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光电检测复习资料..简答题1、光电探测器常见的噪声有哪⼏类？分别简要说明。
（1）热噪声：由载流⼦热运动引起的电流起伏或电压起伏成为热噪声，热噪声功率与温度有关( 2)散粒噪声：随机起伏所形成的噪声(3)产⽣--复合噪声：载流⼦浓度起伏引起半导体电导率的起伏，在外加电压下，电导率的起伏是输出电流中带有产⽣--复合噪声(4)1/f噪声：这种噪声功率谱近似与频率成反⽐(5)温度噪声：是由于器件本⾝温度变化引起的噪声2、光电⼆极管与⼀般⼆极管相⽐有什么相同点和不同点？相同点：都是基于PN结的光伏效应⽽⼯作的不同点：（1）就制作衬底材料的掺杂浓度⽽⾔，⼀般⼆极管要⽐光电⼆极管浓度较⾼（2）光电⼆极管的电阻率⽐⼀般⼆极管要⾼（3）普通⼆极管在反向电压作⽤时处于截⽌状态，只能流过微弱的反向电流，光电⼆极管是在反向电压作⽤下⼯作的，（4）光电⼆极管在设计和制作时尽量使PN结的⾯积相对较⼤，以便接收⼊射光。
3、简述光电三极管的⼯作原理。
光电三极管的⼯作原理分为两个过程：⼀是光电转换；⼆是光电流放⼤。
就是将两个pn结组合起来使⽤。
以NPN型光电三极管为例，基极和集电极之间处于反偏状态，内建电场由集电极指向基极。
光照射p区，产⽣光⽣载流⼦对，电⼦漂移到集电极，空⽳留在基极，使基极与发射极之间电位升⾼，发射极便有⼤量电⼦经基极流向集电极，最后形成光电流。
光照越强，由此形成的光电流越4、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。
产⽣布喇格衍射条件：声波频率较⾼，声光作⽤长度L较⼤，光束与声波波⾯间以⼀定的⾓度斜⼊射。
特点：衍射光各⾼级次衍射光将互相抵消，只出现0级和+1级（或 1级）衍射光，合理选择参数，并使超声场⾜够强，可使⼊射光能量⼏乎全部转移到＋1级（或－1级）5、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？热释电效应：热释电晶体吸收光辐射温度改变，温度的变化引起了热电晶体的⾃发极化强度的变化，从⽽在晶体的特定⽅向上引起表⾯电荷的变化，这就是热释电效应。
第一次作业1、光电检测技术有何特点？光电检测系统的基本组成是怎样的？答：光电检测技术是将光学技术与现代技术相结合，以实现对各种量的测量，它具有如下特点：（1）高精度，光电测量是各种测量技术中精度最高的一种。
（2）高速度，光电检测以光为媒介，而光是各种物质中传播速度最快的，因此用光学方法获取和传递信息的速度是最快的。
（3）远距离、大量程，光是最便于远距离传递信息的介质，尤其适用于遥控和遥测。
（4）非接触式测量，不影响到被测物体的原始状态进行测量。
光电检测系统通过接收被测物体的光辐射，经光电检测器件将接收到的光辐射转换为电信号，再通过放大、滤波等电信号调理电路提取有用信息，经数模转换后输入计算机处理，最后显示，输出所需要的检测物理量等参数。
2、什么是能带、允带、禁带、满带、价带和导带？绝缘体、半导体、导体的能带情况有何不同？答:晶体中电子所能具有的能量范围，在物理学中往往形象化地用一条条水平横线表示电子的各个能力值，能量愈大,线的位置愈高,一定能量范围内的许多能级（彼此相隔很近）形成一条带,称为能带。
其中允许被电子占据的能带称为允带。
允带之间的范围是不允许电子占据的，称为禁带。
在晶体中电子的能量状态遵守能量最低原理和泡利不相容原理，晶体最外层电子壳层分裂所形成的能带称为价带。
价带可能被电子填满也可能不被填满，其中被填满的能带称为满带。
半导体的价带收到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后即成为导电的能带--导带。
对绝缘体和半导体，它的电子大多数都处于价带，不能自由移动，但是热，光等外界因素的作用下，可以少量价带中的电子越过禁带，跃迁到导带上去成为载流子。
绝缘体和半导体的区别主要是禁的宽度不同。
半导体的禁带很窄，绝缘体的禁带宽一些，电子的跃迁困难的多，因此，绝缘体的载流子的浓度很小。
导电性能很弱。
实际绝缘体里，导带里电子不是没有，并且总有一些电子会从价带跃迁到导带，但数量极少，所以，在一般情况下，可以忽略在外场作用下他们移动所形成的电流。
考前复习要点第一章绪论1、光电检测系统的主要组成部分；辐射源，光信号处理，被测对象，光学转换，光电传感转换电路，电信号处理2、电磁波谱的范围？光电检测分析的是哪一部分？0.32-100um3、光电探测的分类按携载信息光源，按被探测光源光谱，按显示方式，按接收方法第二章光电器件的物理基础1、光的波粒二象性；2、光度量与辐射度量的区别；辐射度量适合整个电磁波谱能量计算3、辐射度量的五个基本参量；4、基本概念：辐射体，立体角，朗伯源；5、视见函数；6、光通量、发光强度、光照度、光出射度、光亮度7、半导体的基本特性；热敏性，光敏性，掺杂性8、能带理论；禁带，价带，导带9、本征半导体、N型半导体、P型半导体10、PN结的形成过程用图示表示11、外光电效应、内光电效应、光热效应材料受光照后，光子能量和晶格相互作用，振动加剧，温度升高，材料性质发生变化第三章光电检测器件1、光子检测器件与热电检测器件的特点响应波长有选择性，响应快2、光电检测器件的性能参数灵敏度，光谱灵敏度，频率灵敏度，量子效率，通量阈和噪声等效功率，归一化探测度3、噪声参数热噪声，散粒噪声，闪烁噪声4、外光电效应的典型器件光电管与光电倍增管的工作原理、基本特点5、光电发射材料的特点6、光电导效应器件光敏电阻的工作原理基本特点7、光生伏特效应器件光电池与光电二极管的工作原理基本特点第四章热电检测器件1、热辐射引起的热探测器的温度ΔT的求解？2、热电偶的工作原理基本特点接受入射辐射后引起温度升高，产生温差电势。
自发电型传感器，检测范围广，1800℃以上，符合国际计量委员会标准3、热敏电阻的工作原理基本特点、材料特性接受入射辐射后引起温度改变使电阻改变，导致电压变化。
灵敏度高，体积小，适宜动态测量，适于远距离测量和控制，阻值和温度非线性，稳定性和互换性差4、热敏电阻辐射热计的工作原理；5、热释电探测器的工作原理、基本结构极化随温度改变的现象为热释电现象。
光电检测器件与技术复习题一、填空题1、通常把光电效应分为三类：（外光电效应），（内光电效应）和（光生伏特效应）。
2、光敏电阻的工作原理是基于（内光电效应）。
3、光电池的种类很多，有硅、砷化镓、硒、氧化铜、锗、硫化镉光电池等。
其中应用最广的是（硅光电池），这是因为它有一系列优点：性能稳定、光谱范围宽、频率特性好、传递效率高、能耐高温辐射、价格便宜等。
4、热电偶分为（标准化）与（非标准化）两大类，热电极材料有金属、非金属和半导体几大类。
金属中又有廉价金属、贵金属和难熔金属等。
常见的热电偶材料有：康铜、Cu 、Fe 、W 、NiCr 、NiAl 、Ni 、Pt 、PtRh 、Ag 等。
5、热敏电阻是（吸收）辐射、晶格振动使器件温度（上升），阻值发生变化。
6、当一定频率的光照射到某些金属表面上时，可以使电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应，所产生的电子称为（光电子）。
7、光电效应存在一个阈频率0ν，当入射光的频率（0νν<）时，不论光的强度如何都没有光电子产生。
8、光敏元件上加上一定的电压，这时如有一单色光照射到光敏元件上，如果入射光功率相同，光电流会随入射光波长的不同而变化。
入射光波长与光敏器件相对灵敏度或相对光电流间的关系即为该元件的（光谱特性）。
9、在一定照度下，光电流I 与光敏元件两端电压V 的对应关系，称为（伏安特性）。
10、测量普朗克参数h 的关键是正确的测出（截止电压S U ），但实际上由于光电管制作工艺等原因，给准确测定截止电压带来了一定的困难。
实际测量的光电管伏安特性曲线与理论曲线有明显的偏差。
11、光电传感器是将光信号转换成电信号的一种传感器。
它的理论基础是（光电效应），这类效应大致可以分为三类：第一类是（外光电效应），即在光照射下，能使电子逸出物体表面。
利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。
第二类是（内光电效应），即在光照射下，能使物体的电阻率发生变化。
这类器件包括各类半导体光敏电阻。
光电技术自测题(全)(总13页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--光电技术复习题第一部分自测题一、多项选择题1.下列选项中的参数与接收器有关的有（ AD ）A．曝光量 B.光通量 C.亮度 D.照度2.光电探测器中的噪声主要包括（ ABCDE ）A．热噪声 B.散粒噪声 C.产生复合噪声 f噪声 E 温度噪声3.光电技术中应用的半导体对光的吸收主要是（ AB ）A．本征吸收 B.杂质吸收 C.激子吸收 D.自由载流子吸收 E 晶格吸收二、单项选择题1.被光激发产生的电子溢出物质表面，形成真空中的电子的现象叫做（B）A．内光电效应 B. 外光电效应 C.光生伏特效应 D.丹培效应2.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）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3.已知某He-Ne激光器的输出功率为8mW，正常人眼的明视觉和暗视觉最大光谱光是效能分别为683lm/W和1725lm/W，人眼明视觉光谱光视效率为，则该激光器发出的光通量为（D）半导体（A）电子吸收光子能量跃迁入（），产生电子—空穴对的现象成为本征吸收。
A.价带，导带B.价带，禁带C.禁带，导带D.导带，价带5.一个电阻值为1000欧姆的电阻，在室温下，工作带宽为1Hz时，热噪声均方电压为(B)A 3nVB 4nVC 5nVD 6nV6.用照度计测得某环境下的照度值为1000lx，该环境可能是（B）A阳光直射 B阴天室外 C 工作台 D 晨昏蒙影7.已知某辐射源发出的功率为1W ，该波长对应的光谱光视效率为，则该辐射源辐射的光通量为（B ）A 683lm C 1276lm D 638lm8.为了描述显示器的每个局部面元在各个方向的辐射能力，最适合的辐射度量是 （D ）A 辐射照度B 辐射强度C 辐射出度D 辐射亮度9. 电磁波谱中可见光的波长范围为(A)~ B ~1um C 1~3um D 8~12um10. 已知一束激光功率为30mW 、波长为，普朗克常数S h ⋅⨯=J 10626.634-则该激光束的光子流速率N 为（A ）。
光强检测考试试题(答案)
1. 什么是光强检测？
- 光强检测是一种测量光线强弱的方法，用于确定光线的亮度水平。
2. 光强检测的应用领域有哪些？
- 光强检测广泛应用于光电子、光通信、光电自动化控制等领域。
3. 光强检测的常见原理是什么？
- 光强检测常基于光敏元件的感光特性，如光电二极管或光敏电阻，通过测量光敏元件产生的电信号来评估光强。
4. 光强检测的单位是什么？
- 光强通常以单位面积上的光功率来表示，常用单位是瓦特/平方米（W/m²）。
5. 光强检测的仪器有哪些？
- 光强检测常用的仪器包括光功率计、光度计、光谱仪等。
6. 光强检测的重要性是什么？
- 光强检测对于确保光学设备的性能稳定和质量控制至关重要。
它可以用于监测光源的亮度、光传输过程的损耗以及光电元件的灵
敏度。
7. 光强检测在哪些行业中得到广泛应用？
- 光强检测广泛应用于光通信、光材料、光电子、光学工程、
生物医学等行业。
8. 光强检测中常用的校准方法有哪些？
- 光强检测常用的校准方法包括参照标准光源、参照光源和参
照物体。
9. 光强检测在质量控制中的作用是什么？
- 光强检测可以用于确保产品的质量稳定，如在LED产业中，
可以通过光强检测来判断LED的亮度是否符合标准要求。
10. 光强检测中常见的误差源有哪些？
- 光强检测中常见的误差源包括仪器的漂移、环境光的干扰、检测距离的限制等。
注意：以上答案仅供参考，具体内容根据实际情况可以有所调整。
第一章
1、什么是光电检测：采用不同的手段和方法获取信息，运用光电技术的方法来检验和处理信息，从而实现各种几何量和物理量的测量，称为光电检测。
2、构成：辐射源，光学系统，光电系统，电子学系统，计算机系统
第二章
1、什么是光电效应？光电效应：当光照射到物体上，使物体发射电子，或电导率发生变化、或产生光电动势等，这种因光照而引起物体电学特性的改变统称为光电效应
外光电效应（光电子发射效应）被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象 内光电效应
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电动势的现象 内光电效应有：光电导效应、光生伏特效应等
2、什么是光电导效应？
光电导效应：因光照使半导材料中导带内的电子和价带内空穴浓度增加（即电子—空穴对增加），从而使电导率变大
光生伏特效应：光伏现象——半导体材料的“结”效应 。
PN 结的形成：扩散（多子）与漂移（少子）相平衡
光电池、 光电二极管、 光电晶体管、光电场效应管、PIN 管、 雪崩光电二极管、 阵列式光电器件、象限式光电器件、位置敏感探测器（PSD ）、电荷耦合器、光电耦合器件等
3、由于载流子迁移率的差别产生受照面与遮蔽面之间的伏特现象称为丹倍效应。
半导体部分遮蔽、部分光照，载流子向遮蔽区扩散；电子迁移率大于空穴迁移率，遮蔽区积累电子+光照区积累空穴；形成光生伏特现象。
4、磁光效应：丹倍效应+载流子的洛伦兹偏转
5、半导体对光的吸收 半导体吸收光子的能量使价带中的电子激发到导带，在价带中留下空穴，产生等量的电子与空穴，这种吸收过程叫本征吸收。
非本征吸收包括杂质吸收、自由载流子吸收、激子吸收和晶格吸收等。
杂质吸收：杂质能级上的电子（或空穴）吸收光子能量从杂质能级跃迁到导带（空穴跃迁到价带），这种吸收称为杂质吸收。
杂质吸收的波长阈值多在红外区或远红外区。
自由载流子吸收：导带内的电子或价带内的空穴也能吸收光子能量，使它在本能带内由低能级迁移到高能级，这种吸收称为自由载流子吸收，表现为红外吸收。
第五章
1、任何两组（或多组）几何线族的叠合均能产生按新规律分布的莫尔条纹
2、莫尔条纹特性
方向性：垂直于角平分线 → 与光栅移动方向垂直
同步性：光栅移动一个栅距 → 莫尔条纹移动一个间距
准确性：误差平均效应 → 克服个别/局部误差 → 提高精度
放大性：夹角θ很小 → B>>W → 光学放大 → 提高灵敏度
3、当光栅相对移动一个节距W 时，条纹移动一个宽度周期B 。
4、红光波段内的辐射称为辐射信号
5、主动式辐射：辐射光照射目标，然后由目标反射。
如：制导或主动式夜视系统。
θ
ω=B
6、被动式辐射：被测对象本身的辐射或借助于自然光的辐射。
如：测温、搜索目标，以及被动式夜视系统等。
7、调制盘：将可见光的幅度或相位变为周期信号，即将空间分布的二维辐射信号变成一维的时间信号。
调制信号的作用：
将缓变信号变为交变信号；
可以减少背景信号的影响，达到过滤背景的作用；
可以消除探测器和前置放大器的低频噪声；
可以判别辐射信号的幅值和相位。
调制盘的类型：
幅度调制盘、相位调制盘和频率调制盘。
第六章
1、在简单偏置电路中，当偏置电阻RL>>光敏电阻R时，流过光敏电阻的电流基本不变，此时的偏置电路称为恒流电路。
2、在简单偏置电路中，当偏置电阻RL>>光敏电阻R时，流过光敏电阻的电流基本不变，此时的偏置电路称为恒流电路。
3、视频信号二值化处理电路阈值法（固定阈值法、浮动阈值法）微分法
第七章
1、光学相关检测是微弱信号检测的一种主要方法之一。
2、相关接收
相关接收就是应用信号周期性和噪声随机性的特点，通过自相关或互相关的运算，达到去除噪声的一种技术。
实际上，相关检测器就是计算相关函数的检测仪器。
3、
第八章
1、外形尺寸检测先将长度量通过光学元件变成光学量（光通量或光脉冲数），通过光电器件将光学量变成电量，这个反映被测量（或误差）的电量通过电子技术实现自动测量和控制。
2、什么是逆向工程？
正向工程：产品功能需求绘制设计图制造装配完整产品
逆向工程定义:
将实物转变为CAD模型相关的数字化技术,几何模型重建技术和产品制造技术的总称
将已有产品转化为工程设计模型,在此基础上进行解剖,深化和再创造的过程
第九章
1、位移量检测：：通过传感器将位移量转换成脉冲数字量，然后进行信号处理。
位移量直线位移、角位移
转换原理磁电式（如磁栅传感器）、电磁式（如感应同步传感器）、光电式（如光栅传感器）
2、光学陀螺：一种利用Sagnac效应来测量物体相对于惯性空间的角速度或转角的光学仪器
3、激光测距有脉冲法、相位法和脉冲—相位法。
脉冲法精确度低，而相位法精确度高。
第十章
1、光电外观检测指用光电技术方法对产品或零部件的外观质量进行检测。
外观质量通常包括几何缺陷（疵病）程度、表面粗糙度、颜色以及锈斑、污点等表面质量。
2、光电变换器光源选择
对光源的要求有以下两点：
1）要求光源与光电器件的光谱相匹配。
一般钨丝灯光源适用于硅光电器件、PDS光敏电阻等。
2）要有一定的光强且稳定可靠。
对稳定性要求不高的外观检测可以采用脉冲光源或脉冲交流电源；对光源强度要求稳定性很高的外观检测电路，最好用直流稳压供电。
第十一章
1、什么是光纤检测？
光纤检测是以光作为检测信息的载体，用光纤作为传递检测信息的媒质的一种检测技术。
光纤检测的特点
①电绝缘性能好，不会漏电打火。
②抗电磁干扰能力强。
③耐高温、高压、腐蚀。
④高灵敏度。
⑤容易实现对被测信号的远距离监控。
光纤检测可测量位移、速度、加速度、液位、应变、压力、流量、振动、温度、电流、电压、磁场等物理量
2、几何光学法
结论：满足全反射条件的光束能够在光纤中传输
注意：几何光学法比较直观，但并不十分严格
3、解麦克斯韦方程组法
4、光纤作为传输介质的优缺点
1）现代光纤具有极低的传输损耗，低的为0.2dB/km。
2）具有较大的频带宽度。
3）抗电磁干扰和避免接地回路问题，防止光纤间串扰，并可增大电磁的安全性。
4）可利用丰富的硅、磷、锗、硼等物质来制造。
5）光纤是高强度抗断裂材料，具有体积小、重量轻及韧性好等优点。
缺点是应变的效果还不很清楚；核辐射可使传输损耗增加，这将使有关的防御系统受到损害；小尺寸的光纤在加工和相互连接方面也增加了机械加工的难度。
5、根据光受被测对象的调制方式分类
1）强度调制型光纤传感检测
折射率、吸收或反射等参数的变化，而导致光强度变化
2）偏振调制型光纤传感检测
利用法拉第效应，泡尔效应导致光偏振态的变化
3）频率调制型光纤传感检测
利用多普勒效应引起光频率的变化
4）波长调制型光纤传感检测
利用被测参量改变光纤中的波长
5）相位调制型光纤传感检测
利用光相位变化，而导致干涉光强的变化
6、根据光纤在传感器中的作用
1）功能型（传感型）光纤传感检测（选单模光纤）
利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤(或特殊光纤)作传感元件，将“传”和“感”合为一体的传感检测器。
2）非功能型（传光型）光纤传感检测（选多模光纤）
光纤仅起导光作用，只“传”不“感”，对外界信息的“感觉”功能依靠其他物理性质的功能元件完成。
