综合习题与解答

光电技术综合习 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 解答一、选择最适当的填入括号中（只填写其中之一的符号）①用光电法测量某高速转轴（15,000转/分）的转速时，最好选用（D）为光电接收器件。A．PMTB．CdS光敏电阻C．2CR42硅光电池D．3DU型光电三极管②若要检测脉宽为10-7S的光脉冲，应选用（A）为光电变换器件。A．PIN型光电二极管B．3DU性光电三相管C．PN结型光电二级管D．2CR11硅光电池③在光电倍增管变换电路中，要想获得理想的信噪比（压低噪声），较小的暗电流，适应的灵敏度和较高的稳定度，可以适当地（B）。A．增加末三级并联电容的容量B．降压电源电压C．减小末级倍增极与阳极间的电压D．增加阴极与第一倍增极间的电阻阻值④硅光电池在（D）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。A．开路B．自偏置C．零伏偏置D．反向偏置⑤硅光电池在（B）情况下有最大的功率输出。A．开路B．自偏置C．零伏偏置D．反向偏置二、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0.5cm2，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、所发出的光通量为多少？3、它所发出的辐射通量又为多少？解：首先计算光电探头对标准钨丝灯所张的立体角再计算光电探头所接收的光通量φv=EvS=100×0.5cm2=5.0×10-3(lm)因而可以计算出灯在该方向上的发光强度IvIv=φv/Ω=5.0×10-3/1.25×10-5=400(cd)三、今测得某液态金属辐射体的光谱辐射峰值波长λm=0.7245μm，试求该液态金属的温度T、峰值光谱辐射出射度Me，S，λm和总辐射出射度Me各为多少？灯所发出的光通量为灯所发出的辐射通量为解：根据维恩位移定律，有λm=2898/T因此得到液态金属的温度T为T=2898/0.7245=4000(K)四、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=3108m/s，普朗克常数h=6.62610-34j·s，氦氖激光的视见函数V(6328)=0.268，再根据斯忑潘-波尔兹曼定律得到液态金属的峰值光谱辐射出射度Me，S，λm和总辐射出射度Me分别为Me,s,λm=1.309×10-18T5=1.34(Wcm-2nm-1)Me=σT4=5.67×10-12×40004=1.45×103(W/cm2)试求：（1）幕的光照度为多少lx？（2）幕的反射出射度为多少lx？（3）幕每秒钟接收多少个光子？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φvφv=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)幕的反射光照度为Evr=rEv=0.96×1.37×104=1.32×104(lx)幕每秒钟接收的光子为（个/秒）五、GDB20的阴极光照灵敏度为60μA/lm，阴极面的有效直径为15mm，倍增级数为11级，阳极光照灵敏度为100A/lm，长期使用时阳极电流应限制在4μA以下。试问:(1)长期使用时，光电倍增管阴极面的极限入射光通量为多少？(2)设阳极电阻为75KΩ，问输出电压由背景光为0.1mV变化到0.25mV情况下入射光的照度变化为多少lx？(3)已知GDB20的倍增极为Cs3Sb材料，倍增系数为δ=0.2(UDD)0.7，试计算它的供电电源电压应为多少？它的分压电阻链的电阻值应为多少？(4)当要求输出信号的稳定度为0.1%时，高压电源电压的稳定度应为多少？解：(1)先根据已知条件求出GDB20的增益GG=Sa/Sk=100/(60×10-6)=1.67×106∵Ia=φkSkG,∴φkmax=Iam/SkG=(4×10-6)/(60×10-6×1.67×106)=3.99×10-8(lm)(2)设照度变化引起的输出电压变化为ΔUΔU=(0.25-0.1)×10-3=0.15×10-3(V)阳极电流的变化为ΔIa=ΔU/Ra=0.15×10-3/75×103=2×10-9(A)阴极电流的变化为ΔIk=ΔIa/G=1.2×10-9/1.67×106=1.2×10-15(A)阴极的光通量变化为Δφvk=ΔIk/Sk=1.2×10-15/60×10-6=2×10-11(lm)阴极的光照度变化为ΔEvk=Δφvk/S=Δφvk/(πD2)/4=2×10-11/1.76×10-4=1.13×10-7(lx)(3)它的供电电压应为∵G=δN=(0.2(UDD)0.7)11=1.67×106由此解出UDD为UDD=64（V）Ubb=(N+1.5)UDD=800(V)分压电阻链的电阻Ri为(N+1.5)Ri≤UDD/IRi六、在如图所示的电路中，已知Rb=820Ω，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，80lx时为9V。（设该光敏电阻在30到100lx之间的值不变）而IRi应远远大于Iam=10×4×10-6(A)，由此可以选出RiRi=100kΩ;R1=150kΩ(4)由于输出信号的稳定度的要求为0.1%，供电电压的稳定度应高于输出信号的稳定度一个数量级，因此，供电电压的稳定度应为0.01%。试求：（1） 输出电压为8V时的照度为多少lx？（2） 输出电压在8V时，变换电路的电压灵敏度为多少（V/lx）？解：(1)首先看稳压二极管是否工作在稳压状态，bbDWRRRUUbe0稳压二极管工作在稳压区；再求流过恒流偏置的光敏电阻的电流Ip,Ip=Ie=(Uw－Ube)/Re=1(mA)计算在不同照度下光敏电阻的阻值光照度为30lx时,R1=(Ubb－Uo1)/Ip=6(kΩ);光照度为80lx时,R2=(Ubb－Uo2)/Ip=3(kΩ);光照度为E3时,R3=(Ubb－Uo3)/Ip=4(kΩ);由于且，光敏电阻在30到100lx之间的值不变 七、已知光电三极管变换电路及其伏安特性曲线如图所示，入射光照度变化为e=120+80sinωt（lx），为使光电三极管的集电极输出电压不小于6V的正弦信号。试用作图法求解负载电阻RL，电源电压EC，电流灵敏度和电压灵敏度，并在光电三极管的伏安特性曲线的下方画出输出电压的波形图。因此，可由求得E3为lgE3=(lg3-lg4)/0.7+lg80=1.7246E3=53（lx）(2)   输出电压在8V时，变换电路的电压灵敏度为SvSv=ΔU/ΔE=（Uo3－Uo2）/（E3－E2）=1/27=0.037(V/lx)解：此题可以用“图解法”解，(1)6V正弦信号的双峰值为Up~p=17（V）(2)   RL=ΔU/ΔI=42.5(kΩ),取RL=43(kΩ)；           八、已知RL2048DKQ[像敏单元为26(H)×13(L)μm2]在250~580(nm)波段的光照灵敏度SV=4.5V/(μJcm-2)。若用它为探测器，并用16位A/D(ADC700输入电压范围为10V)转换器采集被测光谱，测得幅度为43200，中心位于1252像元。若积分时间为0.1s，背景为2100。当仪器被2条已知谱线标定(一条谱线为260nm，中心在280像元上，另一条为400nm，中心在2500像元)。（3）由图可以确定电源电压EC应大于（5+17）V；故取为EC=24V的标称电源电压。（4）由图可知电路的电压灵敏度Sv为Sv=ΔU/ΔE=－0.106(V/lx)而电路的电压灵敏度SI为SI=ΔI/ΔE=2.5(μA/lx)试计算：1、该光谱的辐射出射度为多少W/(cm-2nm)？2、谱线的中心波长为多少nm？解：1、该光谱的辐射出射度由输出信号的数字幅度43200与器件的光照灵敏度SV=4.5V/(μJcm-2)决定Me,λ=Uo/SVTc=10×[(43200－2100)/(216－1)]×4.5×10-6/0.1=0.282×10-3W/(cm-2nm)2、谱线的中心波长的计算单位像元表征的波长为l=Δl/Δn=(400－260)/(2500－280)=0.063(nm)被测光谱距第1条标定谱线的距离为Δl=(1252－280)×0.063=61.24(nm)故，被测光谱的的中心波长λ为λ=260+61.24=321.24(nm)九、生产线上轧制的钢板宽度为1860~2000mm，线速度为4m/s，要实时地检测钢板的宽度，检测的精度要求为±0.1mm。问：1、采用怎样的 技术措施 安全生产方案及措施施工现场安全技术措施安全技术措施及方案皮带机检修技术措施皮带维修安全技术措施 ？（以原理方框图的方式说明系统的结构 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 与技术措施）2、选用什么样的CCD？（描述所选CCD的像敏单元尺寸和像素数及其他特性）3、CCD的最低工作频率为多少？最长积分时间为多少？解：1、采用如下方框图所示的两个线阵CCD拼接方式进行测量，用二值化数据采集接口方式进行计算机数据采集后，由计算机计算出钢板的宽度式中，N1、N2分别为被测钢板两个边沿在两个线阵CCD所成像的边沿像元数，l0为CCD的像元长度，L为两个线阵CCD的间距，β1、CCD1CCD2驱动器并行二值化数据采集计算机接口电路2、根据测量速度和精度的要求，可选用512像元的线阵CCD器件。它的像敏单元长为14μm；高14μm；中心距14μm；共计1024个有效像素单元，总长为7.168mm。3、在一个积分时间内被测钢板的运动不应大于测量精度要求的长度，故积分时间应小于0.1mm/4m/s=0.1×10-3/4=0.025(ms)最低工作频率fR为fR=(512+16)/0.025×10-3=21.12(MHz)β2分别为两个摄像机镜头的横向放大倍率。十、在7-62图所示的光电变换电路中，若已知3DU2的电流灵敏度SI=0.15mA/lx，电阻RL=51kΩ，三极管9014的电流放大倍率β=120，若要求该光电变换电路在照度变化为200lx的范围情况下，输出电压ΔUo的变化不小于2V，问：（1）电阻RB与RC应为多少？（2）试画出电流I1、I2、IB和IC的方向.（3）当背景光的照度为10lx时，电流I1为多少？输出端的电位为多少？(4)入射光的照度为100lx时的输出电压又为多少？解：根据题目所给的已知条件和电路图，可以标定出各电流的方向。再由电路，可找到输出电压与入射光照度的关系，即输出电压变化量为ΔU=－ΔICRC，即式中（IC+IB）=I1=SφEV，Δ(IC+IB)=SφΔEV，显然，此题为多解题，可根据电路的应用特点，选择RC与RB。例如，若对速度有要求，RC尽量小，当RC选为1kΩ时，由上式计算得RB≤5900kΩ既满足题目要求。为此，可取RB为5.1MΩ。（3）当背景光的照度为10lx时，电流I1为I1=SφEV=0.15×10-3×10=1.5(mA)U0=Ubb－ICRC=12－0.35=11.65(v)(4)入射光的照度为100lx时的输出电压为U0=Ubb－ICRC=12－3.5=8.5(v)ΔU=11.65－8.5=3.15(v)