光电综合习题解答PPT学习教案

1、会计学1光电综合习题解答光电综合习题解答1、 标准钨丝灯在该方向的发光强度为多少？2、所发出的光通量为多少？3、它所发出的辐射通量又为多少？ 解：解：首先计算光电探头对标准钨丝灯所张的立体角 再计算光电探头所接收的光通量 v=EvA=1000.5 cm2=5.010-3(lm) 因而可以计算出灯在该方向上的发光强度Iv Iv=v/=5.010-3/1.2510-5=400(cd) )sr(1025. 12105 . 05242rA第1页/共19页灯所发出的光通量为 灯所发出的辐射通量为 )lm(50001025. 14100 . 5453vvAEW29401 .175000wveK解：解：根据

2、维恩位移定律，有 m=2898/T 因此得到液态金属的温度T为 T =2898/0.7245 =4000(K) 第2页/共19页四、某输出功率为四、某输出功率为6mW的氦氖激光器，发出波长为的氦氖激光器，发出波长为0.6328m的的光束，均匀地投射到光束，均匀地投射到0.8cm2的白色屏幕上。已知屏幕的反射系数的白色屏幕上。已知屏幕的反射系数为为0.96，设光速，设光速C= 3 108m/s，普朗克常数，普朗克常数 h = 6.626 10-34js ，氦，氦氖激光的明视觉光谱光视效率氖激光的明视觉光谱光视效率V(632.8nm) = 0.235， 再根据普朗克辐射定律和斯忒潘-波尔兹曼定律，

3、分别得到液态金属的峰值光谱辐射出射度Me，S，m和总辐射出射度Me为 Me,s,m= 1.30910-18T5 = 1.34(Wcm-2nm-1) Me=T4 = 5.6710-1240004 = 1.45103(W/cm2) 试求：（1）幕的光照度为多少lx？ （2）幕的反射光出射度为多少lx？ （3）幕每秒钟吸收多少个光子？第3页/共19页解：解：先将氦氖激光器输出单色辐射的辐射功率转换为光通量v v=KmV()e=6830.235610-3=0.963(lm)白色屏幕上的光照度应为 Ev=v/S=0.963/0.810-4=1.20104 (lx)幕的反射光出射度为 Evr=r Ev=0

4、.961.20104 =1.15104 (lx)幕每秒钟吸收的光子为 83436ee10310626. 6106106328. 004. 0)1 ()1 (hcrhrN（个/秒）141064. 7第4页/共19页 (1) 长期使用时，光电倍增管阴极面的极限入射光通量为多少？ (2) 设阳极电阻为75K，问输出电压由背景光为0.1mV变化到0.25mV情况下入射光的照度变化为多少lx？ (3) 已知GDB20的倍增极为Cs3Sb材料，倍增系数为=0.2(UDD) 0.7，试计算它的供电电源电压应为多少？它的分压电阻链的电阻值应为多少？ (4) 当要求输出信号的稳定度为0.1%时，高压电源电压的稳

5、定度应为多少？解：解：(1) 先根据已知条件求出GDB20的增益G G=Sa/Sk=100/(6010-6)=1.67106第5页/共19页 Ia=kSkG , kmax= Iam/SkG =(410-6)/( 6010-61.67106) =3.9910-8(lm)(2) 设照度变化引起的输出电压变化为U U =(0.25-0.1) 10-3=0.1510-3 (V) 阳极电流的变化为 Ia =U/Ra =0.1510-3/75103=210-9 (A) 阴极电流的变化为 Ik =Ia /G =1.210-9/1.67106=1.210-15 (A) 阴极的光通量变化为 v k =Ik /

6、Sk= 1.210-15/ 6010-6 =210-11(lm)第6页/共19页阴极的光照度变化为 Ev k =v k / S =v k / (D2)/4 =210-11/ 1.7610-4 =1.1310-7(lx) (3) 它的供电电压应为G =N=(0.2(UDD) 0.7)11=1.67106 由此解出UDD为 UDD=64（V） Ubb=(N+1.5) UDD=800(V)分压电阻链的电阻Ri为 Ri=UDD / IRi第7页/共19页而IRi应远远大于Iam=10 410-6 (A)，由此可以选出Ri Ri=100k ; R1=1.5Ri=150k(4) 由于输出信号的稳定度的要求

7、为0.1%，供电电压的稳定度应应为0.01%/11=0.009%。 试求： （1） 输出电压为8V时的照度为多少lx ？ （2） 输出电压在8V时，变换电路的电压灵敏度为多 少（V/ lx）？解：解：(1) 首先看稳压二极管是否工作在稳压状态，第8页/共19页9.8(mA)820412bwbbwRUUI稳压二极管工作在稳压区； 再求流过恒流偏置的光敏电阻的电流Ip, Ip =Ie=(Uw Ube)/Re =1(mA)计算在不同照度下光敏电阻的阻值光照度为30lx时, R1=(UbbUo1)/ Ip=6( k);光照度为80lx时, R2=(Ubb Uo2)/ Ip=3( k);光照度为E3时,

8、 R3=(Ubb Uo3)/ Ip=4( k);7 . 0lglglglg1221EERR由于且，光敏电阻在30到100lx之间的值不变DWRRRUUbbbe0第9页/共19页因此，可由7 . 0lglglglg3223EERR求得E3为 lgE3=( lg3- lg4)/0.7+lg80=1.7246 E3=53（lx） (2) 输出电压在8V时，变换电路的电压灵敏度为Sv Sv=U /E =（ Uo3 Uo2）/（E3 E2） =1/27=0.037(V/lx)第10页/共19页 U(v) Ec RL U0 0 5 10 15 20 500 400 300 200 100 40 lx 80

9、 lx 120 lx 160 lx 200lx I(A) 解：此题可以用解：此题可以用“图解法图解法”解，解， (1) 6V正弦信号的双峰值为Upp= 17（V） (2) RL=U /I =42.5( k) 第11页/共19页（3）由图相似三角形关系可得电源电压（EC-22）=17/4 ；故取为EC=26.25V。 （4）由图可知电路的电压灵敏度Sv为 Sv=U /E=0.106(V/lx) 而电路的电流灵敏度SI为 SI=I /E=2.5(A/lx)第12页/共19页八. 用光电耦合器构成或门逻辑电路（画出电路图）， 使输入和输出电路在电气上隔离开。 一种实现如下图，为使输入和输出电路电气隔

10、离，输入和输出电路应采用互相隔离的电源供电，在电路图上两边的接地用不同符号表示。 第13页/共19页解：解：采用如下方框图所示的两个线阵CCD拼接方式进行测量，用二值化数据采集接口方式进行计算机数据采集后，由计算机计算出钢板的宽度LlNlNW202101式中，N1、 N2分别为被测钢板两个边沿在两个线阵CCD所成像的边沿像元数，l0为CCD的像元长度，L为两个线阵CCD的间距，1、CCD1CCD2驱动器并行二值化数据采集计算机接口电路2分别为两个摄像机镜头的横向放大倍率。第14页/共19页十、在十、在7-6图所示的光电变换电路中，若已知图所示的光电变换电路中，若已知3DU2的电流灵敏度的电流灵

11、敏度SI=0.15mA/lx，电阻，电阻RL=51k，三极管，三极管9014的电流放大倍率的电流放大倍率=120，若要求该光电变换电路在照度变化为若要求该光电变换电路在照度变化为200 lx的范围情况下，输出电的范围情况下，输出电压压Uo的变化不小于的变化不小于2V，问：，问：（1）电阻RB与RC应为多少？（2）试画出电流I1、I2、IB和IC的方向. （3）当背景光的照度为10 lx时，电流I1为多少？输出端的电位为多少？ (4) 入射光的照度为100 lx时的输出电压又为多少？ 解：根据题目所给的已知条件和电路图，可以标定出各电流的方向。再由电路，可找到输出电压与入射光照度的关系，即BbeRURIIIL1BC第15页/共19页输出电压变化量为U= ICRC，即式中I1= SEV， I1= S EV， BbeLVCRURESRUc显然，此题为多解题，可根据电路的应用特点，选择RC与RB。例如，若对速度有要求， RC尽量小。（3）当背景光的照度为10 lx时，电流I1为I1= SEV=0.1510-3 10= 1.5(mA) U0= Ubb IC RC= (4) 入射光的照度为100 lx时