考研試題國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)

考研試題國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)參考數(shù)據(jù)：電子的電荷為：e＝1.60219×10－19C；普朗克常量h＝6.63×10－34J·s；光速：c＝3.0×108m/s；斯蒂芬－玻爾茲曼常量為12245.6710(WcmK)σ---=???。一、選擇（每題2分，共10題，共20分；每題只有唯一正確答案，多選計(jì)0分?。?.波長(zhǎng)為0.78μm的光子能量為（）A3.2eVB1.59eVC1.24eVD2.4eV2.下列表述中哪一個(gè)基本單位是輻射度量的單位（）A教室照度75lxB紅外輻射功率12mWC投影儀輸出光通量3000lmD大氣外層太陽(yáng)亮度1.9×109cd/m23.下列哪一種應(yīng)用系統(tǒng)為典型的相干探測(cè)應(yīng)用實(shí)例（）A照相機(jī)自動(dòng)曝光B飛行目標(biāo)紅外輻射探測(cè)C激光陀螺測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)角速度D子彈射擊鋼板閃光測(cè)量4.對(duì)于P型半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，以下說(shuō)法不正確的是（）A空穴為多子，電子為少子B能帶圖中費(fèi)米能級(jí)靠近價(jià)帶頂C光照時(shí)內(nèi)部不可能產(chǎn)生本征吸收D弱光照時(shí)載流子壽命與熱平衡時(shí)空穴濃度成反比5.給光電探測(cè)器加合適的偏置電路，下列說(shuō)法不正確的是（）A可以擴(kuò)大探測(cè)器光譜響應(yīng)范圍B可以提高探測(cè)器靈敏度C可以降低探測(cè)器噪聲D可以提高探測(cè)器響應(yīng)速度6.分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)中，下列說(shuō)法正確的是（）A光學(xué)時(shí)域反射定位技術(shù)測(cè)量距離B前向散射光的光通量確定散射點(diǎn)溫度C光學(xué)時(shí)域反射定位技術(shù)測(cè)量溫度D后向散射光的光通量確定散射點(diǎn)位置7.鎖定放大器是基于（）A自相關(guān)檢測(cè)理論B互相關(guān)檢測(cè)理論C直接探測(cè)量子限理論D相干探測(cè)量子限理論8.設(shè)熱電堆由n個(gè)性能一致的熱電偶串聯(lián)構(gòu)成。下列說(shuō)法不正確的是（）A熱電堆的內(nèi)阻是所有串聯(lián)熱電偶的內(nèi)阻之和B與單個(gè)熱電偶相比，熱電堆的光電靈敏度提高了n倍C與單個(gè)熱電偶相比，熱電堆的測(cè)量準(zhǔn)確度要高n1/2倍D相同的溫差時(shí)，熱電堆的開(kāi)路輸出電壓是所有串聯(lián)熱電偶的溫差電動(dòng)勢(shì)之和9.為了探測(cè)寬度為20ns、重復(fù)頻率為20kHz的激光脈沖信號(hào)，要保證信號(hào)不失真，下列光電探測(cè)器選擇哪個(gè)最為合適（）ASi-PDB3DU型光電三極管CPIN-PDD2CR11硅光電池10.在飛輪轉(zhuǎn)速和方向的光電測(cè)量系統(tǒng)中，若光源采用激光二極管，激光波長(zhǎng)632nm，輸出光調(diào)制頻率為1kHz，探測(cè)器為CdSe光敏電阻，后接的檢測(cè)電路為帶通濾波放大器，其中心頻率為1kHz，帶寬為100Hz。這樣，檢測(cè)系統(tǒng)可以消除光敏電阻哪些噪聲的影響？（）A1/f噪聲，熱噪聲B1/f噪聲，粒散噪聲，熱噪聲C產(chǎn)生-復(fù)合噪聲，熱噪聲D1/f噪聲，產(chǎn)生-復(fù)合噪聲二、簡(jiǎn)答（每題10分，共8題，共80分）1.解釋下列名詞：量子效率，色溫，D*（500K，900，50）。（最后一個(gè)名詞僅要求解釋括號(hào)中的測(cè)試條件）2.為什么通常稱(chēng)光電探測(cè)器為平方律器件？3．像增強(qiáng)器通常由哪幾個(gè)功能部件組成？簡(jiǎn)述工作原理。4．圖2給出了由運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的零伏偏置電路和反向偏置電路。這兩種偏置電路中，光電二極管在響應(yīng)速度和檢測(cè)弱信號(hào)方面各有什么特點(diǎn)？RR(a)(b)圖2光電二極管的零伏偏置電路和反向偏置電路圖5.圖1給出了幾種熱探測(cè)器和光子探測(cè)器在2～40μm紅外波段的D*-λ特性曲線(xiàn)。試從圖中比較兩種類(lèi)型探測(cè)器的D*和光譜響應(yīng)的差別。thermopile(290K)bolometer(290K)TGS(290K)PbS(195K)InSb(77K)InSb(290K)Ge:Cu(4K)HgCdTe(77K)HgCdTe(290K)PbSnTe(77K)Si:Pt(77K)23456810121620243040DBLIPlimit108109101010111012//W1/2cmHz.比探測(cè)率D*μm波長(zhǎng)λ/圖1幾種熱探測(cè)器和光子探測(cè)器在2～40μm紅外波段的D*－λ特性曲線(xiàn)6．畫(huà)圖表示P型Si-CCD的單元結(jié)構(gòu)，并解釋反型層是怎樣形成的？7．測(cè)試光電倍增管陰極積分靈敏度一般應(yīng)采用什么光源？為了測(cè)試陰極靈敏度，畫(huà)出光電倍增管管腳鏈接和外接高壓電源鏈接示意圖。8．寫(xiě)出相干探測(cè)的量子極限表達(dá)式，指出其工作條件，并解釋為什么在相干探測(cè)系統(tǒng)中該條件很容易滿(mǎn)足。三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)（15分）現(xiàn)提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光源，已知其發(fā)光強(qiáng)度為I0，設(shè)計(jì)一種測(cè)試探測(cè)器響應(yīng)線(xiàn)性度的實(shí)驗(yàn)裝置，它可以用來(lái)測(cè)得探測(cè)器靈敏度與不同輻射通量之間的關(guān)系曲線(xiàn)。（1）畫(huà)出測(cè)試系統(tǒng)框圖，并在圖中標(biāo)明功能部件的名稱(chēng)；（5分）（2）說(shuō)明其響應(yīng)線(xiàn)性度測(cè)量原理；（5分）（3）如何測(cè)試得到靈敏度與不同輻射通量之間的關(guān)系曲線(xiàn)。（5分）四、綜合計(jì)算（共20分）計(jì)算目標(biāo)輻射在光焦面上的輻照度。設(shè)某目標(biāo)可視為灰體，平均發(fā)射率為0.85，溫度為320K，其直徑近似為5m。探測(cè)器與目標(biāo)的距離為500m，已知輻射經(jīng)過(guò)該距離的大氣透射比為0.98。1.計(jì)算目標(biāo)的輻射出度；（5分）2.計(jì)算探測(cè)器上的輻射照度；（5分）3.如果在目標(biāo)與探測(cè)器之間加一口徑為10cm、焦距為15cm、透過(guò)率為0.95的透鏡，使目標(biāo)通過(guò)透鏡成像在探測(cè)器上，試計(jì)算透鏡上的輻射照度；（5分）4.重新計(jì)算探測(cè)器上的輻射照度（設(shè)探測(cè)器的光敏面直徑為2mm）。（5分）（請(qǐng)注意寫(xiě)清楚過(guò)程，以便分步計(jì)分?。┪?、系統(tǒng)分析（考生注意：以下2題任選1題，滿(mǎn)分15分；如果兩題均作答，只以第1題計(jì)分，第2題無(wú)效?。?.轉(zhuǎn)軸表面跳動(dòng)光電檢測(cè)系統(tǒng)分析圖3所示轉(zhuǎn)軸表面跳動(dòng)光電檢測(cè)系統(tǒng)示意圖。當(dāng)轉(zhuǎn)軸的質(zhì)心不在軸線(xiàn)上時(shí)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其表面會(huì)發(fā)生微小的跳動(dòng)。設(shè)轉(zhuǎn)軸的橫截面為橢圓，轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速為15轉(zhuǎn)/秒，用2KHz的交流等幅電流信號(hào)控制激光二極管輸出的光強(qiáng)信號(hào)；激光二極管輸出的光信號(hào)經(jīng)過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)后，由光電探測(cè)試回答如下問(wèn)題：（1）解釋探測(cè)器光敏面得到的光通量信號(hào)為調(diào)幅波信號(hào)，而不是等幅信號(hào)。（5分）（2）畫(huà)出調(diào)幅波頻譜示意圖，并在圖中詳細(xì)標(biāo)明頻率具體數(shù)據(jù)。（5分）（3）檢測(cè)系統(tǒng)激光二極管輸出的光信號(hào)不為恒定光強(qiáng)而為交流光強(qiáng)信號(hào)，這有什么好處？若轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其表面跳動(dòng)幅度非常小，即調(diào)幅波的包絡(luò)變化極小，探測(cè)器后接的信號(hào)檢測(cè)處理電路可采用哪些有效檢測(cè)微弱信號(hào)的具體措施？（5分）2.激光多普勒測(cè)速儀原理分析圖4所示為雙路前向散射型激光多普勒測(cè)速儀的原理圖。光學(xué)系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩部分組成，發(fā)射部分由分束器F及反射器S把光線(xiàn)分成強(qiáng)度相等的兩束平行光，然后通過(guò)會(huì)聚透鏡L1聚焦到待測(cè)粒子P上，接收部分由接收透鏡L2將散射光束收集到光電接收器PM上。試回答如下問(wèn)題：（1）前向散射光束1和2，哪一束光的光頻發(fā)生微小的增加？（2分）（2）小孔光闌D有什么作用？（3分）（3）光電探測(cè)器只能響應(yīng)頻率在1010H