《检测技术》作业与自测
一、作业及题解
第1章 信号及其描述习题答案
1.以下信号，哪个是周期信号? 哪个是准周期信号? 哪个是瞬变信号?它们频谱各具有哪些特征? (1)t
o e
t f ππ-?2cos ；（2）t f t f o o sin 42sin +π；（3）t f t f o o ππ3cos 22cos +
答: (1)t
o e
t f ππ-?2cos 是瞬变信号. 频谱具有连续性和衰减性.
（2）t f t f o o sin 42sin +π是准周期信号. 频谱具有离散性,信号中各个频率比不是有理数.
（3）t f t f o o ππ3cos 22cos +是周期信号. 频谱具有离散性、谐波性和收敛性。 1 .5 求指数衰减振荡函数t e
t x at
0sin )(ω-= (a >0为常数)(题图1.5)的频谱，并作频谱图。
题图1.5
解：
解法一：直接由定义求：
]
)
(1)(1[2][2)(2
sin )()(0000000000ωωωωωωωωωωωωωωω-+-++=-=-=?==????∞+--++-∞
---∞
--∞
∞--j a j a j dt e e j dt
e e e j e dt e t e dt e t x X t j j a t j j a t j t j t j at
t j at t j ）（）（
解法二：利用傅里叶变换的频移特性求解。
因为： )(2
sin )(000t j t j at
at
e e j e t e t x ωωω-==--- 根据频移特性： )()(00ωωω±?X e t x t
j
ω
j a e
at
+?
-1
有： 2)(j
X =
ω[ )
(10ωω++j a － )(10ωω-+j a ]
1 .6 已知某信号x(t)的频谱X(f)(题图1.6)，求)(2cos )(00m f f t f t x >>π 的频谱,并作频谱
图。若)(0m f f <,频谱图会出现什么情况?
题图1.6
解：令t j t j e t f e t f t t f t x 00)(2
1)(21cos )()(0ωωω+=
=- 根据傅氏变换的频移性质，有：
)(2
1
)(21)(00ωωωωω-++=F F X
当ω0<ωm 时，由图可见，00出现混叠，不能通过滤波的方
法提取出原信号f (t )的频谱。
1 .7 求被矩形窗函数截断的余弦函数t 0cos ω(题图1.7)的频谱，并作频谱图。
??
?
?
?
≥
<
=
T
t
T
t
t
t
x
cos
)(0
ω
题图1.7
解：
方法1：直接积分；略。
方法2：被截断的余弦函数可以看成为：余弦函数与矩形窗
)(t
w的点积，即：
)(
)
(
2
1
)(
)
(
2
1
)(
cos
)(
2
2
t
w
e
e
t
w
e
e
t
w
t
t
x
t
f
j
t
f
j
t
j
t
j
?
+
=
?
+
=
?
=
-
-
π
π
ω
ω
ω
根据卷积定理，其傅里叶变换为：
]}
)
(
2[
sin
]
)
(
2[
{sin
T
)
2(
sin
2
*
)]
(
)
(
[
2
1
)
(
T
f
f
c
T
f
f
c
T
f
c
T
f
f
f
f
f
X
-
+
+
=
-
+
+
=
π
π
π
δ
δ
(f )
T
x (f )
T
-f f f 0+f 0-1/2T -f 0+1/2T 1/2T
1.8 求用单位脉冲序列g (t )对单边指数衰减函数y (t )采样(题图1.8)的频谱，并作频谱图。
???≥><>=-=
-∞
=-∞
=∑0
,00,00)()
()(0
t a e
t a t y nT t t g at
n n δ
题图
1.8
解：由题意，有：
?????≥>?-<>=-∞
=-∞
=∑0
,0,)(0,0,0)(0t a e nT t t a t x at
n n δ
因为单位脉冲序列g (t )的频谱为：
)(1
)(1
)(000
T n f T nf f T f G n s
n -
=
-=
∑
∑
∞
-∞
=∞
-∞
=δδ
ω
j a f Y +=
1
)(
根据卷积定理，有：
∑
∞
-∞
=-+=
=n T n f j a T f Y f G f X )
(21
1
)(*)()(0
π
第三章 测试系统的特性习题答案
3.2 在使用灵敏度为80nC/MPa 的压电式力传感器进行压力测量时，首先将他与增益为 5mV/nC 的电荷放大器相连，电荷放大器接到灵敏度为25mm/V 的笔试记录仪上，试求该压力测试系统的灵敏度。当记录仪的输出变化30mm 时，压力变化为多少？
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）围的电磁辐射称 μ）到（0.78m 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、给定方向上单位立体角所辐射出的能量，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 ()1 2222222221 122 12 11001001010E E L I E L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴= = 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：
4.1 POCT概述 4.1.1 POCT的概念、基本原理及主要技术 POCT是指在病人旁边分析病人标本的分析技术，或者说只要测试不在主实验室做，并且它是一个可移动的系统，就可以称为POCT。“POCT”的组成包括：地点、时间（point)、保健、照料（care）、检验、试验（testing），point-of-care testing英文字面的意思是在受治疗者现场的保健检验。 POCT的基本原理是：把传统方法中的相关液体试剂浸润于滤纸和各种微孔膜的吸水材料中，成为整合的干燥试剂块，然后将其固定于硬质型基质上，成为各种形式的诊断试剂条；或把传统分析仪器微型化，操作方法简单化，使之成为便携式和手掌式的设备；或将上述两者整合为统一的系统。 POCT主要技术包括： （1）简单显色（干化学法测定）技术将多种反应试剂干燥、固定在纸片上，加上检验标本（全血、血清、血浆、尿液等）后产生颜色反应，用肉眼观察定性或仪器检测(半定量)。 （2）多层涂膜（干化学法测定）技术多层涂膜技术是从感光胶片制作技术移植而来的。将多种反应试剂依次涂布在片基上，制成干片，用仪器检测，可以准确定量。 （3）免疫金标记技术胶体金颗粒具有高电子密度的特性，金标蛋白结合处，在显微镜下可见黑褐色颗粒，当这些标记物在相应的标记处大量聚集时，肉眼可见红色或粉红色斑点，这一反应可以通过银颗粒的沉积被放大。该类技术主要有斑点免疫渗滤法（DIGFA）和免疫层析法（ICA）。 （4）免疫荧光技术通过检测板条上激光激发的荧光，定量检测以pg/ml为单位的检测板条上单个或多个标志物。检测系统通常由荧光读数仪和检测板组成。检测板多用层析法，分析物在移动的过程中形成免疫复合物，通过检测区域、质控区域的荧光信号值的不同与分析物的不同浓度成一定的比例，获得定标曲线，可检测未知样本中分析物的浓度。 （5）生物传感器技术利用离子选择电极，底物特异性电极，电导传感器等特定的生物检测器进行分析检测。该类技术是酶化学、免疫化学、电化学与计算机技术结合的产物。 （6）生物芯片技术生物芯片是最新发展起来的新技术。其特点是在小面积的芯片上同时测定多个项目。生物芯片可分基因芯片、蛋白质芯片和细胞芯片。它们具有高灵敏度、分析时间短、能同时检测的项目多等特点。 （7）红外和远红外分光光度技术此类技术常用于经皮检测仪器，用于检测血液中血红蛋白、胆红素、葡萄糖等成分。这类床边检验仪器可连续监测病人血液中的目的成分，无需抽血，可避免抽血可能引起的交叉感染和血液标本的污染，降低每次检验的成本和缩短报告时间。 （8）其他技术 4.1.2 POCT的特点及与传统实验室检查的不同 POCT的主要特点就是，可以迅速地获得可靠的检验结果，从而提高病人的临床医疗效果。简单的说，实验仪器小型化，操作方法简单化，结果报告即时化。表19-1 临床实验室与POCT的主要不同点 比较项目临床实验室测试POCT
第二章 信号的描述与分析 补充题2-1-1 求正弦信号0()sin()x t x ωt φ=+的均值x μ、均方值2 x ψ和概率密度函数 p (x )。 解答： (1)0 00 11lim ()d sin()d 0T T x T μx t t x ωt φt T T →∞== +=? ? ，式中02π T ω = —正弦信号周期 (2) 2 222 2 2 0000 1 1 1cos 2() lim ()d sin ()d d 22 T T T x T x x ωt φψx t t x ωt φt t T T T →∞-+== += = ? ? ? (3)在一个周期内 012ΔΔ2Δx T t t t =+= 000 2Δ[()Δ]lim x x T T T t P x x t x x T T T →∞<≤+=== Δ0Δ000 [()Δ]2Δ2d ()lim lim ΔΔd x x P x x t x x t t p x x T x T x →→<≤+==== 正弦信号 x
2-8 求余弦信号0()sin x t x ωt 的绝对均值x μ和均方根值rms x 。 2-1 求图示2.36所示锯齿波信号的傅里叶级数展开。
2-4周期性三角波信号如图2.37所示，求信号的直流分量、基波有效值、信号有效值及信号的平均功率。
2-1 求图示2.36所示锯齿波信号的傅里叶级数展开。 补充题2-1-2 求周期方波（见图1-4）的傅里叶级数（复指数函数形式），划出|c n|–ω和φn–ω
图，并与表1-1对比。 解答：在一个周期的表达式为 00 (0)2 () (0) 2 T A t x t T A t ? --≤
光电检测技术作业2 光电导灵敏度S g = 0.5X10 -6S/lx，1. 设某只CdS光敏电阻的最大功耗为30mW， =0 。试求当 CdS 光敏电阻上的偏置电压为 20V 时的极限照度。 暗电导 g 2. 在如图所示的照明灯控制电路中，将上题所给的CdS光敏电阻用作光电传感 器，若已知继电器绕组的电阻为 5 K ，继电器的吸合电流为2mA，电阻R 1K 。求为使继电器吸合所需要的照度。要使继电器在 3lx时吸合，问应如何调整电阻器R？
3. 在如图所示的电路中，已知R b 820 ，R e 3.3k ,U w 4V，光敏电 阻为R p ，当光照度为40lx时输出电压为6V，80lx时为9V。设该光敏电阻在30~100lx之间的 值不变。试求： （1）输出电压为8V时的照度。 （2）若R e增加到6k ，输出电压仍然为8V，求此时的照度。 （3）若光敏面上的照度为70lx，求R e 3.3k 与R e 6k 时输出的电压。（4）求该电路在输出电压为 8V时的电压灵敏度。
4. 影响光生伏特器件频率响应特性的主要因素有哪些？为什么PN结型硅光电二极管的最高工作频率小于等于107Hz？ 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？ 6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？ 答：（1）极电容，串接电阻，串接电阻越小越好。 （2）显然，存在着最佳负载电阻Ropt，在最佳负载电阻情况下负载可以获得最大的输出功率Pmax
检测技术练习 《电阻式传感器》 1、金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针对具体情况选用？ 金属电阻应变片是基于金属的电阻应变效应原理。半导体应变片是基于压阻效应。压阻式的优点：1. 灵敏度高 2. 机械滞后小，横向效应小，精度高，体积小、重量轻、动态频响高，易于集成缺点：温度稳定性差，灵敏度分散度大，较大的应力作用下非线性误差大，机械强度低。电阻应变式传感器特点： 1精度高，测量范围广； 2使用寿命长，性能稳定可靠； 3结构简单，体积小，重量轻； 4频率响应较好，既可用于静态测量又可用于动态测量； 5价格低廉，品种多样，便于选择和大量使用。 2、金属电阻应变片的灵敏度系数与金属丝的灵敏度系数有何不同？为什么？ 应变片的灵敏系数是指应变片的单位应变所引起的应变片电阻相对变化。当金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将相应地发生变化，这种现象称为金属导体的电阻-应变效应。金属导体的电阻-应变效应用灵敏系数K描述 电阻丝的灵敏度系数是指直的电阻丝的单位应变所引起的电阻相对变化。由于横向效应，应变片的灵敏系数恒小于同一材料金属丝的灵敏度系数
3、电阻应变片产生温度误差的原因有哪些？怎样消除误差？ 答：温度误差产生的原因：一是由电阻丝温度系数引起的，二是由电阻丝与被测件材料的膨胀系数的不同引起的。消除误差：为了消除误差常采用的方法有两种：1、应变片的温度自动补偿2、电路补偿法。 4、图为一直流应变电桥，E = 4V，R1=R2=R3=R4=350?，求： ① R1为应变片，其余为外接电阻，R1增量为△R1=3.5?时输出U0=? ② R1、R2是应变片，感受应变极性大小相同，其余为电阻，电压输出U0=? ③ R1、R2感受应变极性相反,输出U0=? ④ R1、R2、R3、R4都是应变片，对臂同性，邻臂异性，电压输出U0=? 解： 1
一绪论 临床检验技术技术分类：①临床化学检验分析技术（包括自动生化分析、干化学分析、血气分析、电 解质分析、电泳分析）②临床免疫学检验分析技术③临床血液学检验和尿液检验分析技术（血细胞分析、血液凝固分析、血液流变分析、流式细胞分析、血红细胞沉降分析和尿液分析）④临床微生物学检验分析技术⑤临床分子生物学检验分析技术 二．血细胞分析技术 血液由血浆（55%）和血细胞（45%）组成。 （填空题）所谓血细胞计数主要是指计数单位容积中红细胞、白细胞和血小板的个数。 （填空题）白细胞被称为人体卫士，它可以防止外来微生物的侵害及其他感染。 血细胞计数有变阻脉冲法（简称变阻法）、光电计数法和激光计数法。 （大题）变阻法血细胞计数原理：血细胞是电的不良导体，将血细胞置于电解液中，由于细胞很小，一般不会影响电解液的导通程度。但是如果构成电路的某一小段电解液截面很小，其尺度可与细胞直径相比拟，那么当有细胞浮游到此时，将明显增大整段电解液的等效电阻。如果该电解液外接恒流源(不论负载阻值如何改变，均提供恒定不变的电流)，则此时电解液中两极间的电压是增大的，产生的电压脉冲信号与血细胞的电阻率成正比。如果控制定量溶有血细胞的电解溶液，使其从小截面通过，也即使血细胞顺序通过小截面，则可得到一连串脉冲，对这些脉冲计数，就可求得血细胞数量。由于各种血细胞直径不同，所以其电阻率也不同，所测得的脉冲幅度也不同，根据这一特点就可以对各种血细胞进行分类计数。这就是变阻脉冲法原理。 （填空题）变阻脉冲法计数在大多数细胞计数器中是利用小孔管换能器装置实现的。 （填空题）脉冲的个数与通过小孔的细胞个数相当，脉冲的幅度与细胞体积成正比。脉冲信号经过下列步骤得出细胞计数结果：放大，阈值调节，甄别，整形。 （填空题）体积不同的红细胞、白细胞、血小板，其产生的脉冲幅度也不同，排列序列以白细胞最大，红细胞次之，血小板最小。 （简答）什么叫细胞直方图：以体积为横坐标，以细胞的相对数量为纵坐标。把细胞在一个个很小的体积范围（小于2fld，又称通道，频道）内的数量分布情况表达出来，我们称之为直方图。红细胞直方图（显示范围从24—360fl）血小板直方图（显示范围0—36fl）白细胞直方图（显示范围是30—450fl，在直方图上表现为3个白细胞亚群，35—90fl 范围的淋巴细胞群，可以包括淋巴细胞，91—160fl范围的单个核细胞群，可以包括单核细胞、幼稚细胞，161—450fl 范围的粒细胞群，可以包括嗜酸性细胞、嗜碱性细胞、中性粒细胞。） 白细胞直方图除显示分类外，还显示4个报警区域，如果某个报警区域里的计数值异常增多，就在此区域出现R 报警，R1为直方图上淋巴峰左侧区域有异常，可能有血小板凝块、巨大血小板、有核红细胞、不溶性红细胞和冷凝集素等因素的影响，R2为直方图上淋巴峰和单和峰之间的区域有异常，可能有异型淋巴细胞、幼稚淋巴细胞、浆细胞、嗜酸性细胞或嗜碱性细胞等因素的影响，R3为直方图上核峰和中性粒峰之间的区域有异常有不成熟粒细胞、嗜酸性粒细胞等因素的影响，R4为直方图上中性粒峰右侧区域有异常，粒细胞数量过多，Rm为以上区域2个或2个以上同时有异常。 存在着2个以上的细胞同时通过细孔的现象称为重合现象。 为了在物理上最大限度地减少重合现象，开发出了鞘流法，具体方法为：具体做法是用一毛细管对准小孔管,细胞混悬液从毛细管喷出,同时与四周流出的鞘液一起流过敏感区,保证细胞混悬液在中间形成单个排列的细胞液,四周被鞘液围绕.鞘流技术可应用于两种细胞计数原理:一为电阻抗原理,鞘流通过小孔的敏感区进行细胞计数,另一种为激光计数原理,细胞液流室较长,与激光垂直相交,激光光束对流经的每一个细胞照射后产生光散射,利用此原理进行细胞计数。 （大题）为控制细胞通过小孔时的精密度，除采用鞘流技术外，各厂家还采用了一系列相关技术：脉冲编辑，高精度体积分析，扫流技术，防反流装置VonBehrens感应器，延时计数。 定量装置中的特殊部件主要有负压泵、压力调节器、废液瓶等。 （大题）白细胞分类技术：1.容量、电导、光散射法(VCS)体积（V）：测量使用的是电阻抗原理。电导法（C）：根据细胞壁能产生高频电流的性能采用高频电磁探针，测量细胞内部结构、细胞核和细胞浆的比例以及细胞内质粒的
现代检测技术 学院： 专业： 姓名： 学号： 指导教师： 2014年12月30日
一现代检测技术的技术特点和系统的构成 1、现代检测技术特点 （1）测量过程软件控制 智能检测系统可以是新建自稳零放大，自动极性判断，自动量程切换，自动报警，过载保护，非线性补偿，多功能测试和自动巡回检测。由于有了计算机，上述过程可采用软件控制。测量过程的软件控制可以简化系统的硬件结构，缩小体积，降低功耗，提高检测系统的可靠性和自动化程度。 （2）智能化数据处理 智能化数据处理是智能检测系统最突出的特点。计算机可以方便、快捷地实现各种算法。因此，智能检测系统可用软件对测量结果进行及时、在线处理，提高测量精度。另一方面，智能检测系统可以对测量结果再加工，获得并提高更多更可靠的高质量信息。 智能检测系统中的计算机可以方便地用软件实现线性化处理、算术平均值处理、数据融合计算、快速的傅里叶变换（FFT）、相关分析等各种信息处理功能。（3）高度的灵活性 智能检测系统已以软件工作为核心，生产、修改、复制都比较容易，功能和性能指标更加方便。而传统的硬件检测系统，生产工艺复杂，参数分散性较大，每次更改都涉及到元器件和仪器结构的改变。 （4）实现多参数检测与信息融合 智能检测系统设备多个测量通道，可以有计算对多路测量通进行检测。在进行多参数检测的基础上，依据各路信息的相关特性，可以实现智能检测系统的多传感器信息融合，从而提高检测系统的准确性、可靠性和容错性。 （5）测量速度快 高速测量时智能检测系统追求的目标之一。所谓高速检测，是指从检测开始，经过信号放大、整流滤波、非线性补偿、A/D转换、数据处理和结果输出的全过程所需要的时间。目前，高速A/D转换的采样速度在2000MHz以上，32位PC机的时钟频率也在500MHz以上。随着电子技术的迅猛发展，高速显示、高速打印、高速绘图设备也日臻完善。这些都为智能检测系统的快速检测提供了条件。（6）智能化功能强 以计算机为信息处理核心的智能检测系统具有较强的智能功能，可以满足各类用户的需要。典型的智能功能有： 1）测量选择功能 智能检测系统能够实现量程转换、信号通道和采样方式的自动选择，使系统具有对被测量对象的最优化跟踪检测能力。 2）故障诊断功能 智能检测系统结构复杂，功能较多，系统本身的故障诊断尤为重要，系统可以根据检测通道的特性和计算机本身的自诊断能力，检查个单元故障，显示故障部位，故障原因和应采取的故障排除方法。 3）其他智能功能 智能检测系统还可以具备人机对话、自校准、打印、绘图、通信、专家知识查询和控制输出等智能功能。 2、系统的构成
现代检测技术 大型作业 （2014/2015学年第1学期） 课题名称粮食存储环境品质监测系统设计院（系）自动化工程学院 专业电气系统检测与控制 小组成员 时间 指导老师
一．设计背景及意义 “国以民为本，民以食为天”，“兵马未动，粮草先行”，这些都充分说明粮食对国家的重要性。储粮是为了防备战争、保证非农业人口的粮食消费需求、调节国内粮食供求平衡、稳定粮食市场价格、应对重大自然灾害及其它突发性事件而采取的有效措施。因此，粮食的科学储藏具有重要的战略意义和经济意义。 我国是世界上最大的粮食生产、储藏及消费大国，粮食储藏是国家为防备战争、灾荒及其他突发性事件而采取的有效措施，因此粮食的安全储藏是关系到国计民生的战略大事。在粮食的储藏的过程中，由于粮仓温湿度异常而造成粮食变质，带来的经济损失是惊人的。粮食在贮藏过程中，会因为受温度、湿度、氧气、微生物及昆虫等因素的影响，从而造成其质量的不良改变。目前我国许多粮食仓储单位采用测温仪器与人工抄录、管理相结合的传统方法，消耗了大量的人力和财力，并且效果不佳，发霉变质等现象大量存在。因此设计粮食储存品质监测系统，可以提高工作效率，实现粮仓数据的实时监控，是仓储单位亟待解决的重要问题。 粮食在贮藏过程中，会因为受温度、湿度、压力、2 CO、微生物及昆虫等因素的影响，从而造成其质量的不良改变。对粮食贮藏过程中的影响参数进行实时监测、分析，是保障粮食储存品质的有效手段。在此，通过采用CAN总线的数据采集系统对影响粮食贮藏过程中的参数进行实时采集、分析，当发现不良变化时，能够及时发出预警信息，保证粮食储存的安全。 粮食储存品质监测系统是利用现场的前沿机检测粮食储备库中粮食的基本情况，并结合其他粮情信息（如入仓时间、品种、仓型、天气状况等）进行综合分析，然后通过控制电机启停，达到对相应参数的控制。利用监控室的上位机对粮仓进行监控，用户可方便地构造自己需要的数据采集系统，在任何时候把粮仓现场的信息实时地传到控制室，管理人员不需要深入现场，就可以按照所需的要求对粮仓内的情况进行控制，还可以查看历史数据，优化现场作业，提高了生产效率，增强了国家粮食储备安全水平，以获得实时粮仓管理，实现自动化、智能化，为实现我国粮仓管理现代化更近了一步。
仪器科学与测试技术专业（Instrument Science and testing technology）学术型硕士研究生培养方案 （学科专业代码：99J1 授予工学硕士学位） 一、学科专业简介 仪器科学与测试技术是综合应用传感技术、光电技术、精密机械、信号与信息处理技术、现代电子技术、计算机技术、自动控制技术等，研究和探索仪器科学与测试领域的新技术、新方法，推动仪器科学与测试系统的智能化、网络化、集成化。主要研究获取、存储、处理、传输和利用信息的现代科学技术及仪器，包括测控技术及仪器、现代传感技术、精密计量理论与应用、虚拟仪器、微系统理论与应用、微小型机电系统、智能结构系统与技术、信号分析与数据处理、矿用仪器仪表等，是机、电、光、计算机、材料科学、物理、化学、生物学等先进技术的高度综合，它既是知识创新和技术创新的前提，也是创新研究的主体内容之一。 二、培养目标 1、重点培养具有良好的职业素养、坚实的仪器科学与测试技术基础理论的高层次光电产业、能源、电力行业专门技术人才； 2、培养掌握仪器科学测试理论和技术专业知识，运用先进现代测试技术、方法解决煤炭、电力、光电等行业关键理论和技术的专门人才； 3、培养严谨求实的科学态度和作风，具有创新求实精神和良好的科研道德，具备从事仪器科学与测试技术学科相关的研究开发能力；能胜任研究机构、高等院校和产业部门等有关方面的研究、工程、开发及管理工作； 4、较为熟练的掌握一门外国语，具有熟练地进行专业阅读和初步写作的技术人才 四、学习年限 全日制硕士研究生学制为三年；半脱产硕士研究生经申请批准，其学习年限可延长半年至一年。 五、培养环节 1、导师的确定 研究生导师的确定实行双向选择，研究生根据公布的导师名单填写双向选择表，然后由导师根据填表选择所要指导的研究生。第一志愿未落实的硕士研究生，根据学生其他志愿和实际情况，在进一步征求师生双方意见的基础上进行协调落实。 2、培养计划的确定
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
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：
现测课后习题答案 第1章 1. 直接的间接的 2. 测量对象测量方法测量设备 3. 直接测量间接测量组合测量直读测量法比较测量法时域测量频域测量数据域测量 4. 维持单位的统一，保证量值准确地传递基准量具标准量具工作用量具 5. 接触电阻引线电阻 6. 在对测量对象的性质、特点、测量条件（环境）认真分析、全面了解的前提下，根据对测量结果的准确度要求选择恰当的测量方法（方式）和测量设备，进而拟定出测量过程及测量步骤。 7. 米(m) 秒(s) 千克(kg) 安培(A) 8. 准备测量数据处理 9. 标准电池标准电阻标准电感标准电容 第2章 填空题 1. 系统随机粗大系统 2. 有界性单峰性对称性抵偿性 3. 置信区间置信概率 4. 最大引用0.6% 5. 0.5×10-1[100.1Ω，100.3Ω] 6. ± 7.9670×10-4±0.04% 7. 测量列的算术平均值 8. 测量装置的误差不影响测量结果，但测量装置必须有一定的稳定性和灵敏度 9. ±6Ω 10. [79.78V，79.88V]
计算题 2. 解: (1)该电阻的平均值计算如下： 1 28.504n i i x x n == =∑ 该电阻的标准差计算如下： ?0.033σ == (2)用拉依达准则有，测量值28.40属于粗大误差，剔除，重新计算有以下结果： 28.511?0.018x σ '='= 用格罗布斯准则，置信概率取0.99时有，n=15，a=0.01，查表得 0(,) 2.70g n a = 所以， 0?(,) 2.700.0330.09g n a σ =?= 可以看出测量值28.40为粗大误差，剔除，重新计算值如上所示。 (3) 剔除粗大误差后，生于测量值中不再含粗大误差，被测平均值的标准差为： ?0.0048σσ ''== (4) 当置信概率为0.99时，K=2.58，则 ()0.012m K V σ'?=±=± 由于测量有效位数影响，测量结果表示为 28.510.01x x m U U V =±?=± 4. 解： (1) (2) 最大绝对误差?Um=0.4，则最大相对误差=0.4%<0.5% 被校表的准确度等级为0.5 (3) Ux=75.4，测量值的绝对误差:?Ux=0.5%× 100=0.5mV
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）
习题 1-2 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值x u 和均方根值rms x 。 解：dt t x T u T x ?=2 0sin ||2/1 ω 200|)cos (||2T t T x ωω-= )cos 0(cos 2||20ππ -=x π | |20x = ?=T rms dt t x T x 0 20)sin (1ω ＝ ? -T dt t T x 0 2 02 2cos 1ω ＝ 2 2 0T T x ?＝2 2 0x
1-3 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱 解：指数函数为非周期函数，用傅立叶变换求其频谱。 ?+∞ ∞---=dt e Ae f X ft j at π2)( ? +∞ +-= )2(dt Ae t f j a π ∞ ++-+-= 0)2(|2t f j a e f j a A ππ f j a A π2+= 幅频谱表示式：22)(ω ω+=a A A 相频谱表示式：a arctg ω ω?-=)( 2-2 用一个时间常数为0.35s 的一阶装置去测量周
期分别为1s 、2s 和5s 的正弦信号，问幅值误差将是多少？ 解：1）一阶系统的频率响应函数为： 1 1)(+= τωωj H 幅频表示式：1 )(1 )(2 += τωωA 2）设正弦信号的幅值为x A ，用一阶装置测量 正弦信号，测量幅值（即一阶装置对正弦信号的输出）为)(ωA A x 幅值相对误差为： )(1) (ωωA A A A A x x x -=- 3）因为T 1 =ω T=1s 、2s 、5s ，则ω=2π、π、2π/5(rad) 则A(ω)分别为：=+?1 )235.0(1 2 π0.414 673.01 )35.0(1 2 =+?π 915.01 )5 235.0(1 2 =+?π
1.X射线管主要由阳极，阴极，和窗口构成。 2.X射线透过物质时产生的物理效应有：散射，光电效应，荧光辐射，俄歇效应。 3.德拜照相法中的底片安装方法有：正装，反装，和偏装三种。 4.X射线物相分析方法分：定性分析和定量分析两种。 5.透射电子显微镜的分辨率主要受衍射效应和像差两因素影响。 7.电子探针包括波谱仪和能谱仪成分分析仪器。 8.扫描电子显微镜常用的信号是二次电子和背散射电子。 9.人眼的分辨率本领大约是：0.2mm 10.扫描电镜用于成像的信号：二次电子和背散射电子，原理：光栅扫描，逐点成像。 11.TEM的功能是：物相分析和组织分析（物相分析利用电子和晶体物质作用可发生衍射的特点；组织分析；利用电子波遵循阿贝成像原理） 12.DTA：定性分析（或半定量分析），测温范围大。DSC：定量分析，测温范围常在800℃以下。 13.放大倍数（扫描电镜）：M=b/B（b：显像管电子束在荧光屏上的扫描幅度，通常固定不变；B：入射电子束在样品上的扫描幅度，通常以改变B来改变M） 14.X射线衍射分析方法中，应用最广泛、最普通的是衍射仪法。 15.透射电镜室应用透射电子来成像。 16.TEM无机非金属材料大多数以多相、多组分的非导电材料，直到60年代初产生了离子轰击减薄法后，才使无机非金属材料的薄膜制备成为可能。 17.适合透射电镜观察的试样厚度小于200nm的对电子束“透明”的试样。 18.扫描电镜是用不同信号成像时分辨率不同，分辨率最高的是二次电子成像。 19.在电子与固体物质相互作用中，从试样表面射出的电子有背散射电子，二次电子，俄歇电子。 20.影响红外光谱图中谱带位置的因素有诱导效应，键应力，氢键，物质状态。 1.电离能：在激发光源作用下，原子获得足够的能量就发生电离，电离所必须的能 量称为电离能。 2.原子光谱分析技术：是利用原子在气体状态下发射或吸收特种辐射所产生的光谱 进行元素定性和定量分析的一种分析技术。 3.X射线光电效应：当X射线的波长足够短时，其光子的能量就很大，以至能把原 子中处于某一能级上的电子打出来，而它本身则被吸收，它的能量就传递给电子了，使之成为具有一定能量的光电子，并使原子处于高能的激发态。这种过程称为光电吸收或光电效应。 4.衍射角：入射线与衍射线的夹角。 5.背散射电子：电子射入试样后，受到原子的弹性和非弹性散射，有一部分电子的 总散射角大于90℃，重新从试样表面逸出，成为背散射电子。 6.磁透镜：产生旋转对称磁场的线圈装置称为磁透镜。 7.俄歇电子：当外层电子跃入内层空位时，其多余的能量也可以不以X射线的形式 放出，而是传递给其他外层电子，使之脱离原子，这样的电子称为俄歇电子。 8.热重法：把试样置于程序控制的加热或冷却环境中，测定试样的质量变化对温度
西南交通大学 题目：汽车制动检测系统的研究班级： 姓名： 学号：
一、制动检测技术综述 1.1 汽车检测技术的发展 汽车检测技术是伴随着汽车技术的发展而发展的。在汽车发展早期，汽车检测主要是有经验的专业人员通过眼看、耳听、手摸的方式进行。随着现代科学技术的进步，运用各种先进的仪器设备，安全、迅速、准确地对汽车进行不解体检测，其发展日趋完善。国外一些发达国家，早在20 世纪四五十年代就研制成功一些功能单一的检测或诊断设备，并发展成为以故障诊断和性能测试为主的单项检测诊断技术。进入20 世纪60 年代后，检测设备应用技术获得较大发展，设备使用率大大增加，逐渐将单项检测诊断技术联线建站，成为既能进行维持诊断，又能进行安全环保检测的综合检测技术。随着微机的发展，不仅单个检测设备实现了微机控制，而且于20 世纪70 年代初出现了检测控制自动化、数据采集自动化、数据处理自动化、检测结果自动存储并打印的现代综合检测技术，其检测效率极高。进入20 世纪80 年代后，一些先进国家的现代检测技术已达到广泛应用的阶段，不仅社会上的汽车检测站众多，而且汽车制造厂装配线终端和汽车维修企业内部也都建有汽车检测线，给交通安全、环境保护、节约能源、降低运输成本和提高运输能力方面，带来了明显的社会和经济效益。我国的现代仪器设备诊断起步较晚。在20 世纪六七十年代，国家有关部门虽然也从国外引进过少量检测设备，国内不少科研单位和企业对检测设备也组织过研制，但由于种种原因，该项目技术一直发展缓慢。进入20 世纪80 年代以后，随着国民经济的发展，特别是随着汽车制造业、公路交通运输业的发展，和进口车量增多，我国的机动车保有量迅速增加。汽车增加必然带来一系列社会问题，如何保证这些车辆安全运行和降低社会公害，逐渐提到政府有关部门的议事日程上来，因而促进了汽车诊断与检测技术的发展，使之成为国家“六五”期间重点推广的项目，并视为推进汽车维修现代化管理的一项重要技术措施。 1.2 车辆制动性能检测的意义 安全、环保和节能构成了当今世界范围内汽车发展需解决的三大问题。制动性能是汽车在行驶中认为地强制降低行驶速度并根据需要停车的能力。汽车的制动性是汽车主动安全的主要安全的主要性能之一，制动性能的优良与否直接关系到汽车性能的安全性。是汽车行驶安全的重要保障。有关资料表明，因制动不良而导致的道路交通事故占事故总数的1/3。汽车制动性能好坏是安全行车最重要的因素之一，因此也是汽车检测诊断的重点。随着我国经济的发展，汽车的数量与日俱增，为了确保公路安全，行车出厂前，厂家需要对车辆进行整车安全检测。随着电子技术和机械加工工业的发展，在传统检测方法的基础上，逐步发展成现代汽车诊断与检测技术。汽车检测通常指使用现代检测技术和设备、合计算机、自动控制等高技术来检测汽车技术现状，它是一门综合性的应用科学。 1.3 基本检测方式 车辆制动性是指车辆在行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向不变坡道上长时间保持停驻的能力。车辆制动性是车辆的重要性能之一，它的好坏直接关系到交通安全。因此，车辆制动性试车脸检测的重点，也是车辆安全性能检测的重要指标之一。制动性能测试的方法主要有路试法和台试法。路试法主要是在道路上对汽车制动性能进行检测，此方法易受气候、道路等诸多条件的限制；
P O C T检测技术与相关仪器-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
4.1 POCT概述 4.1.1 POCT的概念、基本原理及主要技术 POCT是指在病人旁边分析病人标本的分析技术，或者说只要测试不在主实验室做，并且它是一个可移动的系统，就可以称为POCT。“POCT”的组成包括：地点、时间（point)、保健、照料（care）、检验、试验（testing），point-of-care testing英文字面的意思是在受治疗者现场的保健检验。 POCT的基本原理是：把传统方法中的相关液体试剂浸润于滤纸和各种微孔膜的吸水材料中，成为整合的干燥试剂块，然后将其固定于硬质型基质上，成为各种形式的诊断试剂条；或把传统分析仪器微型化，操作方法简单化，使之成为便携式和手掌式的设备；或将上述两者整合为统一的系统。 POCT主要技术包括： （1）简单显色（干化学法测定）技术将多种反应试剂干燥、固定在纸片上，加上检验标本（全血、血清、血浆、尿液等）后产生颜色反应，用肉眼观察定性或仪器检测(半定量)。 （2）多层涂膜（干化学法测定）技术多层涂膜技术是从感光胶片制作技术移植而来的。将多种反应试剂依次涂布在片基上，制成干片，用仪器检测，可以准确定量。 （3）免疫金标记技术胶体金颗粒具有高电子密度的特性，金标蛋白结合处，在显微镜下可见黑褐色颗粒，当这些标记物在相应的标记处大量聚集时，肉眼可见红色或粉红色斑点，这一反应可以通过银颗粒的沉积被放大。该类技术主要有斑点免疫渗滤法（DIGFA）和免疫层析法（ICA）。 （4）免疫荧光技术通过检测板条上激光激发的荧光，定量检测以pg/ml为单位的检测板条上单个或多个标志物。检测系统通常由荧光读数仪和检测板组成。检测板多用层析法，分析物在移动的过程中形成免疫复合物，通过检测区域、质控区域的荧光信号值的不同与分析物的不同浓度成一定的比例，获得定标曲线，可检测未知样本中分析物的浓度。 （5）生物传感器技术利用离子选择电极，底物特异性电极，电导传感器等特定的生物检测器进行分析检测。该类技术是酶化学、免疫化学、电化学与计算机技术结合的产物。 （6）生物芯片技术生物芯片是最新发展起来的新技术。其特点是在小面积的芯片上同时测定多个项目。生物芯片可分基因芯片、蛋白质芯片和细胞芯片。它们具有高灵敏度、分析时间短、能同时检测的项目多等特点。 （7）红外和远红外分光光度技术此类技术常用于经皮检测仪器，用于检测血液中血红蛋白、胆红素、葡萄糖等成分。这类床边检验仪器可连续监测病人血液中的目的成分，无需抽血，可避免抽血可能引起的交叉感染和血液标本的污染，降低每次检验的成本和缩短报告时间。 （8）其他技术 4.1.2 POCT的特点及与传统实验室检查的不同 POCT的主要特点就是，可以迅速地获得可靠的检验结果，从而提高病人的临床医疗效果。简单的说，实验仪器小型化，操作方法简单化，结果报告即时化。 表19-1 临床实验室与POCT的主要不同点 比较项目临床实验室测试POCT