光電信息技術(shù)

1關(guān)于光電信息技術(shù)2內(nèi)容簡(jiǎn)介

光電信息技術(shù)是光子技術(shù)與微電子技術(shù)的結(jié)合，是現(xiàn)代信息技術(shù)的核心，已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。本書(shū)比較全面地介紹了光電信息技術(shù)的物理基礎(chǔ)、電光信息轉(zhuǎn)換、光電信息轉(zhuǎn)換和光電信息技術(shù)的應(yīng)用，比較注重光電信息技術(shù)應(yīng)用的新成果和新發(fā)展。第2頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天3

本書(shū)可供高等院校、科研院所光信息科學(xué)與技術(shù)、測(cè)控技術(shù)與儀器、電子信息工程、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、應(yīng)用物理等專(zhuān)業(yè)的高年級(jí)大學(xué)生和光學(xué)類(lèi)、檢測(cè)類(lèi)、信息類(lèi)、通訊類(lèi)等研究生作為必修課或選修課教材。對(duì)上述領(lǐng)域內(nèi)從事研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)的工程技術(shù)及研究人員也很有參考價(jià)值。第3頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天4

序

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，光子以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，具有極快的響應(yīng)速度，極大的頻寬，信息容量和極高的信息效率推動(dòng)信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，具有越來(lái)越大的競(jìng)爭(zhēng)力，光電信息產(chǎn)業(yè)在市場(chǎng)的份額逐年增加。光子技術(shù)與微電子技術(shù)結(jié)合，相互交叉、相互滲透與補(bǔ)充已經(jīng)成第4頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天5

為信息科學(xué)技術(shù)的主體之一，光子和微電子是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，光電信息產(chǎn)業(yè)已成為世界上發(fā)達(dá)國(guó)家的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。美國(guó)政府已將光子學(xué)與光子技術(shù)列為國(guó)家發(fā)展的重點(diǎn)，認(rèn)為該領(lǐng)域“在國(guó)家安全與經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)方面有深遠(yuǎn)的意義和潛力”，并肯定“通信和計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展的未來(lái)世界屬于光子學(xué)領(lǐng)域”，第5頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天6

美國(guó)商務(wù)部指出：“90年代，全世界光子產(chǎn)業(yè)以比微電子產(chǎn)業(yè)高得多的速度發(fā)展，誰(shuí)在光子產(chǎn)業(yè)方面取得主動(dòng)權(quán)，誰(shuí)就將在21世紀(jì)的尖端科技的較量中奪魁”。在德國(guó)，政府已確定光子學(xué)是本世紀(jì)初“對(duì)保持德國(guó)在國(guó)際技術(shù)市場(chǎng)上的先進(jìn)地位至關(guān)重要的關(guān)鍵技術(shù)之一”。在日本有評(píng)論認(rèn)為‘21世紀(jì)具有代表意義的主導(dǎo)產(chǎn)第6頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天7

業(yè)，第一是光子產(chǎn)業(yè)，第二是信息通信產(chǎn)業(yè)……”。我國(guó)政府十分重視光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，已將它列入國(guó)民經(jīng)濟(jì)優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域，把光電子產(chǎn)業(yè)列為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展計(jì)劃，繼1986年3月王大恒等四位專(zhuān)家倡導(dǎo)的“863計(jì)劃”之后，在此基礎(chǔ)上開(kāi)始了“973計(jì)劃”，這兩個(gè)高科技計(jì)劃的第7頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天8

重點(diǎn)是光電子產(chǎn)業(yè)。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)資料顯示，世紀(jì)具有代表意義的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，第一是光子產(chǎn)業(yè)，第二是信息通信產(chǎn)業(yè)……”。

我國(guó)政府十分重視光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，已將它列入國(guó)民經(jīng)濟(jì)優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域，把光電子產(chǎn)業(yè)列為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展計(jì)劃，繼1986年3月王大恒等四位第8頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天9

專(zhuān)家倡導(dǎo)的“863計(jì)劃”受信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化浪潮的推動(dòng)，中國(guó)的光電信息市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)也呈現(xiàn)出高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，成為拉動(dòng)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的第一支柱行業(yè)。1999年底全國(guó)范圍內(nèi)建成了“八橫八縱”的光纜網(wǎng)．武漢、廣東和長(zhǎng)春等地提出了建設(shè)中國(guó)光谷的規(guī)劃?，F(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，迫切需要培第9頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天10

養(yǎng)一大批掌握光電信息技術(shù)的專(zhuān)門(mén)人才，也迫切需要普及光電信息技術(shù)方面的基礎(chǔ)知識(shí)，然而，目前系統(tǒng)介紹這方面內(nèi)容的書(shū)籍少見(jiàn)。《光電信息技術(shù)》一書(shū)的出版，正好填補(bǔ)了這方面的空白。本書(shū)作者多年來(lái)一直在上海理工大學(xué)等高校的信息類(lèi)和測(cè)控類(lèi)專(zhuān)業(yè)講授這方面內(nèi)容的課程，并從事光電信息技術(shù)方面的第10頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天11

科研工作，實(shí)踐中積累的教學(xué)、科研經(jīng)驗(yàn)有助于作者較深刻地理解光電信息技術(shù)的原理、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，本書(shū)對(duì)光電信息技術(shù)理論基礎(chǔ)、電光信息轉(zhuǎn)換、光電信息轉(zhuǎn)換和光電信息技術(shù)應(yīng)用等進(jìn)行了系統(tǒng)的講述，且條理清晰，層次分明，深入淺出，實(shí)用性強(qiáng)，對(duì)這一領(lǐng)域的最新發(fā)展也都有所包含，有些內(nèi)容是作者第11頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天12

直接的科研成果。相信本書(shū)的出版將有益于高等院校、科研院所的教學(xué)、科研和人才培養(yǎng)工作，也有益于有關(guān)工程技術(shù)人員了解、掌握和應(yīng)用光電信息技術(shù)方面的最新知識(shí)。

中國(guó)工程院院士

莊松林

2001．12第12頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天13前言

現(xiàn)代信息技術(shù)包含信息采集、信息傳輸和信息處理等內(nèi)容。信息采集：類(lèi)似于人的感官系統(tǒng)，負(fù)責(zé)獲得原始的信息，主要由各類(lèi)傳感器完成。傳感器是將各類(lèi)原始信息（被測(cè)控的非電物理量）轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的易于處理的電信號(hào)輸出的裝置。在人的一生中，獲得信息量最大的感官是眼睛，第13頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天14

通過(guò)光獲得的信息占總信息量的80％左右。同樣，在各類(lèi)傳感器中，光電傳感器以大容量、非接觸、在線(xiàn)和主動(dòng)獲取信息而脫潁而出，可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)（高精度）和光子級(jí)（弱信號(hào)）測(cè)量，滿(mǎn)足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)信息獲取的要求。信息傳輸：類(lèi)似于人的神經(jīng)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)信息的傳送，屬通訊領(lǐng)域。傳統(tǒng)的通訊分有線(xiàn)（電纜）和無(wú)線(xiàn)（電磁波）第14頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天15

兩種，然而，這種通訊方式已滿(mǎn)足不了現(xiàn)代大信息傳輸?shù)囊蟆Ｓ谑?，大容量和高帶寬的光通訊就誕生了，有線(xiàn)光通訊（光纜）正在替代電纜通訊，無(wú)線(xiàn)光通信也正在研制和發(fā)展中。信息處理：類(lèi)似于人的大腦系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)信息的綜合處理，顯然由電子計(jì)算機(jī)完成。然而，盡管電子計(jì)算機(jī)處理速度在不斷提高，但還是滿(mǎn)足不了人們第15頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天16

的要求，于是，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就誕生了，人們借助于光通信技術(shù)的發(fā)展，利用信息高速公路（光網(wǎng)）的多臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)得到或處理信息。為了進(jìn)一步滿(mǎn)足人們對(duì)大信息處理的要求，光計(jì)算機(jī)也正在研制中。從上述分析可知，現(xiàn)代信息技術(shù)的主體是光子技術(shù)與微電子技術(shù)，而光子技術(shù)與微電子技術(shù)結(jié)合，它們相互交叉、相互滲透與補(bǔ)充，就形成了光電信息技術(shù)，光第16頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天17

電信息技術(shù)的主要內(nèi)容是電－光信息轉(zhuǎn)換和光－電信息的轉(zhuǎn)換及其應(yīng)用，是現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)和核心。光電信息技術(shù)發(fā)展之迅速使人驚嘆萬(wàn)分，但此類(lèi)內(nèi)容的圖書(shū)顯得遠(yuǎn)不能適合目前我國(guó)光電信息技術(shù)發(fā)展的需要，高等院校和科研院所各相關(guān)專(zhuān)業(yè)的本科生和研究生也迫切需要一本合適的教材，為此作者編寫(xiě)了這本比較系統(tǒng)介紹光電第17頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天18

信息技術(shù)理論、器件和應(yīng)用的教材。本書(shū)是作者多年來(lái)從事光電信息技術(shù)方面教學(xué)和科研的成果匯編，也是國(guó)內(nèi)外光電信息技術(shù)發(fā)展的縮影。在編寫(xiě)中，作者力圖條理清晰，層次分明，深入淺出，降低學(xué)習(xí)難度，提高實(shí)用價(jià)值，讀者只要具有大學(xué)物理和電子技術(shù)知識(shí)，就可學(xué)習(xí)本書(shū)內(nèi)容，在掌握本書(shū)內(nèi)容后有能力去接收日新月異的新成果并不斷第18頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天19

設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)光電信息技術(shù)應(yīng)用的新產(chǎn)品。當(dāng)然，由于光電信息技術(shù)發(fā)展迅速，涉及的學(xué)科范圍很寬，加上作者的知識(shí)局限，難免在書(shū)中存在錯(cuò)漏，請(qǐng)讀者不吝指正。本書(shū)由東華大學(xué)吳國(guó)良副教授編寫(xiě)第一章，上海理工大學(xué)馬軍山博士編寫(xiě)第二章和第四章的三、四節(jié)，其余有上海理工大學(xué)楊永才副教授編寫(xiě)，并負(fù)責(zé)第19頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天20

全書(shū)的統(tǒng)稿工作。上海理工大學(xué)秦積榮教授為本書(shū)的編寫(xiě)提供了大量原始資料，并擔(dān)任本書(shū)的主審。最后作者要感謝中國(guó)工程院莊松林院士為本書(shū)寫(xiě)了序，感謝上海市高校課程建設(shè)基金對(duì)本書(shū)出版的資助，感謝上海理工大學(xué)課程建設(shè)基金和東華大學(xué)教材出版基金對(duì)本書(shū)的資助。作者2002．1

第20頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天21

目錄序前言第一章：光電信息技術(shù)物理基礎(chǔ)

§1.1理論基礎(chǔ)

§1.1.1半導(dǎo)體能帶理論

§1.1.2光電發(fā)射效應(yīng)

§1.1.3光電導(dǎo)效應(yīng)

§1.1.4光伏效應(yīng)

§1.1.5熱釋電效應(yīng)第21頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天22§1.2光學(xué)基礎(chǔ)

§1.2.1光的概念與度量

§1.2.2光學(xué)器件

§1.2.3光通量調(diào)制§1.3電路基礎(chǔ)

§1.3.1放大

§1.3.2濾波

§1.3.3比較

§1.3.4采樣保持

§1.3.5電子開(kāi)關(guān)第22頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天23第二章：電光信息轉(zhuǎn)換

§2.1發(fā)光二極管(LED)§2.2半導(dǎo)體激光器(LD)§2.3液晶顯示器(LCD)§2.4陰極射線(xiàn)管(CRT)§2.5等離子顯示(PDP)第三章：光電信息轉(zhuǎn)換

§3.1光電信息轉(zhuǎn)換器件

§3.1.1光電倍增管

§3.1.2光敏電阻第23頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天24§3.1.3光電池

§3.1.4光敏二極管

§3.1.5光敏三極

§3.1.6熱釋電

§3.2光電信息轉(zhuǎn)換集成器件

§3.2.1位置傳感器(PSD)§3.2.2電荷耦合器(CCD)§3.3光電信息轉(zhuǎn)換組合器件

§3.3.1光電耦合器

§3.3.2光電編碼器第24頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天25§3.3.3光纖陀螺第四章：光電信息應(yīng)用技術(shù)

§4.1光電檢測(cè)

§4.1.1光電檢測(cè)基本方法

§4.1.2幾何量檢測(cè)

§4.1.3機(jī)械量檢測(cè)

§4.1.4溫度檢測(cè)

§4.1.5機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)

§4.2光電控制

§4.2.1光電繼電器第25頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天26§4.2.2光電遙控

§4.2.3光纖開(kāi)關(guān)

§4.3光纖通信

§4.3.1光纖通信原理及構(gòu)成

§4.3.2光纖通信系統(tǒng)

§4.3.3光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

§4.4光纖傳感器

§4.4.1元件型光纖傳感器

§4.4.2傳輸型光纖傳感器第26頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天27§4.5其它應(yīng)用

§4.5.1激光打印機(jī)與復(fù)印機(jī)

§4.5.2光盤(pán)存儲(chǔ)

§4.5.3攝像機(jī)和數(shù)碼相機(jī)

§4.5.4攝像測(cè)量

附1思考題與習(xí)題

附2主要參考資料.第27頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天28參考文獻(xiàn)1、

田民波

編著，電子顯示，清華大學(xué)出版社，2001年5月2、

全子一，張家謀，劉誠(chéng)

編著，電視學(xué)基礎(chǔ)，國(guó)防工業(yè)出版社，1985年6月3、

楊祥林主編，光纖通信系統(tǒng)，國(guó)防工業(yè)出版社，2000年1月4、

李澤民

編著，光纖通信（原理和技術(shù)），科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1992年6月5、

劉增基，周洋溢，胡遼林，周綺麗編著，光纖通信，西安電子科技大學(xué)出版社，2001年8月6、

趙梓森等編著，光纖通信工程，人民郵電出版社，1994年5月7、

孫學(xué)軍，張述軍等編著，DWDM傳輸系統(tǒng)原理與測(cè)試，人民郵電出版社，2000年2月8、

王惠文主編，光纖傳感技術(shù)與應(yīng)用，國(guó)防工業(yè)出版社，2001年4月9、

劉瑞復(fù)，史錦珊主編，光纖傳感器及其應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，1987年8月第28頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天29附1：思考題與習(xí)題1．簡(jiǎn)述常用光電信息轉(zhuǎn)換器件的名稱(chēng)，原理，主要特性和實(shí)用輸出電路。2．發(fā)光二極管工作時(shí)加正向還是反向電壓？它輸出的光強(qiáng)由什么控制？發(fā)光二極管和光敏二極管電路中的電阻R各起什么作用？3．請(qǐng)?jiān)诠怆娎^電器的亮通控制電路中加入施密特觸發(fā)器電路，并分析其結(jié)果，畫(huà)出當(dāng)照射光為矩形脈沖時(shí)電路各點(diǎn)的電壓波形圖。4。請(qǐng)用電子開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)一個(gè)光控電路，要求低壓區(qū)和高壓區(qū)完全隔離，而且能控制大功率器件工作。第29頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天305．在光電測(cè)長(zhǎng)儀中（圖4.1.2－10），如平臺(tái)非單向移動(dòng)時(shí)計(jì)數(shù)器就要誤計(jì)脈沖而造成測(cè)量誤差，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)方案來(lái)校正此誤差。6．如何用兩臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行測(cè)距？設(shè)定對(duì)應(yīng)點(diǎn)在兩畫(huà)面中的位置和兩攝像機(jī)的幾何位置，畫(huà)出幾何圖形并推導(dǎo)出計(jì)算公式。7．試設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)中用光投影法測(cè)距的方案，敘述原理，畫(huà)出對(duì)應(yīng)的波形圖和電子線(xiàn)路圖。8．試設(shè)計(jì)一個(gè)用于水下作業(yè)的光纖開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，用雙向可控硅控制用電器。請(qǐng)畫(huà)出全部電子線(xiàn)路圖。第30頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天319．試用光電元器件實(shí)現(xiàn)以下功能（畫(huà)出電路圖）（1）光致發(fā)光。

（2）

光止發(fā)光。（3）光照開(kāi)啟門(mén)電路。（4）光照關(guān)閉門(mén)電路。（5）

傳送帶上小物體計(jì)數(shù)電路（畫(huà)出結(jié)構(gòu)圖和電路圖,標(biāo)明雜光方向）。（6）傳送帶上大物體計(jì)數(shù)電路（畫(huà)出結(jié)構(gòu)圖和電路圖,標(biāo)明雜光方向）。10.試設(shè)計(jì)一個(gè)在線(xiàn)自動(dòng)測(cè)長(zhǎng)裝置，即對(duì)傳送帶上運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行自動(dòng)測(cè)長(zhǎng)。要求：（1）敘述測(cè)長(zhǎng)原理。（2）

畫(huà)出結(jié)構(gòu)原理框圖。（3）

畫(huà)出電子線(xiàn)路圖。（4）

敘述提高測(cè)量精度的措施。第31頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天3211.畫(huà)出用線(xiàn)陣CCD測(cè)量運(yùn)動(dòng)熱鋼板長(zhǎng)度的結(jié)構(gòu)示意圖，敘述CCD測(cè)長(zhǎng)的原理，畫(huà)出CCD測(cè)長(zhǎng)的原理框圖。畫(huà)出測(cè)量時(shí)CCD輸出信號(hào)的波形，并設(shè)計(jì)出供計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的放大比較整形電路。12.光控電焊眼罩工作原理如圖4.2.1－11所示，當(dāng)液晶屏P不通電時(shí)，液晶是透明.的，眼睛可以通過(guò)液晶屏看到焊點(diǎn)的情況。當(dāng)液晶屏P通電時(shí),液晶發(fā)生偏轉(zhuǎn)，透光度大大減小。電焊光不會(huì)對(duì)眼睛產(chǎn)生危害。圖中，RD2用來(lái)接收電焊強(qiáng)光，RD1用來(lái)接收外界自然光。試分析該裝置的工作原理，指出各元器件的作用。第32頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天3313.

試設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用的光電檢測(cè)或光電控制裝置，要求：

(1)

大膽想象，有創(chuàng)新意識(shí)，又有實(shí)用價(jià)值。

(2)

敘述原理，畫(huà)出原理框圖。

(3)

畫(huà)出電子線(xiàn)路圖，不能畫(huà)出部分用框圖代替。

(4)

敘述提高測(cè)量精度或防干擾措施。14.

試設(shè)計(jì)一臺(tái)光電防盜報(bào)警裝置,要求：

(1)

敘述防盜報(bào)警原理。

(2)

畫(huà)出原理框圖。

(3)

畫(huà)出電子線(xiàn)路圖。

(4)

要有防干擾措施，以防誤報(bào)。

(5)

要有延時(shí)裝置。第33頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天3415.

試圖示并敘述光盤(pán)存儲(chǔ)及讀數(shù)的原理。16.

試設(shè)計(jì)一個(gè)霓虹燈自動(dòng)控制電路，要求：

(1)

天黑霓虹燈自動(dòng)開(kāi)啟，天亮則自動(dòng)關(guān)閉。

(2)

畫(huà)出原理框圖，敘述控制原理。

(3)

設(shè)計(jì)全部控制電路。

(4)

晚上暴雨閃電時(shí)，霓虹燈不能出現(xiàn)閃耀現(xiàn)象，敘述采取的措施。17.

試設(shè)計(jì)一個(gè)煤氣泄漏自動(dòng)保護(hù)裝置，要求：

(1)

煤氣點(diǎn)燃后，自動(dòng)保護(hù)裝置同時(shí)開(kāi)始工作。

(2)

當(dāng)物體煮開(kāi)溢出時(shí)，火苗變小或熄滅，保護(hù)裝置自動(dòng)報(bào)警或自動(dòng)關(guān)閉煤氣閥門(mén)。

(3)

敘述測(cè)控原理，畫(huà)出裝置的原理框圖。

(4)

設(shè)計(jì)全部電子線(xiàn)路圖。

(5)

敘述該裝置的使用方法。第34頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天3518.

試設(shè)計(jì)一個(gè)能精確測(cè)出自行車(chē)車(chē)速的裝置,要求：

(1)

敘述測(cè)量方法。

(2)

畫(huà)出原理框圖并敘述測(cè)量原理。

(3)

設(shè)計(jì)全部電子線(xiàn)路圖。

(4)

顯示裝置應(yīng)固定在車(chē)把上，采用何種顯示方式？試提出實(shí)現(xiàn)方案。

(5)

騎車(chē)人在知道車(chē)速的同時(shí)，是否可同時(shí)知道自己所騎的路程？請(qǐng)?zhí)岢鰧?shí)現(xiàn)方案19.

車(chē)燈亮度全自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。一般汽車(chē)前燈都有強(qiáng)弱二檔，按規(guī)定，汽車(chē)在晚上行駛?cè)缬鰧?duì)面有車(chē)駛來(lái)，須將車(chē)燈打至弱檔，以免對(duì)方司機(jī)眩目而造成撞車(chē)事故。然而，由于種種原因，有些司機(jī)很難做到這一點(diǎn)，第35頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天36

因而晚間事故時(shí)有發(fā)生。車(chē)燈亮度全自動(dòng)控制系統(tǒng)由光電傳感器和單片微機(jī)(或計(jì)算機(jī))系統(tǒng)組成，根據(jù)入射光信號(hào)的不同，自動(dòng)將車(chē)燈置于強(qiáng)檔、弱檔或關(guān)閉狀態(tài)。

(1)

白天行駛時(shí)，光電傳感器接收到較強(qiáng)的且強(qiáng)度基本不變的光信號(hào)，車(chē)燈將關(guān)閉。

(2)

當(dāng)汽車(chē)晚上行駛在城市或裝有路燈的馬路上時(shí)，光電傳感器接收到近似于正弦變化規(guī)律的且比較弱的光信號(hào)，車(chē)燈將開(kāi)啟在弱檔。

(3)

當(dāng)汽車(chē)晚上行駛在郊外時(shí)，光電傳感器接收不到接收到很弱的光信號(hào)，車(chē)燈將開(kāi)啟在強(qiáng)檔。

(4)

當(dāng)對(duì)面有車(chē)開(kāi)來(lái)時(shí)，光電傳感器接收到的光信號(hào)強(qiáng)度逐步增大（說(shuō)明對(duì)方車(chē)正在接近）或強(qiáng)度突然大幅度第36頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天37

變?。ㄕf(shuō)明對(duì)方已關(guān)閉強(qiáng)光燈），車(chē)燈將開(kāi)啟至弱檔，直到接收不到光信號(hào)（說(shuō)明車(chē)已經(jīng)交會(huì)），才重新點(diǎn)亮強(qiáng)光燈。

(5)

整個(gè)控制系統(tǒng)電源受汽車(chē)電門(mén)鑰匙控制，只要汽車(chē)發(fā)動(dòng)，一切進(jìn)入自動(dòng)控制狀態(tài)。試敘述控制原理，畫(huà)出框圖及主要電子線(xiàn)路圖，畫(huà)出軟件流程圖。

20.

鋼廠(chǎng)熱軋的鋼板溫度在900度到1300度,向外輻射紅外光.現(xiàn)要在線(xiàn)檢測(cè)鋼板在熱軋過(guò)程中的長(zhǎng)度.采用CCD作為接收器,要求:(1)

敘述CCD測(cè)長(zhǎng)的原理。第37頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天38(2)

畫(huà)出CCD測(cè)長(zhǎng)的原理框圖。

(3)

畫(huà)出CCD測(cè)長(zhǎng)的電子線(xiàn)路圖〔包括供計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的放大比較整形電路，微機(jī)接口硬件電路等。〕(4)

畫(huà)出測(cè)量的軟件流程圖。21.光電測(cè)控中常用的消除雜散光影響的方法有哪些？22.試敘述光電池的工作原理以及開(kāi)路電壓、短路電流與光照度的關(guān)系。為什么光電池輸出與所接負(fù)載的大小有關(guān)？請(qǐng)畫(huà)出用光電池作為檢測(cè)元件時(shí)的電路并分析之。23.

PIN管和APD管的頻率特性為什么比普通的光敏二極管好？24.

為什么結(jié)型光電器件只有反偏置或零偏置時(shí)才有明顯的光電效應(yīng)？第38頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天3925.

熱電探測(cè)器與光電探測(cè)器比較，在原理上有何區(qū)別？26.

簡(jiǎn)述光電導(dǎo)攝像機(jī)和CCD攝像機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。27.

試比較LED和LD結(jié)構(gòu)、原理和特性的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。28.

試圖示并敘述激光打印機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。29.

如右圖所示，設(shè)光敏電子的暗阻為108歐，亮阻為104歐，E＝12V，為使使其輸出電壓U的變化最大，求：

(1)

R及最大的輸出電壓變化

U。

(2)

若光敏電阻的最大耗散功率為100mw,它的極限電壓為100V，求容許的最大E為多少伏?第39頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天4030.

有一正弦調(diào)制光照射于光敏二極管，其電路如圖所示，R＝RL＝100K，光敏二極管的靈敏度S＝0.1

A/LUX。欲使其輸出電壓Uo＝5V，求所需的照度變化。若R由100K變至50K，問(wèn)輸出電壓Uo變至幾伏？31.

試用光電耦合器組成如下邏輯電路（畫(huà)出電路圖）。

________F＝A

B

CF=A+B32．舉例說(shuō)明脈沖法測(cè)量物理量的工作原理。33．何謂差動(dòng)法？試敘述相敏檢波器的原理、實(shí)用電路和參考信號(hào)的獲得方法。第40頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天4134.在右圖中，光敏二極管的靈敏度S＝0.5

A/

w，參考光通量

2＝10mw,運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)增益AV＝109，若R＝R1＝R2＝1K，Rf＝100K，問(wèn)輸出電壓UO＝2伏時(shí)測(cè)量光路的光通量

1應(yīng)為多少？35．為了統(tǒng)計(jì)進(jìn)入會(huì)場(chǎng)和離開(kāi)會(huì)場(chǎng)的人數(shù)，在進(jìn)出口處放置三個(gè)光源GY1、GY2、GY3，它們分別照射于對(duì)面的光敏二極管GG1、GG2、GG3，如下圖a，當(dāng)人經(jīng)過(guò)時(shí)，光線(xiàn)被遮斷，電路原理如下圖b所示。試說(shuō)明為什么能對(duì)進(jìn)入和離開(kāi)的人分別計(jì)數(shù)，如果用一個(gè)可逆計(jì)數(shù)器代替圖中的兩個(gè)計(jì)數(shù)器，則能測(cè)得留在會(huì)場(chǎng)的人數(shù)。第41頁(yè),共46頁(yè)，2024年2月25日，星期天42

附2：主要參考資料1.田民波．電子顯示，清華大學(xué)出版社，20