测量电路的18650内阻测量方法,可以用哪几种方法?

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1-1 何为传感器静态特性,静态特性技术指标有哪些

传感器在被测量的各个值处于稳定状态时,输出量和输入量之间的关系称为传感器的静态特性;其主要指标有线性度、灵敏度、精确度、最小检测量和分辨力、迟滞、重复性、零点漂移、温漂。 -2 何为传感器动态特性,动态特性技术指标有哪些

动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性;(2)描述动态特性的指标:对一阶传感器:时间常数 对二阶传感器:固有频率、阻尼比。 1-3 传感器的等级精度是如何确定的

传感器的精度等级是允许的最大绝对误差相对于其测量范围的百分数,即A=ΔA/YFS*100% 1-4 传感器的线性度是怎样确定的,拟合刻度直线有几种方法

传感器标定曲线与拟合直线的最大偏差与满量程输出值的百分比叫传感器的线性度;(2)拟合直线的常用求法有:端基法和最小二乘法1-5 一阶传感器怎样确定输入信号频率范围

由一阶传感器频率传递函数w(jw)=K/(1+jωτ),确定输出信号失真、测量结果在 所要求精度的工作段,即由B/A=K/(1+(ωτ)2)1/2,从而确定ω,进而求出f=ω/(2π). 1-6 什么是传感器的差动测量方法,有何特点

若某传感器的位移特性曲线方程为y1=a0+a1x+a2x2+a3x3+??.让另一传感器感受相反方向的位移,其特性曲线方程为y2=a0-a1x+a2x2-a3x3+??,则Δy=y1-y2=2(a1x+a3x3+a5x5??),这种方法称为差动测量法。其特点输出信号中没有偶次项,从而使线性范围增大,减小了非线性误差,灵敏度也提高了一倍,也消除了零点误差。

第二章 2-1 什么是金属材料的应变效应,什么是半导体材料的压阻效应

1)金属材料在受到外力作用时,产生机械变形,导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。 (2)半导体材料在受到应力作用后,其电阻率发生明显变化,这种现象称为压阻效应。2-2 比较金属丝应变片与半导体应变片相同点和不同点

相同点:它们都是在外界力作用下产生机械变形,从而导致材料的电阻发生变化所;不同点:金属材料的应变效应以机械形变为主,材料的电阻率相对变化为辅;而半导体材料则正好相反,其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主,而机械形变为辅。

2-3 什么是金属丝应变片的灵敏度系数,它与金属丝灵敏度函数有何不同

金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数;它与金属丝应变灵敏度函数不同,应变片由于由金属丝弯折而成,具有横向效应,使其灵敏度小于金属丝的灵敏度。

2-4 采用应变片进行测量时为什么要进行温度补偿,常用温补方法有哪些

因为(1)金属应变片的电阻丝本身具有一定温度系数,从而使其产生附加的热应变;

电阻丝材料与测试材料的线膨胀系数不同,就会引起附加的由线膨胀引起的应变;常用的温度补偿法有单丝自补偿,双丝组合式自补偿和电路补偿法

2-5 固态压阻器件的结构特点是什么,受温度影响会产生哪些温度漂移,如何进行补偿

固态压阻器件的特点是:属于物性型传感器,是利用硅的压阻效应和微电子技术制成的压阻式传感器,具有灵敏度高、动态响应好、精度高易于集成化、微型化等特点。(2)受温度影响,会产生零点温度漂移(主要是由个桥臂电阻及其温度系数不一致引起)和灵敏度温度漂移(主要灵敏度系数随温度漂移引起)。(3)对零点温度漂移可以用在桥臂上串联电阻(起调零作用)、并联电阻(主要起补偿作用);对灵敏度漂移的补偿主要是在电源供电回路里串联负温度系数的二极管,以达到改变供电回路的桥路电压从而改变灵敏度的。 2-6 直流电桥是如何分类的,各类桥段输出电压与电桥灵敏度关系如何

1)直流电桥根据桥臂电阻的不同分成:等臂电桥、第一对称电桥和第二等臂电桥; (2)等臂电桥在R>>ΔR的情况下,桥路输出电压与应变成线性关系;第一对称电桥(邻

臂电阻相等)的输出电压等同于等臂电桥;第二对称电桥(对臂电阻相等)的输出电压的大小和灵敏度取决于邻臂电阻的比值,当k小于1时,输出电压、线性度均优于等臂电桥和第一对称电桥。

2-17 压阻式传感器电桥恒压供电和恒流供电各自的特点是什么

压阻式传感器电桥恒压供电可以实现灵敏度温度补偿,而恒流供电可以实现温度补偿。

第三章 3-1 电容式传感器有哪些优点与缺点

①测量范围大。②灵敏度高。③动态响应时间短。④机械损失小。⑤结构简单,适应性强。①寄生电容影响较大。②当电容式传感器用于变间隙原理进行测量时具有非线性输出特性。

3-2 分布和寄生电容的存在对电容传感器有什么影响?一般采取哪些措施可以减小其影响。答:改变传感器总的电容量,甚至有时远大于应该传递的信号引起的电容的变化;使传感器电容变的不稳定,对传感器产生严重干扰。可以采取静电屏蔽措施和电缆驱动技术3-3 如何改善单极式变极距型电容传感器的非线性?

答:采用可以差动式结构,可以使非线性误差减小一个数量级,并使其灵敏度提高一倍。 3-4 何为驱动电缆技术,采用的目的是什么

驱动电缆技术是指传感器与后边转换输出电路间引线采用双层屏蔽电缆,而且其内屏蔽层与信号传输线(芯线)通过1:1放大器实现等电位,由于屏蔽电缆线上有随传感器输出信号变化而变化的信号电压,所以称之为“电缆驱动技术”。它能有效地消除芯线与屏蔽层之间的寄生电容。其中,外屏蔽线则是用来接地以防止其他外部电场干扰,起到一般屏蔽层的作用。内、外屏蔽层之间仍存在寄生电容则成为1:1放大器的负载,所以,该1:1放大器是一个具有极高输入阻抗(同相输入)、放大倍数为1、具有容性负载的同性放大器。这种“驱动电缆技术”的线路比较复杂,要求也比较高,但消除寄生电容的影响极好,它在传感器输出电容变化只有1PF时仍能正常识别、工作。 3-5 差动脉冲宽度调制电路用于电容传感器测量电路,具有什么特点

差动脉冲宽度调制电路通过双稳态出发器的Q端、Q端依次借R1、R2、D1、D2对差动C1、C2充放电,在双稳态触发器的两输出端各自产生一宽度受C1、C2调制的方波脉冲。差动电容的变化使充电时间不同,从而使双稳态触发器输出端的方波脉冲宽度不同。因此,A,B两点间输出直流电压USC也不同,而且具有线形输出特性。此外调宽线路还具有如下特点:与二极管式线路相似,不需要附加解调器即能获得直流输出;输出信号一般为100KHZ-1MHZ的矩形波,所以直流输出只需低通滤波器简单地引出。由于低通滤波器的作用,对输出波形纯度要求不高,只需要一电压稳定度较高的直流电源,这比其他测量线路中要求高稳定度的稳频、稳幅交流电源易于做到。 3-6 球―平面型电容式差压变送器在结构上有何特点?

答:利用可动的中央平面金属板与两个固定的半球形状的上下电极构成差动式电容传感器。 3-7 为什么高频工作时的电容式传感器其连接电缆的长度不能任意变化?

答:因为连接电缆的长度变化会导致传感器的分布电容、等效电感都会发生变化,会使等效电容等参数会发生改变,最终导致了传感器的使用条件与标定条件发生了改变,从而改变了传感器的输入输出特性。

第四章 4-1 何为电感式传感器,电感式传感器分为几类,各有何特点

电感式传感器是利用线圈自感和互感的变化实现非电量电测的一种装置,可以用来测量位移、振动、压力、应变、流量、比重等参数。

根据转换原理不同可分为自感式和互感式两种,互感器传感器利用互感特性,一般包含两个以上的电感元件,且电感元件之间有较紧密的电磁耦合。自感传感器利用自感特性,利用的是被测量变化引起电感值变化的特性。

根据结构形式不同,可分为气隙型和螺管型两种.气隙型电感传感器的主要特性是线性度和灵敏度,行程小。螺管式传感器的灵敏度低,但线性范围大,易受外部磁场干扰,线圈分布电容大。

4-2 说明差动式电感传感器与差动变压式传感器工作原理的区别

差动式电感传感器是通过改变衔铁的位置来改变两个差动线圈磁路的磁阻而使两个差动结构的线圈改变各自的自感系数实现被测量的检测,而差动变压器式传感器则是通过改变衔铁的位置改变两个原副线圈的互感系数来检测相关物理量的。4-3 说明差动变压器零点残余电压产生的原因并指出消除残余电压的方法 由于差动变压器两个次级组不可能完全一致,因此它的等效电路参数(互感M,

自感L及损耗电阻R)不可能相同,从而使两个次级绕组的感应电势数值不等。又因初级线圈中铜损电阻及导磁材料的铁损和材质的不均匀,线圈匝间电容的存在等因素,使激励电流与所产生的磁通相位不同。上述因素使得两个次级线圈中的感应电势不仅数值上不等,相位也存在误差,因相位误差所产生的零点残余电压,无法通过调节衔铁的位移来消除;高次谐波分量主要由导磁材料磁化曲线的非线性引起。由于磁滞损耗和铁磁饱和的影响,使得激励电流与磁通波形不一致,产生了非正弦(主要是三次谐波)磁通,从而在次级绕组感应出非正弦电势。同样可以分析,由于磁化曲线的非线性影响,使正弦磁通产生尖顶的电流波形(亦包含三次谐波)。消除方法:(1)、从设计和工艺上保证结构对称性;(2)、选用合适的测量线路;(3)、采用补偿线路。 4-4 如何提高差动变压器的灵敏度

1)、由4-62式K1=(N2/N1)*A 可知,增大匝数比可提高灵敏度;

(2)、由4-61式K1正比于e1可知,增大初级线圈激励电压可提高灵敏度;(3)、若在低频率段,K1正比于频率f,可以增加频率来提高灵敏度。 4-5 电涡流式传感器有何特点,画出应用于测板材厚度的原理框图

涡流式传感器测量范围大,灵敏度高,结构简单,抗干扰能力强以及可以非接触测量等特点;

示意图:被测板1的上,下各装一个传感器探头2,其间距为D。而他们与板的上,下表面分别相距X1和X2,这样板厚t=D-(X1+X2),当两个传感器在工作时分别测得X1和X2,转换成电压值后相加。相加后的电压值与两传感器距离D对应的设定电压再相减,就得到与板厚相对应的电压

第五章 5-1 何谓压电效应,正压电效应传感器能否测静态信号,为什么

某些电介质,当沿着一定方向对其施加力而使它形迹时,内部产生极低化现象,同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷;当外力去掉后,又重新恢复不带电的状态,这种现象称为压电效应。

不能,传感器内部不可能没有泄漏,外界测量电路的输入电阻也不可能无穷大,它们都将将压电材料产生的电荷泄漏掉,只有外力以较高频率不断地作用,传感器的电荷才得以补充,所以正压电式不能测量静止电荷。

5-2 石英晶体的压电效应有何特点,标出图中压电片上电荷的极性,并结合下图说明什么叫纵向压电效应,什么叫横向压电效应

1 在压电效应中,其作用力与电荷之间呈线性关系2晶体在那个方向上有正压电效应,则在此方向上一定存在逆压电效应3石英晶体不是在任何方向上都存在压电效应的

(2)b图在上表面为负电荷,(c)图上表面为负电荷;(d)图上表面为正电荷。(3)通常将沿电轴X-X方向的作用力作用下产生的电荷的压电效应称为“纵向电效应’;

将沿机械轴Y-Y方向的力作用下产生电荷的效应称为“横向压电效应”

5 -3 压电式传感器的前置放大器作用?比较电压式和电荷式前置放大器各有何特点,说明为何电压灵敏度与电缆长度有关?而电荷灵敏度与电缆长度无关?

压电式传感器前置放大器的作用:一是把压电式传感器的高输出阻抗变换为低阻抗输出,二是放大压电式传感器的输出弱信号。 (2)电压放大器特点是输出电压与输入电压成正比。而电荷放大器的特点是压电器件其输出电压与输入电荷成正比。

3)因为由(5-21式)可知电缆长度改变时,Cc将改变,因而电压灵敏度也发生变化。而由(5-24)式知当A0足够大时,传感器本身的电容和电缆长短将不影响电荷放大器的输出,输出电压只决定于输入电荷及反馈回路的电容和电阻.

5-4 压电元件在使用时常采用多片串接或并接的结构形式,试述在不同接法下输出电压、电荷、电容的关系,它们分别适用于何种应用场合? 1)并联:C′=2C,q′=2q,U′=U,因为输出电容大,输出电荷大,所以时间常数,适合于测量缓变信号,且以电荷作为输出的场合。 (2)串联:q′=q,U′=U,C′=C/2,特点:输出电压大,本身电容小,适合于以电压作为输出信号,且测量电路输出阻抗很高的场合 5-5 何为电压灵敏度和电荷灵敏度?并说明两者之间的关系 1)电压灵敏度是指单位作用力产生的电压Ku=Uo/F

(2)电荷灵敏度是指单位作用力产生的电荷Kq=q0/F(3)由q0/Uo=C知,Kq=CKU 5-13 说明压电式传感器可测动态信号频率范围与那些因素有关

一般来说压电传感器适用于动态信号的测试,其高频响应较好,低频响应特征与测试电路密切相关,例如在采用电荷放大器电路测量时,其低频端-3dB截止频率f=1/2?RfCf,即取决于反馈电路参数Rf和Cf;配置电压放大器时,低频端响应特性与放大器输入内阻Ri有关,Ri越大,低频响应越好。

7-1 热电偶测温原理是什么,热电偶测温计是由哪几部分组成

中间导体定律,标准电极定律,连接导体定律与中间温度定律 热电极,绝缘套管,保护套管,接线盒 7-2什么叫热点效应?热电势有哪几种部分组成?热电偶产生热电势的必要条件是什么?

(1)把两种不同的导体或半导体材料连接成闭合回路,将它们的两个接点分别置于不同的热源中,则在该回路就会产生热电动势叫热电效应。(2)热电势由接触电势与温差电势两种组成。A:组成热电极的必须是不同材料;B两个接点必处于不同的温度场中。

7-3 热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿,其冷端温度补偿的方法有几种

1)因为热电偶的热电势只有当冷端的温度恒定时才是温度的单值函数,而热电偶的标定时是在冷端温度特定的温度下进行的,为了使热电势能反映所测量的真实温度,所以要进行冷端补偿。

(2)A:补偿导线法B:冷端温度计算校正法C:冰浴法D:补偿电桥法 7-4 试述热电偶测温原理。常用热电阻的种类有哪些,R0各为多少

铂电阻,Pt10的Ro是10欧姆,Pt100的Ro是100欧姆;铜电阻,Cu50的Ro是50欧姆,Cu100的Ro是100欧姆 7-5 常用热电偶有哪几种,所配用的补偿导线是什么,选择补偿导线有什么要求

1)A:铂铑-铂热电偶,补偿导线用铜-康铜B:镍铬-镍硅热电偶,补偿导线用铜-康铜C:镍铬-考铜热电偶,补偿导线用其本身D铂铑30-铂铑6热电偶,补偿导线用铜-康铜E:铜-康铜热电偶,补偿导线用。 (2)选择补偿导线的要求是一是热电性能相近,二是价格便宜

7-6 热敏电阻测温有什么特点,热敏电阻可分为几种类型①、电阻温度系数大。②热容量小③电阻率大,尺寸小④在工作范围内,物理和化学性能稳定⑤材料的复制性能好,价格便宜。(2)铂电阻和铜电阻两种。

8-1 何为霍尔效应,制作霍尔元件应采用什么材料,为什么,如何确定霍尔元件尺寸

1)在垂直于电流方向加上磁场,由于载流子受洛仑兹力的作用,则在平行于电流和磁场的两端平面内分别出现正负电荷的堆积,从而使这两个端面出现电势差,这种现象称为霍尔效应。

(2)应该选用半导体材料,因为半导体材料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大,而使两个端面出现电势差最大。 (3)应该根据元件的输入电阻、输出电阻、灵敏度等合理地选择元件的尺寸。

8-2 霍尔片不等位电势是怎样产生的,减小不等位电势可以采用哪些方法,为了减小霍尔元件的温度误差应采用哪些补偿方法 1)不等位电势的重要起因是不能将霍尔电极焊接在同一等位面上,可以通过机械修磨或用化学腐蚀的方法或用网络补偿法校正。 (2)在两个控制电极间并联一个电阻,使其满足8-26式,也可以用热敏电阻按图8-16进行补偿。 8-3 霍尔压力传感器是怎样工作的,说明其转换原理

由于弹簧管一端固定,另一端安装霍尔元件,当输入弹簧管的压力增加时,弹簧管伸长,使处于恒定磁场中的霍尔元件发生相应位移,霍尔元件输出电势的大小就反映了被测压力的大小。

8-5 磁敏二极管 三极管基本原理有何区别,磁敏二(三)极管可以测量哪些参数

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第1章 辐射度学与光度学基础

辐射度学与光度学基础自测

21、光通量的单位是坎德拉。

22、辐射通量与光通量的单位是相同的。

23、朗伯辐射体的辐射出射度等于他的辐射亮度。

24、被照明物体表面的辐射照度和光源与物体表面的距离平方成反比。

25、辐射出射度Me与辐射照度Ee的定义式都是:某点处面元的辐通量除以改面元的面积dA的商,所以这两个物理量是具有相同的概念。

26、发光方式主要有电致发光,光致发光,化学发光和热发光。

27、发光强度的单位是坎德拉(cd),其定义为:在给定方向上能发射的单色辐射源,在此方向上的辐强度为(1/683)W/sr,其发光强度定义为1cd。

28、在对具有一定量度和颜色的非黑体辐射体的温度标测中,亮温度与实际温度的偏差最小,色温度次之,辐射温度与实际温度的偏差最大。

29、在弱辐射作用的情况下,半导体的光电导效应与入射辐射通量的关系是线性的。

30、辐射度量是生理(或主观)的计量方法。

31、光度量是以人眼所能看见的光对大脑的刺激程度来对光进行计算。

32、辐射度量是物理(或客观)的计量方法。

33、太赫兹波具有低能量性,对人体基本上没有什么副作用。

34、辐射出射度 Me与辐射照度Ee意义相同。

辐射度学与光度学基础作业

1、为了描述显示器的每个局部面元在各个方向的辐射能力,最适合的辐射度量是( ) A 辐照度 B 辐强度 C 辐出度 D 辐亮度

4、下列选项中的参数与接收器有关的有( ) A.曝光量 B.光通量 C.亮度 D.照度

6、判读题:辐射通量与光通量的单位是相同的。( )

7、判断题:朗伯辐射体的辐射出射度等于他的辐射亮度。( )

8、被照明物体表面的辐射照度和光源与物体表面的距离平方成反比。( )

11、波长为532nm (V(0.532um)=0.88)的绿光固体激光器输出功率为15W,均匀的投射到0.2 平方厘米的白色屏幕上。问屏幕上的光照度为多少?若屏幕的反射系数为0.9,其光出射度为多少?

12、某半导体激光器发出波长为642nm的激光束,其功率为100mW,光斑发射角为0.6mrad,光束直径为1.22mm。试求:(1)当V0.时求此光束的辐射通量、光通量、发光强度、光出射度各为多少?(2)若将其投射到100m远处的屏幕上,屏幕的光照度为多少?

13、一支白炽灯,假设各向发光均匀,悬挂在离地面2m的高处,用照度计测得正下方地面上的照度为30lx,该白炽灯的光通量。

第2章 光电探测器理论基础

光电探测器理论基础自测

10、有关半导体对光的吸收,下列说法正确的是()

27、比探测率是一个与工作频率、测量带宽无关的常数。

28、探测率是一个反映探测器探测能力的物理量,探测率越大,说明探测器的探测能力越强。

29、噪声等效功率是信噪比为1时,入射到探测器上的信号辐射通量。

30、1/f噪声是一种低频噪声,几乎所有探测器中都存在这种噪声。

31、量子效率是在特定波长下单位时间内产生的平均光电子数与入射光子数之比。

32、若金属溢出功为W,则长波限为1.24/W(nm)。

33、波长长于本征吸收的光波长波限的入射辐射能使器件产生本征吸收,改变本征半导体的导电特性。

34、杂质吸收的长波限总要长于本征吸收的长波限。

35、可以引起光电效应的光吸收包括本征吸收,杂质吸收,激子吸收,自由载流子吸收和晶格吸收。

36、光生伏特效应能将光能转换成电能。

37、外光电效应是半导体光电器件、真空光电倍增管、摄像管、变像管和像增强器的核心技术。

38、热噪声存在于任何导体与半导体中,它属于白噪声。

39、1/f噪声通常又称为电流噪声(有时也称为闪烁噪声或过剩噪声)。它是一种低频噪声,几乎所有探测器中都存在这种噪声。

40、在实际使用中,常用较低的调制频率可避免或大大减小电流噪声的影响。

光电探测器理论基础作业

1、被光激发产生的电子溢出物质表面,形成真空中的电子的现象叫做()。 A.内光电效应 B. 外光电效应 C.光生伏特效应 D.丹培效应

2、半导体()电子吸收光子能量跃迁入(),产生电子—空穴对的现象成为本征吸收。 A.价带,导带 B.价带,禁带 C.禁带,导带 D.导带,价带

3、一个电阻值为1000欧姆的电阻,在室温下,工作带宽为1Hz时,热噪声均方根电压为 A 3nV B 4nV C 5nV D 6nV

6、比探测率是一个与工作频率、测量带宽无关的常数。 ( )

7、探测率是一个反映探测器探测能力的物理量,探测率越大,说明探测器的探测能力越强。( )

8、噪声等效功率是信噪比为1时,入射到探测器上的信号辐射通量。( )

9、量子效率是在特定波长下单位时间内产生的平均光电子数与入射光子数之比。( )

10、波长长于本征吸收的光波长波限的入射辐射能使器件产生本征吸收,改变本征半导体的导电特性。( )

15、某一金属光电发射体有2.5eV的逸出功,并且导带底在真空能级下位7.5eV。试计算:(1)产生光电效应的长波限;(2)产生费米能级相对于导带底的能级。

第3章 光电探测中的常用光源

光电探测器常见光源自测

14、发光效率是光源发射的光通量与所需的电功率之比。

15、GaAs的开启电压约为1V。

16、物体温度升高时,辐射峰值波长向长波方向移动。

17、氮化物蓝或紫LED的管芯中加上三基色荧光粉可激发出白光,成为白光LED。

18、超高亮度LED是指辐射功率高,法向发光强度在1000mcd以上的LED,光效可以达到50~100lm/W。

19、发光二极管辐射光的峰值波长与材料的禁带宽度Eg无关。

20、LED发出的光是基于受激辐射,发出的是相干光。

21、普通钨丝灯的发光效率约为8~18lm/W。

22、LED的寿命通常小于小时。

23、通常利用半导体激光器(LD)和发光二极管伏安特性和响应时间特性对光源进行直接调制。

24、若辐射源辐射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光的颜色相同,则黑体的这一温度称为该辐射源的色温。

25、白炽灯发的光基本是连续光谱,造价低,发光效率高。

26、发光二极管的外发光效率随温度的上升而上升。

27、发光二极管发光时,PN通常工作在反向工作状态。

光电探测器常见光源自测

1、常用的激光器有() A. 气体激光器 B.液体激光器 C.固体激光器 D.染料激光器 E 半导体激光器

2、按发光机理分类,常用光源有( ) A. 发光二极管 B.激光器 C.气体放电 D.热辐射 E 太阳

3、光源的光谱功率分布通常可以分为( ) A. 线状光谱 B.带状光谱 C.连续光谱 D.混合光谱

4、光电探测系统对光源选择的主要要求有( ) A. 光谱特性要求 B.发光强度要求 C.光源稳定性要求 D.发光效率要求

5、LED的响应时间大约是()数量级 A.秒 B.毫秒 C.微秒 D.纳秒

6、发光效率是光源发射的光通量与所需的电功率之比。( )

7、物体温度升高时,辐射峰值波长向长波方向移动。( )

8、氮化物蓝或紫LED的管芯中加上三基色荧光粉可激发出白光,成为白光LED。( )

9、发光二极管辐射光的峰值波长与材料的禁带宽度Eg无关。( )

10、LED的寿命通常小于106小时。( )

11、如书本图3-1所示,具有线状光谱或带状光谱特征的光源,能否用色温来描述?为什么?

12、试比较卤钨灯、氘灯和超高压汞灯的发光性能。在普通紫外-可见光光度计(200nm~800nm)中,应怎样选择照明光源?

13、为什么说发光二极管的发光区在PN结的P区?这与电子、空穴的迁移率有关吗?

14、发光二极管的发光光谱由哪些因素决定?

17、由于电子的迁移率比空穴大,因此通常用P型材料制成光电导器件。

18、本征光电导器件的长波限可以达到130um。

19、弱辐射情况下,本征光电导与入射辐射通量成正比。

20、材料确定后,光敏电阻的光照指数是一个常数。

21、前历效应是指光电导探测器的时间特性与工作前历史有关的一种现象。

22、光电导器件的时间响应都较小,适合于探测窄脉冲光信号。

23、当光电导器件接收交变调制光时,随调制光频率的增加,其输出会减小。

24、光敏电阻光谱特性的峰值波长,低温时向短波方向移动。

25、光敏电阻光敏面做成蛇形状,有利于提高灵敏度。

26、光敏电阻的恒压偏置电路比恒流偏置电路的电压灵敏度要高一些。

27、光电导器件在方波辐射的作用下,其上升时间大于小将时间。

28、在测量某光电导器件的值时,背景光照越强,其值越小。

29、光敏电阻在恒压偏置电路比恒流偏置电路的电压灵敏度要高一些。

30、光敏电阻的阻值与环境温度有关,温度升高光敏电阻的阻值也随之升高。

31、光敏电阻的前例效应是由于被光照过后所产生的光生电子与空穴的复合而需要很长的时间,而且,随着复合的进行,光生电子与空穴的浓度与复合机率不断减小,使得光敏电阻恢复被照前的阻值需要很长时间这一特性的描述。

32、杂质型光敏电阻需要高温使用。

33、同一型号的光敏电阻,在不同光照下和不同的环境温度下,其光电导灵敏度和时间常数相同。

34、同一型号的光敏电阻,在照度相同而温度不同时,其光电导灵敏度不相同和时间常数也不相同。

35、在光照度一定时,光电导探测器灵敏度随工作偏置电压的增大而减小。

36、在实际应用中,可以在光电导探测器的最大额定功率内适当提高工作偏置电压,以得到较大的探测灵敏度。

1、下列光电导器件中那些属于本证光电导器件( ) A.锗掺汞 B.硫化镉 C.硫化铅 D.锑化汞 E 碲鎘汞

5、光电导探测器的特性受工作温度影响( )。 A.很小 B.很大 C.不受影响 D.不可预知

6、光电导的单位( ) A.欧姆 B.西门子 C.流明 D 勒克斯

7、电导器件在方波辐射的作用下,其上升时间大于下降时间。 ( )

8、某光电导器件的γ值时,背景光照越强,其γ值越小。 ( )

9、光敏电阻的阻值与环境温度有关,温度升高光敏电阻的阻值也随之升高。 ( )

10、光敏电阻的恒压偏置电路比恒流偏置电路的电压灵敏度要高一些。 ( )

27、光伏探测器的暗电流是一个确定的常数。

28、光伏器件外加反向偏压时,暗电流随反向偏压的增加有所增大,最后趋近于反向饱和电流。

29、自偏压是指光伏探测器的输出电流流过外电路负载电阻产生的压降就是他自身的正向偏压。

30、光电池的主要用途为太阳能光电池和测量光电池。

31、雪崩光电二极管的最佳工作点在接近雪崩击穿点附近。

32、硅光电池需要加偏压才能把光能转换成电能。

33、光电池通常工作在自偏置状态,用作弱光信号的线性测量或强光信号的存在探测。

34、光伏效应对光的吸收主要为非本征吸收。

35、用双结光电二极管作颜色测量时,可以测出其中两个硅光电二极管的短路电流比的对数值与入射光波长的关系。

36、PSD是利用位置离子注入技术制成的一种对入射到光敏面上的光点位置敏感的光电器件。

1、用光电法测量某高速转轴(15000r/min)的转速时,最好选用( )为光电接收器件。 A.PMT B.CdS光敏电阻 C.2CR42硅光电池 D.3DU型光电三极管

2、若要检测脉宽为10-7s的光脉冲,应选用( )为光电变换器件。 A.PIN型光电二极管B.3DU型光电三极管C.PN结型光电二极管 D.2CR11硅光电池

3、硅光电池在( )偏置时,其光电流与入射辐通量有良好的线性关系,且动态范围较大。 A.恒流 B.自偏置 C.零伏偏置 D.反向偏置

4、硅光电池在()情况下有最大的功率输出。 A.开路 B.自偏置 C.零伏偏置 D.反向偏置

5、光伏探测器在正常使用时,常用的偏置方式有( ) A.自偏置 B.零偏置 C.反向偏置 D.正向偏置 E.恒压偏置

6、光伏器件外加反向偏压时,暗电流随反向偏压的增加有所增大,最后趋近于反向饱和电流。( )

7、自偏压是指光伏探测器的输出电流流过外电路负载电阻产生的压降就是他自身的正向偏压。( )

8、光电池的主要用途为太阳能光电池和测量光电池。( )

9、硅光电池需要加偏压才能把光能转换成电能。( )

10、光伏效应对光的吸收主要为非本征吸收。( )

11、写出硅光电二极管的全电流方程,说明各项的物理意义。

12、影响光生伏特器件频率响应特性的主要因素有哪些?为什么PN结型硅光电二极管的最高工作频率小于等于107Hz?怎样提高硅光电二极管的频率响应?

13、光生伏特器件有哪几种偏置电路?各有什么特点?

15、一个PIN光电二极管(Si)的有效受光面积的直径为0.4mm。当波长为700nm强度为0.1mWcm-2的红光入射产生了56.6nA的光电流。那么量子效率和响应度是多少?

第6章 光电子发射探测器

13、下列选项中,符合光电倍增管电子光学系统作用的选项有()
    B、使光电阴极发射的光电子到达第一倍增级的渡越时间零散最小
    C、使达到第一倍增级的光电子能多于光电阴极的发射光电子量

17、负电子亲和势光电阴极是真空能级在导带之下,从而使有效的电子亲和势为负值。

18、NEA材料的量子效率比常规光电子阴极材料高很多。

19、光电倍增极在使用过程中队入射光没有特殊要求。

20、测量阳极灵敏度时,入射到阴极上的光通量大约在~。

21、光电倍增管分压电阻通常要求流过电阻链的电流比阳极最大电流大10倍以上。

22、光电倍增管的电流增益通常不超过。

23、光电倍增管增益定义为阳极电流与阴极电流之比,或阳极灵敏度与阴极灵敏度之比。

24、光电倍增管的倍增极通常是大于12。

25、光电倍增管的噪声主要是散粒噪声。

26、光电倍增管分压电阻链上的电流值通常要比阳极最大平均电流大10倍以上。

27、光电倍增管阴极电流与入射光谱辐射通量之比称为阴极灵敏度,阳极电流与入射光谱辐射通量之比称为阳极灵敏度。

28、逸出功是指电子逸出材料表面克服原子核的静电引力和偶电层的势垒作用所做的功。

29、电子由导带顶逸出物质表面所需要的最低能量,即为光电发射阈值。

30、阴极灵敏度表征了光电倍增管阴极材料的一次发射能力,而光电倍增管的阳极灵敏度则反应了倍增极材料的二次电子发射能力。

31、光电倍增管的短波限与长波限主要由光电阴极材料和窗口材料决定。

32、某光电倍增管的阳极灵敏度为10A/lm,但由于阳极电流过大会加速光电倍增管的疲劳与老化,所以还要限制它的阳极输出电流在50~100uA。

33、光电倍增管的负高压供电可消除外部信号输出电路与阳极的电位差,因而光电倍增管的输出电流可直接与电流计或电压转换的运算放大器相连,适用与微弱信号检测中。

34、光电倍增管的正高压供电采用耐高压的耦合电容来输出信号,这种方法适用于直流信号测量系统中。

1、下面选项中属于光电倍增管产生暗电流的原因有( )。 A.欧姆漏电 B.热发射 C.残余气体放电 D场致发射

2、光电倍增管的短波限和长波限的决定因素有( ) A.光电阳极材料 B.光电阴极材料 C.窗口材料 D.倍增级材料

3、常规光电阴极材料有( ) A.银氧铯 B.单碱锑化物 C.多碱锑化物 D.碲化铯 E 负电子亲和势

4、光电倍增管的时间特性主要有( )参数 A.响应时间 B.渡越时间 C.渡越时间分散 D.扩散时间

6、负电子亲和势光电阴极是真空能级在导带之下,从而使有效的电子亲和势为负值。( )

7、NEA材料的量子效率比常规光电子阴极材料高很多。( )

8、光电倍增极在使用过程中队入射光没有特殊要求。( )

9、光电倍增管分压电阻通常要求流过电阻链的电流比阳极最大电流大20倍以上。( )

10、光电倍增管增益定义为阳极电流与阴极电流之比,或阳极灵敏度与阴极灵敏度之比。( )

12、热探测器吸收的热辐射能一部分使器件的温度升高,另外一部分补偿器件与环境热交换损失的能量。

13、热探测器吸收交变辐射能所引起的温升与吸收系数成反比。

14、热探测器温度变化与工作频率有关,频率升高,温度也升高。

15、热探测器的温升与热导系数有关,低频时,温升与热导系数成反比;高频时,温升与热导系数成正比。

16、热探测工作在高频状态下时,温升与热导无关,而与调制频率和热容成反比,且随频率的增高而衰减。

17、热探测器的主要噪声是温度噪声。

18、铂铑温差电偶可以测量的温度范围为-200~1000℃。

19、在温差相同时,热电堆的开路输出电压是所有串联热电偶的温差电动势之和。

20、一般温差热电偶的温差电动势约为100uV/℃,辐射热电偶的温差电动势约为500uV/℃。

21、一般热电偶的内阻都很大,很容易与后续放大器阻抗匹配。

22、半导体热敏电阻的温度系数约为-3%~-6%。

23、当热释电晶体温度达到某一特定温度Tc时,自发极化强度变为零,Tc称为居里温度。

24、热释电器件相当于纯容性器件,电容量很小,阻抗很高。

25、热释电探测器可以覆盖的波长范围为1.3~25um。

1、.常用的热辐射探测器主要有( )。 A.热电偶 B.热敏电阻 C.热释电探测器 D热电堆

2、热探测器吸收低频交变热辐射能时,提高系统温升的办法有( ) A.热探测器被涂黑 B.减小器件的热导系数 C. 增加器件的热导系数 D.增加降温系统

3、提高热电偶的电压灵敏度方法有( ) A.选用赛贝克系数较大的热敏材料 B.将光敏面涂黑 C.减小内阻 D.减小调制频率 E 减小热导

4、.提高热敏电阻电压灵敏度的方法有( ) A.增加偏压 B.表面涂黑 C.真空封装 D.冷却 E 采用高热导衬底

5、高频下,增加热释电电压灵敏度的主要方法有( ) A.增加偏压 B.表面涂黑 C.减小热释电的有效电容 D.减小热容

6、热释电探测器前面加菲涅耳透镜的作用是( ) A.聚焦作用 B.成像分为明区和暗区 C.光束整形 D.让入射光成为平行光

7、热探测器吸收的热辐射能一部分使器件的温度升高,另外一部分补偿器件与环境热交换损失的能量。( )

8、热探测器吸收交变辐射能所引起的温升与吸收系数成反比。( )

9、热探测器温度变化与工作频率有关,频率升高,温度也升高。( )

10、热探测器的温升与热导系数有关,低频时,温升与热导系数成反比;高频时,温升与热导系数成正比。( )

11、热探测工作在高频状态下时,温升与热导无关,而与调制频率和热容成反比,且随频率的增高而衰减。( )

12、热探测器的主要噪声是温度噪声。( )

第8章 光电图像探测器

18、摄像型光电成像是一种可以直接输出图像的器件。

19、光谱匹配是指像管的光谱响应范围内,光源与光电阴极、光电阴极与荧光屏以及荧光屏与人眼视觉函数之间的光谱分配匹配。

20、固体摄像器件的光电信号的读取与输出不是借助外界的扫描机构,而是依靠自身内部的驱动脉冲来完成。

21、二相线阵CCD两路驱动脉冲的相位差是120度。

22、像管可以分为变像管和图像增强管。

23、级联式图像增强管的亮度增益可达10E5。

24、像管空间分辨率指成像系统能够将两个相隔极近目标的像刚好分辨清楚的能力。

25、光电靶的纵向电阻率很小,横向电阻率很大。

26、势阱积累电子的容量取决于势阱的“深度”,而表面势的大小近似与栅压成正比。势阱填满是指电子在半导体表面堆积后使表面势下降。

27、为了使微弱的可见或不可见的辐射图像通过光电成像系统变成可见图像,像管本身应能起到光谱变换、增强亮度和成像作用。

28、在微通道板的每个通道的内壁上都涂有一种能发射次级电子的半导体材料,当给微通道板加了一定电压后,就会在每个通道中产生一个均匀的电场。这个电场是横向的。

29、CCD是读取每个像素格的光电子电量而后转化成数字信号,让电量流过电路,然后通过电流对时间积分就得到电量。让电量全部流过电路是需要时间的,这个时间就是积分时间。

1、直视型真空图像探测器由几部分组成( ) A.图像转换 B.增强 C.显示 D高真空管壳 E 阳极

2、像管由那几部分组成( ) A.光电阴极 B.光电阳极 C.电子透镜 D荧光屏 E 倍增级

3、电荷耦合器件的几个工作过程分为( ) A.电荷包的产生 B.电荷包耦合 C.电荷包存储 D电荷包检测 E MOS电容器

4、CCD的基本单元由以下几部分组成( ) A.金属 B.氧化物 C.半导体 D光电阴极 E 光电阳极

5、二相线阵CCD正常工作所需要的工作脉冲有( ) A.驱动脉冲 B.复位脉冲 C.转移脉冲 D行选通脉冲 E 列选通脉冲

6、光谱匹配是指像管的光谱响应范围内,光源与光电阴极、光电阴极与荧光屏以及荧光屏与人眼视觉函数之间的光谱分配匹配。( )

7、固体摄像器件的光电信号的读取与输出不是借助外界的扫描机构,而是依靠自身内部的驱动脉冲来完成。( )

8、二相线阵CCD两路驱动脉冲的相位差是120度。( )

9、像管可以分为变像管和图像增强管。( )

10、级联式图像增强管的亮度增益可达105。( )

11、画出像管的结构并分析工作原理。

12、以硅靶为例,分析光电靶的工作原理。

13、画图分析MOS结构的电荷存储原理。

14、以三相单沟道线阵CCD为例分析电荷耦合原理。

15、分析3T结构的CMOS有源像素结构工作过程。

9、关于CMOS图像传感器,下列说法正确的有( )。
    A、A. 它是用芯片工艺将光敏元件、放大器、A/D转换器、存储器、数字信号处理器和计算机接口电路集成在一块硅片上的图像传感器。
    B、B. CMOS成像器件的像敏单元阵列实际上是光电二极管阵列,它没有线阵和面阵之分
    D、D. 早期的CMOS图像传感器采用被动像元结构,每个像敏单元由一个光敏元件和一个像元寻址开关构成,无信号放大和处理电路,性能较差。

11、热释电器件相当于纯容性器件,电容量很小,阻抗很小。( )

12、光电倍增管、变像管、像增强器都是利用光电发射效应制成的光电器件。( )

13、光电导器件在方波辐射作用下,其上升时间等于下降时间。 ( )

14、朗伯辐射体的辐出度等于它的辐亮度的π倍。

15、三相线阵CCD两路驱动脉冲的相位差是90度。( )

16、光度量是以人眼所能看见的光对大脑的刺激程度来对光进行计算( )

17、由金属材料制作的热敏电阻,其阻值一般随温度上升而下降。( )

18、1/f噪声是一种低频噪声,几乎所有探测器中都存在这种噪声。( )

19、发光二极管辐射光的峰值波长与材料的禁带宽度Eg无关。( )

20、光电导器件的时间响应都较短,适合于探测窄脉冲光信号。( )

1、图1为二相线阵CCD结构和驱动信号,分析: (1)以t1和t2二个时刻为例分析电荷耦合原理。(10分); (2)对照图1的CCD结构,画出t1、t2和t3三个时刻电势图。(10分)

2、如图3,光电倍增管的供电电压为1000V,脉冲输出电压为50mV,脉冲宽度为1us,输出负载电阻为50欧姆,若倍增极二次发射系数为10,为保证输出的线性度。求: (1)分压电阻的最大值为多少? (7分) (2)退耦电容C1、C2和C3最小为多少?(7分) (3)若阴极光照灵敏度为0.5 uA/lm,则入射到光电倍增管的光通量为多少?(6分)

3、某型号 APD管的特性参数表如下,当入射波长为900nm,辐照度为20nW/mm2时,问: (1)该器件的材料和应用场合?(5分) (2)该器件的量子效率为多少?(5分) (3)APD管的光电流?(5分) (4)如果该APD管的增益为100,无增益时该APD的响应度为多少?(5分)

4、如图2所示为一维位置敏感探测器PSD的结构,分析: (1)PSD的工作原理。(5分) (2)求解光斑中心位置x。(5分

5、基于光敏电阻的照相机自动曝光控制电路原理图如图4所示,试分析其工作过程。(10分)

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按关键词阅读: 方法 测量 电阻

(2)若电压表V1的读数用U1表示 , 电压表V2的读数用U2表示 ,。

【答案】(1)如图4所示 。
四、半偏法图5此种方法首次出现在电表的改装中求电表的内阻 。
E为电源 , 其电动势为E , R1为滑线变阻器 , R2为电阻箱 , A为电流表 。
用此电路 , 经以下步骤可近似测量A的内阻RA:(1)闭合k1 , 断开k2 , 调节R1 , 使电流表读数等于其量程I0;(2)保持R1不变 , 闭合k2 , 调节R2 , 使电流表读数等于 , 然后读出R2的值 , 则RA=R2 。
其基本原理是:当R1R2时 , k2闭合时 , 可认为由于R2的并联而回路的总阻值不变 , 通过R1的电流仍等于I0 , 当调节R2 , 使电流表读数等于时 , 通过R2 。

8、的电流近似等于 , 所以RA=R2 。
若考虑误差的因素 , 显而易见 , 由于R2的并联而回路的总阻值变小 , 通过R1的电流仍大于I0 , 当调节R2 , 使电流表读数等于时 , 通过R2的电流大于 , 所以R2RA , 即测量值大于真实值 。
五、替代法替代法测电阻可认为是半偏法的改进型 , 其基本原理是:通过电路的变换(一般通过一个单刀双掷开关和一个电阻箱来实现) , 使得两次测量过程中回路的总电流或端电压不变 , 因此外电路的总阻值不变 , 被测电阻的阻值等于电阻箱的读数 。
此种替代的方法 , 从而避免了因为电表内容的影响而引起的测量误差 。
【例1】根据器材的规格和实验要求 , 在本题的实物图上连线 。
为了测定电流表A1的内阻 , 采用如图6所示的电路 。

【电阻的测量几种方法】9、图6A1是待测电流表 , 量程为 , 内阻约为100;A2是标准电流表 , 量程是;R1是电阻箱 , 阻值范围;R2是滑动变阻器;R3是保护电阻;E是电池组 , 电动势为4V , 内阻不计;S1是单刀单掷开关;S2是单刀双掷开关 。
图7连接好电路 , 将开关S2扳到接点a处 , 接通开关S1 , 调整滑动变阻器R2使电流表A2的读数是150;然后将开关S2扳到接点b处 , 保持R2不变 , 调节电阻箱R1 , 使A2的读数仍为150 。
若此时电阻箱各旋钮的位置如图7所示 , 电阻箱R1的阻值是___ , 则待测电流表A1的内阻=_____ 。
六、两次测量法图8RxRRK1K2abcd【例4】图8为测量电阻的电路 。
为保护电阻 , 阻值未知 。
电源E的电动势未知 。
k1、k2均为单刀双掷开关 。
A为电流表 , 其内阻不计 。
测量Rx的步骤为:将k2向d闭合 , k1向 闭合 , 记下电流表读数I1 。
再将k2向c闭合 , k1向 闭合 , 记电流表读数I2 。
计算Rx的公式是Rx=。
【解析】当k1接a , k2接d时 , 电流表与Rx串联 , 其示数为I1;当k1接b , k2接c时 , 电流表与R串联 , 其示数为I2 , 因电流表的内阻不计 , 两次连接 , 对R和Rx都是并联 , 电流表的接法变换 , 不能改变R和Rx中的电流 。
【答案】(1)如图8所示 。


标题:电阻的测量几种方法( 二 )

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