西安工业大学,光电信号检测,考试试题

光电检测期末考试试卷一、选择题（每题2分，共20分）1. 光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，而与入射光的频率有关。

（对/错）2. 光电管的灵敏度与阴极材料的逸出功有关。

（对/错）3. 光敏电阻在光照下电阻值会发生变化，这种变化是可逆的。

（对/错）4. 光电倍增管的增益与阳极电压无关。

（对/错）5. 光纤通信中，单模光纤比多模光纤具有更高的带宽。

（对/错）6. 激光的相干性比普通光源的相干性要好。

（对/错）7. 光电二极管的响应速度比光电三极管快。

（对/错）8. 光电池的输出电压与光照强度成正比。

（对/错）9. 光通信中，波分复用技术可以提高通信容量。

（对/错）10. 光纤的损耗主要来源于材料吸收和散射。

（对/错）二、填空题（每空1分，共20分）1. 光电效应的条件是入射光的频率必须大于或等于材料的_________。

2. 光电倍增管的工作原理基于_________效应。

3. 光纤通信中，_________光纤可以实现信号的放大。

4. 激光器的工作原理基于_________放大。

5. 光电池的工作原理基于_________效应。

6. 光纤的折射率分布为_________型时，只能传输单一模式的光信号。

7. 光敏电阻的电阻值随光照强度的增加而_________。

8. 光电倍增管的增益与_________电压有关。

9. 光纤通信中，_________复用技术可以提高通信容量。

10. 光电二极管的响应波长范围取决于材料的_________。

三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述光电效应的基本原理及其应用。

2. 描述光纤通信的基本原理，并说明其主要优点。

3. 解释激光的相干性，并讨论其在实际应用中的意义。

四、计算题（每题15分，共30分）1. 给定某光电二极管的光电流与光照强度的关系为I = kP，其中I为光电流，P为光照强度，k为比例常数。

若在光照强度为P1时，光电流为I1；在光照强度为P2时，光电流为I2。

《光电检测期末复习题》（精品文档）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。

光电检测技术期末考试试卷1、光具有的一个基本性质是波粒二象性。

2、光电检测技术研究的主要内容是信息变换技术电信___________________ 号处理技术。

------------- 3、光源调制通常分为机械调制和电调制或内调制和外调 ---------------------------------- 制。

_4、激光的形成必须满足粒子数反转、谐振腔共振、阈值 ________________________________ 条件。

______5、为了提高光电二极管的响应频率，应适当加大反向偏 ------ 压O ---------6、光敏电阻受温度影响大，通常工作在低温环境___________________ 下。

7、光电检测技术是光学与电子技术结合而产生的一门新 ________________ 兴检测技术，它是利用光电子技术对光信息进行检测。

--------------------------8、假设调制盘的转速为N转/分，得到调制光的频率为f,则调制盘的孔数为60f/N。

------学年第一学期期末考试试卷2009-2010.、填空题（共13分.毎小题1分）1、光纤传输损耗分类为______________ 、_______________ . _______________________ _________________ 、 ____________________ 以及_______________________________2、线性光列阵有•两种基本形式，一是________________ ,二是_________________ o3、为保证测呈的高将度，光扫描检测系统.必须满足三点基本要求；第一，_________________________________________________________________________緒一刑一9 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 第三，_________________________________________________________________________ 4、纳米扫描测虽系统要解决的关键是______________________________________________ 以及___________________________________________________________________________二、判断正确与错谋（正确的标T.错谋的标F,共8分，毎题2分）1、相关测呈和匹配滤波是从频率域来考虑的。

第三章新型传感器8光电效应有哪几种与之对应的光电元件各有哪些答：根据光电效应现象的不同特征,可将光电效应分为外光电效应、内光电效应和光生伏打效应三类;光电器件有：光电管、光电倍增管、光敏电阻内光电效应、光敏二极管内光电效应、光敏三极管内光电效应、光电池光生伏打效应和光电耦合器;9光电传感器有哪几部分组成被测量可以影响光电传感器的哪些部分答：光电通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成;如图所示;图中Ф1是光源发出的光信号,Ф2是光电器件接受的光信号,被测量可以是x1或者x2,它们能够分别造成光源本身或光学通路的变化,从而影响传感器输出的电信号I;光电传感器设计灵活,形式多样,在越来越多的领域内得到广泛的应用;12超声波传感器如何对工件进行探伤答：从超声波的行进方向来看,可分为两种基本类型：投射型和反射型;超声波探伤是一种无损检测技术,最常用的是脉冲反射法;测试前,先将探头插入探伤仪的连接插座上;探伤仪面板上有一个荧光屏,通过荧光屏可知工件中是否存在缺陷、缺陷的大小及位置;工作时探头放于被测工件上,并在工件上来回移动进行检测;探头发出的超声波,以一定速度向工件内部传播,如工件中没有缺陷,则超声波传到工件底部便产生反射,在荧光屏上只出现始脉冲T 和底脉冲B;如工件中有缺陷,一部分声脉冲在缺陷处产生反射,另一部分继续传播到工件底部反射,在荧光屏上出现三个脉冲,多了一个脉冲F;通过缺陷脉冲在萤光屏上的位置可确定缺陷在工件中的位置,也可以通过脉冲的幅度高低来判别缺陷的大小;增简述智能传感器的构成方法与实现途径;答：智能传感器可以对信号进行检测、分析、处理、存储和通信,具备了人类的记忆、分析、思考和交流的能力,即具备了人类的智能,所以称为智能传感器;智能传感器主要由传感器、微处理器及相关电路组成;目前传感技术的发展是沿着三条途径实现智能传感器的:(1)非集成实现：将传统的经典传感器采用非集成工艺制作的传感器,仅具有获取信号的功能、信号调理电路、带数据总线接口的微处理器组合为一体而构成的一个智能传感器系统; (2)集成化实现：采用微机械加工技术和大规模集成电路工艺技术,利用硅作为基本材料来制作敏感元件、信号调理电路、微处理器单元的,并把它们集成在一块芯片上面构成的,故又可以成为集成智能传感器;主要有两种发展趋势,一种是多功能化与阵列化,加上强大的软件信息处理；另一种是发展谐振式传感器,加上软件信息处理功能;(3)混合实现：根据需要与可能,将系统中各集成化环节,如敏感单元、信号调理电路、微处理器单元、数据总线接口,以不同的组合方式集成在两块或三块芯片上,并装在一个外壳里;第四章信号的转换与调理1何为测量放大电路对其基本要求是什么答：被测量由传感器转为电信号,在没有干扰的情况下,信号源为单一有效信号,直接加到放大器上将微弱信号放大;但在许多场合,传感器输出的微弱电信号还包含有工频、静电和电磁耦合等干扰信号,有时甚至是与有效信号相同频率的干扰信号;称上述干扰为共模干扰;对这种含有共模干扰的信号的放大需要放大电路具有很高的共模抑制比以及高增益,低干扰和高输入阻抗的特点;习惯上,将具有上述特点的放大器称为测量放大器,这样的电路称为测量放大电路;3什么是隔离放大电路是如何实现隔离的,应用于何种场合答：在强电或强电磁干扰的环境中,传感器输出的电信号不可避免地混有静电耦合、电磁耦合以及接地回路等干扰信号;在测试系统中,除了将模拟信号先经低通滤波器滤掉部分高频干扰外,还必须合理地处理接地问题,并将放大器加上静电屏蔽和电磁屏蔽,称作隔离放大技术,具有这种功能的放大器称为隔离放大器;通常,隔离放大器是指输入、输出、电源、电流和电阻上彼此隔离,使输入与输出间没有直接耦合的测量放大器;4简述电压-电流及电流-电压变换器的作用,并举例介绍常用转换方法;答：电压-电流变换器的作用是将输入的电压信号转换成电流信号输出,常用负载浮地的U-I 变换器和差动输入的U-I变换器；而电流-电压变换器的作用是将输入的电流信号变成电压信号,有I-U变换原理电路和通用精密I-U变换器;6什么是无源滤波器什么是有源滤波器各有何优缺点答：采用R、L、C一些无源元件组成的叫做无源滤波器,无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点,至今仍是应用广泛的被动谐波治理方法；而采用无源与有源元件组合而成的叫做有源滤波器,具有不用电感、体积小、重量轻等优点;8程控增益放大器是如何构成的,程序控制软件的作用是什么答：用软件控制实现增益的自动变换的放大器,称为程控增益放大器PGA;是以放大器为基础通过单片机,多路转换开关和电阻网络等一起构成的;程序控制软件的作用是为了自动切换量程,特别是当被测量动态范围较宽时,使用PGA更显示出优越性;。

信号检测期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 在信号检测理论中，信号检测的两个主要参数是：A. 信号强度和噪声大小B. 信号频率和信号幅度C. 信号到噪声比和信号的信噪比D. 信号的信噪比和信号的频率带宽2. 信号检测中的ROC曲线表示的是：A. 信号的频率响应曲线B. 信号的幅度响应曲线C. 接收者操作特征曲线D. 信号的时域特性曲线3. 信号检测理论中，d'值表示的是：A. 信号的信噪比B. 信号的幅度C. 信号的频率D. 信号与噪声的区分能力4. 以下哪个不是信号检测理论中常用的指标：A. 灵敏度B. 特异性C. 准确率D. 信噪比5. 信号检测理论中的β错误是指：A. 漏检B. 误报C. 假阳性D. 假阴性...（此处省略剩余选择题）二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述信号检测理论中的信号到噪声比（SNR）的概念及其重要性。

2. 解释ROC曲线在信号检测中的应用及其优势。

3. 什么是d'值？它在信号检测中的作用是什么？三、计算题（每题15分，共30分）1. 假设一个信号检测系统接收到的信号强度为10，噪声强度为5，请计算该系统的信号到噪声比（SNR）。

2. 给定一个信号检测系统的ROC曲线数据，计算其d'值和β错误。

四、论述题（每题20分，共20分）1. 论述信号检测理论在实际工程中的应用及其重要性。

答案一、选择题1. D2. C3. D4. D5. A...（此处省略剩余选择题答案）二、简答题1. 信号到噪声比（SNR）是信号检测理论中衡量信号在噪声中可检测性的一个重要参数。

它表示信号强度与背景噪声强度的比值。

高SNR意味着信号更容易被检测和识别，而低SNR则意味着信号可能被噪声淹没，难以检测。

2. ROC曲线是接收者操作特征曲线的简称，它用于描述信号检测系统的性能。

通过绘制不同阈值下系统的正确检测率（真阳性率）与错误检测率（假阳性率）的关系，ROC曲线可以直观地展示系统在不同灵敏度水平下的表现。

光电工程考试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 光的波粒二象性是由哪位科学家提出的？A. 牛顿B. 爱因斯坦C. 普朗克D. 麦克斯韦答案：B2. 光电效应中，光电子的最大动能与入射光的频率成正比，这是哪位科学家的发现？A. 牛顿B. 爱因斯坦C. 普朗克D. 麦克斯韦答案：B3. 下列哪种材料不适合用于制造光电探测器？A. 硅B. 锗C. 铜D. 硒答案：C4. 光纤通信中，光信号的传输介质是什么？A. 空气B. 真空C. 玻璃D. 水答案：C5. 激光的产生原理是基于哪种物理现象？A. 光电效应B. 康普顿散射C. 受激辐射D. 多普勒效应答案：C二、填空题（每题2分，共10分）1. 光的波长、频率和速度之间的关系可以用公式______来表示。

答案：c = λν2. 光电效应中，当入射光的频率大于金属的截止频率时，会发生______。

答案：光电效应3. 光纤的折射率分布通常采用______型结构。

答案：梯度折射率4. 激光器中，工作物质被泵浦到高能级后，通过______过程释放能量。

答案：受激辐射5. 光电探测器的响应时间通常与材料的______有关。

答案：载流子寿命三、简答题（每题10分，共20分）1. 简述光电效应的基本原理及其应用。

答案：光电效应是指光照射到物质表面时，物质中的电子被光子激发出来的现象。

其基本原理是光子的能量被物质表面的电子吸收，当光子的能量大于电子的逸出功时，电子就能从物质表面逸出。

光电效应的应用非常广泛，包括光电探测器、光电倍增管、太阳能电池等。

2. 描述光纤通信的基本原理及其优缺点。

答案：光纤通信是利用激光在光纤中传播的特性进行信息传输的一种通信方式。

其基本原理是将激光信号通过光纤传输到接收端，然后通过光电探测器将光信号转换为电信号。

光纤通信的优点包括高带宽、低损耗、抗干扰能力强等；缺点则包括成本较高、需要专业的安装和维护等。

四、计算题（每题15分，共30分）1. 已知激光器的输出功率为100mW，求其对应的光子数流强度。

一、填空：一、填空：11、序列()n u n n n x ÷øöçèæ÷øöçèæ=5cos 5sin )(p p 是不是周期序列，若是周期序列其周期为：周期为：。

1、序列÷øöçèæ÷øöçèæ=5c o s 5s i n )(n n n x p p 是不是周期序列，若是周期序列其周期为：为： 。

2、若系统的差分方程为()()()()21--++=n x n x e n y n x ，则判断系统的因果稳定性 。

3、若()()n R n x 16=,则()p j e X ＝ 4、若根据系统要求设计出的模拟滤波器的系统函数为()2322++=s s s H a ，则根据冲击响应不变法映射生成的数字滤波器的系统函数为（采样周期用T 表示）： 。

5、一个长为190点，另一个长45点的复序列进行线性卷积，如果借助于基2FFT 进行快速卷积，则得到与线性卷积同样结果所需做的FFT 次数是（次数是（ ）（IFFT 可以通过FFT 计算），总的复数乘法次数，总的复数乘法次数 。

6、一线性时不变系统系统函数单位圆外有极点，但它却是因果的，则该系统一定是定是7、若序列x(n)x(n)的长度为的长度为N ，序列y(n)y(n)的长度为的长度为M ，序列)()()(n y n x n z Ä=的长度为L ，则)()()(n y n x n z *=成立的条件是：成立的条件是：8、脉冲响应不变化设计IIR 低通滤波器时模拟滤波器的()s H a 向数字滤波器的)(z H 转换时，必须满足的两个条件是：必须满足的两个条件是： ，9、FIR 系统成为线性相位系统的充要条件是：系统成为线性相位系统的充要条件是： ，1010、、用窗函数法设计出一个FIR 低通滤波器后，低通滤波器后，发现它的过度带太宽，发现它的过度带太宽，发现它的过度带太宽，可采取的可采取的改善措施有：改善措施有：1111、、用窗函数法设计出一个FIR 低通滤波器后，低通滤波器后，发现它的阻带衰减量不足，发现它的阻带衰减量不足，发现它的阻带衰减量不足，可采可采取的改善措施有：取的改善措施有： 1212、、N （N ＝M 2，M 为正整数）点FFT 运算量大约是：复数乘法的运算次数为运算量大约是：复数乘法的运算次数为 复数加法的运算次数复数加法的运算次数二、二、 绘制4点基2的时域抽取IFFT 蝶形图，并用此流程图计算序列()()()323141)(---+=k k k k X d d d 的IDFT 序列)(n x 。

光电检测技术期末试卷试题大全1.选择题1. 红外光电传感器是一种常见的光电检测设备，它的工作原理是通过检测红外线的______来实现对目标物的检测。

A. 强度B. 频率C. 极性D. 相位2. 光电二极管是一种常见的光电检测器件，它的工作原理是基于______效应。

A. 光电B. 热释电C. 雷射D. 压电3. 光电检测技术在工业自动化中的应用主要包括______。

A. 物体检测B. 位置测量C. 温度测量D. 速度测量4. 光电检测器件中，______是用来控制光电转换效率的重要参数。

A. 光敏面积B. 波长范围C. 频率D. 光电流5. 光电检测技术在机器人领域中的应用主要包括______。

A. 图像识别B. 人脸识别C. 声音识别D. 语音识别2.填空题1. 光电检测技术中，______是指通过发光二极管或激光二极管产生光信号的过程。

2. 光电检测器件中，______是指当光照射到光敏元件表面时产生的电荷量。

3. 光电检测技术中，______是指将光信号转化为电信号的过程。

4. 光电检测技术中，______是指通过对检测光信号进行处理获得目标物的信息。

3.简答题1. 请简要描述红外光电传感器的工作原理，并举例说明其在实际应用中的使用场景。

2. 光电二极管与普通二极管相比有什么不同之处？为什么光电二极管被广泛应用于光电检测技术领域？3. 光电检测技术在工业自动化中的应用主要有哪些优势？请列举并解释其中的一两个优势。

4. 光电检测器件的频率响应是什么？如何调节光电检测器件的频率响应？5. 光电检测技术在机器人领域中的应用主要有哪些优势？请列举并解释其中的一两个优势。

4.综合问题现代工业生产过程中，光电检测技术扮演着重要的角色。

请结合实际案例，阐述光电检测技术在工业自动化中的应用，并分析其对提高生产效率和质量的影响。

在答题过程中，可参考以下结构进行撰写：1. 引言：介绍光电检测技术在工业自动化中的重要性和应用需求。

Ω==∴Ω==∴==∴==∴=493)(520)(6.0)lg()lg(1)(4143132112rrrg P r g P E E R E E R E E R R r E S R I U UE S I λ3.5m E hc g μλ0353.12.1/10310626.6/8340=⨯⨯⨯==-eV hc E g 4.1/0==λ3.8答：图a 为恒流偏置电路，图b 为恒压偏置电路。

5.1答：由光窗材料和光电阴极材料决定（短波限由前者，长波限由后者）5.4答：在较强辐射作用下倍增管的灵敏度下降的现象，称为疲劳。

光电倍增管在正常情况使用的情况下，随着时间的积累，灵敏度下降，称为衰老。

其别：疲劳时暂时的现象，避过一段时间后，灵敏度将会全部或部分恢复过来，而衰老是永久的，是不能恢复的。

因为这样做，会使充电后的倍增管的阳极长时间在强辐射下，引起光电倍增管的疲劳和衰老现象。

7.1答：基本原理：检测系统科经光学天线或直接由探测器接收光信号，在起前段还可以经过频率滤波和空间滤波处理。

接收到的光信号入射到光探测器的光敏面上。

同时，光学天线也接收到背景辐射，并与信号光一起入射到探测器光敏面上。

因为光电探测器输出的光电流为：)](1[)](1[t d P h e t d P I P +=+=νηβ。

式中，第一项为直流电平，可以用隔直电容隔掉；第二项为所需要的信号，即光载波的包络检测。

7.2答：（1）利用信号调制及选频技术可一直噪声的引入，噪声的大小与电路的频带宽度成。

正比，因此放大器应该采用带宽尽可能窄的选频放大器或锁放大器。

（调制）(2)将器件制冷，减少热发射，降低产生—复合噪声。

采用半导体制冷、杜瓦瓶液态气体制冷或专用制冷机制冷。

（制冷）（3）采用最佳条件下的偏置电路，使信噪比（S/N ）最大。

（偏置）7.4答：四象限光电池PSD优点 1.结构简单，电路部分不复杂2.在测量精度要求不高场合应用广泛。

1.对于光斑的形状无严格要求，即输出信号与光的聚焦无关，与光的中心能量位置有关。