《光电成像原理与技术》(北理工版)课后题答案
《光电成像原理与技术》（北理工版）课后题答案
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光电技术及答案答案武汉理工大学
图1一、 名词解释(每小题3分，总共15分)1.坎德拉(Candela,cd)2.外光电效应3.量子效率4. 象增强管5. 本征光电导效应二、 填空题(每小题3分，总共15分)1. 光电信息变换的基本形式 、 、 、 、 、 。
2.光电倍增管是一种真空光电器件，它主要由 、 、 、 和 组成。
3. 发光二极管(LED)是一种注入电致发光器件，他由P 型和N 型半导体组合而成。
其发光机理可以分为和 。
4. 产生激光的三个必要条件是 。
5. 已知本征硅的禁带宽度为g E ，要使该材料有光电子产生，其入射光波的最大波长为 。
三、如图1所示的电路中，已知R b =820Ω,R e =3.3K Ω,U W =4V R p ,当光照度为40lx 时，输出电压为6V ，80lx 是为9V 。
设光敏电阻在γ值不变。
试求：(1) 输出电压为8V 时的照度；（2）若e R 增加到6 K Ω，输出电压仍然为8V ，求此时的 (3) 输出电压为8V 时的电压灵敏度。
四、如果硅光电池的负载为R L 。
(10分)(1)、画出其等效电路图；(2)、写出流过负载的电流方程及开路电压和短路电流； (3)、标出等效电路图中电流方向。
五、简述PIN 光电二极管的工作原理。
为什么PIN 管比普通光电二极管好？ (10分)六、 1200V 负高压供电，具有11级倍增的光电倍增管，若倍增管的阴极灵敏度S K 为20uA/lm ，阴极入射光的照度为0.1Lx ，阴极有效面积为2cm 2，各倍增极二次发射系数均相等(4=δ)，光电子的收集率为98.00=ε，各倍增极的电子收集率为95.0=ε。
(提示增益可以表示为NG )(0εδε=) (15分)(1) 计算光电倍增管的放大倍数和阳极电流。
(2) 设计前置放大电路，使输出的信号电压为200mV ，求放大器的有关参数，并画出原理图。
七、 简述CCD 的两种基本类型，画出用线阵CCD 测量微小物体(小于100微米)原理简图，并分析测量原理。
光电检测技术与应用课后答案
光电检测技术与应用课后答案【篇一：光电检测习题解答】知道的检测系统的工作原理。
（1）（2）光电检测技术在日常生活中的应用：家用电器一一数码相机、数码摄像机：自动对焦一红外测距传感器自动感应灯：亮度检测一光敏电阻空调、冰箱、电饭煲：温度检测一热敏电阻、热电偶遥控接收：红外检测一光敏二极管、光敏三极管可视对讲、可视电话：图像获取一面阵ccd 医疗卫生一一数字体温计：接触式一热敏电阻，非接触式一红外传感器办公商务一一扫描仪：文档扫描一线阵ccd 红外传输数据．红外检测一光敏二极管、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。
（3）荧光反应的检测一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。
一一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 一460nm 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）纸宽的检测一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、接钞台传感器一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？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。
光电成像原理与技术考试要点.pdf
光电成像原理与技术考试要点第一章：1.试述光电成像技术对视见光谱域的延伸以及所受到的限制。
答:[1]电磁波的波动方程该方程电磁波传递图像信息物空间和像空间的定量关系，通过经典电磁场理论可以处理电磁波全部的成像问题[2]收到的限制：当电磁波的波长增大时，所能获得的图像分辨力将显著降低。
对波长超过毫米量级的电磁波而言，用有限孔径和焦距的成像系统所获得的图像分辨力将会很低。
因此实际上己排除了波长较长的电磁波的成像作用。
目前光电成像对光谱长波阔的延伸仅扩展到亚毫米波成像。
除了衍射造成分辨力下降限制了将长波电磁波用于成像外，用于成像的电磁波也存在一个短波限。
通常把这个短波限确定在X 射线(Roentgen 射线)与y 射线(Gamma 射线)波段。
这是因为波长更短的辐射具有极强的穿透能力，所以，宇宙射线难以在普通条件下聚焦成像。
2. 光电成像技术在哪些领域得到广泛的应用？光电成像技术突破了人眼的哪些限制？答：[1]应用：(1)人眼的视觉特性(2)各种辐射源及目标、背景特性(3)大气光学特性对辐射传输的影响(4)成像光学系统(5)光辐射探测器及致冷器(6)信号的电子学处理(7)图像的显示[2]突破了人眼的限制:(1)可以拓展人眼对不可见辐射的接受能力(2)可以拓展人眼对微弱光图像的探测能力(3)可以捕捉人眼无法分辨的细节(4)可以将超快速现象存储下来3. 光电成像器件可分为哪两大类？各有什么特点？答：[1]直视型：用于直接观察的仪器中，器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分，可直接显示输出图像，通常使用光电发射效应，也成像管.[2]电视型：于电视摄像和热成像系统中。
器件本身的功能是完成将二维空间的可见光图像或辐射图像转换成一维时间的视频电信号使用光电发射效应或光电导效应，不直接显示图像.4. 什么是变像管？什么是像增强器？试比较二者的异同。
答：[1]变像管：接收非可见辐射图像，如红外变像管等，特点是入射图像和出射图像的光谱不同。
光电检测技术与系统答案
光电检测技术与系统答案【篇一：光电检测课后习题部分答案】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。
光电技术作业答案
RL －
RL
＋
光导模式－反偏 光导模式－零偏
光伏模式 光导模式 偏置 自偏（无需偏压） 反偏 零偏 伏安特性 第四象限或V轴 第三象限 I轴 线性度 非线性 线性 线性 暗电流 无 有 无 名称 光电池 光电二极管
P151-2
第五章
2.光伏探测器工作于零偏下有哪些优点，工作于反偏下应注意 哪些问题。 零偏时无暗电流。反偏时，耗尽层宽，结电容小，响应速度有 改善。反偏时注意，工作电压小于反向击穿电压，Ip×RL应小 于电源电压。
也可根据亮度守恒 太阳可看作 圆形面光源 亮度：Le太 面积：S太
r
R
β=32＇ E地=13.5 KW/m2 A地=1 m2
补充： 有一温度T=1000K，出口直径Φ=6mm的黑体辐射源， 求①距出口L=0.2m处的辐照度，②若在距出口L=0.2m处 放置面积100mm2的光电探测器，该光电探测器接收到的辐 射功率。
P151-5
第五章
5.Si-APD与Si-PIN光电探测器特点（原理、特性、应用）。
Si-APD 光生载流子在较强内电场作用下， 获得较高能量，与晶格碰撞时产 生电离，激发新的电子－空穴， 原理 新的电子－空穴在电场作用下获 得能量，又产生新的激发，光电 流得到倍增。 Si-PIN 其工作原理与PN结 光电二极管相似， 由于中间增加了本 征层，耗尽层宽度 大大增加。
r=3mm
L S = π r2 Me = σT4＝5.67W/cm2 Le = Me /π=1.80W/cm2
• 氦氖激光器发射出波长632nm的激光束3mW，此光束的光通 量为多少？若激光束的发散半角1mrad，放电毛细管的直径为 1mm，并且人眼只能观看1cd/cm的亮度，问所戴保护眼镜的透 射比应为多少？ 答：对于波长632nm的光，人眼的光谱光视效率为0.265 所以其光谱光视效能为 K=Km * V=638 * 0.265 lm/W=181 lm/W =K * P =181*0.003=0.543 lm 故此光束的光通量为 v -3 rad -3)2 * sr 激光束的发散半角10 时，光线方向上的球面度为d=(10 = r2= (0.005)2 m2 放电毛细管的截面积为，dSn =v / (d dSn )=2.2*1011 cdm2 故激光亮度为：Lv 11 cd 2=4.54*10-8 /L =1cd/cm/2.2*10 m 故保护眼镜透射比为 =Lmax v
光电技术及应用习题答案
1章习题答案1 •什么是人眼的视见函数，明适应和暗适应分别是什么意思？答：由于光度测量依赖于人的视觉器官的生理特性，为了统一评价标准，引入了视见函数、也称光谱 光视效率的概念。
明适应是指正常人眼对亮度水平在几坎德拉每平方米以上的适应状态，处于明适应条件 卞的视觉叫明视觉。
正常人眼所适应的亮度水平在百分之几坎德拉每平方米以下的视觉叫暗视觉。
2. 试简述辐射量和光度量的区别。
答：对电磁辐射能量进行客观计量的学科称辐射度学，与之测量相关的物理量即为辐射量；考虑到人 眼的主观因素后的相应计量学科称为光度学；与之测量相关的即为光度量。
3. 试叙述光度量中几个光学量之间的关系。
答：几个光学量之间的关系可以如图1・3所示:4•什么是外光电效应？其代表器件是什么？答：在光的作用下，'金属或半导体材料中的电子吸收足够高的光子能量，逸出物体表面向外发射的现 彖叫做外光电效应，也叫光电发射效应。
它是真空光电器件光电阴极工作的物理基础。
其代表器件是真空 光电管，或倍增光电管。
5•什么是光生伏特效应？光伏器件有哪些，试叙述其各自的应用场合。
答：光生伏特效应是基于半导体PN 结基础上的一种将光能转换成电能的效应。
光伏器件有光电二极管、光电三极管、硅光电池等等。
6. 简述光源的分类。
答：光源可以分为自然（天然）光源和人造光源。
人造光源又可以分为物理光源和电光源。
物理光源 主要是从人工取火开始，到后来的油灯、蜡烛等。
而1879年爱迪生发明的白炽灯则开启了电光源的时代。
光源的分类如图1J1所示。
（热辐射型（白炽灯、卤铛灯）3气体就:电型（汞灯、钠灯、金卤灯，等） 光致发光型（荧光灯）2＜电致发光型（LED 、LD ） a7. 试比较气体发光型光源和热辐射型光源的不同和相同之处。
答：两者的不同之处在于：气体放电光源是利用气体放电的发光原理制成的，如高压汞灯、高压钠灯、 金属卤化物灯等。
热辐射光源是发光物体在热平衡状态下，使热能转变为光能的光源，如白炽灯，卤钩灯 等。
第三章习题解答及参考答案
(
)
①
2 式中 m 为整数。令 u = αr ，显然上式是 u 的周期函数，周期为 2π ，故可展开成傅里 ∞ 1 1 + sgn (cos u ) = ∑ Cn e inu 2 2 n = −∞
叶级数：
其中，
Cn =
1 2π
∫
π 2
−π 2
e −inu du =
sin (nπ 2) nπ
②
遂有：
∞ 1 1 sin (nπ 2 ) inαr 2 e + sgn cos αr 2 = ∑ 2 2 nπ n= −∞
②
σ ( f x ,0 ) 2λd i =1− f x = 1− f x f0 σ0 l
l l ≤ λd i f x ≤ (见附图3 - 4(b)) 4 2
2 1 l l σ ( f x ,0 ) = (l − λd i f x ) l − = − λd i l f x 2 2 2
λd ；两个一级分量与中央亮斑 L
附图 3-2
习题[3-2]图示
附图 3-3
归一化强度分布
[3-3]
将面积为 10 mm × 10 mm 的透射物体置于一傅里叶变换透镜的前焦面上作频谱分析。
用波长 λ = 0.5 µ m 的单色平面波垂直照明，要求在频谱面上测得的强度在频率 140 线/mm 以下能准确代表物体的功率谱。并要求频率为 140 线/mm 与 20 线/mm 在频谱面上的间隔为 30mm,问该透镜的焦距和口径各为多少？ 解：取面积为10mm ×10mm 的透射物体的对角线方向为 x 轴。因要求在 140 线/mm 以下的 空间频率成分不受到有限孔径的渐晕效应的影响，故透镜的口径 D 应满足条件：
光电成像原理与技术教学大纲-北京理工大学
《光电成像系统实践》教学大纲课程编号：OPT04042英文名称：Practice of Photo-electronic imaging System学分：3 学时：3周先修课程：应用光学，光电成像原理与技术，精密机械基础等一、目的与任务本环节为电子科学与技术专业（光电子方向）实践教学必修环节，安排在第7学期进行。
本教学实践环节旨在通过对典型光电成像系统结构的认识和设计，进一步巩固、加深学生对光电成像系统的构成、各技术环节的作用和工作原理的认识和理解，明确系统总体性能与各部分参数的关系，使学生掌握光电成像系统的总体设计的思路、步骤和关键环节部件选配方法等。
通过本实践教学环节，可达到提高学生动手能力和在实际工作中独立发现问题、分析问题和解决问题的能力，增强学生对科学性、合理性、经济性、可行性、可靠性、可维护性等工程概念的理解，以及提高学生解决实际工程问题水平的目的。
本课程的内容亦军亦民，与国防装备密切相关，因此，本课程的学习可以培养学生的爱国主义精神和大国防意识。
二、教学内容及学时分配（3周）课程设计题目分类：设计1直视微光成像（观瞄）系统设计（关键部件选型应包括：物镜系统、像管＋高压电源、目镜系统的选型等）；设计2电视型微光成像（如车载夜视仪、星光级电视瞄具）系统设计（关键部件选型应包括：物镜系统、像管＋高压电源、摄像系统、信号传递方式及显示系统的选型等）；设计3主动照明微光／红外成像（如车牌抓拍系统、闯红灯违章记录系统、车号识别系统、露天场景全天候监视系统、水下成像系统）系统设计（关键部件选型应包括：光源、滤光镜、物镜系统、像管＋高压电源、目镜系统的选型等）；设计4医用内窥镜电视成像（如胃镜系统、工业内窥镜）系统设计（关键部件选型应包括：专用镜头、光源、传光系统、支撑机构、信号传递方式、显示方式与显示系统等）；设计5 高速工业在线视频检测成像（如钢丝直径在线检测、路面瑕疵或不平整度检测系统、轨道参数测量系统、印刷品质量检测系统、电路板故障检测系统）系统设计（关键部件选型应包括：光源、滤光镜、物镜系统、摄像系统、信号传递方式、信息记录或显示系统的选型及图像处理方案等）；设计6 特种光电成像系统设计（选择光子计数探测系统、火星车立体视觉系统、紫外指纹搜索系统、门禁体温自动探测系统、高炉炉膛测温成像系统、舰载红外警戒系统、多光谱成像系统或其他新用途、新型成像系统。
光电显示技术课后答案(缪家鼎)
SE
1 ( V1 E Rf
I
d
)
1 100
2.4 ( 1.5 106
4 107 ) 1.2 106
A/lx
10、用 2CU1 型光电二极管接收辐射信号，如题 6—11 图所示。
已知 2CU1 的灵敏度 S 0.4 A/W，暗电流小于 0.2A，3DG6C
2CU1
+18V
的 50 。当最大辐射功率为 400W 时的拐点电压VM 10 V，
倍增系数
M 0 ( )n 0.98 (0.95 4)11 2.34 106
阳极电流
I A I K M 4 104 2.34 106 9.36 102 A
11、 解：光电倍增管的增益与每级电压的 kn 次方成正比。其中 k 为 0.7~08，n 是倍增级数。既：
M AV kn ，所以
S (L )2 3.14 (10 1103 )2 7.85 105 m2
4
4
反射光功率为： P' P 0.85 2 103 1.7 103 W
反射光通量
v' P' K mV () 1.7 103 683 0.240 0.279 Lm
漫反射屏可以看作是个朗伯体，其法向发光强度 I0 与光通量的关系是 I0 / ，由于朗伯
Rf
U SEA
7
10 9
10 100
5
5
5.7
105
同理，在 100 lx 的照度下，R f 5Biblioteka 7 104 9、Rf
+
+
-
题 6—8 图
解：（1）2CU2 的暗电流
Id
V0 Rf
0.6 1.5 106
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。