光電檢測技術-題庫2.doc

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《光電檢測》題庫一、填空題1.對于光電器件而言，最重要的參數(shù)是、和。2.光電倍增管由陽極、光入射窗、電子光學輸入系統(tǒng)、和等構成。3.光電三極管的工作過程分為和。4.激光產(chǎn)生的基本條件是受激輻射、和。5.非平衡載流子的復合大致可以分為和。6.在共價鍵晶體中，從最內(nèi)層的電子直到最外層的價電子都正好填滿相應的能帶，能量最高的是填滿的能帶，稱為價帶。價帶以上的能帶，其中最低的能帶常稱為，與之間的區(qū)域稱為。7.本征半導體在絕對零度時，又不受光、電、磁等外界條件作用，此時導帶中沒有，價帶中沒有，所以不能。8.載流子的運動有兩種型式，和。9.發(fā)光二極管發(fā)出光的顏色是由材料的決定的。10.光電檢測電路一般情況下由、、組成。11.光電效應分為內(nèi)光電效應和效應，其中內(nèi)光電效應包括和，光敏電阻屬于效應。12.半導體對光的吸收一般有、、、和這五種形式。13.光電器件作為光電開關、光電報警使用時，不考慮其線性，但要考慮。14.半導體對光的吸收可以分為五種，其中和可以產(chǎn)生光電效應。15.光電倍增管由陽極、光入射窗、電子光學輸入系統(tǒng)、和等構成，光電倍增管的光譜響應曲線主要取決于材料的性質(zhì)。16.描述發(fā)光二極管的發(fā)光光譜的兩個主要參量是和　　　。17.檢測器件和放大電路的主要連接類型有、和等。18..使用莫爾條紋法進行位移-數(shù)字量變換有兩個優(yōu)點，分別是和。19.電荷耦合器件（CCD）的基本功能是和。20.光電編碼器可以按照其構造和數(shù)字脈沖的性質(zhì)進行分類，按照信號性質(zhì)可以分為 和。21.交替變化的光信號，必須使所選器件的大于輸入信號的頻率才能測出輸入信號的變化。22.隨著光電技術的發(fā)展，可以實現(xiàn)前后級電路隔離的較為有效的器件是。23.硅光電池在偏置時，其光電流與入射輻射通量有良好的線性關系，且動態(tài)范圍較大。24.發(fā)光二極管的峰值波長是由決定的。二、名詞解釋1.光亮度：2.本征半導體：3.N型半導體：4.載流子的擴散運動：5.光生伏特效應：6.內(nèi)光電效應：7.光電效應8.量子效率9.分辨率10.二次調(diào)制11.二值化處理12.光電檢測技術13.響應時間14.熱電偶15.亮度中心檢測法三、判斷正誤1.A/D變換量化誤差不隨輸入電壓變化而變化，是一種偶然誤差。（）2.采樣/保持電路起到信號保持作用的保持電容，電容容量愈大電壓下降愈慢，所以保持電容越大越好。（）3.光電倍增管的光電陰極上發(fā)射出光電子的最大速度隨入射光光子能量的增大而增大。（） 4.影響光電器件探測極限的因素是噪聲，噪聲是可以消除或減小的。（）5.光電倍增管的光譜響應曲線與光電陰極的光譜響應曲線相同，主要取決于光電陰極材料的性質(zhì)。（）6.光敏電阻是光電導效應器件。（）7.CCD驅(qū)動信號中三相與兩相的電極結構是一樣的。（）8.CCD器件按像敏元的排列形式可以分為一維和二維兩種。（）9.光電耦合器件具有信號傳輸?shù)膯蜗蛐?，所以只適用于的直流或數(shù)字脈沖信號。（）10.雪崩二極管在使用時要加高反向偏壓。（）四、簡答題1．光電檢測器件和熱電檢測器件的比較。2．簡述光電池與光電二極管的區(qū)別。3.簡述光電檢測電路設計依據(jù)及其設計要求。4.對于擴散型PiN硅光敏二極管來說，i層主要起到了什么作用？5．簡述變像管和像增強管的工作原理及區(qū)別？6.探測器件在進行極為微弱的信號探測時，有時要放入液氮中使用，為什么？7.簡述光電池與光電二極管的相同點和區(qū)別。8.簡述光電檢測電路的組成及各部分的作用。9.以熱敏電阻探測溫度為例，分析熱敏電阻典型橋路的輸出電壓變化與熱敏電阻溫度變化之間關系？10.光電導體的靈敏度大小取決于哪些因素？為什么要把光敏電阻的形狀制成蛇形？在微弱的光照下，光電導和光強之間是什么樣的關系？11.簡述像點軸外偏移檢測的像偏移法測位移的工作原理.12.雪崩光敏二極管和光電倍增管的異同？13.幀轉(zhuǎn)移型面陣CCD的組成及工作過程？14.簡單畫出光電成像系統(tǒng)的原理方框圖？15.在微弱輻射作用下，光電導材料的光電靈敏度有什么特點？當輻射增強，該特點有何變化？16.PSD器件的主要特點是什么？畫圖說明激光三角法測量中PSD的作用。17.CMOS圖像傳感器與CCD圖像傳感器的主要區(qū)別是什么？18.說明熱釋電攝像管中斬光器的作用。當斬光器的微電機出現(xiàn)不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速變慢故障時，會發(fā)生什么現(xiàn)象？ 19.單元光電信號的二值化處理方法有哪些，其各自有何特點？20.激光掃描系統(tǒng)的組成及測量原理21.光柵莫爾條紋的產(chǎn)生原理及在位移測量中的作用和特點？五、分析題1.簡述差動法雙通道測量系統(tǒng)的工作原理，分析雙通道測量系統(tǒng)比單通道測量系統(tǒng)相比有什么優(yōu)點。2.分析比較增量式編碼器與絕對是編碼器的異同點。3.分析熱釋電探測器的工作原理，并進一步說明為什么熱釋電探測器件要工作在居里溫度以下？4.火炮身管直線度測量系統(tǒng)主要由哪些部分組成？分析如何進行身管內(nèi)膛直線度的測量。5.如何使用激光掃描測量的方式實現(xiàn)圓柱體直徑的測量？6.試說明脈沖法激光測距儀的組成及工作原理，并分析其測距精度？7.如下圖電路所示，簡要說明如何使用光敏電阻實現(xiàn)路燈自動點熄控制？六、設計題1.某造紙廠生產(chǎn)的紙張為寬1米的長條狀，需要切成長2米/張，根據(jù)下圖裁紙機和浮動閾值二值化電路，試設計一個光電檢測系統(tǒng)來實現(xiàn)，闡述其原理并畫出系統(tǒng)示意圖。（a）浮動閾值二值化電路（b）裁紙機2. 試說明脈沖法激光測距儀和相位法激光測距儀的測距原理，并選用適當?shù)姆椒ň_測量出兩座建筑物之間的距離Ｌ，要求△Ｌ≈±５ｃｍ，繪制相應的原理框圖，并簡述其工作原理。3.運用所學知識，設計一套激光監(jiān)聽裝置，要求在10米外用激光器照射房間玻璃，監(jiān)聽房間內(nèi)談話內(nèi)容?！豆怆姍z測》題庫答案一、填空題1.靈敏度弛豫時間光譜響應2.倍增極和陽極3.光電轉(zhuǎn)換光電流放大4.電荷的存儲電荷的轉(zhuǎn)移5.非平衡載流子的復合大致可以分為自由電子與自由空穴直接復合和通過復合中心的間接復合。6.在共價鍵晶體中，從最內(nèi)層的電子直到最外層的價電子都正好填滿相應的能帶，能量最高的是價電子填滿的能帶，稱為價帶。價帶以上的能帶基本是空的，其中最低的能帶常稱為導帶，價帶與導帶之間的區(qū)域稱為禁帶。7.本征半導體在絕對零度時，又不受光、電、磁等外界條件作用，此時導帶中沒有電子，價帶中沒有空穴，所以不能導電。8.載流子的運動有兩種型式，擴散運動和漂移運動。9.發(fā)光二極管發(fā)出光的顏色是由材料的禁帶寬度決定的。10.光電檢測電路一般情況下由光電器件、輸入電路、前置放大器組成。11.光電效應分為內(nèi)光電效應和外光電效應，其中內(nèi)光電效應包括光電導效應和生伏特效應，光敏電阻屬于光電導效應效應。12.本征吸收雜質(zhì)吸收激子吸收自由載流子吸收晶格吸收13.靈敏度14.本征吸收雜質(zhì)吸收15．二次發(fā)射倍增系統(tǒng)陰極光電陰極16.峰值波長半寬度17.電壓放大型電流放大型阻抗變換型 18.位移的放大作用誤差的平均效應19.電荷的存儲電荷的轉(zhuǎn)移20.增量式編碼器、絕對式編碼器21.上限截止頻率22.光電耦合器件23.零24.禁帶寬度一、名詞解釋1.光亮度：光源表面一點處的面元dA在給定方向上的發(fā)光強度dI與該面元在垂直于給定方向的平面上的正投影面積之比，稱為光源在該方向上的亮度：，單位為坎德拉每平方米（cd/m2）。2.本征半導體：完全純凈和結構完整的半導體稱為本征半導體。3.N型半導體：施主能級離導帶底較近，雜質(zhì)的束縛能級略低于導帶底，這樣就可以在常溫下，將束縛態(tài)中的電子激發(fā)到導帶而使導帶中的電子遠多于價帶中的空穴，這種主要由電子導電的半導體稱為N型半導體。4.載流子的擴散運動：在載流子濃度不均勻情況下，載流子無規(guī)則熱運動的自然結果，一般將載流子由熱運動造成的從高濃度處向低濃度處遷移的運動稱為擴散運動。5.光生伏特效應：是把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N效應，它是光照射不均勻半導體或均勻半導體中，光生電子和空穴在空間分開而產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。6.內(nèi)光電效應：光敏物質(zhì)吸收光子后，電子從基態(tài)激發(fā)到高能態(tài)而脫離原子核的束縛，在外電場使用下參與導電的現(xiàn)象。7.光電效應：當光照射到物體上使物體發(fā)射電子或?qū)щ娐拾l(fā)生變化、或產(chǎn)生光電動勢等，這種因光照引起物體電學特性的改變稱為光電效應。8.量子效率：在某一特定波長上每秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)與入射光量子數(shù)之比。9.分辨率：用來表示能夠分辨圖像中明暗細節(jié)的能力。10.二次調(diào)制：將載波隨時間/空間變化，形成多變量載波信號，然后再使其特征參量隨被測信息改變的方法稱作二次調(diào)制。11.二值化處理：將光電信號轉(zhuǎn)換成0、1數(shù)字量的過程稱為光電信號的二值化處理。12.光電檢測技術：是一種非接觸測量的高新技術。它以激光、紅外、光纖等現(xiàn)代光電器件為基礎，通過對載荷有被檢測物體信息的光輻射進行檢測，即通過光電檢測器件接收光輻射并轉(zhuǎn)換為電信號，由輸入電路、放大濾波等檢測電路提取有用信息，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸入計算機進行運算處理，最后顯示或打印輸出。13. 響應時間：描述光電探測器對入射輻射響應快慢的一個參數(shù)，即當入射輻射到光電探測器后或入射輻射遮斷后，光電探測器的輸出上升到穩(wěn)定值或下降到照射前的數(shù)值所需的時間稱為響應時間。14.熱電偶是一種熱敏元件，在接收輻射后引起溫度升高，隨之產(chǎn)生溫差電勢，使用時不外加電源。15.亮度中心檢測法:通過測量目標物空間的亮度分布相對應的像空間照度分布，確定目標能量中心位置的方法稱作亮度中心檢測法一、判斷正誤1.A/D變換量化誤差不隨輸入電壓變化而變化，是一種偶然誤差。（×）2.采樣/保持電路起到信號保持作用的保持電容，電容容量愈大電壓下降愈慢，所以保持電容越大越好。（×）3.光電倍增管的光電陰極上發(fā)射出光電子的最大速度隨入射光光子能量的增大而增大。（√）4.影響光電器件探測極限的因素是噪聲，噪聲是可以消除或減小的。（×）5.光電倍增管的光譜響應曲線與光電陰極的光譜響應曲線相同，主要取決于光電陰極材料的性質(zhì)。（√）6.光敏電阻是光電導效應器件。（√）7.CCD驅(qū)動信號中三相與兩相的電極結構是一樣的。（×）8.CCD器件按像敏元的排列形式可以分為一維和二維兩種。（√）9.光電耦合器件具有信號傳輸?shù)膯蜗蛐?，所以只適用于的直流或數(shù)字脈沖信號。（√）10.雪崩二極管在使用時要加高反向偏壓。（√）二、簡答題1.光電檢測器件是利用物質(zhì)的光電效應把光信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件，響應波長有選擇性，相應快；熱電檢測器件是將輻射能轉(zhuǎn)換成熱能，再將熱能轉(zhuǎn)換成電能的器件。響應波長無選擇性，相應慢。2.相同點：均為光生伏特器件；不同點：光電二極管PN結面積小于光電池；光電池無需偏壓，光敏二極管一般在負偏壓的情況下使用。3.靈敏的光電轉(zhuǎn)換能力 快速的動態(tài)響應能力最佳的信號檢測能力長期工作的穩(wěn)定性和可靠性4.對于擴散型PiN硅光敏二極管來說，i層主要起到了什么作用？答：i層為高阻區(qū)，承受大部分外加電壓，使耗盡區(qū)增大，展寬了光電轉(zhuǎn)換的有效工作區(qū)域；提高了靈敏度；i層一般選擇高電阻率的基體材料，提高了串聯(lián)電阻，提高了擊穿電壓；提高了頻率響應。5.簡述變像管和像增強管的工作原理及區(qū)別？工作原理：都是光電陰極接收輻射，將光學圖像轉(zhuǎn)換為電子數(shù)密度圖像，加有正高壓的陽極起到了電子透鏡的作用，使陰極發(fā)出的電子聚焦成像在熒光屏上，最終得到目標物的圖像。區(qū)別是：變像管是將不可見圖像轉(zhuǎn)換為可見圖像的器件，而像增強管是把強度低于視覺閾值的圖像增強到可以觀察程度的光電成像器件。6.探測器件在進行極為微弱的信號探測時，有時要放入液氮中使用，為什么？答：載流子無規(guī)則的熱運動造成的噪聲稱為熱噪聲。當溫度高于絕對零度時，導體或半導體中每一電子都攜帶著的電量作隨機運動，盡管其平均值為零，但瞬時電流擾動在導體兩端會產(chǎn)生一個均方根電壓，稱為熱噪聲電壓。其平均值為：當時，而且，光電探測器件絕大多數(shù)都是半導體材料，受溫度影響很大。綜上所述，當探測器件在對微弱的信號探測時，為了減少溫度的影響，放入液氮中使用，是非常行之有效的辦法。7.簡述光電池與光電二極管的相同點和區(qū)別。相同點：光敏二極管和光電池都是利用入射光照射到P-N結上產(chǎn)生光生伏特效應的器件；不同點：光電池結面積較大而光電二極管的結面積較小，光電池不需要加偏置電壓而光電二極管需要通過施加負偏壓提高靈敏度。8.簡述光電檢測電路的組成及各部分的作用。 答：光電檢測電路由光電器件、輸入電路和前置放大器組成。光電器件把被測光信號轉(zhuǎn)換成相應的電信號，而輸入電路則是為光電器件提供正常的工作條件，進行電參量的變換，同時完成和前置放大器的電路匹配。光電器件輸出的微弱電信號由前置放大器進行放大，前置放大器另一作用是匹配后置處理電路與檢測器件之間的阻抗。9.以熱敏電阻探測溫度為例，分析熱敏電阻典型橋路的輸出電壓變化與熱敏電阻溫度變化之間關系？電橋電路如圖下所示，其中，和的其暗電阻分別為和，并且有，與關系存在。答：當無外來輻射照射時，調(diào)節(jié)補償電阻，使電橋平衡。此時，電橋輸出。當有輻射作用于熱敏電阻上時，升溫引起電阻的變化為，此時平衡被破壞，開路輸出電壓為：又由給出的已知條件，上式可以化簡為：可見輸出電壓與成比例，并與負載電阻有關。10.光電導體的靈敏度大小取決于哪些因素？為什么要把光敏電阻的形狀制成蛇形？在微弱的光照下，光電導和光強之間是什么樣的關系？答:光電導體的靈敏度可以用光電增益Ｇ表示：。光電導體的非平衡載流子壽命越快，遷移率越大，電極間距越小靈敏度越高。（2分）做成蛇形使電極間距ｌ變小，提高了光敏電阻的靈敏度。（2分）微弱的光照下，光電導和光強之間是直線性光電導關系。（1分）11.簡述像點軸外偏移檢測的像偏移法測位移的工作原理. 當將光束照射到被測物體時．用成像物鏡從另外的角度對物體上的光點位置成像，通過三角測量關系可以計算出物面的軸向偏移。激光器發(fā)出的光線，經(jīng)匯聚透鏡聚焦后垂直入射到被測物體表面上。物體移動或其表面的變化入射點沿光軸方向移動。入射點處的散射光徑接收透鏡入射到（CCD或PSD）光電探測器上。被測表面偏移時，照明光點從移到，相應像點從偏移到，則。只要測出像點的橫向偏移量A，即可計算出待測的物面軸向偏移。12.光電倍增管由光入射窗、光電陰極、電子光學系統(tǒng)、倍增極、陽極組成，光入射到光電陰極產(chǎn)生電子發(fā)射，發(fā)射的電子在電場和電子光學系統(tǒng)的作用會聚加速到倍增極上，經(jīng)N級倍增后，電子被放大N次，最后最陽極收集。外形較大，多用于快速、精密微光測量的場合。（3分）雪崩光電二極管與光電倍增管不同，是基于內(nèi)增益機理，當所加的反向偏壓足夠大時，在結區(qū)產(chǎn)生一個很高的電場，光生電子在這種強電場中可得到極大的加速，同時與晶格碰撞而產(chǎn)生電離雪崩反應。13.該器件由相同像素數(shù)量的成像部分、存儲部分和讀出寄存器三個基本部分組成。（2分）場正程期間（18.4ms）圖像的二維信號電荷被積累在成像區(qū)；場逆程期間（1.6ms）通過加在成像區(qū)和存儲區(qū)電極上的時鐘脈沖使成像區(qū)的整場信號電荷快速轉(zhuǎn)移到存儲區(qū)；下一個場正程期間，成像區(qū)積累光生電荷生成下一場電像，存儲區(qū)所存的上一場圖像信號電荷在時鐘脈沖作用下，在行逆程期間（12微秒）將一行光生電荷送進讀出寄存器，從而使存儲區(qū)內(nèi)各行光生電荷向讀出寄存器方向進一次；在行正程期間，在讀出寄存器脈沖的驅(qū)動下，使一行信號電荷向輸出結構依次轉(zhuǎn)移，經(jīng)輸出極輸出。14.15.微弱輻射作用下，輸出光電流與輸入輻射通量具有線性關系；輻射增強，呈拋物線光電導。16.PSD對入射到光敏面上的光位置敏感，對光斑的形狀沒有嚴格要求，光敏面無需分割 可以連續(xù)測量光斑在光敏面上的位置變化。17.CCD以電荷耦合為基本特征，圍繞信號的產(chǎn)生、存儲、轉(zhuǎn)移和讀取來工作，以行為單位對信號進行讀取。CMOS的信號讀取方式相對靈活，既可以以移位寄存器的形式以行為單位讀取信號，也可以只輸出某一行或某一列的信號，還可以輸出某些點的信號。18.斬光器的主要作用是將恒定的輻射變?yōu)榻蛔冚椛渥饔迷跓後岆娖骷希斴斎胼椛浜愣?，而斬光器微電機不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速變慢時，輸出信號為零或很小。19.固定閾值法：當輸入光電信號高于固定電位Uth時，比較器輸出高電平，即為1；否則輸出低電平。該電路簡單可靠，但受光源的不穩(wěn)定影響較大，需要穩(wěn)定光源。浮動閾值法：閾值電壓為從光源分得一部分光加到光電二極管上，光電二極管在適當偏壓下輸出與光源的發(fā)光度成線性變化的電壓信號，以此信號作閾值，即可得到隨發(fā)光強度浮動的閾值Uth。將Uth加到比較器的反向輸入端，將檢測信號的輸出加到電壓比較器的同向輸入端，在輸出端得到的信號為隨發(fā)光強度浮動的二值化信號，當被測信號高于閾值時輸出高電平。浮動閾值法避免了光電檢測系統(tǒng)的精度受光源的穩(wěn)定性的影響。20.系統(tǒng)組成：激光器、掃描陣鏡、透鏡、物鏡、接收器件21.兩個光柵以一定角度相互重疊，產(chǎn)生的明暗交錯的條紋就是光柵莫爾條紋。光柵莫爾條紋具有位移放大作用、位移對應關系和誤差平均效應。一、分析題1.答：差動法雙通道測量系統(tǒng)工作原理：光源發(fā)出的光借助于反射鏡和透鏡分別沿著基準通道和測量通道并行傳送，在基準通道放置具有已知透過率的標準樣品，出射光經(jīng)檢測器件１接收作為參考信號，在測量通道放置待測樣品，出射光經(jīng)檢測器件２接收并與參考信號比較處理，從而得到測量結果。與單通道相比，雙通道測量系統(tǒng)能夠消除由于光源波動和溫度變化帶來的影響。2.答：（１）增量式編碼器圖案均勻，光信號脈沖一樣，可把任意位置作為基準點，從該點起將位移或轉(zhuǎn)角按一定的量化單位檢測，計量脈沖數(shù)即可折算成位移或轉(zhuǎn)角。零點可以任意予置，測量范圍僅受計數(shù)器容量限制而與光學器件無關。沒有確定的測量點，斷電則丟失當前位置，噪聲的影響造成計數(shù)誤差會逐漸積累，無法輸出絕對位置信息。（2分）?。ǎ玻┙^對式編碼器圖案不均勻，光信號脈沖不一樣，它是在可運動的光學元件的各位置坐標上刻制出表示相應坐標的代碼形式的絕對地址，在元件運動過程中讀取這些代碼實現(xiàn)實時測量坐標的變化。坐標固定，與測量前的狀態(tài)無關，不需要運動時的位置重合；抗干擾能力強，無誤差累積；切斷電源信號消失，但通電后能恢復原狀態(tài)；信號并行傳送，不需要方向判別和可逆計數(shù)等?？蓪⑷我馕恢萌∽髁泓c時需進行一定的運算。（3分）3. 工作原理：用交變的入射輻射照射熱釋電晶體，使得晶體的溫度、晶體的自發(fā)計劃以及由此因此的面束縛電荷均隨入射輻射的頻率變化而變化，如果頻率較大，體內(nèi)電荷來不及中和，結果就使得晶體在與極軸垂直的兩端面間出現(xiàn)開路交流電壓。如果接上相應負載，就會在負載的兩端產(chǎn)生交流信號電壓。（3分）熱釋電器件的極化強度與溫度有關，溫度升高，極化強度降低，升高到一定溫度，自發(fā)極化就突然消失，這個溫度稱為“居里溫度”。在居里點以下，極化強度是溫度的函數(shù)，熱釋電探測器件就是利用這點制造出的熱敏類探測器。即熱釋電探測器件要工作在居里溫度以下。4.火炮身管直線度測量系統(tǒng)主要由激光器、光束準直系統(tǒng)和光電接收及處理電路組成。激光器可采用氦氖激光器，激光器、接收器選用四象限光電池，固定在靶標上，兩者分別放置于炮口和炮尾。將激光束的強度中心作為直線基準，調(diào)整使其對準四象限光電池的檢測中心，移動靶標，探測器件輸出信號，信號處理后輸入到記錄器上記錄不直度曲線。5.激光光束入射到以固定角速度旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鏡反射面上，反射光束經(jīng)反射光學系統(tǒng)變成平行于光軸的掃描光束，再通過接收光學系統(tǒng)被光電傳感器接收。接收器采集到這種光強調(diào)制信號后，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)變成電信號，由微機實時數(shù)據(jù)處理，便可得到工件被測部位的直徑測量結果。6.測距儀的測距原理都是發(fā)射光的調(diào)制信號，經(jīng)目標返回，由光敏元件接收，轉(zhuǎn)換為電信號后經(jīng)處理計算出被測距離L，若發(fā)射接收的時間間隔為t，則。（敘述2分，圖1分）脈沖法激光測距儀的原理是，時間間隔為△ T的時鐘脈沖在門控制電路的作用下向脈寬為t的信號方波內(nèi)填充脈沖，并用計數(shù)器計數(shù)，若計數(shù)值為N，則得：，則（敘述2分，圖1分）脈沖法激光測距的最小可測距離Lmin由時鐘脈沖頻率f決定。f越高，Lmin越小。一般f可達300MHz，對應的Lmin為0.5m。（1分）7.光敏電阻在光照強（白天）的時候電阻小、電路中電流變大，能驅(qū)動繼電器，關閉路燈，在光照弱（晚上）的時候電阻大電路中電流變小，不能驅(qū)動繼電器，繼電器就會接通另一開關，從而打開路燈。一、設計題1.控制刀下落光電接收器分束鏡光源 光源發(fā)出的光被分束鏡分為兩路，一路經(jīng)履帶邊緣透過被光電檢測器件接收變成電壓信號Ui，成為浮動閾值電路的輸入端，另一路直接進入閾值電路的光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換成閾值電壓。當紙進入接收器視場時，光電器件輸出光電流減小，引起輸出電壓的跳變，此時輸出信號Uo為低電平，裁紙刀下落，紙切斷后，器件又恢復照亮時的狀態(tài)，輸出信號Uo為高電平，裁紙刀抬起，如此反復，實現(xiàn)自動裁剪。2.答：測距儀的測距原理都是發(fā)射光的調(diào)制信號，經(jīng)目標返回，由光敏元件接收，轉(zhuǎn)換為電信號后經(jīng)處理計算出被測距離L，若發(fā)射接收的時間間隔為t，則。脈沖法激光測距儀的原理是，時間間隔為△T的時鐘脈沖在門控制電路的作用下向脈寬為t的信號方波內(nèi)填充脈沖，并用計數(shù)器計數(shù)，若計數(shù)值為N，則得：，則脈沖法激光測距的最小可測距離Lmin由時鐘脈沖頻率f決定。f越高，Lmin越小。一般f可達300MHz，對應的Lmin為0.5m。（1分）相位法激光測距儀的原理是間接的測定調(diào)制光波經(jīng)過的時間t后產(chǎn)生的相位移，以代替測定時間t，（為光通量變化的角頻率，f為調(diào)制光波的調(diào)制頻率）從而求出光波所經(jīng)過的路程L。即：。相位法激光測距的最小可測距離Lmin由和f決定，若△=±1o ，則當f=10MHz時，對應的Lmin為4cm。通過比較得出，精確測量出兩座建筑物之間的距離Ｌ，要求△Ｌ≈±５ｃｍ，需要采用相位法激光測距儀。采用半導體激光器作為輻射源，使用諧波電壓供電，從而得到接近正弦的輻射光波，激光輻射經(jīng)光學系統(tǒng)發(fā)射到放置在另一建筑物的反射鏡上，接收器接收的信號相位改變了，代入上述公式，即可計算出兩座建筑物之間的距離Ｌ。3.激光監(jiān)聽與聲源定位系統(tǒng)是利用激光獲得室內(nèi)被監(jiān)聽對象內(nèi)容及位置信息。本文提出一種基于四象限探測器的設計方案，其工作原理為聲源的振動引起玻璃表面的受迫振動，準直的激光光束經(jīng)玻璃反射后產(chǎn)生載有聲源振動信息的反射光，利用四象限探測器(QD)各象限的光積分關系分析反射光斑中心位置信息，并處理即可還原聲音信息，可有效地消除背景光的干擾。聲波經(jīng)過空氣傳播至窗戶、水杯等玻璃物體時，會產(chǎn)生聲壓于玻璃表面，引起玻璃振動。玻璃表面的反應只和直接作用在上面的局部聲壓成正比[5]。因此利用激光束照射到玻璃表面時，受聲波振動影響的玻璃會調(diào)制反射激光。激光監(jiān)聽與聲源定位系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)兩個功能，對被監(jiān)測的房間室內(nèi)的還原，以及對聲源位置的定位。聲音信息還原部分實質(zhì)上是一臺激光監(jiān)聽儀，它主要由激光器及其光機結構，四象限探測器及其驅(qū)動控制處理電路組成。定位功能由三臺激光監(jiān)聽儀和到達時差法定位模塊兩部分共同實現(xiàn)。系統(tǒng)原理結構如圖所示。系統(tǒng)原理結構圖