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）
3、光电效应
（光电效应：光照射到物体表面上使物体的电学特性发生变化。）
4、亮电流
（光敏电阻两端加电压（直流或交流）。无光照时，阻值很大，电流（暗电流）很小；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。）
5、光电信号的二值化处理
（将光电信号转换成“0”或“1”数字量的过程称为光电信号的二值化处理。）6、亮态前历效应
(亮态前历效应是指光敏电阻测试或工作前处于亮态，当照度与工作时所要达到的照度不同时，所出现的一种滞后现象)
7、热释电效应
（在某些绝缘物质中，由于温度的变化引起极化状态改变的现象称为热释电效应）
8、暗电流
9、暗态前历效应
暗态前历效应是指光敏电阻测试或工作前处于暗态，当它突然受到光照后表现为暗态前历越长，光电流上升越慢。
三、简答
1、雪崩光电二极管的工作原理
（当光敏二极管的PN结上加相当大的反向偏压（100~200V)时，在结区产生一个很强的电场，使进入场区的光生载流子获得足够的能量，在与原子碰撞时可使原子电离，而产生新的电子—空穴对。只要电场足够强，此过程就将继续下去，使PN结内电流急剧增加，达到载流子的雪崩倍增，这种现象称为雪崩倍增效应。）2、光生伏特效应与光电导效应的区别和联系？
（共性：同属于内光电效应。区别：光生伏特效应是少数载流子导电的光电效应，而光电导效应是多数载流子导电的光电效应。）
3、什么是敏感器？敏感器与传感器的区别和联系？
（将被测非电量转换为可用非电量的器件。共性：对被测非电量进行转换。
区别：敏感器是把被测量转换为可用非电量，传感器是把被测非电量转换为电量）
4、发光二极管的工作原理。
（在PN结附近，N型材料中的多数载流子是电子，P型材料中的多数载流子是空穴，PN结上未加电压时构成一定的势垒，当加上正向偏压时，在外电场作用下，P区的空穴和N区的电子就向对方扩散运动，构成少数载流子的注入，从而在PN 结附近产生导带电子和价带空穴的复合。一个电子和一个空穴对每一次复合，将释放出与材料性质有关的一定复合能量，这个能量会以热能、光能、或部分热能和部分光能的形式辐射出来。
5、
6、PIN型的光电二极管的结构、工作原理及特点
（它的结构分三层，即P型半导体和N型半导体之间夹着较厚的本征半导体I 层，它是用高阻N型硅片做I层，然后把它的两面抛光，再在两面分别作N+和P+杂质扩散，在两面制成欧姆接触而得到PIN光电二极管。原理：层很厚，对光的吸收系数很小，入射光很容易进入材料内部被充分吸收而产生大量的电子-空穴对，因而大幅度提供了光电转换效率，从而使灵敏度得以很高。两侧P层和N 层很薄，吸收入射光的比例很小，I层几乎占据整个耗尽层，因而光生电流中漂移分量占支配地位，从而大大提高了响应速度。特点： PIN管的最大特点是频带宽，可达10GHz。缺点:由于I层的存在，管子的输出电流小，一般多为零点几微安至数微安。）
7、热辐射检测器通常分为哪两个阶段？哪个阶段能够产生热电效应。
（第一步：是热探测器吸收红外辐射引起温升，这一步对各种热探测器都一样；第二步：利用热探测器某些温度效应把温升转换为电量的变化。
第二阶段）
8、光电检测系统由哪几部分组成？作用分别是什么？
（#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。
#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）。
#电路处理
放大、滤波、调制、解调、A/D、D/A、微机与接口、控制。）
9、简述光电检倍增管的结构组成和工作原理
（光电倍增管主要由入射窗口、光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统、和阳极5部分组成。
@1光照射到阴极转换成电子，出射到下一电极。
@2电子撞到下一电极，倍增，更多的电子出射，直奔下一电极。
@.3经过若干次倍增，到达阳极，形成信号电流。）
10简述CCD器件的结构和工作原理
（MOS电容器件+输入输出端=CCD
Ccd的工作原理：由目标发射来的光学图像，经透镜聚焦后成像在CCD的像敏单元上；
在耗尽层中或距耗尽层为一定范围内的光生电子迅速被势阱收集，汇集到界面附近形成电荷包，存储在像敏单元中。
电荷包的大小与光强和积分时间成正比。
电荷包在时钟脉冲作用下，由转移寄存器读出。
即在ＣＣＤ栅极上施加按一定规律变化、大小超过阈值的电压，则在半导体表面形成不同深浅的势阱。势阱用于存储信号电荷，其深度同步于信号电压变化，使阱内信号电荷沿半导体表面传输，最后从输出二极管送出视频信号。）
11、简述热电偶的工作原理
（热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连
接成回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。）
12、光电二极管的工作模式有哪几种？都分别用于什么场合？
四、分析
1、根据电路说明光电耦合器的作用。
Q12
2、分析下面电路的工作过程
五、应用题
1、举例说明脉冲方法测量长度的原理。
（被测物体L在传送带上以速度v前进，光电传感器将物体的长度L转换成脉冲来开启门电路，计数器将计下与脉宽对应的高频脉冲数N，则
L=vt=vkN=KN)
2、举例说明补偿测量方法的原理
（补偿测量法是通过调整一个或几个与被测物理量有已知平衡关系（或已知其值）的同类标准物理量，去抵消（或补偿）被测物理量的作用，使系统处于补偿或平衡状态。处于补偿状态的测量系统，被测量与标准量具有确定的关系，由此可测得被测量值，这种方法称为补偿法。）。
3、举例说明象限探测器的应用。
（四象限探测器主要被用于激光准直、二维方向上目标的方位定向、位置探测等领域。）
下图为简单的激光准直原理图。用单模激光器作光源。因为它有很小的光束发散角，又有圆对称界面的光强分布，很有利于作准直用。图中激光射出的光束用倒置望远系统L进行扩束，倒置望远系统角放大率小，于是光束发散角进一步压缩，射出接近平行的光束投向四象限管，形成一圆形亮斑。
光电池AC、BD两两接成电桥，当光束准直时，亮斑中心与四象限管十字沟道重合，此时电桥输出信号为零。若亮斑沿上下左右有偏移时，两对电桥就相应于光斑偏离方向而输出电信号。哪个探测器被照亮斑的面积大，输出信号也大。这种准直仪可用于各种建筑施工场合作为测量基准线。
4、举例说明光敏电阻的应用
（举例一：照明灯的光电控制电路
基本功能：根据自然光的情况决定是否开灯。
基本结构：整流滤波电路；光敏电阻及继电器控制；触电开关执行电路。
基本原理：光暗时，光敏电阻的阻值很高，继电器关，灯亮；光亮时，光敏电阻
阻值降低，继电器工作，灯关。
举例二：把光敏电阻装在大门上汽车灯光能照到的地方，把带动大门的电动机接
在干簧管的电路中，那么夜间汽车开到大门前，灯光照射光敏电阻时，干簧继电
器接通电动机电路，电动机带动大门打开。举例三：天明告知装
置
）
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
光电检测技术课程考试题 B 卷（120 分钟）考试形式：开卷考试日期2009 年6 月
12 日
课程成绩构成：平时20 分，期中分，实验分，期末80 分
一、填空题（每空一分，共15分）
1、入射光在两介质分界面的反射率与（）有关。
2、已知本征硅的禁带宽度E g＝1.2eV，则该半导体材料的本征吸收长波限为（）。
3、某一干涉仪的最高频率为20MHz，选用探测器的时间常数应小于（）。
4、温度越高，热辐射的波长就（）。
5、光电检测是以光信息的变换为基础，它有（）和（
）两种基本工作原理。
6、光电探测器的物理效应通常分为（）、（）、（）。
7、光电检测系统主要由（）、（）、（）和（）。
8、光电三极管的增益比光电二极管（），但其线性范围比光电二极管（）。
二、判断题（每题一分，共１０分）
1、PIN管的频率特性比普通光电二极管好。（）
2、提高载流子平均寿命能同时提高光电导器件的增益及其截止频率。（）
3、有基极引线光电三极管可作为光电二极管和无基极引线光电三极管使用。
（）
4、对光源进行调制即可消除光源波动及背景光干扰的影响。（）
5、光电二极管阵列中各单元面积减小，则其信号电流和暗电流同比例减小。（）
6、阵列器件输出的信号是数字信号。（）
7、光敏电阻受温度影响大，通常工作在低温环境下工作。（）
8、在微弱辐射作用下，光电导材料的光电灵敏度越高。（）
9、光电探测器件输出的信号只有比噪声大时，测量才能进行。（）
10、光电池的频率特性很好。（）
三、简答题（每小题6分，共30分）
1、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。
2、半导体激光器和发光二极管在结构上、发光机理和工作特性上有什么不同？
3、说明为什么本征光电导器件在微弱的辐射作用下，时间显影越长，灵敏度越高。
4、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?
5、光电三极管和普通三极管有什么不同？为什么说光电三极管比光电二极管的输出电
流可以大很多倍？
四、论述题（45分）
1、试从工作原理和系统性能两个方面比较直接探测和外差探测技术的应用特
点。(10分)
2、写出硅光电二极管的全电流方程，说明各项物理意义。（10分）
3、试问图1-1 (a) 和图1-1(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。(12分)
(a) (b)
图1-1 光敏电阻偏置电路
3、阐述用差动法检测溶液浓度的工作原理及工作过程。（13分）
武汉理工大学考试试题纸（A卷）
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
E，要使该材料有光电子产生，其入射光波的
g Array最大波长为。
三、如图1所示的电路中，已知R b=820Ω,R e=3.3KΩ,U W
光敏电阻为R p,当光照度为40lx时，输出电压为6V，
是为9V。设光敏电阻在30~100之间的γ值不变。
试求：(1) 输出电压为8V时的照度；
图1
（2）若e R 增加到6 K Ω，输出电压仍然为8V ，求此时的照度；
(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N G )(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。(15分)
八、 一InGaAs APD 管在倍增因子M=1，入射波长为1550nm 时的量子效率η
＝60％，加偏置电压工作时的倍增因子M=12。(10分)
1. 如果入射功率为20nW ，APD 管的光电流为多少？
2. 倍增因子为12时，APD 管的光谱响应度为多少？
光电技术 A 卷参考答案
一、 名词解释
1. 坎德拉(Candela,cd)：发光频率为540×10Hz的单色辐射，在
给定方向上的辐射强度为1/683Wsr-1时，在该方向上的发光强度为1cd。
2. 外光电效应：当光照射某种物质时，若入射的光子能量hv足够
大，它和物质中的电子相互作用，致使电子逸出物质表面，这种现象称为光电发射效应，又称外光电效应。
3. 量子效率：一定波长的光子入射到光电阴极时，该阴极所发射
的光电子数与入射的光子数之比值。
4. 象增强管：把微弱的辐射图像增强到可使人直接观察的真空光
电成像器件。
5. 本征光电导效应：本征半导体价带中的电子吸收光子能量跃入
导带，产生本征吸收，导带中产生光生自由电子，价带中产生光生自由空穴，使得材料的电导率发生变化的现象。
二、填空题
1. 信息载荷于光源的方式信息载荷于透明体的方式、信息载荷于
反射光的方式、信息载荷于遮挡光的方式、信息载荷于光学量化器的方式和光通信方式的信息变换。
2. 光入射窗、光电阴极、电子光学系统、倍增极和阳极。
3. PN结注入发光，异质结注入发光。
4、 5、
四、根据图示为恒流偏置电路，流过稳压管的电流
满足稳压管的工作条件
(1) 当4V时，
由得输出电压为6伏时电阻6K，
输出电压为9伏时电阻3K，故=1；
输出电压为8V时，光敏电阻的阻值为=4K，带入
，解得E=60lx
（2）与上面（1）中类似，求出照度E=34lx
(3) 电路的电压灵敏度
五、(1) 光电池的等效电路图
(2) 流过负载电阻的电流方程
短路电流的表达式
开路电压的表达式
(3) 电流方向如图所示
六、当光照射p－n结，只要人射光子能量大于材料禁带宽度，就会在结区产生电子－空穴对。这些非平衡载流子在内建电场的作用下，空穴顺电场方向运动，电子逆电场方向运动，在开路状态，最后在n 区边界积累光电子，p区积累光生空穴，产生一个与内建电场方向相反的光生电场。光电二极管在正偏置时，呈单向导电性，没有光电效应产生，只有在反偏置或零偏置时，才产生明显的光电效应。其基本结构就是一个p-n结，属于结型光生伏特效应。当光照射时，满足条件hv>E g,则在结区产生的光生载流子将被内建电场拉开，于是在外电场的作用下形成了以少数载流子漂移为主的光电流，显然，光电流比无光照射时的反向饱和电流大的多，如果光照越强，表示在同样条件下产生的光生载流子越多，光电流就越大，反之，则光电流越小。
对于PIN管，由于I层的存在，使扩散区不会到达基区，从而减少了或根本不存在少数载流子通过扩散区的扩散时间，而I层工作在反向，实际是一个强电场区，对少子起加速的作用。即使I层较厚，对少子的度越时间影响也不大，即提高了频率响应。同时，反偏下，耗尽层较无I层时要大的多，从而使结电容下降，也提高了频率响应。
七、
CCD有两种基本类型：一种是电荷包存贮在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面传输，这类器件称为表面沟道电荷耦合器件（SCCD）；另一种是电荷包存贮在离半导体表面一定深度的体内，并在半导体内沿一定方向传输，这类称为体内沟道或埋沟道电荷耦合器件（BCCD）。原理：当满足远场条件L﹥﹥d2/λ时，根据夫琅和费衍射公式可得到
d=Kλ/Sinθ (1)
当θ很小时（即L足够大时）Sinθ≈tgθ= X k/L
代入（1）式得 d=== (2)
S——暗纹周期，S=X K/K是相等的，则测细丝直径d转化为用CCD测S测量简图
八(1) Solution The responsivity at M=1 in terms of the quantum efficiency is
(2) If I pho is the primary photocurrent and 0 is the incident
optical power then by definition
so that
1、光源选择的基本要求有哪些?
答：①源发光的光谱特性必须满足检测系统的要求。按检测的任务不同，要求的光谱范围也有所不同，如可见光区、紫外光区、红外光区等等。有时要求连续光谱，有时又要求特定的光谱段。系统对光谱范围的要求都应在选择光源时加以满足。②光对光源发光强度的要求。为确保光电测试系统的正常工作，对系统采用的光源的发光强度应有一定的要求。
光源强度过低，系统获得信号过小，以至无法正常测试，光源强度过高，又会导致系统工作的非线性，有时还可能损坏系统、待测物或光电探测器，同时还会导致不必要的能源消耗而造成浪费。因此在设计时，必须对探测器所需获得的最大、最小光适量进行正确估计，并按估计来选择光源。③对光源稳定性的要求。不同的光电测试系统对光源的稳定性有着不同的要求。通常依不同的测试量来确定。稳定光源发光的方法很多，一般要求时，可采用稳压电源供电。当要求较高时，可采用稳流电源供电。所用的光源应该预先进行月化处理。当有更高要求时，可对发出光进行采样，然后再反馈控制光源的输出。④对光源其他方面的要求。光电测试中光源除以上几条基本要求外；还有一些具体的要求。如灯丝的结构和形状；发光面积的大小和构成；灯泡玻壳的形状和均匀性；光源发光效率和空间分布等等，这些方面都应该根据测试系统的要求给以满足
2、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?
答：采用阳极接地，负高压供电。这样阳极输出不需要隔直电容，可以直流输出，一般阳极分布参数也较小。可是在这种情况下，必须保证作为光屏蔽和电磁屏蔽的金属筒距离管壳至少要有10～20mm，否则由于屏蔽筒的影响，可能相当大地增加阳极暗电流和噪声。如果靠近管壳处再加一个屏蔽罩，并将它连接到阴极电位上，则要注意安全。
采用正高压电源就失去了采用负高压电源的优点，这时在阳极上需接上耐高压、噪声小的隔直电容，因此只能得到交变信号输出。可是，它可获得比较低和稳定的暗电流和噪声
3、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？
答：在微弱辐射下，光电导材料的光电灵敏度是定值，光电流与入射光通量成正比，即保持线性关系。
因为产生高增益系数的光敏电阻电极间距需很小（即t dr小），同时光敏电阻集光面积如果太小而不实用，因此把光敏电阻制造成蛇形，既增大了受光面积，又减小了极间距。
9、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？
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。
二~论述光电检测系统的基本构成，并说明各部分的功能。
1、下面是一个光电检测系统的基本构成框图：
（1）光源和照明光学系统：是光电检测系统中必不可少的一部分。在许多系统中按需要选择一定辐射功率、一定光谱范围和一定发光空间、分布的光源，以此发出的光束作为载体携带被测信息。
（2）被测对象及光学变换：这里所指的是上述光源所发出的光束在通过这一环节时，利用
各种光学效应，如反射、吸收、折射、干涉、衍射、偏振等，使光束携带上被检测对象的特征信息，形成待检测的光信号。光学变换通常是用各种光学元件和光学系统来实现的，实现将被测量转换为光参量（振幅、频率、相位、偏振态、传播方向变化等）。3）光信号的匹配处理：这一工作环节的位置可以设置在被检测对象前面，也可设在光学变换后面，应按实际要求来决定。光信号匹配处理的主要目的是为了更好地获得待测量的信息，以满足光电转换的需要。
（4）光电转换：该环节是实现光电检测的核心部分。其主要作用是以光信号为媒质，以光电探测器为手段，将各种经待测量调制的光信号转换成电信号（电流、电压或频率），以利于采用目前最为成熟的电子技术进行信号的放大、处理、测量和控制等。
（5）电信号的放大与处理：这一部分主要是由各种电子线路所组成。光电检测系统中处理电路的任务主要是解决两个问题：①实现对微弱信号的检测；②实现光源的稳定化。
（6）存储、显示与控制系统：许多光电检测系统只要求给出待测量的具体值，即将处理好的待测量电信号直接经显示系统显示。
2、在“反向偏置”电路中，有两种取得输出电压U0的方法：一种是从负载电阻R L上取得电压U0，另一种是从二极管两端取得电压U0。叙述两种方法的特点及它们之间的联系。（10分）
(1)对于图a）所示的电路，光电信号是直接取出的，即U0=I L R L，而对于b）图，光电信号是间接取出的，U0=U C-I L R L；(2)两种电路输出的光电信号电压的幅值相等，但相位是相反的； (3)这两种方法只适合照射到P—N结上的光强变化缓慢和恒定光的情况，这时光电二极管的结电容不起作用，二极管本身的串联电阻很小，实际上可以略去不计。
(4)当二极管的光电流与暗电流接近时，光电信号难以取出，因此，运用反偏法检测微弱的恒定光时不利的。
3、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I L的电流方程及U oc、I sc的表达式，说明其含义（图中标出电流方向）。（12分
硅光电池的工作原理和等效电路为下图：
（a ）光电池工作原理图 （b ）光电池等效电路图 （c ）进一步简化
从图（b ）中可以得到流过负载R L 的电流方程为：
)1()1(/0/0--=--==KT qV s E KT qV s p D p e i E S e i i i i i －
（1）
其中，S E 为光电池的光电灵敏度，E 为入射光照度，I s0是反向饱和电流，是光电池加反向
偏压后出现的暗电流。
当i ＝0时，R L ＝∞（开路），此时曲线与电压轴交点的电压通常称为光电池开路时两端
的开路电压，以V OC 表示，由式（1）解得：
???
? ??+=
1ln 0I I q kT V p OC （2）（4分） 当Ip 》Io 时，)/ln()/(0I I q kT V p OC ≈
当R L ＝0（即特性曲线与电流轴的交点）时所得的电流称为光电流短路电流，以Isc 表
示，所以
Isc ＝I p ＝Se ·E （3）（4分）
从式（2）和（3）可知，光电池的短路光电流Isc 与入射光照度成正比，而开路电压Voc 与
光照度的对数成正比。
1、为什么发光二极管的PN 结要加正向电压才能发光？而光电二极管要零偏或
反偏才能有光生伏特效应？
答：1. p-n 结在外加正向偏压时,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,从而在p-n 结附近产生导带电子和价带空穴的复合。
一个电子和一个空穴的一次复合将释放出与材料性质有关的一定复合能量，这些能量会以热
能、光能或部分热能和部分光能的形式辐射出来，产生电致发光现象，这就是LED 的发光
机理。
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。
2、简述三种主要光电效应的基本工作原理
答： 当半导体材料受光照时，由于对光子的吸收引起载流子浓度增大，因而导致材料
电导率增大，这种现象称为光电导效应，是一种内光电效应。材料对光的吸收有本征型和非
本征型，所以光电导效应也有本征型和非本征型两种。当光照射PN 结时，只要入射光子能
量大于材料禁带宽度，就会在结区产生电子－空穴对。光生电子——空穴对就被内建电场分
离开来，空穴留在P 区，电子通过扩散流向N 区,这种光照零偏PN 结产生开路电压的效应，
称为光伏效应.当光照射到某种物质时，若入射的光子能量νh 足够大，那么它和物质中的电
子相互作用，可致使电子逸出物质表面，这种现象称为光电发射效应，又称为外光电效应。
3、光电探测器与热电探测器在工作原理、性能上有什么区别？
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
4、简述光电探测器的选用原则
答：(1).光电检测器件必须和辐射信号源及光学系统在光谱特性上匹配。(2)光电检测
器件的光电转换特性必须和入射辐射能量相匹配。(3) 光电检测器件的响应特性必须和光信
号的调制形式、信号频率及波形相匹配，以保证得到没有频率失真和良好的时间响应。(4) 光
电检测器件必须和输入电路以及后续电路在电特性上相互匹配，以保证最大的转换系数、线
性范围、信噪比以及快速的动态响应等。
5、简述光电池、光电二极管的工作原理及区别？
答：光电池和光电二极管都是基于光伏特效应的原理进行工作,只不过光电池可以工作
在零偏状态下,是光伏工作模式,器件内阻远低于负载电阻,相当于一个恒压源;而光电二极管
必须在反偏电压下才能工作,是光电导工作模式,器件内阻远大于负载电阻,此时器件相当于
一个恒流源.
1、叙述光电池低输入阻抗和高输入阻抗放大电路的特点和区别，各应用于什么
场合？(10分)
答： 当光电池后接低输入阻抗放大电路时，其工作在短路或线性电流放大状态，这是
一种电流变换状态，要求硅光电池送给负载电阻R L （这时R L 度成线性关系。如果需要放大信号，则应选用电流放大器。为此要求负载电阻或后续放大电 路输入阻抗尽可能小，才能使输出电流尽可能大，即接近短路电流Isc ，因为只有短路电流 才与入射光照度有良好的线性关系。另外，在短路状态下器件的噪声电流较低，信噪比得到 改善，因此适用于弱光信号的检测。 当光电池后接高输入阻抗放大电路时，其工作在线性电压输出和空载电压输出（开路电 压输出）状态。当负载电阻很小甚至接近于零的时候，电路工作在短路及线性电流放大状态； 而当负载电阻稍微增大，但小于临界负载电阻R m 时，电路就处于线性电压输出状态，此时 R L 压，增大负载电阻有助于提高电压，但能引起输出信号的非线性畸变。工作在线性电压放大 区的光电池在与放大器连接时，宜采用输入阻抗高的电压放大器。 空载电压输出是一种非线性电压变换状态，此时R L >R m 且R L →∞，要求光电池应通过高输 入阻抗变换器与后续放大电路连接，相当于输出开路。 2、光敏电阻工作电路的三种偏置方法有什么特点？ (10分) 答：(1) 恒功率偏置: 输出电压U R R R S U R IR U L L p g b p L L ?=?Φ+=?=?22)(并不随负 载电阻线性变化，要使L U ?最大，须将式对 R L 微分，有 ?Φ+-=?32) ()(L p L p p g b L L R R R R R S U dR U d 当负载R L 与光敏电阻R P 相等时，即R L =R P ，表示负载匹配，L L dR U d ?＝0，则L U ?最大。此时探测器的输出功率最大，即 P L =I L U L ≈U b 2/4R L 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R L 比光敏电阻R P 大得多，即R L >>R P ，则 负载电流I L 简化为 I L =U b /R L 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ΔI L 变为 ?I L =S g U b (R P /R L )2 ?Φ 上式表明输出信号电流取决于光敏电阻和负载电阻的比值，与偏置电压成正比。还可以证明 恒流偏置的电压信噪比较高，因此适用于高灵敏度测量。但由于R L 很大，使光敏电阻正常 工作的偏置电压则需很高（100V 以上），这给使用带来不便。为了降低电源电压，通常采用 晶体管作为恒流器件来代替R L 。 (3) 当负载电阻R L 比光敏电阻R P 小得多，即R L < 此时，光敏电阻上的电压近似与电源电压相等。这种光敏电阻上的电压保持不变的偏置 称为恒压偏置，信号电压变为 ?U L =S g U b R L ?Φ 式中，S g ΔΦ＝ΔG 是光敏电阻的电导变化量，是引起信号输出的原因。 从上式中看出，恒压偏置的输出信号与光敏电阻无关，仅取决于电导的相对变化。所 以，当检测电路更换光敏电阻值时，恒压偏置电路初始状态受到的影响不大，这是这种电路 的一大优点。 3、叙述实现光外差检测必须满足的条件。(12分) 答：信号光波和本振光波的波前在整个光混频面上必须保持相同的相位关系。光外差检 测只有在下列条件下才可能得到满足：①信号光波和本征光波必须具有相同的模式结构，这 意味着所用激光器应该单频基模运转。 ②信号光和本振光束在光混频面上必须相互重合，为了提供最大信噪比，它们的光斑直径最 好相等，因为不重合的部分对中频信号无贡献，只贡献噪声。 ③信号光波和本振光波的能流矢量必须尽可能保持同一方向，这意味着两束光必须保持空间 上的角准直。 ④在角准直，即传播方向一致的情况下，两束光的波前面还必须曲率匹配，即或者是平面， 或者有相同曲率的曲面。 ⑤在上述条件都得到满足时，有效的光混频还要求两光波必须同偏振，因为在光混频面上它 们是矢量相加。 总之,要满足时间,空间条件外,还有满足频率条件和偏振条件. 4、对直接检测系统来说，如何提高输入信噪比？ (12分) 答：对于光电检测系统来说，其噪声主要有三类： （1）光子噪声 包括：A.信号辐射产生的噪声；B.背景辐射产生的噪声。 （2）探测器噪声 包括：热噪声；散粒噪声；产生—复合噪声； 1/f 噪声；温度噪 声。 （3）信号放大及处理电路噪声 在实际的光电探测器中，由于光电转换机理不同，各种噪声的作用大小亦各不相同。若 综合上述各种噪声源，其功率谱分布可用下图表示。由图可见：在频率很低时，1/f 噪声起 主导作用；当频率达到中间范围频率时，产生——复合噪声比较显著；当频率较高，甚至于 截至频率时，只有白噪声占主导地位，其它噪声影响很小。很明显，探测器应当工作在1/f 噪声小、产生-复合噪声为主要噪声的频段上。 因此，对于直接探测系统，提高输入信噪比的措施有： （1）利用信号调制及选频技术可抑制噪声的引入 白噪声的大小与电路的频带宽度成正比，因此放大器应采用带宽尽可能窄的选频放大器 或锁相放大器。 （2）将器件制冷，减小热发射，降低产生-复合噪声。 采用半导体制冷、杜瓦瓶液态气体制冷或专用制冷机制冷。 （3）采用最佳条件下的偏置电路，使信噪比（S/N ）最大 图 光电探测器噪声功率谱分布示意图 5、叙述激光干涉测长的原理。(16分) 图 双纵模双频激光干涉仪原理示意图 由长度为206mm 的全内腔He-Ne 激光管发出一对互相垂直的双纵模线偏振光，模间隔 为nL c 2/=?ν（式中c 为光速，L 为谐振腔长，n 为空气折射率，其值约728MHz ），经布 儒特窗取出稳频信号，进行热稳频。其余光束再经析光镜反射及透射，反射的一对正交线偏 振光作为参考信号，经透镜、偏振片产生拍频信号，为光电接收器接收。透射光经光扩展器 准直扩束后，为偏振分光镜分光，水平分量射向测量角锥镜，垂直分量射向固定角锥镜，两 路光返回后经透镜、偏振片产生拍频。当测量镜在时间t 内以速度V 移动一距离时，因多普 勒效应而引起频差变化f ?，这样被测长度信息载于返回光束中，并为光电接收器接收。 一、填空（1分* 20=20分） 如热电偶和热敏电阻等传感器。 表示金属热电阻纯度通常用百度电阻表示。其定义是100 C电阻值与0 C电阻值之比。 电位器是一种将机械位移转换成电阻或电压的机电传感元件。 它广泛用于测量大量程直线位移。 利用电涡流式传感器测量位移时，只有在线圈与被测物的距离大大小于线圈半径时，才能得到较好的线性度和较高的灵敏度。 电容式传感器是将被测物理量的变化转换成电容量变化的器件。 对线性传感器来说，其灵敏度是静态特性曲线的斜率。 13 ?用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变式传感器, 按用途划分有应变式压力传感器，应变式加速度传感器（任填两个）。 14.铂热电阻的纯度通常用电阻比表示。 15 ?减小螺线管式差动变压器电感传感器零点残余电压最有效的办法是 尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的相互对称（任填两个）。 16.空气介质间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的, 为此实际中在都采用差动式电容传感器。 17.由光电管的光谱特性看出，检测不同颜色的光需要选用 以便利用光谱特性灵敏度较高的区段。 20.磁电式传感器是利用电磁感应原理将运动速度转换成电势信号输岀。 21 .霍尔元件灵敏度的物理意义是：表示在单位磁感应强度和单位控制电流时的霍尔电势的大小。 二、选择题（2分* 6=12分,5、6题答案不止一个） 用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是（）。 A.交流电桥 B.差动电桥C直流电桥 用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。 A.变间隙式 文档可自由复制编辑B.变面积 C.变介电常数式 D.空气介质变间隙式; 1. 传感器一般由敏感元件和转换元件两个基本部分组成。有的敏感元件直接输出电量，那么二者合而为一了。 2. 3. 4. 单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点很多，缺点是灵敏度低, 5. 6. 7. 光敏三极管可以看成普通三极管的集电结用光敏二极管替代的结果，通常基极不引出，只有二个电极。 霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦兹力作用，发生横向漂移的结果。 9. 热敏电阻正是利用半导体的载流子数目随着温度而变化的特征制成的温度敏感元件。 10?金属电阻受应力后，电阻的变化主要由形匚的变化引起的，而半导体电阻受应力后，电阻的变化主要是由电阻率发生变化引起的。 11?磁敏二极管和三极管具有比霍尔元件高数百甚至数千的磁场灵敏度，因而适于弱磁场的测量。 12.传感器的灵敏度是指稳态条件下，输出增量与输入增量的比值。 光电阴极材料不同的光电管, 18.把两块栅距相等的光栅叠在一起，让它们刻度之间有较小的夹角，这时光栅上会出现若干条明暗相间的带状条 纹，称莫尔条纹。 19?霍尔元件的测量电路中：直流激励时，为了获得较大的霍尔电势，可将几块霍尔元件的输出电压串联； 在交流激励时，几块霍尔元件的输出通过变压器适当地联接，以便增加输岀。 C 1. C 2. 当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数K的定义（）。 A.应变片电阻变化率与试件主应力之比 B. 应变片电阻与试件主应力方向的应变之比 C.应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比 D. 应变片电阻变化率与试件作用力之比; C 3. 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? 第一章 信号及其描述 （一）填空题 1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。这些物理量就 是 信号 ，其中目前应用最广泛的是电信号。 2、 信号的时域描述，以 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三个特点：离散的 ，谐波型 ， 收敛性 。 4、 非周期信号包括 瞬态非周期 信号和 准周期 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值x μ、均方值2x ψ，方差2 x σ；。 6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 偶 对称，虚频谱（相频谱）总是 奇 对称。 （二）判断对错题（用√或×表示） 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（ v ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ v ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（ x ） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（ x ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（ v ） （三）简答和计算题 1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。 2、 求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值x μ，均方值2 x ψ，和概率密度函数p(x)。 3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。 4、 求被截断的余弦函数?? ?≥<=T t T t t t x ||0 ||cos )(0ω的傅立叶变换。 5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。 第二章 测试装置的基本特性 （一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为1 21 )(+= ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω 1/2 ，幅值=y √2/2 ，相位=φ -45 。 2、 试求传递函数分别为5.05.35 .1+s 和2 2 2 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。123 3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 傅里叶级数展开式 、 和 傅里叶变换 。 4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现 延时 测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 被测量 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 线性 关系为最佳。 （二）选择题 1、 4 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 3 响应的卷积。 （1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡 3、 两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为 2 。 （1）)()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q + （3）) ()() ()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4）)()(21ωωQ Q - 4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 4 。 （1）存在，但<5％ （2）存在，但<1 （3）在时间常数很小时存在 （4）不存在 5、 忽略质量的单自由度振动系统是 2 系统。 （1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶 中国海洋大学命题专用纸（附页A） 2007-2008学年第 2 学期试题名称：光电技术（A卷）共 4 页第2 页 中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸（附页B ） 2007-2008学年第 2 学期 试题名称 ：光电技术（A 卷） 共4 页 第 3 页 四、简答题（15分） 1、（5分）简述光电三极管的工作原理。 2、（5分）简述声光相互作用中产生布喇格衍射的条件以及布喇格衍射的特点。 3、（5分）什么是热释电效应？热释电器件为什么不能工作在直流状态？ 五、计算分析题（34分） 1、（5分）假设将人体作为黑体，正常人体体温为36.5°C 。计算（1）正常人体所发出的辐射出射度；（2）正常人体的峰值辐射波长。（斯忒藩-玻尔兹曼常数 )(10670.5842K s J/m ???=-σ，维恩常数为2897.9μm ） 2、（7分）用Si 光电二极管测缓变光辐射，伏安特性曲线如图1所示，在入射光最大功率为8μW 时，屈膝电压10V ，反向偏置电压为40V ，Si 光电二极管的灵敏度S=0.5μA/μW ，结电导为0.005μS ，求（1）画出光电二极管的应用电路图（2）计算二极管的临界电导（3）计算最大线性输出时的负载R L 。 图1 图2 3、（7分）与象限探测器相比PSD 有什么特点？如何测试图中（如图2所示）光点A 偏离中心的位置？ 5、(8分)依据图3提供的结构和脉冲电压图说明CCD 电荷转移的过程。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 装 订 线 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 3 21ΦΦΦt 1 t 2 t 3 t 4 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） 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 单项选择题：共20小题，每小题1 分，满分20分；请将答案填入题后括号中。 1.在软件生命周期的哪一个阶段，软件缺陷修复费用最低（） （A）需求分析（编制产品说明书）（B）设计 (C) 编码（D）产品发布 2.单元测试中用来模拟被测模块调用者的模块是（） (A) 父模块（B）子模块 （C）驱动模块（D）桩模块 3.为了提高测试的效率，应该（） （A）随机地选取测试数据； （B）取一切可能的输入数据作为测试数据； （C）在完成编码以后制定软件的测试计划； （D）选择发现错误可能性大的数据作为测试数据。 4.侧重于观察资源耗尽情况下的软件表现的系统测试被称为（） （A）强度测试（B）压力测试 (C) 容量测试（D）性能测试 5.必须要求用户参与的测试阶段是（） （A）单元测试（B）集成测试 (C) 确认测试（D）验收测试 6.软件测试员究竟做些什么。（） （A）软件测试员的目的是发现软件缺陷 （B）软件测试员的目的是发现软件缺陷，尽可能早一些 （C)软件测试员的目的是发现软件缺陷，尽可能早一些，并确保其得以修复 （D）软件测试员的目的是发现软件缺陷，尽可能早一些，并将其得以修复 7.下面四种说法中正确的是（） （A）因果图法是建立在决策表法基础上的一种白盒测试方法； （B）等价类划分法是边界值分析法的基础； （C）健壮性等价类测试的测试用例要求在有效等价类中取值； （D）在任何情况下做黑盒测试皆应首先考虑使用错误推断法。 8.不属于单元测试内容的是（） （A）模块接口测试（B）局部数据结构测试 (C) 路径测试（D）用户界面测试 9.划分软件测试属于白盒测试还是黑盒测试的依据是（） （A）是否执行程序代码 （B）是否能看到软件设计文档 （C）是否能看到被测源程序 （D）运行结果是否确定 10.下列项目中不属于测试文档的是（） （A）测试计划（B）测试用例 (C) 程序流程图（D）测试报告 11.几乎没有产品计划、进度安排和正规的开发过程的软件开发模式是（） （A）大棒模式（B）边写边改模式 (C) 瀑布模式（D）快速原型开发模式 12.如果某测试用例集实现了某软件的路径覆盖，那么它一定同时实现了该软件的（） （A）判定覆盖（B）条件覆盖 (C) 判定/条件覆盖（D）组合覆盖 13.下列说法不正确的是（） 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 一、填空（1分＊20=20分） 1．传感器一般由敏感元件和转换元件两个基本部分组成。有的敏感元件直接输出电量，那么二者合而为一了。 如热电偶和热敏电阻等传感器。 2．表示金属热电阻纯度通常用百度电阻表示。其定义是 100℃电阻值与 0℃电阻值之比。 3．电位器是一种将机械位移转换成电阻或电压的机电传感元件。 4．单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点很多，缺点是灵敏度低，它广泛用于测量大量程直线位移。 5．利用电涡流式传感器测量位移时，只有在线圈与被测物的距离大大小于线圈半径时，才能得到较好的线性度和较高的灵敏度。 6．电容式传感器是将被测物理量的变化转换成电容量变化的器件。 7．光敏三极管可以看成普通三极管的集电结用光敏二极管替代的结果，通常基极不引出，只有二个电极。 8．霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦兹力作用，发生横向漂移的结果。 9．热敏电阻正是利用半导体的载流子数目随着温度而变化的特征制成的温度敏感元件。 10．金属电阻受应力后，电阻的变化主要由形状的变化引起的，而半导体电阻受应力后，电阻的变化主要是由电阻率发生变化引起的。 11．磁敏二极管和三极管具有比霍尔元件高数百甚至数千的磁场灵敏度，因而适于弱磁场的测量。 12．传感器的灵敏度是指稳态条件下，输出增量与输入增量的比值。 对线性传感器来说，其灵敏度是静态特性曲线的斜率。 13．用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变式传感器， 按用途划分有应变式压力传感器，应变式加速度传感器（任填两个）。 14．铂热电阻的纯度通常用电阻比表示。 15．减小螺线管式差动变压器电感传感器零点残余电压最有效的办法是 尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的相互对称（任填两个）。 16．空气介质间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的， 为此实际中在都采用差动式电容传感器。 17．由光电管的光谱特性看出，检测不同颜色的光需要选用光电阴极材料不同的光电管， 以便利用光谱特性灵敏度较高的区段。 18．把两块栅距相等的光栅叠在一起，让它们刻度之间有较小的夹角，这时光栅上会出现若干条明暗相间的带状条纹，称莫尔条纹。 19．霍尔元件的测量电路中：直流激励时，为了获得较大的霍尔电势，可将几块霍尔元件的输出电压串联； 在交流激励时，几块霍尔元件的输出通过变压器适当地联接，以便增加输出。 20．磁电式传感器是利用电磁感应原理将运动速度转换成电势信号输出。 21．霍尔元件灵敏度的物理意义是：表示在单位磁感应强度和单位控制电流时的霍尔电势的大小。 二、选择题（2分＊6=12分,5、6题答案不止一个） C 1.用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是（）。 A.交流电桥 B.差动电桥C直流电桥 C 2.当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数K的定义（）。 A．应变片电阻变化率与试件主应力之比 B. 应变片电阻与试件主应力方向的应变之比 C. 应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比 D. 应变片电阻变化率与试件作用力之比； C 3.用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。 A．变间隙式 B.变面积 C.变介电常数式 D. 空气介质变间隙式； 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）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： 机械工程测试技术期末 考试试题A Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】 《机械工程测试技术基础》课程试题A 一、填空题（20分，每空1分） 1.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为_____和_____ 。 2.测量结果与_____ 之差称为_____ 。 3.将电桥接成差动方式习以提高_____ ，改善非线性，进行_____ 补偿。 4.为了_____温度变化给应变测量带来的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在 _____。 5．调幅信号由载波的_____携带信号的信息，而调频信号则由载波的_____ 携带信号的信息。 6．绘制周期信号()x t 的单边频谱图，依据的数学表达式是 _____，而双边频谱图的依据数学表达式是 _____。 7．信号的有效值又称为_____，有效值的平方称为_____，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。 8．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是_____，后者频谱特点是_____。 9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是_____和_____。 10.连续信号()x t 与0()t t δ-进行卷积其结果是：0()()x t t t δ*-= _____。其几何意义是_____。 二、选择题（20分，每题2分） 1．直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将( )。 A ．增大 B ．减少 C.不变 D.变化不定 2．调制可以看成是调制信号与载波信号( )。 A 相乘 B ．相加 C ．相减 D.相除 3．描述周期信号的数学工具是( )。 A ．相关函数 B ．拉氏变换 C ．傅氏变换 D.傅氏级数 4．下列函数表达式中，( )是周期信号。 A ． 5cos100()00t t x t t π?≥?=?? 《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.wendangku.net/doc/f914028015.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。 传感器与自动检测技术 一、填空题（每题3分） 1、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。 2、金属材料的应变效应是指金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。 3、半导体材料的压阻效应是半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。 4、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化。 5、金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。 6、金属应变片的灵敏度系数是指金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。 7、固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称压阻效应。 8、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 9、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 10、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 11、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 12、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 13、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用 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。 试卷五 一、单项选择题（每小题 1分，共 15分） 1.传感器一般包括敏感元件和（ D ） A ．弹性元件 Ｂ．霍尔元件 Ｃ．光电元件 2.如果按被测对象分类，温度传感器和压力传感器属于（C ） A ．物理型传感器 Ｂ．生物量传感器 Ｃ．物理量传感器 Ｄ．转换元件 Ｄ．化学量传感器 Ｄ．压电传感器 Ｄ．稳定性 3.以下传感器中具有能量放大作用的是（ B ） A ．热电偶 Ｂ．电感式传感器 Ｃ．光电池 4.以下特性属于传感器动态特性的是（ A ） A ．瞬态响应 5.传感器在零点附近的分辨力称为（A A ．阀值 Ｂ．线性度 Ｃ．灵敏度 ） Ｂ．分辨力 Ｃ．迟滞 Ｄ．重复性 6.电阻式传感器是一种基本电量传感器，其非电量与电量转换是通过测量（ D ） A ．电流值 7.据光生伏打效应制成的光电器件是（ B ） A ．光敏电阻 Ｂ．电压值 Ｃ．电感值 Ｄ．电阻值 Ｂ．光电池 Ｃ．光敏二极管 Ｄ．光敏晶闸管 8.家用彩色电视机的色彩调整使用的传感器是（A A ．光纤传感器 Ｂ．红外传感器 Ｃ．色彩传感器 Ｄ．温度传感器 9.弹性敏感元件的灵敏度和线性度有相互矛盾的问题，提高灵敏度，线性度会（C A ．变差 Ｂ．变好 10.利用霍尔效应制成的传感器是（ C ） A ．磁敏传感器 Ｂ．温度传感器 Ｃ．霍尔传感器 Ｄ．气敏传感器 11.影响超声波的衰减程度的因素有介质和（ B A ．温度 Ｂ．频率 12.用来衡量物体温度数值的标尺称为（ D ） A ．摄氏度 13.属于半导体气敏传感器的是（ C ） A ．固体电解质式 14.微生物传感器和酶传感器都属于（D ） ） Ｃ．不变 Ｄ．不能确定 ） Ｃ．湿度 Ｄ．浓度 Ｂ．华氏温度 Ｃ．绝对温标 Ｄ．温标 Ｂ．光干涉式 Ｃ．氧化物系 Ｄ．接触燃烧式 ） A ．电阻传感器 Ｂ．电感传感器 Ｃ．电容传感器 Ｄ．生物传感器 15.智能传感器不具有的功能是（ C ） A ．自检 16.在测谎仪中一般采用（a A ．热敏电阻 17.电容式湿度传感器主要包括陶瓷电容式和（ B ） A ．金属电容式 Ｂ．高分子电容式 Ｃ．半导体电容式 Ｄ．单晶电容式 18.酶传感器的信号变换方法有电位法和（ C ） A ．电压法 19.弹性滞后的主要原因是材料内部存在的分子间（ D ） A ．吸引力 20.以下不属于传感器主要发展方向的是（ B ） A ．开发新材料 Ｂ．简单化 Ｂ．自诊断 Ｃ．自修复 Ｄ．自维护 ） Ｂ．光敏电阻 Ｃ．磁敏电阻 Ｄ．压敏电阻 Ｂ．电阻法 Ｃ．电流法 Ｄ．电容法 Ｄ．内摩擦 Ｂ．排斥力 Ｃ．相容性 Ｃ．集成化 Ｄ．智能化 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 《自动检测技术》课程期末考试试题A 一、填空 1、传感器由敏感元件、传感元件、测量转换电路三部分组成。 2、在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 1.5 倍左右为宜。 3、有一温度计，它的量程范围为0∽200℃，精度等级为0.5级。该表可能出现的最大误差为1 ，当测量100℃ 时的示值相对误差为 1 。 4、利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择型热敏电阻。 5、在压电晶片的机械轴上施加力,其电荷产生在。 6、霍尔元件采用恒流源激励是为了。 7、用水银温度计测量水温,如从测量的具体手段来看它属于测量。 8、已知某铜热电阻在0℃时的阻值为50Ω，则其分度号是，对于镍铬-镍硅热电偶其正极是。 9、压电材料在使用中一般是两片以上，在以电荷作为输出的地方一般是把压电元件起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件起来。 10、热电阻主要是利用电阻随温度升高而增大这一特性来测量温度的。 11、自动检测系统中常用的抗电磁干扰技术有光电隔离、屏蔽、 接地、浮置、滤波等。 12、金属电阻的应变效应是金属电阻应变片工作的物理基础。 13、电磁干扰的形成必须同时具备的三项因素是、、。 14、在动圈式表头中的动圈回路中串入由NTC组成的电阻补偿网络，其目 的是为了。 二、选择题（本题共30分，每题2分） 1、在以下几种传感器当中C 属于自发电型传感器。 A、电容式 B、电阻式 C、热电偶 D、电感式 2、的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。 A、热端直径 B、热电极的电导率 C、热端和冷端的温度 D、热端和冷端的温差 3、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中。 A、电容和电感均为变量 B、电容是变量，电感保持不变 C、电感是变量，电容保持不变 D、电容和电感均保持不变 4、在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采用了 测量方法。 A、微差式 B、零位式 C、偏差式 5、热电阻测量转换电路采用三线制是为了 A、提高测量灵敏度 B、减小引线电阻的影响 C、减小非线性误差 D、提高电磁兼容性 6、汽车衡所用的测力弹性敏感元件是。 A、实心轴 B、弹簧管 C、悬臂梁 D、圆环 7、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是。 A、补偿热电偶冷端热电势的损失 B、起冷端温度补偿作用 C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 D、提高灵敏度 8、考核计算机的电磁兼容是否达标是指。 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，内光电效应现代检测技术期末模拟试题
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