光电信息技术课件.ppt

关于光电信息技术现在学习的是第1页，共46页内容简介内容简介 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。现在学习的是第2页，共46页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 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现在学习的是第3页，共46页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 序 随着现代信息技术的发展，光子以其独特随着现代信息技术的发展，光子以其独特的优点，具有极快的响应速度，极大的频宽，的优点，具有极快的响应速度，极大的频宽，信息容量和极高的信息效率推动信息科学技信息容量和极高的信息效率推动信息科学技术的发展，具有越来越大的竞争力，光电信术的发展，具有越来越大的竞争力，光电信息产业在市场的份额逐年增加。光子技术与息产业在市场的份额逐年增加。光子技术与微电子技术结合，相互交叉、相互渗透与补微电子技术结合，相互交叉、相互渗透与补充已经成充已经成4现在学习的是第4页，共46页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 为信息科学技术的主体之一，光子和微电子为信息科学技术的主体之一，光子和微电子是现代信息产业的是现代信息产业的 基础和核心，光电信息基础和核心，光电信息产业已成为世界上发达国家的主导产业。美产业已成为世界上发达国家的主导产业。美国政府已将国政府已将 光子学与光子技术列为国家发光子学与光子技术列为国家发展的重点展的重点 ，认为该领域，认为该领域“在国家安全与经在国家安全与经济竞争方面济竞争方面 有深远的意义和潜力有深远的意义和潜力”，并肯，并肯定定“通信和通信和 计算机研究与发展的未来世界计算机研究与发展的未来世界属于光子学领域属于光子学领域”，5现在学习的是第5页，共46页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， 全世界光子产全世界光子产业以比微电子产业高得多业以比微电子产业高得多 的速度发展，谁在的速度发展，谁在光子产业方面取得主光子产业方面取得主 动权，谁就将在动权，谁就将在21世纪世纪的尖端科技的较的尖端科技的较 量中夺魁量中夺魁”。在德国，政府。在德国，政府已确定光子学已确定光子学 是本世纪初是本世纪初“对保持德国在国对保持德国在国际技术市场际技术市场 上的先进地位至关重要的关键技上的先进地位至关重要的关键技术之一术之一” 。在日本有评论认为。在日本有评论认为21世纪具有世纪具有代表意义的主导产代表意义的主导产6现在学习的是第6页，共46页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，第二是信息通信产业，第一是光子产业，第二是信息通信产业业”。 我国政府十分重视光电子技术和产业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展的的发展，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发展计领域，把光电子产业列为国家重点发展计划，继划，继1986年年3月王大恒等四位专家倡导月王大恒等四位专家倡导的的“863计划计划”之后，在此基础上开始了之后，在此基础上开始了“973计划计划”，这两个高科技计划的，这两个高科技计划的7现在学习的是第7页，共46页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。据国家统计资料显示，世据国家统计资料显示，世纪具有代表意义的主导产业，第一是光子产业，纪具有代表意义的主导产业，第一是光子产业，第二是信息通信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业的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展的领域，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发展计划，继把光电子产业列为国家重点发展计划，继1986年年3月王大恒等四位月王大恒等四位8现在学习的是第8页，共46页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、数字化、受信息化、数字化、网络化浪潮的推动，中国的光电信息市场网络化浪潮的推动，中国的光电信息市场和产业也呈现出高速增长态势，成为拉动和产业也呈现出高速增长态势，成为拉动整个国民经济增长的第一支柱行业。整个国民经济增长的第一支柱行业。1999年底全国范围内建成了年底全国范围内建成了“八横八纵八横八纵”的光的光缆网武汉、广东和长春等地提出了建设缆网武汉、广东和长春等地提出了建设中国光谷的规划。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现在学习的是第9页，共46页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，也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础知识，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容的书籍少见。然而，目前系统介绍这方面内容的书籍少见。光电信息技术光电信息技术一书的出版，正好填补了这一书的出版，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方面的空白。本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大学等高校的信息类和测控类专业讲授这方面这方面内容的课程，并从事光电信息技术方面的内容的课程，并从事光电信息技术方面的10现在学习的是第10页，共46页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、科研经验科研工作，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术的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，本书对光电信息技术原理、结构和应用，本书对光电信息技术理论基础、电光信息转换、光电信息转换理论基础、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系统的讲述，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，深入浅出，实用且条理清晰，层次分明，深入浅出，实用性强，对这一领域的最新发展也都有所包性强，对这一领域的最新发展也都有所包含，有些内容是作者含，有些内容是作者11现在学习的是第11页，共46页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。 相信本书的出版将有益于高等院校、科相信本书的出版将有益于高等院校、科研院所的教学、科研和人才培养工作，也有研院所的教学、科研和人才培养工作，也有益于有关工程技术人员了解、掌握和应用光益于有关工程技术人员了解、掌握和应用光电信息技术方面的最新知识。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现在学习的是第12页，共46页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 现代信息技术包含信息采集、信息传现代信息技术包含信息采集、信息传输和信息处理等内容。输和信息处理等内容。 信息采集：类似于人的感官系统，负责信息采集：类似于人的感官系统，负责获得原始的信息，主要由各类传感器完成。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（被测控的非电物传感器是将各类原始信息（被测控的非电物理量）转换成与之对应的易于处理的电信号理量）转换成与之对应的易于处理的电信号输出的装置。在人的一生中，获得信息量最输出的装置。在人的一生中，获得信息量最大的感官是眼睛，大的感官是眼睛，13现在学习的是第13页，共46页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左右。同左右。同样，在各类传感器中，光电传感器以大容样，在各类传感器中，光电传感器以大容量、非接触、在线和主动获取信息而脱颍量、非接触、在线和主动获取信息而脱颍而出，可实现纳米级（高精度）和光子级而出，可实现纳米级（高精度）和光子级（弱信号）测量，满足现代社会对信息获（弱信号）测量，满足现代社会对信息获取的要求。取的要求。 信息传输：类似于人的神经系统，负责信息传输：类似于人的神经系统，负责信息的传送，属通讯领域。传统的通讯分有信息的传送，属通讯领域。传统的通讯分有线（电缆）和无线（电磁波）线（电缆）和无线（电磁波）14现在学习的是第14页，共46页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不两种，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，大容量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，有线光通讯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，无线光通信（光缆）正在替代电缆通讯，无线光通信也正在研制和发展中。也正在研制和发展中。 信息处理：类似于人的大脑系统，负信息处理：类似于人的大脑系统，负责对信息的综合处理，显然由电子计算机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速度在完成。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不断提高，但还是满足不了人们15现在学习的是第15页，共46页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，人们的要求，于是，计算机网络就诞生了，人们借助于光通信技术的发展，利用信息高速公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理信息。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的要求，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。光计算机也正在研制中。 从上述分析可知，现代信息技术的主体从上述分析可知，现代信息技术的主体是光子技术与微电子技术，而光子技术与微电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、相互渗透与补充，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，光就形成了光电信息技术，光16现在学习的是第16页，共46页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 电信息技术的主要内容是电光信息转换和光电信息技术的主要内容是电光信息转换和光电信息的转换及其应用，是现代信息技术的电信息的转换及其应用，是现代信息技术的基础和核心。基础和核心。 光电信息技术发展之迅速使人惊叹万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合目分，但此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，高等院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生和研究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，为此作者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编写了这本比较系统介绍光电17现在学习的是第17页，共46页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术方面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，也是国内外光电信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。在编写中，作者力图条息技术发展的缩影。在编写中，作者力图条理清晰，层次分明，深入浅出，降低学习难理清晰，层次分明，深入浅出，降低学习难度，提高实用价值，读者只要具有大学物理度，提高实用价值，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，在掌和电子技术知识，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握本书内容后有能力去接收日新月异的新成果并不断果并不断18现在学习的是第18页，共46页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。当然，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，涉及的学科范围由于光电信息技术发展迅速，涉及的学科范围很宽，加上作者的知识局限，难免在书中存在很宽，加上作者的知识局限，难免在书中存在错漏，请读者不吝指正。错漏，请读者不吝指正。 本书由东华大学吴国良副教授编写第一章，本书由东华大学吴国良副教授编写第一章，上海理工大学马军山博士编写第二章和第四章上海理工大学马军山博士编写第二章和第四章的三、四节，其余有上海理工大学杨永才副教的三、四节，其余有上海理工大学杨永才副教授编写，并负责授编写，并负责19现在学习的是第19页，共46页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教授全书的统稿工作。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，并担任为本书的编写提供了大量原始资料，并担任本书的主审。本书的主审。 最后作者要感谢中国工程院庄松林院士最后作者要感谢中国工程院庄松林院士为本书写了序，感谢上海市高校课程建设基为本书写了序，感谢上海市高校课程建设基金对本书出版的资助，感谢上海理工大学课金对本书出版的资助，感谢上海理工大学课程建设基金和东华大学教材出版基金对本书程建设基金和东华大学教材出版基金对本书的资助。的资助。 作者作者 20021 20现在学习的是第20页，共46页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 1.1.4 光伏效应光伏效应 1.1.5 热释电效应热释电效应21现在学习的是第21页，共46页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现在学习的是第22页，共46页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) 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现在学习的是第23页，共46页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现在学习的是第24页，共46页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 3.3.3 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现在学习的是第25页，共46页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现在学习的是第26页，共46页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现在学习的是第27页，共46页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、 全子一，张家谋，刘诚全子一，张家谋，刘诚 编著，电视学基础，国防工业出版社，编著，电视学基础，国防工业出版社，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、 李泽民李泽民 编著，编著，光纤通信（原理和技术），科学技术文献出版社，光纤通信（原理和技术），科学技术文献出版社，1992年年6月月5、 刘增基，周洋溢，胡辽林，周绮丽刘增基，周洋溢，胡辽林，周绮丽 编著，编著，光纤通信，西安电子科光纤通信，西安电子科技大学出版社，技大学出版社，2001年年8月月6、 赵梓森等赵梓森等 编著，光纤通信工程，人民邮电出版社，编著，光纤通信工程，人民邮电出版社，1994年年5月月7、 孙学军，张述军等孙学军，张述军等 编著，编著，DWDM传输系统原理与测试，人民邮电出版社，传输系统原理与测试，人民邮电出版社，2000年年2月月8、 王惠文王惠文 主编，光纤传感技术与应用，国防工业出版社，主编，光纤传感技术与应用，国防工业出版社，2001年年4月月9、 刘瑞复，史锦珊刘瑞复，史锦珊 主编，光纤传感器及其应用，机械工业出版社，主编，光纤传感器及其应用，机械工业出版社，1987年年8月月28现在学习的是第28页，共46页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简述常用光电信息转换器件的名称，原理，主要特性和简述常用光电信息转换器件的名称，原理，主要特性和实用输出电路。实用输出电路。2发光二极管工作时加正向还是反向电压？它输出发光二极管工作时加正向还是反向电压？它输出的光强由什么控制？发光二极管和光敏二极管电的光强由什么控制？发光二极管和光敏二极管电路中的电阻路中的电阻R各起什么作用？各起什么作用？3请在光电继电器的亮通控制电路中加入施密特触发请在光电继电器的亮通控制电路中加入施密特触发器电路，并分析其结果，画出当照射光为矩形脉冲器电路，并分析其结果，画出当照射光为矩形脉冲时电路各点的电压波形图。时电路各点的电压波形图。4。请用电子开关设计一个光控电路，要求低压区和高。请用电子开关设计一个光控电路，要求低压区和高压区完全隔离，而且能控制大功率器件工作。压区完全隔离，而且能控制大功率器件工作。29现在学习的是第29页，共46页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），如平台非单），如平台非单向移动时计数器就要误计脉冲而造成测量误差，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。请设计一个方案来校正此误差。6 6如何用两台摄像机进行测距？设定对应点在两画如何用两台摄像机进行测距？设定对应点在两画面中的位置和两摄像机的几何位面中的位置和两摄像机的几何位 置，画出几何图置，画出几何图形并推导出计算公式。形并推导出计算公式。7 7试设计一个机器人视觉系统中用光投影法测距的试设计一个机器人视觉系统中用光投影法测距的方案，叙述原理，画出对应的波形图和电子线路图。方案，叙述原理，画出对应的波形图和电子线路图。8 8试设计一个用于水下作业的光纤开关系统，用双试设计一个用于水下作业的光纤开关系统，用双向可控硅控制用电器。请画出全部电子线路图。向可控硅控制用电器。请画出全部电子线路图。30现在学习的是第30页，共46页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现在学习的是第31页，共46页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. 画出用线阵画出用线阵CCDCCD测量运动热钢板长度的结构示意测量运动热钢板长度的结构示意图，叙述图，叙述CCDCCD测长的原理，画出测长的原理，画出CCD CCD 测长的原测长的原理框图。画出测量时理框图。画出测量时CCDCCD输出信号的波形，并设计输出信号的波形，并设计出供计数器计数的放大出供计数器计数的放大 比较整形电路。比较整形电路。12. 12. 光控电焊眼罩工作原理如图光控电焊眼罩工作原理如图4.2.14.2.11111所示，当液所示，当液晶屏晶屏P P不通电时，液晶是透明不通电时，液晶是透明. .的，眼睛可以通过液晶的，眼睛可以通过液晶屏看到焊点的情况。当液晶屏屏看到焊点的情况。当液晶屏P P通电时通电时, ,液晶发生偏转，液晶发生偏转，透光度大大减小。电焊光不会对眼睛产生危害。图中，透光度大大减小。电焊光不会对眼睛产生危害。图中，R D2 R D2 用来接收电焊强光，用来接收电焊强光，R D1 R D1 用来接收外界自然光。用来接收外界自然光。试分析该装置的工作原理，指出各元器件的作用。试分析该装置的工作原理，指出各元器件的作用。32现在学习的是第32页，共46页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现在学习的是第33页，共46页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) 晚上暴雨闪电时，霓虹灯不能出现闪耀现象，叙述晚上暴雨闪电时，霓虹灯不能出现闪耀现象，叙述采取的措施。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) 当物体煮开溢出时，火苗变小或熄灭，保护装置自动当物体煮开溢出时，火苗变小或熄灭，保护装置自动报警或自动关闭煤气阀门。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现在学习的是第34页，共46页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. 车灯亮度全自动控制系统设计。车灯亮度全自动控制系统设计。一般汽车前灯都有强弱二档，一般汽车前灯都有强弱二档，按规定，汽车在晚上行驶如遇对面有车驶来，须将车灯打至弱档，按规定，汽车在晚上行驶如遇对面有车驶来，须将车灯打至弱档，以免对方司机眩目而造成撞车事故。然而，由于种种原因，有些以免对方司机眩目而造成撞车事故。然而，由于种种原因，有些司机很难做到这一点，司机很难做到这一点，35现在学习的是第35页，共46页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 因而晚间事故时有发生。车灯亮度全自动控制系统由光电传因而晚间事故时有发生。车灯亮度全自动控制系统由光电传感器和单片微机感器和单片微机(或计算机或计算机) 系统组成，根据入射光信号的不系统组成，根据入射光信号的不同，自动将车灯置于强档、弱档或关闭状态。同，自动将车灯置于强档、弱档或关闭状态。 (1) 白天行驶时，光电传感器接收到较强的且强度基本不变的白天行驶时，光电传感器接收到较强的且强度基本不变的光信号，车灯将关闭。光信号，车灯将关闭。 (2) 当汽车晚上行驶在城市或装有路灯的马路上时，光电传当汽车晚上行驶在城市或装有路灯的马路上时，光电传感器接收到近似于正弦变化规律的且比较弱的光信号，车灯感器接收到近似于正弦变化规律的且比较弱的光信号，车灯将开启在弱档。将开启在弱档。 (3) 当汽车晚上行驶在郊外时，光电传感器接收不到接收到当汽车晚上行驶在郊外时，光电传感器接收不到接收到很弱的光信号，车灯将开启在强档。很弱的光信号，车灯将开启在强档。 (4) 当对面有车开来时，光电传感器接收到的光信号强度逐步当对面有车开来时，光电传感器接收到的光信号强度逐步增大（说明对方车正在接近）或强度突然大幅度增大（说明对方车正在接近）或强度突然大幅度36现在学习的是第36页，共46页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 变小（说明对方已关闭强光灯），车灯将开启至弱档，直到接收变小（说明对方已关闭强光灯），车灯将开启至弱档，直到接收不到光信号（说明车已经交会），才重新点亮强光灯。不到光信号（说明车已经交会），才重新点亮强光灯。 (5) 整个控制系统电源受汽车电门钥匙控制，只要汽车发动，一整个控制系统电源受汽车电门钥匙控制，只要汽车发动，一切进入自动控制状态。切进入自动控制状态。 试叙述控制原理，画出框图及主要电子线路图，画出软件流程图。试叙述控制原理，画出框图及主要电子线路图，画出软件流程图。 20. 钢厂热轧的钢板温度在钢厂热轧的钢板温度在900度到度到1300度度,向外辐射红外光向外辐射红外光.现要在线现要在线检测钢板在热轧过程中的长度检测钢板在热轧过程中的长度.采用采用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现在学习的是第37页，共46页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 (2) 画出画出CCD测长的原理框图。测长的原理框图。 (3) 画出画出CCD测长的电子线路图包括供计数器计数的放测长的电子线路图包括供计数器计数的放大比较整形电路，微机接口硬件电路等。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. 试叙述光电池的工作原理以及开路电压、短路电流与光照度的关试叙述光电池的工作原理以及开路电压、短路电流与光照度的关系。为什么光电池输出与所接负载的大小有关？请画出用光电池系。为什么光电池输出与所接负载的大小有关？请画出用光电池作为检测元件时的电路并分析之。作为检测元件时的电路并分析之。23. PIN管和管和APD管的频率特性为什么比普通的光敏二极管好？管的频率特性为什么比普通的光敏二极管好？ 24. 为什么结型光电器件只有反偏置或零偏置时才有明显的光电效为什么结型光电器件只有反偏置或零偏置时才有明显的光电效应？应？38现在学习的是第38页，共46页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. 简述光电导摄像机和简述光电导摄像机和CCD摄像机的基本结构和工作原理。摄像机的基本结构和工作原理。 27. 试比较试比较LED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,它的极限电压它的极限电压为为100V，求容许的最大，求容许的最大E为多少伏为多少伏?39现在学习的是第39页，共46页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30. 有一正弦调制光照射于光敏二极管，其电路如图所示，有一正弦调制光照射于光敏二极管，其电路如图所示，RRL100K，光敏二极管的灵敏度，光敏二极管的灵敏度S0.1 A/LUX。欲使其输出电压。欲使其输出电压Uo5V，求所需的照度变化。若，求所需的照度变化。若R由由100K变至变至50K，问输，问输出电压出电压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 C F = 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何谓差动法？试叙述相敏检波器的原理、实用电路和参考何谓差动法？试叙述相敏检波器的原理、实用电路和参考信号的获得方法。信号的获得方法。40现在学习的是第40页，共46页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. 在右图中，光敏二极管的灵敏度在右图中，光敏二极管的灵敏度S0.5 A/ w，参考光，参考光通量通量 210mw,运算放大器的开环增益运算放大器的开环增益AV109，若，若RR1R21K，Rf100K，问输出电压，问输出电压UO2伏时测量伏时测量光路的光通量光路的光通量 1应为多少？应为多少？35为了统计进入会场和离开会场的人数，在进出口处放置为了统计进入会场和离开会场的人数，在进出口处放置三个光源三个光源GY1、GY2、GY3，它们分别照射于对面的光敏二，它们分别照射于对面的光敏二极管极管GG1、GG2、GG3，如下图，如下图a，当人经过时，光线被遮断，当人经过时，光线被遮断，电路原理如下图电路原理如下图b所示。试说明为什么能对进入和离开的人分所示。试说明为什么能对进入和离开的人分别计数，如果用一个可逆计数器代替图中的两个计数器，则别计数，如果用一个可逆计数器代替图中的两个计数器，则能测得留在会场的人数。能测得留在会场的人数。41现在学习的是第41页，共46页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.全子一，张家谋，刘诚电视学基础，国防工业出版社，全子一，张家谋，刘诚电视学基础，国防工业出版社，1985年年6月月3.杨祥林杨祥林光纤通信系统，国防工业出版社，光纤通信系统，国防工业出版社，2000年年1月月4.李泽民李泽民光纤通信（原理和技术），科学技术文献出版社，光纤通信（原理和技术），科学技术文献出版社，1992年年6月月5.刘增基，周洋溢，胡辽林，周绮丽刘增基，周洋溢，胡辽林，周绮丽光纤通信，西安电子科技大光纤通信，西安电子科技大学出版社，学出版社，2001年年8月月6.赵梓森等赵梓森等光纤通信工程，人民邮电出版社，光纤通信工程，人民邮电出版社，1994年年5月月42现在学习的是第42页，共46页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7.孙学军，张述军等孙学军，张述军等DWDM传输系统原理与测试，人民邮电传输系统原理与测试，人民邮电出版社，出版社，2000年年2月月8.王惠文王惠文光纤传感技术与应用，国防工业出版社，光纤传感技术与应用，国防工业出版社，2001年年4月月9.刘瑞复，史锦珊刘瑞复，史锦珊光纤传感器及其应用，机械工业出版社，光纤传感器及其应用，机械工业出版社，1987年年8月月10.秦积容光电检测原理及应用秦积容光电检测原理及应用(上、中、下册上、中、下册)北京：国防北京：国防工业出版社，工业出版社，198911.孙培懋，刘正飞光电技术北京：机械工业出版社，孙培懋，刘正飞光电技术北京：机械工业出版社，199212.单成祥传感器的理论与设计基础及其应用北京：国防工单成祥传感器的理论与设计基础及其应用北京：国防工业出版社，业出版社，199943现在学习的是第43页，共46页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.杨培根，龚智炳等光电惯性技术北京：兵器工业出版社，杨培根，龚智炳等光电惯性技术北京：兵器工业出版社，199914.江剑平半导体激光器北京：电子工业出版社，江剑平半导体激光器北京：电子工