1.简述光电检测系统的基本组成，各部分的主要作用。
光电检测系统的基本组成包括：光源、被检测对象及光信号的形成、光信号的匹配处理、光电转换、电信号的放大与处理、微机、控制系统和显示等部分。
各部分的主要作用：
（1）光源：光源是广义的，可以是人工光源，也可以是自然光源。光源具有一定辐射功率、一定光谱范围及一定的发光空间分布，同时发出的光束作为携带待测信息的物质，光源本身也可以作为待测对象； （2）被检测对象及光信号的形成：光源所发出的光束携带利用各种光学效应，如发射、吸收、折射、干涉、衍射等，是光束携带上被检测对象的特征信息，形成待检测的光信号；
（3）光信号的匹配处理：使光源发出的光或产生携带各种待测信号的光与光电检测器等环节间实现合理的匹配，即通过对光信号的处理或调制满足后面光电转换的需要；
（4）光电转换：将光信号转换为电信号，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：为实现各种检测目的，可按需要采用不同功能的电路来完成对具体系统的具体分析；
（6）微机及控制系统：通过反馈、分析、计算或判断等方式实现对信号的利用，从而控制整个光电检测装置更加精确，符合人性化的需求；
（7）显示：将处理好的待测量电信号直接经显示系统显示。
2.试述辐射度量与光度量的联系和区别。
辐射度量是用能量单位描述辐射能的客观物理量；光度量是光辐射能为平均人眼接受所
引起的视觉刺激大小。
光通量V 和辐射通量e 可通过人眼视觉特性进行转换，即 式中，Km最大光谱光视效能，V()是平均人眼光谱光视效率(或称视见函数)
3. 朗伯辐射体是怎样定义的?其有哪些主要特性?
朗伯辐射源：某些自身发射辐射的辐射源，其辐射量度与方向无关，即辐射源各个方向 的福亮度不变，这类的辐射源称为朗伯辐射源。
其主要的性质（1）亮度不随辐射角变化（2）其单位表面积向空间规定方向单位里提交内发射（或反射）的辐射通量和该方向与表面法线方向的夹角α的余弦成正比（3）辐射亮度与辐射出射度的关系。L=M/π；L=ρE/π
4. 热光源的主要特点是什么？
（1）发光特性（光谱分布、出射度、亮度）可以用普朗克公式估算。
（2）发出连续光谱，谱宽很宽，适应性强。
（3）大多属于电热型，可以通过控制输入电量控制发光特性。
5. 简述发光二极管的工作原理、主要特性、优缺点及使用方法。
工作原理：发光二极管：也叫做注入型电致发光器件。是由P 型和N 型半导体组合而成的二极管。若在P—N 结上施加正向电压，大量的电子和空穴在P—N 结中相遇复合，并以光和热的形式放出能量。
主要特性：
(1)亮度与电流关系:工作电流低于25mA 时，两者基本为线性关系； (2)响应速度极快，时间常数约为l0-6～10-9s;
(3)正向电压很低，约2V 左右;
(4) 小巧轻便、耐振动、寿命长(大于5000h);
优点：响应快，正向电压低，高效、节能、长寿命
缺点：（1）单个LED 功率低。为了获得大功率，需要多个并联使用。
（2）显指数低。
（3）驱动电路
使用方法：将LED 正向接入电路，同时需加入适当的限流电阻。
6.简述三种主要光电效应的基本工作原理。
外光电效应：某些物质在光子的作用下，可以从物质内部逸出电子的现象叫做外光电效应，逸出电子的动能可表示为 ；
内光电效应：某些物质在光子作用下，使物质导电特性发生变化，这种现象叫做内光电效应，其中材料的禁带宽度或能级间隔的大小，决定了产生内光电效应的红限波长；
障层光电效应：在不同材料的接触面上，由于它们的电学特性不同而产生障层，障层在光子的作用下产生载流子，载流子在障层电动势的作用下，在外电路中产生电流或电势，电流或电势的大小与入射光辐射迁都有关。
7.简述光电倍增管在使用中应注意的问题。
（1）阳极电流不超过既未按的数量级；
（2）分压链中的电流应在1mA 的数量级，应是阳极输出最大电流的1000 倍，但也
应避免电流过大而发热；
（3）高压电源的稳定度应10 倍于所要求的检验精度，并采用负高压供电；
（4）光阴极和第一个二次级之间，最后一个二次级与阳极之间的电压可独立于总电
压，用稳压管进行单独稳压；
（5）阳极电流输出的信号放大，记忆采用“电流—电压变换器”的形式，有利于减
小阳极负载，稳定回路的工作；
（6）为减小外界磁场对级间运动电子的作用，其中包括地磁的作用，在高精度检测
时必须屏磁；
（7）光电倍增管应存放在黑暗的环境中。即使未加高压，也只能暴露在极弱光的条
件下。工作前应在高压供电条件下，在黑暗中处理数小时；
（8）如要通过制冷以减小暗电流时，制冷温度不必过低。制冷过深会导致阴极电阻
剧增，使噪声增加，信噪比下降；
（9）如果光电倍增管的灵敏度足够高，光阴极前应加性能良好的漫射光器，以是入
射光均匀照射全部光阴极面；
（10）光电倍增管不应在氦气环境中使用，如有氦气分子深入管内，因电离会产生
大的附加噪声；
（11）在光电倍增管使用中，如对光谱特性的稳定性要求很高，那么应选用存放数
年后的管子；
（12）如需了解和使用光电倍增管的光谱特性，必须对该管进行单独测试。
8. 简述光电池、光电二极管的工作原理及区别。
光伏效应，半导体P-N结在具有足够能量的入射光子后，产生电子-空穴对，在P-N结电场作用下，两者以相反的方向流过结区，从而在外电路产生光电流。
光电池和光电二极管都是光伏效应器件，当外加电压外加电压为正，而外电路中的电流却与外加电压的方向相反为负，则该器件在光照条件下发出功率，是光电池；当外加电压与电流均为负值，在光照条件下吸收功率，是光电二极管。
9. 黑体辐射波长随温度变化的关系
维恩位移定律描述黑体电磁辐射能流密度的峰值波长与自身温度之间反比关系的定律，当绝对黑体的温度升高时，辐射本领的最大值向短波方向移动。
10. 硅光电池的光谱范围宽，在0.45～1.1μm之间，峰值波长在0.85μm左右。
11.光电信号调制的途径（本题不太确定O(∩_∩)O~）
光源调制，要求光源具有极小的惰性。好处设备简单，能消除任何方向杂散光，以及探测器暗电流对检测结果的影响。
12.光电效应
入射光幅射与光电材料中的电子相互作用，改变电子的能量状态，从而引起各种电学参量变化。
13.激光的四性：单性、相干性、方向性和高亮度。激光具有很高的光子简并度。
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，使受激辐射足以克服损耗；（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。
三能级系统实现能态集居数分布反转要比四能级系统困难，使四能级系统实现粒子数反转,光电感应器外界需辅人的激发能量比三能级系统 少。
激光器一般由工作物质、谐振腔和泵浦源组成。
泵浦源的能量能使工作物质中的粒子从低能态激发到高能态，构成粒子数的反转分布。高能态粒子返回低能态产生辐射，会使别的受激原子感应出同频率、同相位、同方向的辐射。
辐射波在谐振腔中来回传播，模式被筛选，只符合共振频率模式条件的光波被放大。经过放大的光波通过半反镜输出，形成激光。
14.双频激光器是利用塞满效应的氦氖激光器。即在氦氖激光器的轴向增加一磁场，使其原发射的主频线分解为两个旋转方向相反的圆偏振光，且这两束光之间的频差不大。
15.器件暗电流随温度变化的关系
16.光辐射探测器的光谱响应曲线
由于探测器抛光面的镜面反射损失（菲涅耳反射，波长的函数）、探测器表面的电子缺陷，以及电子在扩散中与空穴的复合、探测器材料的吸收等因素，探测器的量子效率常小于1，且在长波部分下降较快。
17.为什么激光的单性比较好？
经过谐振腔选择后，发射出来的光波的频率宽度比较窄，而且谐振腔内在工作物质，对出射光波的频率宽度也起着限制的作用，所以，激光的单性比较好。
18.光电池片的串并联方法。
19.PIN光电二极管I层的作用，阐述为什么频率响应比较高。
本征I层有很高的电阻率，并作为结电容器中的介质。当加反向电压时，由于PN结的间距增大，对应结电容减小：此外入射光由于I层得吸收不易到达结后过深处，大部分在结内及附近激发光生载流子，基本上无须扩散时间。
20光学谐振腔的作用，怎么起作用的。
提供反馈能量，选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而把其他频率和方向的光加以抑制。
不沿谐振腔轴线运动的光子均很快逸出腔外，与工作介质不再接触。沿轴线运动的光子将在腔内继续前进，并经两反射镜的反射不断往返运行产生振荡，运行时不断与受激粒子相遇而产生受激辐射，沿轴线运行的光子将不断增殖，在腔内形成传播方向一致、频率和相位相同的强光束，这就是激光。
21.光电导效应
半导体材料在没有光照下，具有一定的电阻，在接收入射光辐射能时，半导体释放出更多的载流子，表现为电导率增加。
22.外光电效应
当光子入射到探测器阴极表面时，探测器把吸收的入射光子能量（hv=hc/人）转换成自由电子的动能，当电子动能大于电子从材料表面逸出所需的能量时，自由电子逸出探测器表面，并在外电场的作用下，形成了流向阳极的电子流，从而在外电路产生电流。
消除噪声。光辐射探测器的分类、光源的类型、光谱匹配系数和响应度自己根据课本归纳。如有遗漏错误还请见谅。祝大家取得好成绩O(∩_∩)O~
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议