光电信息技术

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1、光电信息技术光电信息技术 编著编著杨永才杨永才、何国兴、何国兴、马军山马军山主审主审秦积荣秦积荣东华大学出版社东华大学出版社1内容简介内容简介光电信息技术是光子技术与微光电信息技术是光子技术与微电子技术的结合，是现代信息技术电子技术的结合，是现代信息技术的核心，已广泛应用于各行各业。的核心，已广泛应用于各行各业。本书比较全面地介绍了光电信息技本书比较全面地介绍了光电信息技术的物理基础、电光信息转换、光术的物理基础、电光信息转换、光电信息转换和光电信息技术的应用电信息转换和光电信息技术的应用，比较注重光电信息技术应用的新，比较注重光电信息技术应用的新成果和新发展。成果和新发展。2上一张上一张章首

2、章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录 本书可供高等院校、科研院所光本书可供高等院校、科研院所光信息科学与技术、测控技术与仪器、信息科学与技术、测控技术与仪器、电子信息工程、计算机、自动化、应电子信息工程、计算机、自动化、应用物理等专业的高年级大学生和光学用物理等专业的高年级大学生和光学类、检测类、信息类、通讯类等研究类、检测类、信息类、通讯类等研究生作为必修课或选修课教材。对上述生作为必修课或选修课教材。对上述领域内从事研究、开发、生产的工程领域内从事研究、开发、生产的工程技术及研究人员也很有参考价值。技术及研究人员也很有参考价值。3上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录

3、 序随随着着现现代代信信息息技技术术的的发发展展，光光子子以以其其独独特特的的优优点点，具具有有极极快快的的响响应应速速度度，极极大大的的频频宽宽，信信息息容容量量和和极极高高的的信信息息效效率率推推动动信信息息科科学学技技术术的的发发展展，具具有有越越来来越越大大的的竞竞争争力力，光光电电信信息息产产业业在在市市场场的的份份额额逐逐年年增增加加。光光子子技技术术与与微微电电子子技技术术结结合，相互交叉、相互渗透与补充已经成合，相互交叉、相互渗透与补充已经成4上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录为为信信息息科科学学技技术术的的主主体体之之一一，光光子子和和微微电电子子是是现

4、现代代信信息息产产业业的的基基础础和和核核心心，光光电电信信息息产产业业已已成成为为世世界界上上发发达达国国家家的的主主导导产产业业。美美国国政政府府已已将将光光子子学学与与光光子子技技术术列列为为国国家家发发展展的的重重点点，认认为为该该领领域域“在在国国家家安安全全与与经经济济竞竞争争方方面面有有深深远远的的意意义义和和潜潜力力”，并并肯肯定定“通通信信和和计计算算机机研研究究与与发发展展的的未未来来世世界界属属于于光光子子学学领领域域”，5上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录美国商务部指出：美国商务部指出：“90年代，年代，全世界光全世界光子产业以比微电子产业高得多子

5、产业以比微电子产业高得多的速度发的速度发展，谁在光子产业方面取得主展，谁在光子产业方面取得主动权，谁动权，谁就将在就将在21世纪的尖端科技的较世纪的尖端科技的较量中夺魁量中夺魁”。在德国，政府已确定光子学。在德国，政府已确定光子学是本世是本世纪初纪初“对保持德国在国际技术市场对保持德国在国际技术市场上的上的先进地位至关重要的关键技术之一先进地位至关重要的关键技术之一”。在日本有评论认为在日本有评论认为21世纪具有代表意义世纪具有代表意义的主导产的主导产6上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录业，第一是光子产业，第二是信息通信业，第一是光子产业，第二是信息通信产业产业”。我国政

6、府十分重视光电子技术和产我国政府十分重视光电子技术和产业的发展，已将它列入国民经济优先发业的发展，已将它列入国民经济优先发展的领域，把光电子产业列为国家重点展的领域，把光电子产业列为国家重点发展计划，继发展计划，继1986年年3月王大恒等四位专月王大恒等四位专家倡导的家倡导的“863计划计划”之后，在此基础上之后，在此基础上开始了开始了“973计划计划”，这两个高科技计划，这两个高科技计划的的7上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录 重点是光电子产业。重点是光电子产业。据国家统计资料显据国家统计资料显示，世纪具有代表意义的主导产业，第示，世纪具有代表意义的主导产业，第一是光子

7、产业，第二是信息通信产业一是光子产业，第二是信息通信产业”。我国政府十分重视光电子技术和产我国政府十分重视光电子技术和产业的发展，已将它列入国民经济优先发业的发展，已将它列入国民经济优先发展的领域，把光电子产业列为国家重点展的领域，把光电子产业列为国家重点发展计划，继发展计划，继1986年年3月王大恒等四位月王大恒等四位8上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录 专家倡导的专家倡导的“863计划计划”受信息化、数字受信息化、数字化、网络化浪潮的推动，中国的光电信化、网络化浪潮的推动，中国的光电信息市场和产业也呈现出高速增长态势，息市场和产业也呈现出高速增长态势，成为拉动整个国民

8、经济增长的第一支柱成为拉动整个国民经济增长的第一支柱行业。行业。1999年底全国范围内建成了年底全国范围内建成了“八八横八纵横八纵”的光缆网武汉、广东和长春的光缆网武汉、广东和长春等地提出了建设中国光谷的规划。等地提出了建设中国光谷的规划。现代信息技术的发展，迫切需要培现代信息技术的发展，迫切需要培9上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录养一大批掌握光电信息技术的专门人才，养一大批掌握光电信息技术的专门人才，也迫切需要普及光电信息技术方面的基也迫切需要普及光电信息技术方面的基础知识，然而，目前系统介绍这方面内础知识，然而，目前系统介绍这方面内容的书籍少见。容的书籍少见。光电信

9、息技术一书光电信息技术一书的出版，正好填补了这方面的空白。本的出版，正好填补了这方面的空白。本书作者多年来一直在上海理工大学等高书作者多年来一直在上海理工大学等高校的信息类和测控类专业讲授校的信息类和测控类专业讲授这方面内这方面内容的课程，并从事光电信息技术方面的容的课程，并从事光电信息技术方面的10上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录科研工作，实践中积累的教学、科研经科研工作，实践中积累的教学、科研经验有助于作者较深刻地理解光电信息技验有助于作者较深刻地理解光电信息技术的原理、结构和应用，本书对光电信术的原理、结构和应用，本书对光电信息技术理论基础、电光信息转换、光电息技

10、术理论基础、电光信息转换、光电信息转换和光电信息技术应用等进行了信息转换和光电信息技术应用等进行了系统的讲述，且条理清晰，层次分明，系统的讲述，且条理清晰，层次分明，深入浅出，实用性强，对这一领域的最深入浅出，实用性强，对这一领域的最新发展也都有所包含，有些内容是作者新发展也都有所包含，有些内容是作者11上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录 直接的科研成果。直接的科研成果。相相信信本本书书的的出出版版将将有有益益于于高高等等院院校校、科科研研院院所所的的教教学学、科科研研和和人人才才培培养养工工作作，也也有有益益于于有有关关工工程程技技术术人人员员了了解解、掌掌握握和应用光

11、电信息技术方面的最新知识。和应用光电信息技术方面的最新知识。中国工程院院士中国工程院院士庄松林庄松林20011212上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录前言前言现现代代信信息息技技术术包包含含信信息息采采集集、信信息息传输和信息处理等内容。传输和信息处理等内容。信息采集：类似于人的感官系统，信息采集：类似于人的感官系统，负责获得原始的信息，主要由各类传感负责获得原始的信息，主要由各类传感器完成。传感器是将各类原始信息（被器完成。传感器是将各类原始信息（被测控的非电物理量）转换成与之对应的测控的非电物理量）转换成与之对应的易于处理的电信号输出的装置。在人的易于处理的电信号输出

12、的装置。在人的一生中，获得信息量最大的感官是眼睛，一生中，获得信息量最大的感官是眼睛，13上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录通过光获得的信息占总信息量的通过光获得的信息占总信息量的80左左右。同样，在各类传感器中，光电传感右。同样，在各类传感器中，光电传感器以大容量、非接触、在线和主动获取器以大容量、非接触、在线和主动获取信息而脱颍而出，可实现纳米级（高精信息而脱颍而出，可实现纳米级（高精度）和光子级（弱信号）测量，满足现度）和光子级（弱信号）测量，满足现代社会对信息获取的要求。代社会对信息获取的要求。信息传输：类似于人的神经系统，信息传输：类似于人的神经系统，负责信息的

13、传送，属通讯领域。传统的负责信息的传送，属通讯领域。传统的通讯分有线（电缆）和无线（电磁波）通讯分有线（电缆）和无线（电磁波）14上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录两种，然而，这种通讯方式已满足两种，然而，这种通讯方式已满足不了现代大信息传输的要求。于是，大不了现代大信息传输的要求。于是，大容量和高带宽的光通讯就诞生了，有线容量和高带宽的光通讯就诞生了，有线光通讯（光缆）正在替代电缆通讯，无光通讯（光缆）正在替代电缆通讯，无线光通信也正在研制和发展中。线光通信也正在研制和发展中。信息处理：类似于人的大脑系统，信息处理：类似于人的大脑系统，负责对信息的综合处理，显然由电子计

14、负责对信息的综合处理，显然由电子计算机完成。然而，尽管电子计算机处理算机完成。然而，尽管电子计算机处理速度在不断提高，但还是满足不了人们速度在不断提高，但还是满足不了人们15上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录的要求，于是，计算机网络就诞生了，人的要求，于是，计算机网络就诞生了，人们借助于光通信技术的发展，利用信息高们借助于光通信技术的发展，利用信息高速公路（光网）的多台计算机来得到或处速公路（光网）的多台计算机来得到或处理信息。为了进一步满足人们对大信息处理信息。为了进一步满足人们对大信息处理的要求，光计算机也正在研制中。理的要求，光计算机也正在研制中。从上述分析可知，现

15、代信息技术的主从上述分析可知，现代信息技术的主体是光子技术与微电子技术，而光子技术体是光子技术与微电子技术，而光子技术与微电子技术结合，它们相互交叉、相互与微电子技术结合，它们相互交叉、相互渗透与补充，就形成了光电信息技术，光渗透与补充，就形成了光电信息技术，光16上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录电电信信息息技技术术的的主主要要内内容容是是电电光光信信息息转转换换和和光光电电信信息息的的转转换换及及其其应应用用，是是现现代信息技术的基础和核心。代信息技术的基础和核心。光电信息技术发展之迅速使人惊叹光电信息技术发展之迅速使人惊叹万分，但此类内容的图书显得远不能适万分，但此

16、类内容的图书显得远不能适合目前我国光电信息技术发展的需要，合目前我国光电信息技术发展的需要，高等院校和科研院所各相关专业的本科高等院校和科研院所各相关专业的本科生和研究生也迫切需要一本合适的教材，生和研究生也迫切需要一本合适的教材，为此作者编写了这本比较系统介绍光电为此作者编写了这本比较系统介绍光电17上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录信息技术理论、器件和应用的教材。信息技术理论、器件和应用的教材。本书是作者多年来从事光电信息技本书是作者多年来从事光电信息技术方面教学和科研的成果汇编，也是国术方面教学和科研的成果汇编，也是国内外光电信息技术发展的缩影。在编写内外光电信息技

17、术发展的缩影。在编写中，作者力图条理清晰，层次分明，深中，作者力图条理清晰，层次分明，深入浅出，降低学习难度，提高实用价值，入浅出，降低学习难度，提高实用价值，读者只要具有大学物理和电子技术知识，读者只要具有大学物理和电子技术知识，就可学习本书内容，在掌握本书内容后就可学习本书内容，在掌握本书内容后有能力去接收日新月异的新成果并不断有能力去接收日新月异的新成果并不断18上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录设计和开发光电信息技术应用的新产品。设计和开发光电信息技术应用的新产品。当然，由于光电信息技术发展迅速，涉当然，由于光电信息技术发展迅速，涉及的学科范围很宽，加上作者的知识

18、局及的学科范围很宽，加上作者的知识局限，难免在书中存在错漏，请读者不吝限，难免在书中存在错漏，请读者不吝指正。指正。本本书书由由东东华华大大学学吴吴国国良良副副教教授授编编写写第第一一章章，上上海海理理工工大大学学马马军军山山博博士士编编写写第第二二章章和和第第四四章章的的三三、四四节节，其其余余有有上上海理工大学杨永才副教授编写，并负责海理工大学杨永才副教授编写，并负责19上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录全书的统稿工作。上海理工大学秦积荣全书的统稿工作。上海理工大学秦积荣教授为本书的编写提供了大量原始资料，教授为本书的编写提供了大量原始资料，并担任本书的主审。并担任本

19、书的主审。最最后后作作者者要要感感谢谢中中国国工工程程院院庄庄松松林林院院士士为为本本书书写写了了序序，感感谢谢上上海海市市高高校校课课程程建建设设基基金金对对本本书书出出版版的的资资助助，感感谢谢上上海海理理工工大大学学课课程程建建设设基基金金和和东东华华大大学学教教材出版基金对本书的资助。材出版基金对本书的资助。作者作者2002120上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录目录目录序序前言前言第一章：光电信息技术物理基础第一章：光电信息技术物理基础1.1理论基础理论基础1.1.1半导体能带理论半导体能带理论1.1.2光电发射效应光电发射效应1.1.3光电导效应光电导效应1.

20、1.4光伏效应光伏效应1.1.5热释电效应热释电效应21上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录1.2光学基础光学基础1.2.1光的概念与度量光的概念与度量1.2.2光学器件光学器件1.2.3光通量调制光通量调制1.3电路基础电路基础1.3.1放大放大1.3.2滤波滤波1.3.3比较比较1.3.4采样保持采样保持1.3.5电子开关电子开关22上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录第二章：电光信息转换第二章：电光信息转换2.1发光二极管发光二极管(LED)2.2半导体激光器半导体激光器(LD)2.3液晶显示器液晶显示器(LCD)2.4阴极射线管阴极射线管(CRT

21、)2.5等离子显示等离子显示(PDP)第三章：光电信息转换第三章：光电信息转换3.1光电信息转换器件光电信息转换器件3.1.1光电倍增管光电倍增管3.1.2光敏电阻光敏电阻23上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录3.1.3光电池光电池3.1.4光敏二极管光敏二极管3.1.5光敏三极光敏三极3.1.6热释电热释电3.2光电信息转换集成器件光电信息转换集成器件3.2.1位置传感器位置传感器(PSD)3.2.2电荷耦合器电荷耦合器(CCD)3.3光电信息转换组合器件光电信息转换组合器件3.3.1光电耦合器光电耦合器3.3.2光电编码器光电编码器24上一张上一张章首章首下一张下一张

22、结束结束节首节首目录目录3.3.3光纤陀螺光纤陀螺第四章：光电信息应用技术第四章：光电信息应用技术4.1光电检测光电检测4.1.1光电检测基本方法光电检测基本方法4.1.2几何量检测几何量检测4.1.3机械量检测机械量检测4.1.4温度检测温度检测4.1.5机器人视觉系统机器人视觉系统4.2光电控制光电控制4.2.1光电继电器光电继电器25上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录4.2.2光电遥控光电遥控4.2.3光纤开关光纤开关4.3光纤通信光纤通信4.3.1光纤通信原理及构成光纤通信原理及构成4.3.2光纤通信系统光纤通信系统4.3.3光纤网络系统光纤网络系统4.4光纤传感

23、器光纤传感器4.4.1元件型光纤传感器元件型光纤传感器4.4.2传输型光纤传感器传输型光纤传感器26上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录4.5其它应用其它应用4.5.1激光打印机与复印机激光打印机与复印机4.5.2光盘存储光盘存储4.5.3摄像机和数码相机摄像机和数码相机4.5.4摄像测量摄像测量附附1思考题与习题思考题与习题附附2主要参考资料主要参考资料.27上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录参考文献参考文献1、田民波田民波编著，电子显示，清华大学出版社，编著，电子显示，清华大学出版社，2001年年5月月2、全全子子一一，张张家家谋谋，刘刘诚诚编编著

24、著，电电视视学学基基础础，国国防防工工业业出出版版社，社，1985年年6月月3、杨祥林主编，光纤通信系统，国防工业出版社，杨祥林主编，光纤通信系统，国防工业出版社，2000年年1月月4、李李泽泽民民编编著著，光光纤纤通通信信（原原理理和和技技术术），科科学学技技术术文文献献出出版社，版社，1992年年6月月5、刘刘增增基基，周周洋洋溢溢，胡胡辽辽林林，周周绮绮丽丽编编著著，光光纤纤通通信信，西西安安电子科技大学出版社，电子科技大学出版社，2001年年8月月6、赵赵梓梓森森等等编编著著，光光纤纤通通信信工工程程，人人民民邮邮电电出出版版社社，1994年年5月月7、孙孙学学军军，张张述述军军等等编

25、编著著，DWDM传传输输系系统统原原理理与与测测试试，人人民邮电出版社，民邮电出版社，2000年年2月月8、王王惠惠文文主主编编，光光纤纤传传感感技技术术与与应应用用，国国防防工工业业出出版版社社，2001年年4月月9、刘刘瑞瑞复复，史史锦锦珊珊主主编编，光光纤纤传传感感器器及及其其应应用用，机机械械工工业业出出版社，版社，1987年年8月月28上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录附附1：思考题与习题：思考题与习题1简简述述常常用用光光电电信信息息转转换换器器件件的的名名称称，原原理理，主主要特性和实用输出电路。要特性和实用输出电路。2发发光光二二极极管管工工作作时时加加正

26、正向向还还是是反反向向电电压压？它它输输出出的的光光强强由由什什么么控控制制？发发光光二二极极管管和和光光敏敏二二极极管电路中的电阻管电路中的电阻R各起什么作用？各起什么作用？3请请在在光光电电继继电电器器的的亮亮通通控控制制电电路路中中加加入入施施密密特特触触发发器器电电路路，并并分分析析其其结结果果，画画出出当当照照射射光光为为矩形脉冲时电路各点的电压波形图。矩形脉冲时电路各点的电压波形图。4。请请用用电电子子开开关关设设计计一一个个光光控控电电路路，要要求求低低压压区区和和高高压压区区完完全全隔隔离离，而而且且能能控控制制大大功功率率器器件件工工作。作。29上一张上一张章首章首下一张下一

27、张结束结束节首节首目录目录5 5在光电测长仪中（图在光电测长仪中（图4.1.24.1.21010），如平台非），如平台非单向移动时计数器就要误计脉冲而造成测量误单向移动时计数器就要误计脉冲而造成测量误差，请设计一个方案来校正此误差。差，请设计一个方案来校正此误差。6 6如如何何用用两两台台摄摄像像机机进进行行测测距距？设设定定对对应应点点在在两两画画面面中中的的位位置置和和两两摄摄像像机机的的几几何何位位 置置，画画出出几何图形并推导出计算公式。几何图形并推导出计算公式。7 7试试设设计计一一个个机机器器人人视视觉觉系系统统中中用用光光投投影影法法测测距距的的方方案案，叙叙述述原原理理，画画出

28、出对对应应的的波波形形图图和和电电子子线路图。线路图。8 8试试设设计计一一个个用用于于水水下下作作业业的的光光纤纤开开关关系系统统，用用双双向向可可控控硅硅控控制制用用电电器器。请请画画出出全全部部电电子子线线路路图。图。30上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录9试用光电元器件实现以下功能（画出电路图）试用光电元器件实现以下功能（画出电路图）（1 1）光致发光。）光致发光。（2 2）光止发光。光止发光。（3 3）光照开启门电路。（）光照开启门电路。（4 4）光照关闭门电路。）光照关闭门电路。（5 5）传送带上小物体计数电路传送带上小物体计数电路 （画出结构图和电路（画出结

29、构图和电路 图图,标明杂光方向）。标明杂光方向）。（6 6）传送带上大物体计数电路）传送带上大物体计数电路 （画出结构图和电路图（画出结构图和电路图,标明杂光方向）。标明杂光方向）。10.10.试设计一个在线自动测长装置，即对传送带上试设计一个在线自动测长装置，即对传送带上 运动物体进行自动测长。要求：运动物体进行自动测长。要求：（1 1）叙述测长原理。叙述测长原理。（2 2）画出结构原理框图。画出结构原理框图。（3 3）画出电子线路图。画出电子线路图。（4）叙述提高测量精度的措施。叙述提高测量精度的措施。31上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录11.11.画画出出用用线线

30、阵阵CCDCCD测测量量运运动动热热钢钢板板长长度度的的结结构构示示意意图图，叙叙述述CCDCCD测测长长的的原原理理，画画出出CCD CCD 测测长长的的原原理理框框图图。画画出出测测量量时时CCDCCD输输出出信信号号的的波波形形，并并设设计计出出供供计计数数器器计计数数的的放放大大 比比较较整整形电路。形电路。12.12.光光控控电电焊焊眼眼罩罩工工作作原原理理如如图图4.2.14.2.11111所所示示，当当液液晶晶屏屏P P不不通通电电时时，液液晶晶是是透透明明.的的，眼眼睛睛可可以以通通过过液液晶晶屏屏看看到到焊焊点点的的情情况况。当当液液晶晶屏屏P P通通电电时时,液液晶晶发发生

31、生偏偏转转，透透光光度度大大大大减减小小。电电焊焊光光不不会会对对眼眼睛睛产产生生危危害害。图图中中，R R D2 D2 用用来来接接收收电电焊焊强强光光，R R D1 D1 用用来来接接收收外外界界自自然然光光。试试分析该装置的工作原理，指出各元器件的作用。分析该装置的工作原理，指出各元器件的作用。32上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录13.试设计一个实用的光电检测或光电控制装置，要求：试设计一个实用的光电检测或光电控制装置，要求：(1)大胆想象，有创新意识，又有实用价值。大胆想象，有创新意识，又有实用价值。(2)叙述原理，画出原理框图。叙述原理，画出原理框图。(3)画

32、出电子线路图，不能画出部分用框图代替。画出电子线路图，不能画出部分用框图代替。(4)叙述提高测量精度或防干扰措施。叙述提高测量精度或防干扰措施。14.试设计一台光电防盗报警装置试设计一台光电防盗报警装置,要求：要求：(1)叙述防盗报警原理。叙述防盗报警原理。(2)画出原理框图。画出原理框图。(3)画出电子线路图。画出电子线路图。(4)要有防干扰措施，以防误报。要有防干扰措施，以防误报。(5)要有延时装置。要有延时装置。33上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录15.试图示并叙述光盘存储及读数的原理。试图示并叙述光盘存储及读数的原理。16.试设计一个霓虹灯自动控制电路，要求：试

33、设计一个霓虹灯自动控制电路，要求：(1)天黑霓虹灯自动开启，天亮则自动关闭。天黑霓虹灯自动开启，天亮则自动关闭。(2)画出原理框图，叙述控制原理。画出原理框图，叙述控制原理。(3)设计全部控制电路。设计全部控制电路。(4)晚晚上上暴暴雨雨闪闪电电时时，霓霓虹虹灯灯不不能能出出现现闪闪耀耀现现象象，叙述采取的措施。叙述采取的措施。17.试设计一个煤气泄漏自动保护装置，要求：试设计一个煤气泄漏自动保护装置，要求：(1)煤气点燃后，自动保护装置同时开始工作。煤气点燃后，自动保护装置同时开始工作。(2)当当物物体体煮煮开开溢溢出出时时，火火苗苗变变小小或或熄熄灭灭，保保护护装装置自动报警或自动关闭煤气

34、阀门。置自动报警或自动关闭煤气阀门。(3)叙述测控原理，画出装置的原理框图。叙述测控原理，画出装置的原理框图。(4)设计全部电子线路图。设计全部电子线路图。(5)叙述该装置的使用方法。叙述该装置的使用方法。34上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录18.试设计一个能精确测出自行车车速的装置试设计一个能精确测出自行车车速的装置,要求：要求：(1)叙述测量方法。叙述测量方法。(2)画出原理框图并叙述测量原理。画出原理框图并叙述测量原理。(3)设计全部电子线路图。设计全部电子线路图。(4)显示装置应固定在车把上，采用何种显示方式？显示装置应固定在车把上，采用何种显示方式？试提出实现

35、方案。试提出实现方案。(5)骑车人在知道车速的同时，是否可同时知道自己骑车人在知道车速的同时，是否可同时知道自己所骑的路程？请提出实现方案所骑的路程？请提出实现方案19.车车灯灯亮亮度度全全自自动动控控制制系系统统设设计计。一一般般汽汽车车前前灯灯都都有有强强弱弱二二档档，按按规规定定，汽汽车车在在晚晚上上行行驶驶如如遇遇对对面面有有车车驶驶来来，须须将将车车灯灯打打至至弱弱档档，以以免免对对方方司司机机眩眩目目而而造造成成撞撞车车事事故。然而，由于种种原因，有些司机很难做到这一点，故。然而，由于种种原因，有些司机很难做到这一点，35上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录因因

36、而而晚晚间间事事故故时时有有发发生生。车车灯灯亮亮度度全全自自动动控控制制系系统统由由光光电电传传感感器器和和单单片片微微机机(或或计计算算机机)系系统统组组成成，根根据据入入射射光光信号的不同，自动将车灯置于强档、弱档或关闭状态。信号的不同，自动将车灯置于强档、弱档或关闭状态。(1)白白天天行行驶驶时时，光光电电传传感感器器接接收收到到较较强强的的且且强强度度基基本本不变的光信号，车灯将关闭。不变的光信号，车灯将关闭。(2)当当汽汽车车晚晚上上行行驶驶在在城城市市或或装装有有路路灯灯的的马马路路上上时时，光光电电传传感感器器接接收收到到近近似似于于正正弦弦变变化化规规律律的的且且比比较较弱弱

37、的的光光信信号号，车灯将开启在弱档。车灯将开启在弱档。(3)当当汽汽车车晚晚上上行行驶驶在在郊郊外外时时，光光电电传传感感器器接接收收不不到到接接收到很弱的光信号，车灯将开启在强档。收到很弱的光信号，车灯将开启在强档。(4)当当对对面面有有车车开开来来时时，光光电电传传感感器器接接收收到到的的光光信信号号强强度逐步增大（说明对方车正在接近）或强度突然大幅度度逐步增大（说明对方车正在接近）或强度突然大幅度36上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录变变小小（说说明明对对方方已已关关闭闭强强光光灯灯），车车灯灯将将开开启启至至弱弱档档，直直到到接接收收不不到到光光信信号号（说说明明

38、车车已已经经交交会会），才才重重新新点点亮强光灯。亮强光灯。(5)整整个个控控制制系系统统电电源源受受汽汽车车电电门门钥钥匙匙控控制制，只只要要汽汽车发动，一切进入自动控制状态。车发动，一切进入自动控制状态。试试叙叙述述控控制制原原理理，画画出出框框图图及及主主要要电电子子线线路路图图，画画出软件流程图。出软件流程图。20.钢钢厂厂热热轧轧的的钢钢板板温温度度在在900度度到到1300度度,向向外外辐辐射射红红外外光光.现现要要在在线线检检测测钢钢板板在在热热轧轧过过程程中中的的长长度度.采采用用CCD作为接收器作为接收器,要求要求:(1)叙述叙述CCD测长的原理。测长的原理。37上一张上一张

39、章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录(2)画出画出CCD测长的原理框图。测长的原理框图。(3)画画出出CCD测测长长的的电电子子线线路路图图包包括括供供计计数数器器计数的放大比较整形电路，微机接口硬件电路等。计数的放大比较整形电路，微机接口硬件电路等。(4)画出测量的软件流程图。画出测量的软件流程图。21.光电测控中常用的消除杂散光影响的方法有哪些？光电测控中常用的消除杂散光影响的方法有哪些？22.试试叙叙述述光光电电池池的的工工作作原原理理以以及及开开路路电电压压、短短路路电电流流与与光光照照度度的的关关系系。为为什什么么光光电电池池输输出出与与所所接接负负载载的的大大小小有有关关？

40、请请画画出出用用光光电电池池作作为为检检测测元元件件时时的的电电路路并并分分析析之。之。23.PIN管管和和APD管管的的频频率率特特性性为为什什么么比比普普通通的的光光敏敏二二极极管好？管好？24.为为什什么么结结型型光光电电器器件件只只有有反反偏偏置置或或零零偏偏置置时时才才有有明明显显的光电效应？的光电效应？38上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录25.热电探测器与光电探测器比较，在原理上有何区别？热电探测器与光电探测器比较，在原理上有何区别？26.简简述述光光电电导导摄摄像像机机和和CCD摄摄像像机机的的基基本本结结构构和和工工作作原原理。理。27.试比较试比较LE

41、D和和LD结构、原理和特性的相同点和不同点。结构、原理和特性的相同点和不同点。28.试图示并叙述激光打印机的结构和工作原理。试图示并叙述激光打印机的结构和工作原理。29.如右图所示，设光敏电子的暗阻为如右图所示，设光敏电子的暗阻为108欧，亮阻为欧，亮阻为104欧，欧，E12V，为使使其输出电压为使使其输出电压U的变化最大，求：的变化最大，求：(1)R及最大的输出电压变化及最大的输出电压变化 U。(2)若光敏电阻的最大耗散功率为若光敏电阻的最大耗散功率为100mw,它的极限它的极限电压为电压为100V，求容许的最大求容许的最大E为多少伏为多少伏?39上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首

42、节首目录目录30.有有一一正正弦弦调调制制光光照照射射于于光光敏敏二二极极管管，其其电电路路如如图图所所示示，RRL100K，光光敏敏二二极极管管的的灵灵敏敏度度S0.1 A/LUX。欲欲使使其其输输出出电电压压Uo5V，求求所所需需的的照照度度变变化化。若若R由由100K变至变至50K，问输出电压问输出电压Uo变至几伏？变至几伏？31.试用光电耦合器组成如下逻辑电路（画出电路图）。试用光电耦合器组成如下逻辑电路（画出电路图）。_FA B CF=A+B32举例说明脉冲法测量物理量的工作原理。举例说明脉冲法测量物理量的工作原理。33何何谓谓差差动动法法？试试叙叙述述相相敏敏检检波波器器的的原原理

43、理、实实用用电电路路和参考信号的获得方法。和参考信号的获得方法。40上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录34.在在右右图图中中，光光敏敏二二极极管管的的灵灵敏敏度度S0.5 A/w，参参考考光光通通量量 210mw,运运算算放放大大器器的的开开环环增增益益AV109，若若RR1R21K，Rf100K，问问输输出出电压电压UO2伏时测量光路的光通量伏时测量光路的光通量 1应为多少？应为多少？35为为了了统统计计进进入入会会场场和和离离开开会会场场的的人人数数，在在进进出出口口处处放放置置三三个个光光源源GY1、GY2、GY3，它它们们分分别别照照射射于于对对面面的的光光敏敏二

44、二极极管管GG1、GG2、GG3，如如下下图图a，当当人人经经过过时时，光光线线被被遮遮断断，电电路路原原理理如如下下图图b所所示示。试试说说明明为为什什么么能能对对进进入入和和离离开开的的人人分分别别计计数数，如如果果用用一一个个可可逆逆计计数数器器代代替替图图中中的的两两个个计计数数器器，则则能测得留在会场的人数。能测得留在会场的人数。41上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录附附2：主要参考资料：主要参考资料1.田民波电子显示，清华大学出版社，田民波电子显示，清华大学出版社，2001年年5月月2.全全子子一一，张张家家谋谋，刘刘诚诚电电视视学学基基础础，国国防防工工业业

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