光電檢測期末試題及答案

單項選擇題（每題2分，共10題20分）1.以下哪種光電器件基于外光電效應工作？（）A.光電管B.光敏電阻C.光電池2.光電倍增管的主要作用是（）A.產生光電流B.放大光電流C.吸收光子3.光的強度單位是（）A.坎德拉B.流明C.瓦特4.在光電檢測中，對光信號進行調制的目的不包括（）A.提高抗干擾能力B.簡化電路C.增加光強度5.以下哪種光源屬于熱輻射光源？（）A.激光二極管B.發光二極管C.白熾燈6.量子效率的定義是（）A.產生的光生載流子數與吸收的光子數之比B.光電流與入射光功率之比C.暗電流與光電流之比7.當光照一定時，光敏電阻的阻值隨溫度升高而（）A.增大B.減小C.不變8.光電池的開路電壓與光照強度（）A.成線性關系B.成對數關系C.無關9.用于檢測微弱光信號的放大器是（）A.共射放大器B.跨阻放大器C.功率放大器10.光電探測器的響應時間取決于（）A.器件材料和結構B.入射光功率C.環境溫度答案：1.A；2.B；3.B；4.C；5.C；6.A；7.B；8.B；9.B；10.A多項選擇題（每題2分，共10題20分）1.以下屬于內光電效應的光電器件有（）A.光敏電阻B.光電二極管C.光電倍增管D.光電池2.影響光電探測器靈敏度的因素有（）A.器件材料B.入射光波長C.環境溫度D.偏置電壓3.以下哪些措施可以提高光電檢測系統的抗干擾能力？（）A.光信號調制B.采用屏蔽線C.優化電路布局D.提高光源功率4.常用的光信號調制方法有（）A.幅度調制B.頻率調制C.相位調制D.強度調制5.光通信中常用的光探測器有（）A.PIN光電二極管B.APD雪崩光電二極管C.光電管D.光敏電阻6.衡量光源特性的參數有（）A.發光強度B.光譜分布C.顯色指數D.光通量7.光電檢測系統的基本組成部分包括（）A.光源B.光學系統C.光電探測器D.信號處理電路8.在設計光電檢測系統時，選擇光電探測器需要考慮的因素有（）A.響應速度B.靈敏度C.線性度D.噪聲水平9.以下屬于光電檢測技術應用領域的有（）A.工業自動化檢測B.生物醫學成像C.安全報警D.光纖通信10.改善光電探測器性能的方法有（）A.優化制造工藝B.選擇合適的材料C.采用冷卻技術D.施加適當的偏壓答案：1.ABD；2.ABCD；3.ABC；4.ABCD；5.AB；6.ABCD；7.ABCD；8.ABCD；9.ABCD；10.ABCD判斷題（每題2分，共10題20分）1.光電效應產生的光電流大小與入射光頻率成正比。（）2.光敏電阻在無光照時電阻很小。（）3.光電倍增管的增益可以無限增大。（）4.光強越大，光電池產生的短路電流越大。（）5.所有光電器件對任意波長的光都有相同的響應。（）6.噪聲會影響光電檢測系統的測量精度。（）7.光信號的調制和解調是為了讓信號傳輸更遠。（）8.PIN光電二極管比普通光電二極管響應速度慢。（）9.熱成像技術是利用物體自身發射的紅外線進行成像的。（）10.在光電檢測系統中，光源的穩定性對測量結果無影響。（）答案：1.×；2.×；3.×；4.√；5.×；6.√；7.×；8.×；9.√；10.×簡答題（每題5分，共4題20分）1.簡述光電效應的分類及原理答案：分為外光電和內光電效應。外光電效應是光照使金屬表面電子逸出。內光電效應是光照使半導體吸收光子，產生光生載流子（電子-空穴對），從而改變電學特性，如光敏電阻阻值變化等。2.比較PIN光電二極管與普通光電二極管的優缺點答案：PIN光電二極管優點：響應速度快、線性度好。缺點：需較高偏壓。普通光電二極管優點：結構簡單、成本低。缺點：響應速度慢、結電容大，不適用于高速光信號檢測。3.光電檢測系統中，光信號調制有哪些作用？答案：提高抗干擾能力，通過調制使信號具有特定特征，可在接收端濾除干擾；便于信號處理與傳輸，不同調制方式利于信號放大、解調等處理；可區分不同信號源，實現多路復用。4.列舉兩種常見的光電探測器噪聲，并說明其產生原因答案：熱噪聲，源于載流子熱運動，與溫度有關。散粒噪聲，由光生載流子產生與復合的隨機特性造成，與光電流及環境溫度等有關。討論題（每題5分，共4題20分）1.在設計一個光電檢測系統用于檢測微小物體表面缺陷時，如何選擇合適的光源及光電探測器？答案：光源選均勻性好、亮度適宜且與物體表面反射特性匹配的，如白色LED或特定波長激光，以便突出缺陷部位反射光差異。光電探測器選靈敏度高、分辨率高、響應速度滿足檢測要求的，如高分辨率CCD或CMOS相機，確保能精確捕捉缺陷圖像。2.隨著科技發展，光電檢測技術在醫療領域的應用越來越廣泛，舉例并分析其應用帶來的優勢與面臨的挑戰答案：如醫學成像中，激光共聚焦顯微鏡用于細胞檢測分析。優勢是成像清晰、分辨率高。挑戰在于設備成本高、操作復雜，圖像后期處理難度大，技術普及有困難。3.談談如何提高光電檢測系統的精度和可靠性答案：從光源穩定、濾波去噪提升信號質量；選高精度、高可靠性光電探測器并確保其工作在最佳狀態；優化電路設計實現精確信號處理；電磁屏蔽、溫度控制等抑制干擾；校準系統并進行誤差