光电检测技术——基本技术指标
《 光电检测技术 》教学大纲
《光电检测技术》教学大纲课程代码：课程中文名：光电检测技术课程英文名：课程类别：专业技术科适用专业：光伏材料应用、光伏发电应用、电子技术等专业课程学时： 48学时课程学分： 3学分一、课程的专业性质、地位和作用（目的）1、性质：必修2、地位：光电检测技术是光学与电子学技术相结合而产生的一门新型检测技术，它是利用电子技术对光学信息进行检测，并进一步传递、存储、控制、计算和显示。
光电检测技术是现代检测技术最重要的手段和方法之一。
3、作用：通过本课程的教学，使学生了解和掌握各种光电器件的结构、工作原理、工作过程、工作特性及其基本的应用，培养学生通过了解器件的性能特点来搭建检测系统的能力，培养学生学习的能力和综合运用知识的能力，培养学生理论联系实际的学风和科学态度，提高学生的分析处理实际问题的能力，为以后的工作和学习打下基础。
二、教学内容、学时分配和教学的基本要求第一章光电检测应用中的基础知识6学时，其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0 学时1.1 辐射度学和光度学基本概念1.2 半导体基础知识1.3 基本概念1.4 光电探测器的噪声和特性参数重点:辐射度学和光度学基本概念难点:光电探测器的噪声和特性参数教学要求:本章介绍了光电检测应用中的基础知识，要求学生对基本概念有理解，进而掌握光电探测器的噪声及特性参数第二章光电检测中的常用光源3学时，其中理论教学3学时，实践或其他教学0学时2.1 光源的特性参数2.2 热辐射源2.3 气体放电光源2.4 固体发光光源2.5 激光器重点：光源的特性参数难点：气体、固体发光光源和激光器的工作原理教学要求:本章要求学生掌握各种固体发光的工作原理及其应用第三章结型光电器件 6 学时，理论教学6 学时，实践或其他教学0学时3.1 结型光电器件工作原理3.2 硅光电池3.3 硅光电二极管和硅光电三极管3.4 结型光电器件的放大电路3.5 特殊结型光电二极管3.6 结型光电器件的应用举例——光电耦合器件重点：结型光电器件的工作原理；硅光电池的工作原理及特性；硅光电二极管和硅光电三极管的性能比较难点：结型光电器件的放大电路及应用举例——光电耦合器件教学要求：要求学生掌握硅光电池的工作原理；硅光电二极管和硅光电三极管的性能比较及结型光电器件的放大电路及应用——光电耦合器件第四章光电导器件6学时，其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0学时4.1光敏电阻的工作原理4.2 光敏电阻的主要性能参数4.3 光敏电阻的偏置电路和噪声4.4 光敏电阻的特点和应用重点：光敏电阻的工作原理和特性参数难点：光敏电阻的应用教学要求：要求学生掌握光敏电阻的工作原理及性能参数及光敏电阻的应用第五章真空光电器件3学时，其中理论教学3学时，实践或其他教学0学时5.1 光电阴极5.2 光电管与光电倍增管5.3 光电倍增管的主要特性参数5.4 光电倍增管的供电和信号输出电路5.5 微通道板光电倍增管5.6 光电倍增管的应用重点：光电管与光电倍增管的工作原理、特性参数难点：光电倍增管的供电和信号输出电路及应用教学要求：要求学生掌握光电管与光电倍增管的工作原理、特性参数及实际应用第六章真空成像器件3学时，其中理论教学3学时，实践或其他教学0学时6.1像管6.2常见像管6.3摄像管6.4光导靶和存储靶6.5摄像管的特性参数6.6摄像管的发展方向重点：像管与摄像管的工作原理难点：光导靶和存储靶的原理及摄像管的特性参数教学要求：要求学生掌握像管与摄像管的工作原理及特性参数第七章固体成像器6学时，其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0学时7.1 电荷耦合器件7.2 电荷耦合器件的分类7.3 CCD摄像机分类7.4 CCD的特性参数7.5 自扫描光电二极管阵列7.6 固体摄像器件的发展现状和应用重点：电荷耦合器件的工作原理；CCD的特性参数难点：自扫描光电二极管阵列教学要求：要求学生掌握CCD固体成像器件的工作原理第八章红外辐射与红外探测器6学时其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0学时8.1 红外辐射的基础知识8.2 红外探测器8.3 红外探测器的性能参数及使用中应注意的事项8.4 红外测温8.5 红外成像8.6 红外无损检测8.7 红外探测技术在军事上的应用重点：红外探测器的工作原理、性能参数及使用中应注意的事项难点：红外探测器的具体应用教学要求：要求学生掌握红外辐射的基础知识，并掌握红外探测器的各种具体应用第九章光导纤维与光纤传感器6学时其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0学时9.1 光导纤维基础知识9.2 光导纤维的应用9.3 光纤传感器的分类及构成9.4 功能型光纤传感器9.5 非功能型光纤传感器重点：光导纤维的基础知识及功能型光纤传感器的工作原理难点：非功能型光纤传感器的工作原理教学要求：要求学生掌握光导纤维的基础知识，并掌握光纤传感器的工作原理第十章太赫兹波的产生与检测3学时其中理论教学 3 学时，实践或其他教学0学时10.1 概述10.2 THz辐射光谱学10.3 THz辐射成像重点：THz辐射成像的原理难点：THz辐射成像的原理教学要求：要求学生掌握THz辐射成像的原理三、各章节教学课时分配表本课程各部分教学内容计划学时数分配如下：四、课程的考核办法和成绩评定：1、考试 2.笔试（闭卷）3.平时成绩比重：平时成绩（包括考勤、作业、答疑、课堂练习、课外实验、等）占30%4.期末成绩比重:卷面考试占70%。
1光电检测系统的基本工作原理
1光电检测系统的基本工作原理。
光电检测系统是指对待测光学量或由非光学待测物理量转换成的光学量，通过光电变换和电路处理的方法进行检测的系统。
光电检测系统的基本组成及各部份的主要作用。
光电检测系统的组成：三要素：检测对象、光、光电变换。
能否使光束准确地携带所要检测量的信息，是决定所设计系统成败的关键光电检测技术的现代发展1）非接触化发展2）尽可能多的信息量3）集成化，智能化发展光电检测方法（1）.光信息携带的物理量可分为：光强型、频率型、相位型、脉冲型、偏振型、位置型等（2）.所用的光学现象分为：衍射法、干涉法、全息法、散射法、光谱法、莫尔条纹法、光扫描法等（3 ）从检测系统角度分为：直接作用法、差动法（差分法）、补偿法光辐射所带的信息如光强分布、时间、光谱能量分布、温度分布等由光电探测器转变成电信号测量出来2系统误差在检测过程中产生恒定不变的误差叫恒差或按一定规律变化的误差叫变差，统称为系统误差＜系统误差产生的原因有工具误差、装置误差、方法误差、外界误差和人身误差等随机误差在尽力消除并改正了一切明显的系统误差之后，对同一待测量进行反复多次的等精度测量，每次测量的结果都不会完全相同，而呈现岀无规则的随机变化，这种误差称为随机误差。
灵敏度系统在稳态下输岀量变化引起此变化的输入量变化的比值算术平均值：1X =—NN' X n =0.8416 n 土均方差或标准误差：:？丨1 N- 2 ■?(xn x)2 - 0.0025N -1n/算术平均值的标准偏差x- s - - 0.00095■v' N均方差的标准误差OCT a = —^==0 00067V2N最大误差；x = k；x测量精度J D=^x/x X100%大误差测值岀现的处理主要方法是：（1）认真检查有无瞬时系统误差产生，及时发现并处理。
⑵增加检测的次数，以减小大误差测值对检测结果的影响。
（3）利用令人信服的判据，对检测数据进行判定后，将不合理数据给予剔除辐射度量（Radiometry）：能量的分布的强弱、时间、空间等特性辐射能本身的客观度量，是纯粹的物理量。
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。
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。
光电检测原理与技术第5章 光学系统与专用光学元件
2. 望远系统
（1）伽俐略望远镜（ Galileo telescope ）
结构 发散透镜作目镜，会聚 透镜作物镜，物镜的像 方焦点和目镜的物方焦 点重合。
光路 Q Q ' Q "
远物 Q 射来的平行光束，经物镜会聚后，原来应成实像于 Q', 这对于目镜来说应作虚物，最后成正立像P"Q"于无穷 远处。
非近轴情况下，三次幂以上项不能忽略
球面系统不能理想成像
出现三级以上像差
u3 u5 u7 u9 sin u u 3! 5! 7! 9!
三级像差(或初级像差)----5种： 1) 球差(spherical aberration) 2) 慧差(coma) 3) 像散(astigmatism)和场曲(curvature of field) 4) 畸变(distortion)
表5-1 不同波长时焦 深的计算结果
nf 2 nD 2 x 2 2 2 ( F )
(5-6)
（3）最小弥散斑及其角直径 光学系统中影响成像质量的因素主要是像差和衍射。系统的 像差按照不同的设计有很大的差别。而衍射作用的大小可用计算 艾里斑的方法来估计。当斑内占总衍射能量的84％时，所对应的 角直径分别为 (5-7) 2.44
D
—— 探测光辐射的波长。
4 2L ' ( F ) 2 n
' 0
以可见光、中红外和远红外三个光谱区中，三种典型波长的 焦深为例，说明这一关系。计算结果列于表5-1中。表中可见，当 ' ＝0.5μm，2 L ＝ 8μm，说明像面有确定的位置，随着波长增加， 0 L'0 2 按正比增加，当 ＝10μm，2 ＝ 160μm L'0 ，这时很难断定像 面的确切位置。这是红外系统的特点之一。 与焦深相对应的物空间中。物移动某一 ' 距离x，只要其像面移动不超过 L0，那 么仍可得到清晰的像。所以，对应焦深 在物空间中的范围就是景深。利用牛顿 公式可以计算出x为
光电检测技术课程设计流水线光电计数器的设计
光电检测技术课程设计流水线光电计数器的设计仪器科学与工程学院组长：组员：目录1引言 (2)2 设计内容及要求 (2)2.1基本内容 (2)2．2提高要求 (2)3 光电计数器的系统设计 (3)3.1系统硬件设计 (3)3.1．1各模块组成 (4)3.1.2系统总电路图 (7)3.2软件程序设计 (8)4结束语 (11)参考文献 (11)流水线光电计数器的设计摘要：本系统采用的是以单片机AT89C52为核心的自动计数器。
将红外发光管与光电接收管相对放置，每当物体通过一次，光电接收管的输出电压就发生一次变化，这个变化的电压信号通过放大和处理后，输入至单片机AT89C52的P3.2口，通过软件控制并以LED加以显示，便可以实现对物体的计数统计。
本计数器可将机械或人工计数方式变为电子计数，并且采用LED数码管显示，可适用于诸多行业。
关键词：自动计数器，计数触发，光电式传感器The design of photoelectric counterKey words：automatic counters, counting trigger, photoelectric sensor1 引言21世纪是信息时代，获取信息，处理信息，运用信息。
传感与检测技术的重要性在于它是获得信息并对信息进行必要处理的基础技术，是获取信息和处理加工信息的手段，无法获取信息则无法运用信息。
在啤酒、汽水和罐头等灌装生产线上，常常需要对随传送带传送到包装处的成品瓶进行自动计数，以便统计产量或为计算机管理系统提供数据。
而数字式电子计数器有直观和计数精确的优点，目前已在各种行业中普遍使用。
数字式电子计数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的，通常分为接触式计数器和非接触式计数器两种。
本次设计的光电计数器为非接触式计数器中的一种。
光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器。
它的理论基础是光电效应。
这类效应大致可分为三类。
第一类是外光电效应，即在光照射下，能使电子逸出物体表面。
光电技术及应用作业指导书
光电技术及应用作业指导书第一章光电技术基础理论 (2)1.1 光的基本性质 (2)1.2 光电效应 (2)1.3 光电检测技术 (3)第二章光电器件原理与应用 (3)2.1 光电二极管 (3)2.2 光电三极管 (4)2.3 光电探测器 (4)第三章激光技术及其应用 (4)3.1 激光原理 (4)3.2 激光器类型 (5)3.3 激光应用领域 (5)第四章光纤通信技术 (5)4.1 光纤的基本特性 (5)4.2 光纤通信系统 (6)4.3 光纤通信设备 (6)第五章光电显示技术 (7)5.1 液晶显示技术 (7)5.2 发光二极管显示技术 (7)5.3 激光投影技术 (7)第六章光电检测与测量技术 (8)6.1 光电检测原理 (8)6.2 光电测量仪器 (8)6.3 光电测量应用 (9)第七章光电传感器及应用 (9)7.1 光电传感器原理 (9)7.2 光电传感器类型 (9)7.3 光电传感器应用 (10)第八章光电信息处理技术 (10)8.1 光电信息处理原理 (10)8.2 光电信息处理技术 (11)8.3 光电信息处理应用 (11)第九章光电技术在生物医学领域的应用 (11)9.1 光电成像技术 (11)9.2 光电治疗技术 (12)9.3 光电检测技术 (12)第十章光电技术在工业领域的应用 (13)10.1 光电检测与控制 (13)10.1.1 概述 (13)10.1.2 应用原理 (13)10.1.3 应用方法 (13)10.1.4 应用实践 (14)10.2 光电加工技术 (14)10.2.1 概述 (14)10.2.2 应用原理 (14)10.2.3 应用方法 (14)10.2.4 应用实践 (14)10.3 光电自动化设备 (15)10.3.1 概述 (15)10.3.2 应用原理 (15)10.3.3 应用方法 (15)10.3.4 应用实践 (15)第一章光电技术基础理论1.1 光的基本性质光电技术的研究与应用，离不开对光的基本性质的理解。
光电二极管测量技术的使用教程
光电二极管测量技术的使用教程光电二极管是一种将光能转化为电能的器件，广泛应用于光电转换、光测量、光通信和光电检测等领域。
在这篇文章中，我们将介绍光电二极管的基本原理、使用注意事项以及一些常见的测量技术。
1. 光电二极管的基本原理光电二极管是一种半导体器件，它由一对p型和n型半导体材料组成，中间夹杂有浓度较高的掺杂材料形成p-n结。
当光线照射到p-n结上时，光子的能量会将电子从价带激发到导带中，从而形成电流。
因此，光电二极管的输出信号与光的强度成正比。
2. 光电二极管的使用注意事项在使用光电二极管进行测量时，需要注意以下几点：2.1 光线的入射角度光线的入射角度会影响光电二极管的测量结果。
通常情况下，光线应垂直入射到光电二极管表面，以获得准确的测量结果。
如果光线入射角度偏离垂直方向，需要进行修正计算来消除误差。
2.2 光电二极管的响应频率光电二极管的响应频率是指它对光信号的能力。
不同类型的光电二极管有不同的响应频率范围，需要根据具体的应用需求选择合适的器件。
对于高速测量应用，需要选择具有较高响应频率的光电二极管。
2.3 光电二极管的线性范围光电二极管的输出信号与光的强度成正比，但在一定范围内存在线性关系。
超过光电二极管的线性范围，输出信号将不再准确。
因此，在进行测量时，需要确保光的强度不超过光电二极管的线性范围。
3. 光电二极管的测量技术3.1 光电二极管的电流测量光电二极管的输出信号是电流，常用的测量方法是使用电流计来测量光电二极管的输出电流。
在进行测量时，需要将电流计与光电二极管连接好，并注意设置合适的量程以获取准确的测量结果。
3.2 光电二极管的光强度测量光电二极管的输出信号与光的强度成正比，因此可以使用光强度测量器进行测量。
光强度测量器通常由一个光传感器和一个显示屏组成，可以直接显示光的强度值。
在进行测量时，需要将光电二极管与光强度测量器连接，并确保光线垂直入射到光电二极管表面。
3.3 光电二极管的光谱测量光电二极管还可以用于光谱测量，即测量光的波长分布。
光电检测技术与应用郭培源课后答案
光电检测技术与应用课后答案第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..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;就要设计传感器的接口电路..从电子学的角度来看;不同的传感器具有不同的电特性和需要不同的驱动信号也有的传感器不需要驱动信号;为取得更高的精度和最佳的性能;需要设计传感器接口电路..3、影响检测测量精度的主要因素有哪些;而其中哪几个因素有时最基本而且需要特别注意的测量器具本身存在的误差..环境因素;如气温;气压;干燥程度;震动;磁场等..人为因素;如视觉误差等等..还有使用测量器具时的方法不得当造成的误差..4、什么是噪声和干扰什么是有用信号噪声是来自元器件内部粒子；而干扰是指其他的有害信号;有系统外部的;也可以有内部的..有用信号指传递用户所需信息的信号;或是用来让接收设备收到信号后产生一个预先设定的动作的信号..从物理角度看;噪声是由声源作无规则和非周期性振动产生的声音..噪声为电子系统中任何不需要的信号..噪声会导致信号质量下降以及精确测量方面的错误..噪声包括固有噪声及外部噪声;这两种基本类型的噪声均会影响电子电路的性能..外部噪声来自外部噪声源;固有噪声由电路元件本身生成;最常见的例子包括宽带噪声、热噪声以及闪烁噪声等..干扰分3部分;干扰源、耦合通道和敏感对象..在不同空间和时间尺度上偶然发生;不可预知..5、如何判断干扰如何避免干扰常见的信号的干扰有：1器件工作的噪声干扰;比如说数字电路正负逻辑的转换导致的电磁场干扰;电搜索压电流变化产生的电磁场干扰..2高频信号噪声干扰串扰和回损;因为高频电路能产生强电磁场;产生感应信号..3电源噪声干扰;现在大部分电源系统采用的都是开关电源;开关电路的高频开关动作会导致严重的高频噪声..4地线噪声干扰;都知道只要是线就会存在电阻;当一条地线上挂有多个设备时;而且工作电流较大时;小电阻也会产生电位差;从而影响设备..总之干扰无处不在;在设计电路或画PCB时可以考虑从3点处理;即屏蔽干扰源、切断耦合通道、保护敏感对象..6、电子计数器如何实现既能测量频率又能测量周期为什么要通过测量周期的方法来测量低频信号的频率采用多周期同步测量技术;这种测量方法实际上是对信号周期进行测量;信号的频率是经过倒数运算求出来的..因而;从测频的角度;上述测量方法也称为倒数计数器法..数字频率计测量频率的原理：石英振荡器1MHz标准脉冲信号;经过分频器分频为1Hz周期1s的尖波信号接到控制门的控制端;被测信号通过放大整形变为正半波尖脉冲信号;接到控制器的信号端；第一个秒信号触发控制门打开;尖脉冲通过控制门;第二个秒信号到来后控制门关闭;脉冲计数器记录两个秒信号间隔时间内通过控制门的尖脉冲个数就等于被测信号的频率值..数字频率计测量周期的原理：采用上述方法测量低频信号时可能产生较大的误差;因为第一个秒信号到来的时间是随机的;计数器从开启到关闭可能多记一个或少记一个数；因此;为了保证低频信号测量的精度;可以用周期测量法：即用被测信号脉冲去控制门电路的开启;让标准时间通过控制门;进入计数器进行计数;这样计数器的值就等于一个被测电压的周期内有几个标准时间脉冲通过;相当于一个周期等于几个时间单位..这就是为什么要通过测量周期来测定低频型号的频率搜索的原因..8、试叙述光电检测系统的组成及特点..P6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光电变换光电/热电器件传感器、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P112、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..3、简述光热效应工作原理..热电检测器件有哪些特点P154、比较光电效应和热电效应在作用机理、性能及应用特点等方面的差异..答：所谓光电效应是指;光辐射入射到光电材料上时;光电材料发射电子;或者其电导率发生变化;或者产生感生电动势的现象..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..光电效应就对光波频率或波长表现出选择性..在光子直接与电子相互作用的情况下;其响应速度一般比较快..按照是否发射电子;光电效应又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、光子牵引效应和光电磁效应等..光热效应的实质是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或波长没有选择性;因而物质温度的变化仅决定于光功率或其变化率;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、温差电效应和测热辐射计效应等第3章1、试说明为什么本征光电导器件在越微弱的辐射作用下;时间响应越长;灵敏度越高..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损坏;即无论怎么调整电阻R;都不会使继电器吸合..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..4、在如图3-70所示的照明灯控制电路中;将题3所给的CdS光敏电阻用作光电传感器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响应时间主要受光电导器件中载流子的平均寿命有关;减小;则频率响应提高其次;光电导器件的响应时间与运用状态也有光;例如;光照强度和温度的变化;因为它们都影响载流子的寿命..光伏特器件的工作频率高于光电导器件..要改善光伏器件的频率响应;主要是减小响应时间;所以采取的措施主要有：①减小负载电阻；②减小光伏特器件中的结电容;即减小光伏器件的受光面积；③适当增加工作电压..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..从Fermi能级的变化上来理解：温度越高;半导体Fermi能级就越靠近禁带中央即趋于本征化;则两边半导体的Fermi能级之差也就越小;所以p-n结势垒高度也就越低;也就是开压降低..光电倍增管的响应度受多方面的因素影响;比如：偏置电压的高低、环境光和温度变化等多方面因素的影响..无光时光电倍增管对光的响应度更趋于平稳;使实验数据也更具有可靠性..因此;无光环境是决定光电倍增管对微弱光信号的检测能力的重要因素之一..光电倍增管工作时由于阴极材料发热;这样对光电倍增管的响应度产生较大的影响;因此不稳定的工作温度对光电倍增管的响应度也会带来不同程度的影响..降低光电倍增管的使用环境温度可以减少热电子发射;从而降低暗电流..另外;光电倍增管的灵敏度也会受到温度的影响..7、分析光电信号输出电路工作原理..试以光电导器件为例;说明为什么光电检测器件的工作波长越长;工作温度就越低8、简述发光二极管的发光原理及半导体激光器的工作原理..P44它们的结构简单说就是三明治的夹心结构;中间的夹心是有源区..二者的结构上是相似的;但是LED没有谐振腔;LD有谐振腔..LD工作原理是基于受激辐射、LED是基于自发辐射..LD发射功率较高、光谱较窄、直接调制带宽较宽;而LED发射功率较小、光谱较宽、直接调制带宽较窄..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..F2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..T3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..T10、简述光电耦合器件的工作原理P51光电偶合器件简称光耦是把发光器件如发光二极体和光敏器件如光敏三极管组装在一起;通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件..11、利用光敏电阻等器件设计楼梯内的节能灯控制电路及测量应用中的自动增益控制电路..14、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..15、光生伏特器件有几种偏置电路各有什么特点1光生伏特器件有反向偏置电路;零偏置电路;自偏置电路..2特点：自偏置电路的特点是光生伏特器件在自偏置电路中具有输出功率;且当负载为最佳负载电阻时具有最大的输出功率;但是自偏置电路的输出电流或输出电压与入射辐射间的线性关系很差;因此在测量电路中好少采用自偏置电路..反向偏置电路：光生伏特器件在反向偏置状态;PN结势垒区加宽;有利于光生载流子的漂移运动;使光生伏特器件的线性范围加宽;因此反向偏置电路被广泛应用到大范围的线性光电检测与光电变换中..零偏置电路：光生伏特器件在零伏偏置下;输出的短路电流Isc与入射辐射量如照度或线性关系变化;因此零伏偏置电路是理想的电流放大电路..16、试比较硅整流二极管与硅光电二极管的伏安特性曲线;说明它们的差异..答：比较硅整流二极管与硅光电二极管的伏安特性曲线可知：当没有光辐射时;二者的伏安特性曲线是一样的；当有光辐射时;则硅光电二极管的全电流为负值;特性曲线向下平移;且向下平移的程度随辐照度的不同而变化..但是硅整流二极管的伏安特性曲线不受光照的影响..此外;正常工作状态下;硅光电二极管两端所加正向电压必须小于;否则不能产生光电效应..该值通常为负;即处于反偏状态；硅整流二极管两端所加偏压须为正;且要大于开启电压Uth值..17、写出硅光电二极管的全电流方程;说明各项的物理意义..19、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怎样提高硅光电二极管的频率响应1影响光生伏特器件频率响应的主要因素有三点：1在PN结区内产生的光生载流子渡越结区的时间τdr;即漂移时间；2在PN结区外产生的光生载流子扩散到PN结区内所需的时间τp;即扩散时间；3由PN结电容Cj、管芯电阻Ri及负载电阻RL 构成的RC延迟时间τRC..2对于PN结型硅光电二极管;光生载流子的扩散时间τp是限制硅光电二极管频率响应的主要因素..由于光生载流子的扩散运动很慢;因此扩散时间τp很长;约为100ns;则其最高工作频率小于等于107Hz..31减小PN结面积；2增加势垒区宽度;提高材料体电阻率和增加结深；3适当增加工作电压；4尽量减少结构造成的分布电容；5增加PN结深;减小串联电阻；6设计选用最佳负载阻值..20、为什么说发光二极管的发光区在PN结的P区这与电子、空穴的迁移率有关吗答：对于PN结注入发光的发光二极管;当PN结处于平衡位置时;存在一定的势垒区..当加正向偏压时;PN结区势垒降低;从扩散区注入的大量非平衡载流子不断地复合发光;并主要发生在P区..这是因为发光二极管在正向电压的作用下;电子与空穴做相对运动;即电子由N区向P区运动;而空穴向N区运动..但由于电子的迁移率N比空穴的迁移率P高20倍左右;电子很快从N区迁移到P区;因而复合发光主要发生在P区..21、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答：由于LED的发光机理是非平衡载流子即电子与空穴的扩散运动导致复合发光;因此要求有非平衡载流子的相对运动;使电子由N区向P区运动;而空穴由P区向N 区运动..在不加偏加或加反向偏压的情况下;PN结内部的漂移运动占主要优势;而这种少子运动的结果是电子与空穴的复合几率小;而且表现在数量上也是很微弱的;不足以使LED发光..因此;要使LED发光;必须加正向偏压..22、发光二极管的发光光谱由哪些因素决定光谱的半宽度有何意义发光二极管的发光光谱由材料的种类、性质及发光中心的结构决定;而与器件的几何形状和封装方式无关..无论什么材料制成的LED;都有一个相对光强度最强处光输出最大;与之相对应有一个波长;此波长即为峰值波长p..在LED谱线的峰值两侧处;存在两个光强等于峰值一半的点;分别对应p;它们之间的宽度即为半谱线宽度;也称半功率宽度;它是一个反映LED单色性的参数..半宽度越小;则发光光谱单色性越好;发光功率集中于半谱线宽度内..23、产生激光的三个必要条件是什么答：产生激光的三个必要条件是：1必须将处于低能态的电子激发或泵浦到较高能态上去;为此需要泵浦源；2要有大量的粒子数反转;使受激辐射足以口服损耗；3有一个谐振腔为出射光子提供正反馈及高的增益;用以维持受激辐射的持续振荡..24、半导体激光器有什么特点LD与LED发光机理的根本区别是什么为什么LD光的相干性要好于LED光答：半导体激光器体积小;重量轻;效率高;寿命长;并可采用简单的注入电流的方式来泵浦..其工作电压和电流与集成电路兼容;因而可以与之单片集成;并且还可用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出..由于这些优点;它广泛应用于光通信、光学测量、自动控制等方面..LD的发光机理是激光工作物质的受激辐射;而LED发光的机理是非平衡载流子的复合发光..由于LD的发光过程是受激辐射;单色性好;发射角小;因此有很好的时间和空间相干性..25、为什么需要将发光二极管与光电二极管封装在一起构成光电耦合器件光电耦合器件的主要特性有哪些答：将发光器件与光电接收器件组合成一体;制成的具有信号传输功能的器件;即为光电耦合器件..由于光电耦合器件的发送端与接收端是电、磁绝缘的;只有光信息相连..同时;它在信号传输速度、体积、抗干扰性等方面都具有传统器件所无法比拟的优势..因此;在实际应用中它具有许多优点;被广泛应用于工业自动检测、自动控制、电信号的传输和处理及计算机系统等方面..光电耦合器件的主要特性有：1具有电隔离的功能；2信号传输具有单向性；3具有抗电磁干扰和噪声的能力；4响应速度快；5实用性强；6既具有耦合特性又具有隔离特性..26、举例说明光电耦合器件可以用在哪些方面为什么计算机系统常采用光电耦合器件答：光电耦合器件目前在自动控制、遥控遥测、航空技术、电子计算机和其它光电、电子技术中得到了广泛的应用..其具体应用实例可参见教材小节所述..在计算机主体运算部分与输入、输出之间;用光电耦合器件作为接口部件;将会大大提高传输中的信噪比..27、为什么由发光二极管与光电二极管构成的光电耦合器件的电流传输比小于1;而由发光二极管与光电三极管构成的光电耦合器件的电流传输比大于等于130、简述半导体激光器的工作原理..它有哪些特点原理：半导体激光器是依靠注入载流子工作的;发射激光必须具备三个基本条件：1要产生足够的粒子数反转分布;即高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数；2有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用;使受激辐射光子增生;从而产生激光震荡；3要满足一定的阀值条件;以使光子增益等于或大于光子的损耗..半导体激光器工作原理是激励方式;利用半导体物质即利用电子在能带间跃迁发光;用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜;组成谐振腔;使光振荡、反馈;产生光的辐射放大;输出激光..特点：体积小、重量轻、运转可靠、耗电少、效率高等..34、简述热电偶工作原理热电检测器为什么只能检测变幅射信号热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路;当两端存在温度梯度时;回路中就会有电流通过;此时两端之间就存在电动势——热电动势;这就是所谓的塞贝克效应Seebeckeffect..35、为什么半导体材料常具有负温度系数热敏电阻是指电阻值随温度变化而变化的敏感元件..在工作温度范围内;电阻值随温度上升而增加的是正温度系数PTC热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数NTC热敏电热敏电阻器阻器..负温度系数热敏电阻是以氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化铜和氧化铝等金属氧化物为主要原料;采用陶瓷工艺制造而成..这些金属氧化物材料都具有半导体性质;完全类似于锗、硅晶体材料;体内的载流子电子和空穴数目少;电阻较高；温度升高;体内载流子数目增加;自然电阻值降低..第四章1:总结不同类型光电检测器确定静态工作点的方法主要有图解计算法和解析计算法..答：不同类型光电检测器确定静态工作点的方法主要有图解计算法和解析计算法..。
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§1-２ 基本技术指标
一． 测量范围
仪器最大测量位置与起始测量位置之间所代表的被测量的值。
是个有效工作范围。
例如：游标卡尺 起始测量值 0mm
最大测量值 150mm
测量范围 =150－0=150mm
二． 示值范围
仪器读数装置所能代表的最大被测量值。
又叫量程。
绝对测量中，测量范围与示值范围是一回事。
比较测量中（相对测量中），测量范围可以远远大于示值范围。
接触式干涉仪示值范围4.5μm; 测量范围可以达到几十毫米。
三． 仪器的放大倍数
光学、机构、电路各部分放大率之积：
电电机光ββββ**=**=a
b l l M '
例：液面监测系统
结论：M ↗；灵敏阈s↙；灵敏度（1/s）↗。
灵敏度与系统的光机电算精度有关。
灵敏阈大小应与分划值匹配（比分划值小一点）；
灵敏阈大，分划值小没意义；
灵敏阈太小，引起示值不稳定。
§1-3 基本组成
一． 光电系统
二．光电检测系统 （长度、角度、光谱测量） １． 照明（自发光、可见、不可见） ２． 基准：玻璃刻尺；
光波波长（1米=1533164.13×λR ）
λR =0.64384696μm （镉红光波长）；
光栅（栅距）；
晶振（时间、频率）
３． 瞄准系统
４． 读数系统
游标，电子读数
５． 信号处理系统
人脑、眼； 电子及计算机处理系统
６． 计算机计算与检测控制系统（CPU 与接口） ７． 显示部分（LED 、LCD 等）
８． 精密机械定位与运动系统：抗振动、抗恶劣环境。
2 接触、非接触。