反射屏上，该漫反射屏的反射比为0.85，求该屏上的光亮度。
解：① 该激光束的光通量328.0102240.0683)(3-⨯⨯⨯==e m v V K φλφLm （流明）发光强度 )1028.3(102.44/)101(328.05523⨯⨯=⨯=∆Ω=-πφvv I Cd(坎德拉) 光亮度 )102.4(1035.54/)101(102.41111235⨯⨯=⨯⨯=∆=-或πS I L v v Cd/m 2 光出射度 523102.44/)101(328.0⨯=⨯=∆=-πφS M vv Lm/m 2 ② 10米远处光斑面积大小：52321085.7)10110(414.3)(4--⨯=⨯⨯=∆=θπL S m 2 反射光功率为： 33'107.110285.0--⨯=⨯⨯==P P ρW反射光通量 279.0240.0683107.1)(3''=⨯⨯⨯==-λφV K P m v Lm漫反射屏可以看作是个朗伯体，其法向发光强度I 0与光通量的关系是πφ/0=I ，由于朗伯体的光亮度与方向无关，所以：35'01013.11085.714.3279.0⨯=⨯⨯===-S S I L v v πφ Cd/m 2 1.4 用目视观察发射波长分别为435.8nm 和546.1nm 的俩个发光体，他们的亮度相同，均为3cd/m 2.如果在俩个发光体前分别加上透射比为10−4的光衰减器，问此时目视观察的亮度是否相同？为什么？解：光衰减器的透射比指的是光辐射能量的透射比。
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第二章
简述光生伏特效应的工作原理.为什么光伏效应器件比光电导效应器件有更快的响应速度？答：（1）光生伏特效应的工作基础是内光电效应.当用适当波长的光照射PN结时，由于内建场的作用（不加外电场），光生电子拉向n区，光生空穴拉向p区，相当于PN结上加一个正电压.
（2）光伏效应中，与光照相联系的是少数载流子的行为，因为少数载流子的寿命通常很短，所以以光伏效应为基础的检测器件比以光电导效应为基础的检测器件有更快的响应速度.
比较光电效应和光热效应在作用机理、性能及应用特点等方面的差异？
1.光电效应：指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。
探测器吸收光子后，直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。
光子能量的大小，直接影响内部电子状态的改变。
特点：光子效应对光波频率表现出选择性，响应速度一般比较快。
2. 光热效应：探测元件吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的改变，而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量，引起探测元件温度上升,温度上升的结果又使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化。
特点：原则上对光波频率没有选择性，响应速度一般比较慢。
（在红外波段上，材料吸收率高，光热效应也就更强烈，所以广泛用于对红外线辐射的探测。
第三章
3-14
3-25
3-26
第四章4-2
4-3
4-4
第五章
1、直接检测系统的基本原理是什么？为什么说直接检测又叫包络检测？
所谓光电直接检测是将待测光信号直接入射到光检测器光敏面上，光检测器响应于光辐射强度而输出相应的电流或电压。
光检测器输出的电流
第一项为直流项，若光检测器输出端有隔直流电容，则输出光电流只包含第二项，这就是包络检测的意思。
2、何谓莫尔条纹？应用几何光学原理解释，为什么说莫尔条纹测试技术具有光学放大作
用？
若两块光栅相互重叠，并且使他们的栅线之间形成一个较小的夹角，当光栅对之间有相
对运动时，透过光栅对看另一边的光源，就会发现有一组垂直于光栅运动方向的明暗相间的条纹移动，这就形成莫尔条纹。
第八章
8-1.光电信号的二值化处理就是将光电信号转换成“0”或“1”数字量的过程。
将单元光电信号进行二值化处理方便微型计算机进行识别并对信号进行处理、存储、传输和控制等，单元光电信号的二值化处理方法有固定阈值法二值化处理和浮动阈值法二值化处理法。
8-3.图（图8-4）中的阈值电压为从光源分得一部分光加到光电二极管上，光电二极管在适当的偏置下输出与光源的发光强度呈线性变化的电压信号，用这个电压信号作为阈值，即可得到随发光强度浮动的阈值U th。
转移脉冲SH的周期为行周期，当SH下降沿到来后所有一行的信号才能被完全转移，并且将积分周期的信号依次输出。
二值化脉冲经过一定时间延时后的脉冲信号代表了背景光源的信息，所以将它作为阈值。
8-5.在光电技术中经常需要对某些场景的光强度（或光照度）进行测量，并且要求以数字方式显示测量值（例如数字照度计），或送入计算机进行实时控制等处理，这种情况必须对单元光电信号进行A/D数据采集。
（P195 图8-14以及上面那段话）
第九章
以锁相放大器为例，说明去除噪声改善检测信噪比的原理。
答：锁相放大器包括信号通道、参考通道、相敏检波三个部分。
参考信号与被测信号为同频同相的交变信号，经相敏检波后输出信号为直流信号。
噪声和干扰信号只有当与参考信号同频同相时才可能输出直流信号并与被测信号叠加，而这样的几率是非常非常小的。
因此，锁相放大器去除噪声改善信噪比的原理是：利用和被测信号有相同频率和相位关系的参考信号作为比较基准，只对被测信号本
身和那些与参考信号同频、同相的噪声分量有响应。
因此能大幅度抑制无用噪声，改善检测信噪比。
条形码识别原理
由于不同颜色的物体，其反射的可见光的波长不同，白色物体能反射各种波长的可见光，黑色物体则吸收各种波长的可见光，所以当条形码扫描器光源发出的光经光阑及凸透镜1后，照射到黑白相间的条形码上时，反射光经凸透镜2聚焦后，照射到光电转换器上，于是光电转换器接收到与白条和黑条相应的强弱不同的反射光信号，并转换成相应的电信号输出到放大整形电路，整形电路把模拟信号转化成数字电信号，再经译码接口电路译成数字字符信息。
识别环节
书上230页。