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？
A.1/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
D.1/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
C.热电堆的光电灵敏度比热电偶高
D.两者均基于光热效应
9、下列哪一种探测器的积分灵敏度定标时，要用到色温2856K的白炽灯标准光源
A.热电偶
B.碲镉汞红外探测器
C.PMT
D.热释电探测器
10、克尔盒工作的基础是某些光学介质的
A.电光效应
B.磁光效应
C.声光效应
D.以上都不是
简答题（共 5 道，每题 8 分）
1、光电探测器的物理效应主要有哪几类？每类有哪些典型效应？
2、试说明热释电摄像管中的斩光器的作用。当斩光器的微电机出现不转或转速变慢故障时，会发生什么现象?
3、要对光载波的偏振态进行调制，可用的方法有哪些？
4、什么要对单元光电信号进行二值化处理?单元光电信号二值化处理方法有几种?各有什么特点?对序列光电信号进行二值化处理的意义有哪些?
5、举例说明对光载波进行外调制的几种方法。
综合题（共 1 道， 15 分）
由于背景温度辐射的干扰，光电技术在红外波段信号的探测受到了限制，称为红外背景限。能够达到该极限值的光子探测器称为背景限光子探测器(Background Limited Photodetector，简称BLIP)。试用黑体辐射的有关定律解释为什么存在红外背景限？
计算题（共 1 道， 10 分）
求辐射亮度为L的各向同性面积元在张角为α的圆锥内所发射的辐射能通量。
设计题（共 1 道， 15 分）
设计一个利用参考探测器测量硅光电池光谱响应特性的光电系统，利用该测量系统能够得到硅光电池的（相对）光谱响应特性曲线。
1. 应该选择什么类型的探测器作为参考（标准）探测器？为什么？（5分）
2. 除了白炽灯、参考（标准）探测器外，还需要哪些部件或者设备？（5分）
3. 画出测量系统示意图。（5分）
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、PMT积分灵敏度定标时，要用到的标准光源为
A.PMT积分灵敏度定标时，要用到的标准光源为
B.PMT积分灵敏度定标时，要用到的标准光源为
C.色温2856K标准白炽灯
D.890nm激光二极管
2、有关热电探测器, 下面的说法哪项是不正确的
A.有关热电探测器, 下面的说法哪项是不正确的
B.响应时间为毫秒级
C.器件吸收光子的能量, 使其中的非传导电子变为传导电子
D.各种波长的辐射对于器件的响应都有贡献
3、哪种阵列可工作在常温下，不需制冷器，属于非制冷型IRFPA，但其灵敏度要比制冷型IRFPA低1个量级以上
A.HgCdTe探测器阵列
B.多晶硅热电堆阵列
C.Si-PD探测器阵列
D.InSb探测器阵列
4、在迈克尔逊干涉仪中，下列方法中那种方法不能实现相位变化
A.改变测量光路几何长度
B.在测量光路中插入玻璃板
C.改变输入光的光强
D.移动测量光路反射镜
5、对于P型半导体来说，以下说法正确的是
A.电子为多子
B.空穴为少子
C.在能带图中施主能级靠近于导带底
D.在能带图中受主能级靠近于价带顶
6、PAL电视制式，哪组参数是不正确的：
A.场周期20 ms，帧频为25 Hz
B.行频15625 Hz，行周期64μs
C.帧频为50 Hz，载频带宽为6.5MHz
D.隔行扫描，每帧扫描行数为625行
7、光源的光谱特性反映的是它的辐通量与____________的关系。
A.波长
B.角度
C.输入电流
D.发光面积
8、光电导探测器与其它光探测器相比，下列说法那种是不正确的
A.光谱响应范围相当宽，它们组合起来后可以覆盖从紫外、可见光、近红外延伸至远红外波段甚至极远红外的光谱响
B.工作电流大，可达数毫安；
C.在强光弱光照射下，光电转换线性度均好；
D.灵敏度高，光电导增益可大于1。
9、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.弱光照下，光电流与照度之间具有良好的线性关系
C.光敏电阻具有前历效应
D.光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向长波方向移动
10、泡克耳斯效应属于：
A.电光效应
B.磁光效应
C.声光效应
D.以上都不是
简答题（共 5 道，每题 8 分）
1、试述辐射调制的意义，目的作用和分类。
2、何谓“太赫兹辐射”?它的波长范围为多少?频率范围又为多少?它在电磁辐射波谱中的位置如何?
3、怎样理解光电倍增管的阴极灵敏度与阳极灵敏度?二者的区别是什么?二者有什么关系?
4、为什么要引入胖零电荷?胖零电荷属于暗电流吗?能通过对CCD器件制冷消除胖零电荷吗?
5、为了探测一个二维空间的光学目标，你有哪些技术措施？这些技术措施各有什么特点？
综合题（共 1 道， 15 分）
已知黑体的温度为500K，出光孔径直径1cm；黑体小孔与光电探测器的距离2.5m，大气透射比0.9, 试计算黑体在探测器上的辐照度（提示：黑体小孔可以视为余弦辐射体）。并讨论，如果将黑体换成别的光学目标，如黑土或者坦克，上述计算结果会有怎样的变化？
计算题（共 1 道， 10 分）
(1)已知Si-PIN光电二极管的量子效率η＝0.7，波长λ＝0.85μm，计算它的响应度。(2)已知Ge-PIN 光电二极管的量子效率η＝0.4，波长λ＝0.85μm，计算它的响应度。
设计题（共 1 道， 15 分）
设计一个检测园柱体工件的光电系统。要求：1、画出检测框图；2、简述工作原理
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、下列光电器件, 哪种器件正常工作时需加100-200V的高反压
A.Si光电二极管
B.PIN光电二极管
C.雪崩光电二极管
D.光电三极管
2、下列关于探测器的噪声，说法不正确的是
A.通过提高探测器的工作频率可以降低1/f 噪声
B.通过一定的措施可以完全消除散粒噪声
C.探测器的噪声越小，其可探测的信号越弱
D.降低探测器的工作温度可以减小探测器的热噪声
3、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
4、某检测电路的带宽为10KHz，将该电路和锁相放大器相连接，设后者的噪声等效带宽为0.01HZ，则信噪比可改善( )倍
A.1000
B.100
C.1000000
D.10
5、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
C.热电堆的光电灵敏度比热电偶高
D.两者均基于光热效应
6、下列探测器中可用于光子计数器的是
A.热释电探测器
B.光敏电阻
C.光电二极管
D.光电倍增管
7、以下关于IRFA器件说法不正确的是
A.IRFPA可以探测中远红外的光学图像
B.光子探测器阵列IRFPA在使用时不需要利用制冷器
C.IRFPA是一类用于凝视型热成像系统的面阵成像器件
D.IRFPA可由Si光电探测器阵列和CCD构成
8、设调幅光波的载波频率为5kHz，调制信号的频率为100 Hz。为了检测该调幅波，光电检测电路合适的工作带宽为
A.5kHz
B.100 Hz
C.200 Hz
D.4.9 kHz
9、对于低压汞灯和白炽灯光谱，下列说法正确的是
A.对于低压汞灯和白炽灯光谱，下列说法正确的是
B.白炽灯光谱不能用分布温度来描述
C.二者的光谱都可以用分布温度来描述
D.二者的光谱都可以用色温来描述
10、下列关于光调制的说法不正确的是
A.下列关于光调制的说法不正确的是
B.下列关于光调制的说法不正确的是
C.下列关于光调制的说法不正确的是
D.利用光信号调制技术可以提高系统的信噪比
简答题（共 5 道，每题 8 分）
1、光电池和光电二极管有哪些主要区别？
2、要对光载波的偏振态进行调制，可用的方法有哪些？
3、什么要对单元光电信号进行二值化处理?单元光电信号二值化处理方法有几种?各有什么特点?对序列光电信号进行二值化处理的意义有哪些?
4、光伏探测器的响应时间由哪些因素决定？
5、光伏探测器工作在PN结的伏安特性曲线的哪些区域？
综合题（共 1 道， 15 分）
已知黑体的温度为500K，出光孔径直径1cm；黑体小孔与光电探测器的距离2.5m，大气透射比0.9, 试计算黑体在探测器上的辐照度（提示：黑体小孔可以视为余弦辐射体）。并讨论，如果将黑体换成别的光学目标，如黑土或者坦克，上述计算结果会有怎样的变化？
计算题（共 1 道， 10 分）
喷气机的尾喷口可看作灰体，其反射率ε=0.9。设喷口的直径为D=50cm，温度为1000K，大气的透射率为0.7，求1km外每平方厘米面积上所能接收到的最大辐射能通量。
设计题（共 1 道， 15 分）
设计一个测量红外诱饵（1～6μm）的光谱辐射特性的系统。要求：
1. 解释光谱辐射特性，并指明有哪几种可行的测量方法
2. 画出选择的检测框图，指明主要的仪器设备名称及作用；
3. 简述工作原理
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、锁相放大器有三个主要组成部分, 下面哪个部分不是其组成部分
A.光波的幅度大小，变化频率或变化相位上
B.光通量的幅度大小，变化频率或变化相位上
C.参考光信号通道上
D.参考光的变化相位上
2、利用下述哪种光电探测器可以探测埋在地下的发热目标
A.利用下述哪种光电探测器可以探测埋在地下的发热目标
B.红外热像仪
C.可见光CCD相机
D.光电倍增管
3、克尔盒工作的基础是某些光学介质的
A.电光效应
B.磁光效应
C.声光效应
D.以上都不是
4、光敏电阻的暗电导为2S（西门子），在200LX的光照下亮暗电导之比为100:1光电导为：
A.198S
B.202S
C.200S
D.2S
5、在光与半导体相互作用的过程中，下列说法正确的是
A.同一半导体对不同波长的光具有相同的吸收系数
B.任一波长的光照射在半导体上都可以产生电子-空穴对
C.在杂质半导体中不可能发生本征吸收
D.通过在半导体的端面加谐振腔可以提高半导体对光的吸收
6、下列光电器件, 哪种器件正常工作时需加100-200V的高反压
A.Si光电二极管
B.PIN光电二极管
C.雪崩光电二极管
D.光电三极管
7、下列关于探测器的噪声，说法不正确的是
A.通过提高探测器的工作频率可以降低1/f 噪声
B.通过一定的措施可以完全消除散粒噪声
C.探测器的噪声越小，其可探测的信号越弱
D.降低探测器的工作温度可以减小探测器的热噪声
8、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
9、某检测电路的带宽为10KHz，将该电路和锁相放大器相连接，设后者的噪声等效带宽为0.01HZ，则信噪比可改善( )倍
A.1000
B.100
C.1000000
D.10
10、下列探测器中可用于光子计数器的是
A.热释电探测器
B.光敏电阻
C.光电二极管
D.光电倍增管
简答题（共 5 道，每题 8 分）
1、指出黑体、灰体和选择性辐射体的光谱发射率的差别。
2、光电三极管有哪些主要用途？举例说明。
3、举例说明光电耦合器件可以应用在哪些方面?为什么计算机系统常采用光电耦合器件?
4、什么叫黑体？绝对黑体自然界并不存在，研究黑体的意义是什么？
5、探测器的噪声等效功率与哪些因素有关？一个探测器的灵敏度很高，它的噪声等效功率就一定很小，从而它的探测能力就越强？
综合题（共 1 道， 15 分）
已知黑体的温度为500K，出光孔径直径1cm；黑体小孔与光电探测器的距离2.5m，大气透射比0.9, 试计算黑体在探测器上的辐照度（提示：黑体小孔可以视为余弦辐射体）。并讨论，如果将黑
体换成别的光学目标，如黑土或者坦克，上述计算结果会有怎样的变化？
计算题（共 1 道， 10 分）
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。
设计题（共 1 道， 15 分）
利用你学过的光电技术知识，设计一个测量光学介质折射率的光电系统。要求：1.画出检测框图；
2.简述工作原理；
3. 导出光学介质折射率表达式。
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、光学外差探测与直接探测相比，外差探测有许多突出的特点，下列说法中不正确的是：
A.探测灵敏度高
B.有空间滤波能力
C.有光谱滤波能力
D.参与混频的信号光和本振光不要求是理想相干的单频单模光
2、硅光电池在( )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
3、一支He-Ne激光器输出的3.39μm波长激光光谱属于
A.近红外波段
B.中红外波段
C.远红外波段
D.可见光波段
4、下列探测器中，______的光敏元件电阻会因光敏元件吸收光辐射能量、温度升高而发生变化
A.热电偶
B.热电堆
C.测辐射热计
D.热释电探测器
5、下列关于光电成像器件的说法，那种是不正确的
A.光电成像器件是一类能够输出图像信息的功能器件；
B.像管是一类直视型光电成像器件，输出可供人眼直接观察的图像；
C.摄像型光电成像器件输出一维时序电信号，而且能够直接显示图像信息；
D.微通道板像增强器是一种能够将亮度很低的光学图像增强到足够亮度的成像器件。
6、下列几种热探测器中，只能探测交流光信号的是
A.热电偶
B.热电堆
C.测辐射热计
D.热释电探测器
7、有关热电探测器, 下面的说法哪项是不正确的
A.光谱响应范围从紫外到红外几乎都有相同的响应
B.响应时间为毫秒级
C.器件吸收光子的能量, 使其中的非传导电子变为传导电子
D.各种波长的辐射对于器件的响应都有贡献
8、下列不属于光电倍增管特性的是：
A.增益高
B.响应速度快
C.体积小
D.具有光谱选择性
9、锁相放大器有三个主要组成部分, 下面哪个部分不是其组成部分
A.信号通道
B.参考通道
C.取样模拟开关
D.相敏检波
10、下列关于光强的说法不正确的是：
A.光强是能流密度坡印亭矢量的时间平均值。
B.光强与光波电场强度振幅平方成正比。
C.光电系统中，光电探测器不能直接探测光强信号。
D.光电系统中，通常可以将光强表述为辐通量。
简答题（共 5 道，每题 8 分）
1、什么是信噪比的信号噪声限(量子噪声限)、背景噪声限和热噪声限?
2、简述变像管和图像增强管的基本结构。面阵CCD有几种工作模式?各有什么优缺点?
3、写出硅光电二极管的全电流方程，说明各项的物理意义。
4、简述光电导式摄像管和光电发射式摄像管的基本结构和工作原理。
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?
综合题（共 1 道， 15 分）
除本征光电导探测器和杂质光电导探测器外，还有一种光电导探测器，叫做自由载流子型光电导探测器。这种探测器用具有很高迁移率的半导体材料(如InSb)制成。它吸收辐射引起其导带内电子的带内跃迁，改变电子的迁移率，因而改变材料的电导率。其典型光谱响应在1000～2000μm。试比较这三种光电导探测器光谱响应范围的差别。
计算题（共 1 道， 10 分）
室温(300 K)条件下，探测器源电阻Rs=10kΩ。
1. 计算噪声带宽1MHz时的热噪声均方根电压和均方根电流各等于多少?（10分）
2. 指出降低热噪声的主要途径。（5分）
设计题（共 1 道， 15 分）
利用光电测量的方法，可以实现非接触测量。试用你所学过的知识，设计一个光电测量系统，用于检测某设备上飞轮的转动速度和正反转方向。
“光电技术简答题”复习资料 一、回答问题： 7、什么是朗伯辐射体？ 在任意发射方向上辐射亮度不变的表面，即对任何θ角Le 为恒定值（理想辐射表面）。朗伯辐射表面在某方向上的辐射强度与该方向和表面法线之间夹角的余弦成正比。 θc o s 0I I = 10、写出光源的基本特性参数。 （1）辐射效率和发光效率 （2）光谱功率分布 （3）空间光强分布 （4）光源的色温 （5）光源的颜色 11、光电探测器常用的光源有哪些？ 热辐射光源：太阳；白炽灯，卤钨灯；黑体辐射器（模拟黑体，动物活体）。 气体放电光源：汞灯，钠灯，氙灯，荧光灯等。 固体发光光源：场致发光灯，发光二极管等。 激光器：气体激光器，固体激光器，染料激光器，半导体激光器等。 12、画出发光二极管的结构图并说明其工作原理。 发光二极管的基本结构是半导体P-N 结。 工作原理：n 型半导体中多数载流子是电 子，p 型半导体中多数载流子是空穴。P-N 结未加电压时构成一定势垒。加正向偏压时，内 电场减弱，p 区空穴和n 区电子向对方区域的 扩散运动相对加强，构成少数载流子的注入，从而p-n 结附近产生导带电子和价带空穴的复合，复合中产生的与材料性质有关的能量将以热能和光能的形式释放。以光能形式释放的能量就构成了发光二极管的光辐射。 13、说明发光二极管的基本特性参数有哪些。 （1）量子效率： 1）内发光效率：PN 结产生的光子数与通过器件的电子数的比例。 2）外发光效率：发射出来的光子数与通过器件的电子数的比例。 （2）发光强度的空间分布： （3）发光强度与电流关系：电压低于开启电压时，没有电流，也不发光。电压高于开启电压时显示出欧姆导通性。在额定电流范围内，发光强度与通过的电流成正比。 （4）光谱特性：发射功率随光波波长（或频率）的变化关系。 （5）响应时间：从注入电流到发光二极管稳定发光或停止电流到发光二极管熄灭所用的时间。表达了发光二极管的频率特性。 （6）寿命：亮度随时间的增加而减小。当亮度减小到初始值的e -1时所延续的时间。 17、简述PN 结光伏效应（分正偏、反偏、零偏三种情况）。 S i O 2 铝电极 背电极 P N ＋ － 图 发光二极管的结构图
《光电子技术》期末考试试卷（A卷） 一、选择题（20分，2分/题） 1、光电子技术在当今信息时代的应用主要有（abcd ） A.信息通信 B.宇宙探测 C.军事国防 D.灾害救援 2、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 3、光波在大气中传播时，引起的能量衰减与（abcd ）有关 A.分子及气溶胶的吸收和散射 B.空气折射率不均匀 C.光波与气体分子相互作用 D.空气中分子组成和含量 4、2009年10月6日授予华人高锟诺贝尔物理学奖，提到光纤以SiO2为材料的主要是由于（ a ） A.传输损耗低 B.可实现任何光传输 C.不出现瑞利散射 D.空间相干性好 5、激光调制器主要有（abc ） A.电光调制器 B.声光调制器 C.磁光调制器 D.压光调制器 6、电光晶体的非线性电光效应主要与（ac ）有关 A.外加电场 B.激光波长 C.晶体性质 D.晶体折射率变化量 7、激光调制按其调制的性质有（cd ） A.连续调制 B.脉冲调制 C.相位调制 D.光强调制 8、光电探测器有（abc ） A.光电导探测器 B.光伏探测器 C.光磁电探测器 D.热电探测元件 9、CCD 摄像器件的信息是靠（ b ）存储 A.载流子 B.电荷 C.电子 D.声子 10、LCD显示器，可以分为（abcd ） A. TN型 B. STN型 C. TFT型 D. DSTN型
西南科技大学2009—2010学年第1学期 《 光电子技术》期末考试试卷（A ） 二、判断题（20分，2分/题，对用“√”、错用“×”标记） 11、世界上第一台激光器是固体激光器。 ( T ) 12、在辐射度学中，辐射能量Q 是基本的能量单位，用J(焦耳)来度量。 ( T ) 13、在声光晶体中，超声场作用像一个光学的“相位光栅”，其光栅常数等于光波波长λ。 ( F ) 14、在磁光晶体中，当磁化强度较弱时，旋光率α 与外加磁场强度是成正比关系。( T ) 15、为了获得线性电光调制，通过引入一个固定2/π相位延迟，一般该调制器的电压偏置 在T ＝50％的工作点上。 ( T ) 16、在磁光调制中的磁性膜表面用光刻方法制作一条金属蛇形线路，主要为了实现交替变 化的磁场。 ( T ) 17、探测器的量子效率就是在某一特定波长上，每秒钟内产生的光电子数与入射光量子数 之比。 ( T ) 18、二代像增强器以纤维光学面板作为输入、输出窗三级级联耦合的像增强器。( F ) 19、阴极射线管的电子枪的作用是产生辉亮信号和彩色显示。 ( F ) 20、等离子体显示主要是通过电流激发气体，使其发出肉眼看不见的紫外光碰击后面的玻 璃上的红、绿、蓝三色荧光体，它们再发出我们在显示器上所看到的可见光。( T ) 三、填空题（10分，1分/题） 21、红外辐射其波长范围在 0.76~1000um 。 22、光纤通信中常用的光源波长为 850 1310 1550um 。 23、在t J t P t E E ??-??-=??+????????μμμε22220中，对于半导体而言，起主要作用是 t t P ?-??-??μμ22 。
第一章光辐射与光源 1.1辐射度的基本物理量 1.辐射能Qe：一种以电磁波的形式发射，传播或接收的能量。单位为J（焦耳）。 2辐射通量Φe：又称为辐射功率Pe，是辐射能的时间变化率，单位为W（瓦），是单位时间内发射，传播或接收的辐射能，Φe=dQe/dt(J/S焦耳每秒) 3辐射强度Ie：点辐射源在给定方向上单位立体角内的辐射能量单位为W/sr（瓦每球面度） Ie=dΦe/dΩ. 4辐射照度Ee：投射在单位面积上的辐射能量，Ee=dΦe/dA单位为（W/㎡瓦每平方米）。dA是投射辐射通量dΦe的面积元。 5辐射出射度Me：扩展辐射源单位面积所辐射的通量，即Me=dΦ/dS。dΦ是扩展源表面dS在各方向上（通常为半空间360度立体角）所发出的总的辐射通量，单位为瓦每平方米（W/㎡）。 6，辐射亮度Le：扩展源表面一点处的面元在给定方向上单位立体角，单位投影面积内发出的辐射通量，单位为W/sr*㎡(瓦每球面度平方米)。 7光谱辐射量：也叫光谱的辐射量的光谱密度。是辐射量随波长的辐射率。 光辐射量通量：Φe（λ）：辐射源发出的光在波长为λ处的单位波长间隔内的辐射通量。 Φe（λ）=dΦe/dλ单位为W/um或W/nm。 1.2 明视觉光谱光视效率V（λ）：视觉主要由人眼视网膜上分布的锥体细胞的刺激所引起的。（亮度大于3cd/m2，最大值在555nm处） 暗视觉光谱光视效率：视觉主要由人眼视网膜上分布的杆状细胞刺激所引起的。（亮度小于0.001cd/m2，最大值在507nm处） 1.3 辐射度量和光度量的对照表 辐射度量符号单位光度量符号单位 辐射能Qe J 光量Qv Lm/s 辐射通量或 辐射功率 Φe W 光通量Φv lm 辐射照度Ee W/㎡光照度Ev Lx=lm/㎡ 辐射出度Me W/㎡光出射度Mv Lm/㎡ 辐射强度Ie W/sr 发光强度Iv Cd=lm/sr 辐射亮度Le W/sr*㎡光亮度 光谱光视效率 Lv V(λ) Cd/㎡ 按照人眼的视觉特性V(λ)来评价的辐射通量Φe即为光通量Φv： Φv=Km 780 380 Φe(λ)V(λ)dλ式中Km为名视觉的最大光谱光谱光视效率函数，也成为光功当量。国际实 用温标理论计算值Km为680lm/W。 光度量中最基本的单位是发光强度单位——坎德拉，记作cd，它是国际单位制中七个基本单位之一（其他几个为：米，千克，秒，安（培），开（尔文），摩（尔））。光通量的单位是流明（lm）,它是发光强度为1lm的均匀电光源在单位立体角内发出的光通量。光照度的单位是勒克斯（lx），它相当于1lm的光通量均匀的照在1m2的面积上所产生的光照度。 1.4 热辐射的基本物理量（5页） 1辐射本领：辐射体表面在单位波长间隔单位面积内所辐射的通量 2吸收率α（λ，T）:在波长λ到λ+dλ间隔内被物体吸收的通量与λ射通量之比，它与物体的温度和波长有关，
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?
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
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）
一、选择题（20 分，2 分/题） 1、光电子技术在当今信息时代的应用主要有（abcd ） A.信息通信 B.宇宙探测 C.军事国防 D.灾害救援 2、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 3、光波在大气中传播时，引起的能量衰减与（abcd ）有关 A.分子及气溶胶的吸收和散射 B.空气折射率不均匀 C.光波与气体分子相互作用 D.空气中分子组成和含量 4、2009 年10 月6 日授予华人高锟诺贝尔物理学奖，提到光纤以SiO2为材料的主要是由于（ a ） A.传输损耗低 B.可实现任何光传输 C.不出现瑞利散射 D.空间相干性好 5、激光调制器主要有（abc ） A.电光调制器 B.声光调制器 C.磁光调制器 D.压光调制器 6、电光晶体的非线性电光效应主要与（ac ）有关 A.外加电场 B.激光波长 C.晶体性质 D.晶体折射率变
化量 7、激光调制按其调制的性质有（cd ） A.连续调制 B.脉冲调制 C.相位调制 D.光强调制 8、光电探测器有（abc ） A.光电导探测器 B.光伏探测器 C.光磁电探测器 D.热电探测元 件 9、CCD 摄像器件的信息是靠（ b ）存储 A.载流子 B.电荷 C.电子 D.声子 10、LCD 显示器，可以分为（abcd ） A. TN 型 B. STN 型 C. TFT 型 D. DSTN 型 二、判断题（20 分，2 分/题，对用“√”、错用“×”标记） 11、世界上第一台激光器是固体激光器。 ( T ) 12、在辐射度学中，辐射能量Q 是基本的能量单位，用J(焦耳)来度量。 ( T ) 13、在声光晶体中，超声场作用像一个光学的“相位光栅”，其光栅常数等于光 波 波 长
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） 锁定放大器是基于 A.自相关检测理论 C B.互相关捡测理论 「 C.直接探测址子限理论 C D?相T?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.激光陀螺测址转动角速度 C D ?子弹射击钢板闪光测址 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 C.光电倍増管 r D.光电池 4、对于P型半导体來说.以下说法不正确的是 A?空穴为多子.电子为少子 B ?能帯图中费米能级靠近价带顶 C.光照时内部不可能产生木征吸收
' 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虽系统中.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光敬电阻，后接的检测电路为帯通滤波放大器.其中心频率为1kHz.带宽为lOOHzo 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 r B?产生-复合噪声，热噪声 r 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 C B ?检测器貝响应入射其上的平均光功率 C C.具有空间滤波能力 C 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.半导体非木征吸收时，产生电子一空穴对 B.朵质半导体木材料不会发生本征吸收 C C ?半导体对光的吸收与入射光波长有关 C D?非木征吸收时，吸收的能址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.热电堆的测址误差比热电偶小 B ?热电堆的测量分辨率比热电偶高 c?热电堆的光电灵墩度比热电偶高 ' D.两者均基于光热效应
武汉理工大学考试试题纸(A卷) 课程名称光电技术 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 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 E g，要使该材料有光电子产生，其入射光波的最大波长为 5.已知本征硅的禁带宽度为 、如图1所示的电路中，已知R b=820 Q ,R e=3.3K Q,U W=4V，光敏电阻为 输出电压为6V，80lx是为9V。设光敏电阻在30~100之间的Y值不变。 试求：(1)输出电压为8V时的照度； (2) 若R e增加到6 K Q ,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
一、简答题 1、根据系统工作的基本目的，通常光电系统可以分为哪两大类？ 答：(1)信息光电系统。例如：光电测绘仪器仪表、光电成像系统、光电搜索与跟踪系统、光电检测系统、光通信系统等。(2)能量光电系统。例如：激光武器、激光加工设备、太阳能光伏发电、“绿色”照明系统等。 2、光电系统的研发过程需要哪些学科理论与技术的相互配合？ 答：光电系统的发展需要多种学科相互配合。它是物理学、光学、光谱学、电子学、微电子学、半导体技术、自动控制、精密机械、材料学等学科的相互促进和渗透。应用各学科的最新成果，将使光电系统不断创新和发展。 3、光学系统设计基本要求包括哪些？ 答：基本要求包括：性能、构型选择、和可制造性三个方面。 4、光学系统设计技术要求包括哪些？ 答：基本结构参数（物距、成像形式、像距、F数或数值孔径、放大率、全视场、透过率、焦距、渐晕）；成像质量要求（探测器类型、主波长、光谱范围、光谱权重、调制传递函数、RMS波前衰减、能量中心度、畸变）；机械和包装要求；其它具体要求。 5、望远物镜设计中需要校正的像差主要是哪些？ 答：球差、慧差和轴向色差。 6、目镜设计中需要校正的像差主要是哪些？ 答：像散、垂轴色差和慧差。 7、显微物镜设计中需要校正的像差主要是哪些？ 答：球差、轴向色差和正弦差，特别是减小高级像差。 8、几何像差主要有哪些？ 答：几何像差主要有七种：球差、慧差、象散、场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差。 9、用于一般辐射测量的探头有哪些？ 答：光电二极管 10、可用于微弱辐射测量的探头有哪些？ 答：光电倍增管 11、常用光源中哪些灯的显色性较好？ 答：常用光源中，白炽灯、卤钨灯、氙灯的显色性较好。（高压汞灯、高压钠灯的显色性较差） 12、何谓太阳常数？ 答：太阳常数——在地球-太阳的年平均距离，大气层外太阳对地球的的辐照度(1367±7) W2m-2
光电技术试题
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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
1、数控机床自动编程有两种：软件编程和软件编程。[APT、CAM] 2、使用作位置检测装置的半闭环进给系统，一方面用 它作实际位移反馈信号，另一方面作测速信号。[旋转变压器] 3、在数控编程时，是按照______来进行编程，而不需按照刀具的在机床中的 具体位置。 [工件原点] 4、数控车床自动换刀装置的刀架动作是刀架抬起、____ __、_____ __、 _____ _。 [刀架转位、刀架定位、夹紧刀架] 5、按照伺服系统类型，可将数控机床的控制系统分 为、和。 [开环、半闭环、闭环] 6、数控机床有着不同的运动方式，编写程序时，我们总是一律假定并规定为正。 [工件不动刀具运动、刀具远离工件的方向] 7、普通数控铣床程序与加工中心编程的主要区别于。[换刀程序] 8、数控机床是 由、 、、、 组成的。 [数控程序、计算机、外部设备、输入/出通道、操作面板] 9、按所用的进给伺服系统的不同数控机床可 为、、 。 [开环、半闭环、闭环] 10、NC机床的含义是数控机床，CNC是_ FMS 是CIMS是。 [计算机数控机床、柔性制造系统、计算机集成制造系统] 11、数控机床程序编制可分 为、。[手工编程、自动编程] 12、脉冲编码器是一种位置检测元件，按照编码方式，可分 为和两种。 [光学式、增量式、绝对式] 13、一个零件加工的程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干 个组成的，而每个 是由若干个组成的。[程序段、程序段、指令字] 14、圆弧插补加工时，通常把与时钟走向一致的圆弧叫使用_______指令，反之使用_______ 指令。[G02、G03] 15、对步进电机施加一个电脉冲信号，步进电机就回转一个固定的角度，这个角度叫做 ______，电机的总角位移和输入脉冲的_______成正比，而电机的转速则正比于输入脉冲的______。 [步距角、数量、频率] 16、插补是指。[将工件轮廓的形状描述出来，边根据计算结果向各坐标发出进给指令]
西南科技大学2009—2010学年第1学期 《光电子技术》期末考试试卷（A卷） 学院： ___ 班级: 姓名：学号： ___________ 一、选择题（20分，2分/题） 1、光电子技术在当今信息时代的应用主要有（abcd ） A.信息通信 B.宇宙探测 C.军事国防 D.灾害救援 2、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 3、光波在大气中传播时，引起的能量衰减与（abcd ）有关 A.分子及气溶胶的吸收和散射 B.空气折射率不均匀 C.光波与气体分子相互作用 D.空气中分子组成和含量 4、2009年10月6日授予华人高锟诺贝尔物理学奖，提到光纤以SiO2为材料的主要是由于（ a ） A.传输损耗低 B.可实现任何光传输 C.不出现瑞利散射 D.空间相干性好 5、激光调制器主要有（abc ） A.电光调制器 B.声光调制器 C.磁光调制器 D.压光调制器 6、电光晶体的非线性电光效应主要与（ac ）有关 A.外加电场 B.激光波长 C.晶体性质 D.晶体折射率变化量
7、激光调制按其调制的性质有（cd ） A.连续调制 B.脉冲调制 C.相位调制 D.光强调制 8、光电探测器有（abc ） A.光电导探测器 B.光伏探测器 C.光磁电探测器 D.热电探测元件 9、CCD 摄像器件的信息是靠（ b ）存储 A.载流子 B.电荷 C.电子 D.声子 10、LCD显示器，可以分为（abcd ） A. TN型 B. STN型 C. TFT型 D. DSTN型 西南科技大学2009—2010学年第1学期 《光电子技术》期末考试试卷（A） 二、判断题（20分，2分/题，对用“√”、错用“×”标记） 11、世界上第一台激光器是固体激光器。( T ) 12、在辐射度学中，辐射能量Q是基本的能量单位，用J(焦耳)来度量。( T ) 13、在声光晶体中，超声场作用像一个光学的“相位光栅”，其光栅常数等于光波波长λ。 ( F ) 14、在磁光晶体中，当磁化强度较弱时，旋光率α与外加磁场强度是成正比关系。( T ) 15、为了获得线性电光调制，通过引入一个固定2/π相位延迟，一般该调制器的电压偏置在T＝50％的工作点上。( T ) 16、在磁光调制中的磁性膜表面用光刻方法制作一条金属蛇形线路，主要为了实现交替变化的磁场。( T )
传感器与检测技术试题及 答案 Prepared on 24 November 2020
《传感器与检测技术》试题 一、填空：（20分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电 效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成 的，其表达式为Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2 分） 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的。（2分） 1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时， 铁心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中， （①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成 （①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。
1、设受光表面的光照度为100lx ，能量反射系数0.6，求该表面的光出射度和光亮度（假定该表面为朗伯辐射体）。（θ cos dS dI L v v =）解：设受光表面光谱反射率相同，则每单 位表面反射的光通量为 601006.0=?==入反ρφφLm/m 2 这也就是该表面的光出射度M v 。 对朗伯辐射体，其光亮度v L 与方向无关，沿任意方向（与法线方向成θ角）的发光强度θI 与法线方向发光强度0I 之间的关系为θθcos 0I I = 每单位面积辐射出的光通量除以π即为其光亮度： 1.1914 .360 cos 1 ==== ==πφθv S v v v dS dI dS dI L C d /m 2sr 附：朗伯体法向发光强度I 0与光通量v Φ的关系 由定义，发光强度Ω Φ= d d I v ，所以在立体角Ωd 内的光通量：?θθθd d I Id d v sin cos 0=Ω=Φ在半球面内的光通量 ??== Φπ ππ?θθθ20 02 /0 sin cos I d d I v 2、计算电子占据比F E 高2KT 、10KT 的能级的几率和空穴占据比F E 低2KT 、10KT 能级的几率。 解：能量为E 的能级被电子占据的概率为 ) exp(11 )(kT E E E f F n -+= E 比E f 高2kT 时，电子占据比：1192.011) 2exp(11 2=+=+=e kT kT f e E 比E f 高10kT 时，电子占据比：5 10 1054.411-?=+=e f e E 比E f 低2kT 时，空穴占据比：1192.011 ) exp(112 =+=-+=e kT E E f f p E 比E f 低10kT 时，空穴占据比： 5 10 1054.411-?=+=e f p
2013年清华大学电路原理考研真题 1、（1）理想变压器+并联谐振：理想变压器的副边借有并联的电感与电容，告诉了电感与电容支路的电流表读数相等，由这个条件可求出电路工作的频率值，再代入原边的电感值计算得到原边电路的阻抗，最后求出原边电流；(2)卷积：是一个指数函数和一个延时正比例函数的卷积，直接用公式计算即可，可以把指数函数选作先对称后平移的项，这样只需分三个时间段进行讨论即可； 2、三相电路：（1）电源和负载均为星形连接，且三相对称，直接抽单相计算线电流；（2）共B接法的二表法测电路的三相有功功率，要画图和计算两块功率表的读数，注意的读数为负数；（3）当A相负载对中性点短路后求各相电源的有功，先用节点法求出各相电流，再计算各相电源的有功功率； 3、理想运放的问题：共有2级理想运放，其中第一级为负反馈，第二级为正反馈，解答时先要判断出这一信息，然后（1）求第一级的输出，因为第一级运放是负反馈，故可以用“虚断”和“虚短”，得到输出（实为一个反向比例放大器）；（2）求第二级的输出，因为是正反馈，所以“虚断”仍成立，但“虚短”不成立，不过，由正反馈的性质，运放要么工作在正向饱和区，要么工作在反向饱和区，即输出始终为，故可以假设输出为其中一个饱和电压，比较反相输入端和非反相输入端的电压值即可确定第二级的输出（实为一个滞回比较器）； 4、一阶电路的方框图问题：动态元件是电容，它接在方框左端，首先告诉了方框右端支路上的电流的零输入响应，由此可得从电容两端看入的入端电阻，即为从方框左端看入的Thevenin等效电阻，其次可得到时刻的电量，画出这个等效电路图；然后改变电容值，改变电容的初始电压值，并在方框右端的支路上接上一个冲激电压源，求电容电压的响应：可以利用叠加定理，分解为零输入响应和零状态响应分别求解，零输入响应可根据前述Thevenin等效电阻直接写出，零状态响应可以先用互易定理（因为方框内的元件全是线性电阻，满足互易定理）结合前述“时刻的电量，画出这个等效电路图”得到左端的短路电流，再由Thevenin等效电阻进而得到从电容两端向右看入的Thevenin等效电路，然后先求阶跃响应，再求导得到冲激源作用下的冲激响应；最后叠加得到全响应； 5、列写状态方程：含有一个压控电流源的受控源，有2个电容和1个电感，用直接法，最后消去非状态变量即可得解答； 6、含有互感的非正弦周期电路（15分）：（1）求电感电流，互感没有公共节点，无法去耦等效，只能用一般方法解，该题的电源有2种频率，有3个网孔，2个电感和1个电容，最关键的是左下角网孔的电源是电流源，因此可以设出电感电流的值，再由KCL表示出剩余支路的电流，最后对某一个网孔列写KVL，解方程即可得到要求的电感电流的值，只需列写一个方程，但要注意正确地写出互感电压的表达式；（2）求电流源发出的功率，由第一问的解求出电流源两端的电压，即可得到解答； 7、含有理想二极管的二阶电路：需要判断理想二极管何时关断、何时导通，这是解题的关键。从0时刻开始，二极管关断，电路是一个二阶电路，求出电感电流的响应，直到二极管的端电压一直由增大到零，这就是所求临界点，即电感电流达到最大值的时间节点，此后二极管导通，左右两部分电路是2个独立的一阶电路。因此（1）电路可以分为2个工作时间段，分别画出前述的二阶等效电路
图1 武汉理工大学考试试题纸（A 卷） 课程名称光电技术 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 ，光敏电阻为R p ,当光照度为压为6V ，80lx 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； （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。
一、选择 1．利用晶体自发极化特性的光电探测器是 [热释电探测器 ] 2．以下各量中不属于辐射度量的是 [ ] A. 辐出度。 B.发光强度。 C. 辐照度。 D. 辐亮度。 3．利用外光电效应的光子探测器是 [ 光电子发射探测器 ] 4．以下各物中不属于光伏探测器的是[ ] 光电二极管、发光二极管、pin管、雪崩二极管 二、简单回答 1．光电池有哪些性能参数？(1)光照特性。(2)光谱特性。(3)温度特性。〔4〕频率特性。（开 路电压、内阻、电容量、寿命）。 2．光电倍增管的放大倍数[电流增益]与哪些因素有关？放大倍数[电流增益] G=f（gδ） n。与第—倍增极对阴极发射电子的收集率f、倍增极间的传递效率g、倍增极的倍增系 数δ以及倍增极个数n有关。 3．光子探测器有哪几种？（1）光电子发射探测器。(2) 光电导探测器。(3) 光伏探测 器。(4)光电磁探测器。 4．温差电效应包含哪几种效应？（1）塞贝克效应。（2）珀耳帖效应。（3）汤姆逊效 应· 5光伏探测器按照对光照敏感结的种类可分为哪几种类型？光伏探测器按照对光照敏感结 的种类可分为pn 结型、pin结型、金属半导体结型（肖特基势垒型）和异质结型。 三、简单叙述题） 2．简述热释电探测器的热释电效应。（1）某些物质自发极化选择性，表面带电，成为极性 晶体。（2）平时被自由电荷补偿而不显极性。 （3）自发极化与温度有关，当物质吸收光辐射升温时，自发极化加强。（4）而自由电荷补 偿需要较长时间。如果温度快速变化，则表面有随之变化的电荷。 3．光子探测器和热探测器特性上有何差别。 光子探测器热探测器 机理光子效应光热效应 光谱响应选择性非选择性 响应量电压、电流和温度有关量
三、名词解释： 1、传感器： 传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。 2、重复性：用本方法在正常和正确操作情况下，由同一操作人员，在同一实验室内，使用同一仪器，并在短期内，对相同试样所作多个单次测试结果，在95%概率水平两个独立测试结果的最大差值 3、线性度：测试系统的输出与输入系统能否像理想系统那样保持正常值比例关系（线性关系）的一种度量。 2、正压电效应 答：压电效应：某些电介质物体在沿一定方向受到压力或拉力作用时发生变形，并且在其表面上会产生电荷，若将外力去掉，它们又重新回到不带电的状态。具有压电效应材料有石英晶体、人工制造的压电陶瓷、锆钛酸铅等。 逆压电效应： 是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象 四、简答题 1、解释什么是传感器？传感器的基本组成包括哪两大部分？这两大部分各自起什么作用？ 答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。通常传感器由敏感元件和转换元件组成。敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。 2、什么是传感器的静态特性，描述静态特性的技术指标有哪些？ 答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。与时间无关。 主要性能指标有：线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和量程等。 3金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同? 答：金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。 4简要说明电容式传感器的工作原理。
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