光電綜合習(xí)題解答

1、光電綜合習(xí)題解答 在光電倍增管變換電路中，要想獲得理想的信噪比（壓低噪聲），較小的暗電流，適應(yīng)的靈敏度和較高的穩(wěn)定度，可以適當(dāng)?shù)兀?B）。 A增加末三級并聯(lián)電容的容量 B 降低電源電壓 C減小末級倍增極與陽極間的電壓 D增加陰極與第一倍增極間的電阻阻值 硅光電池在（ D）偏置時(shí)，其光電流與入射輻射通量有良好的線性關(guān)系，且動態(tài)范圍較大。 A開路 B自偏置 C零伏偏置 D反向偏置 硅光電池在（B）情況下有最大的功率輸出。 A開路 B自偏置 C零伏偏置 D反向偏置 1、 標(biāo)準(zhǔn)鎢絲燈在該方向的發(fā)光強(qiáng)度為多少？2、所發(fā)出的光通量為多少？3、它所發(fā)出的輻射通量又為多少？ 解：解：首先計(jì)算光電探頭對標(biāo)準(zhǔn)鎢絲

2、燈所張的立體角 再計(jì)算光電探頭所接收的光通量 v=EvA=1000.5 cm2=5.010-3(lm) 因而可以計(jì)算出燈在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度Iv Iv=v/=5.010-3/1.2510-5=400(cd) )sr(1025. 12105 . 05242rA燈所發(fā)出的光通量為 燈所發(fā)出的輻射通量為 )lm(50001025. 14100 . 5453vvAEW29401 .175000wveK解：解：根據(jù)維恩位移定律，有 m=2898/T 因此得到液態(tài)金屬的溫度T為 T =2898/0.7245 =4000(K) 再根據(jù)普朗克輻射定律和斯忒潘-波爾茲曼定律，分別得到液態(tài)金屬的峰值光譜輻射出射度

3、Me，S，m和總輻射出射度Me為 Me,s,m= 1.30910-18T5 = 1.34(Wcm-2nm-1) Me=T4 = 5.6710-1240004 = 1.45103(W/cm2) 試求：（1）幕的光照度為多少lx？ （2）幕的反射光出射度為多少lx？ （3）幕每秒鐘吸收多少個(gè)光子？解：解：先將氦氖激光器輸出單色輻射的輻射功率轉(zhuǎn)換為光通量v v=KmV()e=6830.235610-3=0.963(lm)白色屏幕上的光照度應(yīng)為 Ev=v/S=0.963/0.810-4=1.20104 (lx)幕的反射光出射度為 Evr=r Ev=0.961.20104 =1.15104 (lx)幕每

4、秒鐘吸收的光子為 83436ee10310626. 6106106328. 004. 0)1 ()1 (hcrhrN（個(gè)/秒）141064. 7 (1) 長期使用時(shí)，光電倍增管陰極面的極限入射光通量為多少？ (2) 設(shè)陽極電阻為75K，問輸出電壓由背景光為0.1mV變化到0.25mV情況下入射光的照度變化為多少lx？ (3) 已知GDB20的倍增極為Cs3Sb材料，倍增系數(shù)為=0.2(UDD) 0.7，試計(jì)算它的供電電源電壓應(yīng)為多少？它的分壓電阻鏈的電阻值應(yīng)為多少？ (4) 當(dāng)要求輸出信號的穩(wěn)定度為0.1%時(shí)，高壓電源電壓的穩(wěn)定度應(yīng)為多少？解：解：(1) 先根據(jù)已知條件求出GDB20的增益G

5、G=Sa/Sk=100/(6010-6)=1.67106 Ia=kSkG , kmax= Iam/SkG =(410-6)/( 6010-61.67106) =3.9910-8(lm)(2) 設(shè)照度變化引起的輸出電壓變化為U U =(0.25-0.1) 10-3=0.1510-3 (V) 陽極電流的變化為 Ia =U/Ra =0.1510-3/75103=210-9 (A) 陰極電流的變化為 Ik =Ia /G =1.210-9/1.67106=1.210-15 (A) 陰極的光通量變化為 v k =Ik / Sk= 1.210-15/ 6010-6 =210-11(lm)陰極的光照度變化為

6、Ev k =v k / S =v k / (D2)/4 =210-11/ 1.7610-4 =1.1310-7(lx) (3) 它的供電電壓應(yīng)為G =N=(0.2(UDD) 0.7)11=1.67106 由此解出UDD為 UDD=64（V） Ubb=(N+1.5) UDD=800(V)分壓電阻鏈的電阻Ri為 Ri=UDD / IRi而IRi應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Iam=10 410-6 (A)，由此可以選出Ri Ri=100k ; R1=1.5Ri=150k(4) 由于輸出信號的穩(wěn)定度的要求為0.1%，供電電壓的穩(wěn)定度應(yīng)應(yīng)為0.01%/11=0.009%。 試求： （1） 輸出電壓為8V時(shí)的照度為多少lx

7、 ？ （2） 輸出電壓在8V時(shí)，變換電路的電壓靈敏度為多 少（V/ lx）？解：解：(1) 首先看穩(wěn)壓二極管是否工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，9.8(mA)820412bwbbwRUUI穩(wěn)壓二極管工作在穩(wěn)壓區(qū)； 再求流過恒流偏置的光敏電阻的電流Ip, Ip =Ie=(Uw Ube)/Re =1(mA)計(jì)算在不同照度下光敏電阻的阻值光照度為30lx時(shí), R1=(UbbUo1)/ Ip=6( k);光照度為80lx時(shí), R2=(Ubb Uo2)/ Ip=3( k);光照度為E3時(shí), R3=(Ubb Uo3)/ Ip=4( k);7 . 0lglglglg1221EERR由于且，光敏電阻在30到100lx之間的值

8、不變DWRRRUUbbbe0因此，可由7 . 0lglglglg3223EERR求得E3為 lgE3=( lg3- lg4)/0.7+lg80=1.7246 E3=53（lx） (2) 輸出電壓在8V時(shí)，變換電路的電壓靈敏度為Sv Sv=U /E =（ Uo3 Uo2）/（E3 E2） =1/27=0.037(V/lx) U(v) Ec RL U0 0 5 10 15 20 500 400 300 200 100 40 lx 80 lx 120 lx 160 lx 200lx I(A) 解：此題可以用解：此題可以用“圖解法圖解法”解，解， (1) 6V正弦信號的雙峰值為Upp= 17（V） (

9、2) RL=U /I =42.5( k) （3）由圖相似三角形關(guān)系可得電源電壓（EC-22）=17/4 ；故取為EC=26.25V。 （4）由圖可知電路的電壓靈敏度Sv為 Sv=U /E=0.106(V/lx) 而電路的電流靈敏度SI為 SI=I /E=2.5(A/lx)用光電耦合器構(gòu)成或門邏輯電路（畫出電路圖）， 使輸入和輸出電路在電氣上隔離開。 一種實(shí)現(xiàn)如下圖，為使輸入和輸出電路電氣隔離，輸入和輸出電路應(yīng)采用互相隔離的電源供電，在電路圖上兩邊的接地用不同符號表示。 解：解：采用如下方框圖所示的兩個(gè)線陣CCD拼接方式進(jìn)行測量，用二值化數(shù)據(jù)采集接口方式進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集后，由計(jì)算機(jī)計(jì)算出鋼板的寬度LlNlNW202101式中，N1、 N2分別為被測鋼板兩個(gè)邊沿在兩個(gè)線陣CCD所成像的邊沿像元數(shù)，l0為CCD的像元長度，L為兩個(gè)線陣CCD的間距，1、CCD1CCD2驅(qū)動器并行二值化數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)接口電路2分別為兩個(gè)攝像機(jī)鏡頭的橫向放大倍率。（1）電阻RB與RC應(yīng)為多少？（2）試畫出電流I1、I2、IB和IC的方向. （3）當(dāng)背景光的照度為10 lx時(shí)，電流I1為多少？輸出端的電位為多少？ (4) 入射光的照度為100 lx時(shí)的輸出電壓又為多少？ 解：根據(jù)題目所給的已知條件和電路圖，可以標(biāo)定出各電流的方向。再由電路，可找到輸出電壓與入射光照度的