光電傳感與檢測技術復習資料

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1、1、為什么要對檢測到的光電信號進行數(shù)據(jù)處理？因為通常由光電傳感器獲得的測量信號是非常微弱的，不能被光電傳感與檢測系統(tǒng)中的計算機直接利用，需要對信號進行放大、調(diào)制、解調(diào)、濾波、運算和數(shù)字化等工作，從而得到真實反映被測對象的物理狀態(tài)和特性的有用信息，達到測量的目的。2、光電傳感器與檢測技術的發(fā)展趨向：1、檢測精度向高精度方向發(fā)展2,、傳感與檢測系統(tǒng)向智能方向發(fā)展3、檢測結(jié)果向數(shù)據(jù)化，實現(xiàn)光電測量與光電控制一體化方向發(fā)展4、光電傳感與檢測系統(tǒng)的檢測功能向綜合性、多參數(shù)等多元化方向發(fā)展5、光電傳感器與檢測系統(tǒng)向小型、快速微型光、機

2、、電檢測系統(tǒng)發(fā)展。3、光電檢測器件的物理效應主要有哪幾類？光電發(fā)射效應、光電導效應、光生伏特效應4、現(xiàn)代紅外探測器中的光子探測器與熱探測器的作用機理、性能及應用特點等方面有哪些差異?光子探測器：利用光電效應，紅外輻射的光子流與探測器的電子相互作用，引起電學量變化。熱探測器：利用紅外熱效應，探測器吸收紅外輻射后溫度升高，引起溫度相關物理量發(fā)生變化，再將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妼W量變化。光子探測器制造成本高，探測靈敏度高，響應速度快，有特定的敏感波長，處理系統(tǒng)復雜，一般需要制冷系統(tǒng)，功耗大。熱探測器：響應靈敏度與波長無關，常溫下可工作，響應

3、速度慢，探測率低于光子探測器，功耗低，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉。5、解釋PN結(jié)的光生伏特效應和光電池的工作原理光生伏特：紅外輻射到半導體材料形成的PN結(jié)時，PN結(jié)內(nèi)電場的作用下，N區(qū)的空穴移向P區(qū)，P區(qū)的電子移向N區(qū)。PN結(jié)開路時，PN結(jié)的兩端就產(chǎn)生一個光生電動勢。光電池：光照射到光電池上時，被PN結(jié)吸收的光以光子的形式與半導體中的電子碰撞，在PN結(jié)中產(chǎn)生電子-空穴對，光照產(chǎn)生的電子-空穴對在PN結(jié)內(nèi)建電場的作用下移動，其中空穴向P區(qū)移動，電子向N區(qū)移動，從而使P區(qū)帶正電，N區(qū)帶負電，在PN結(jié)兩端產(chǎn)生光生電動勢。6、發(fā)光二極管發(fā)

4、光原理當給PN結(jié)加正向電壓時，溝區(qū)導帶電子可以逃過PN結(jié)的勢壘進入P區(qū)，于是在PN結(jié)附近稍偏于P區(qū)的地方，高能態(tài)的電子與空穴相遇，便產(chǎn)生光復合，從而發(fā)光。7、什么是光學調(diào)制？有哪些調(diào)制方法？特點是什么？利用調(diào)制器件對光輻射的強度、振幅、頻率或相位按一定要求進行有規(guī)律變化，這叫光學調(diào)制；分為電光調(diào)制：利用某些晶體在電場作用下折射率改變的現(xiàn)象；聲光調(diào)制：利用聲波在某些介質(zhì)中傳播時，密度或折射率改變的原理；磁光調(diào)制：利用法拉第旋轉(zhuǎn)效應，線偏振光在外加磁場作用下，偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)，再通過檢偏器實現(xiàn)調(diào)制。8、試從工作原理方面比較直接

5、檢測系統(tǒng)和光外差檢測系統(tǒng)的特點1直接檢測系統(tǒng)只能檢測信號光的振幅或強度，光外差檢測還可以檢測信號光的頻率和相位2直接檢測系統(tǒng)適合強光檢測，光外差檢測具有較高的轉(zhuǎn)換增益，適合弱光信號檢測3直接檢測系統(tǒng)需要外加濾光片濾除雜散光，光外差檢測系統(tǒng)本身具有良好的濾波性能，空間濾波性和光譜濾波性4直接檢測系統(tǒng)在弱光檢測時信噪比惡化，光外差檢測系統(tǒng)輸出信號比沒有任何損失5直接檢測系統(tǒng)的構(gòu)成簡單便于調(diào)試，光外差檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜調(diào)試復雜。9、熱釋電紅外傳感應用于檢測時有哪些技術上的要求？1輸入與輸出成比例，直線性好，靈敏度高。2內(nèi)部噪聲小，

6、且具有抗外部噪聲的能力3熱成像系統(tǒng)可產(chǎn)生整個目標紅外輻射的分布圖像4滯后漂移誤差小5動態(tài)特性好10、為什么用紅外氣體檢測方法可檢測到氣體的體積分數(shù)？紅外線通過裝有某種氣體容器時，紅外強度減弱，且減弱程度是容器內(nèi)活動氣體分子數(shù)量的函數(shù)，而且每一類氣體與紅外光相互作用只在特定波長范圍內(nèi)存在，所以利用這機理可以測定氣體體積分數(shù)。11、雙通道紅外氣體分析系統(tǒng)測量時為什么要采用兩個通道？兩條通道采用不同濾光片，一條通道用于探測吸收后的紅外光能量，作為氣測通道電壓信號Vgas；一條通道探測未經(jīng)吸收的紅外光能量，作為參比通道電壓信號Vr

7、ef。根據(jù)兩個信號可反映出能量衰減，即可反映待測氣體的體積分數(shù)。12、解釋用TDLAS技術檢測氣體體積分數(shù)的結(jié)果不受背景氣體的影響的原因答：用TDLAS技術測量時，選擇被測氣體位于特定波長的吸收譜線，避免了背景氣體組分對被測氣體的交叉吸收干擾。由于測量光的譜寬遠小于被測氣體單吸收譜線寬度，其頻率調(diào)制掃描范圍也僅包含被測氣體單吸收譜線，因此避免了氣體交叉干擾，保證測量準確性。13、激光平面干涉測量裝置中干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的條件有哪些？這一現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的？兩相干光存在恒定相位差，利用物光、參考光形成干涉，利用相位調(diào)制器改變相位差，

8、還有對光束分光后形成多幅相差形成干涉參考鏡下表面將光束分為測量光和參考光。14、在風力發(fā)電中為什么能用激光技術如何測風速？當光照射運動粒子時，會產(chǎn)生頻率變化的散射光，通過光探測器測量該散射光的波動信號可以得到多普勒頻移。再根據(jù)Δv=2v/λ，只要知道激光波長λ和多普勒頻移Δv就可以的到風速v。15、簡述