2014年现代光电测试技术考试卷(硕士博士班)

现代光电测试技术学院：机械工程学院班级:机械(硕)4001班学号:3114001048姓名：周文彬2014-2015年现代光电测试技术考试卷一．问答题（40分）1.激光的特点是什么？试举例说明各个特点的应用例子。定向发光：激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。亮度极高：红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑肉眼可见。颜色极纯：激光通信能量极大：激光在激光束聚焦在材料表面的时候能够使材料熔化，使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动,从而形成一定形状的切缝。2.简述莫尔技术的测量原理及应用。测量原理：两块光栅：一块为指示光栅与工作台固定．一块为长光栅．工作台前后移动的距离由两块光栅形成的莫尔条纹进行计数得到．指示光栅相对移动一个节距，莫尔条纹变化一周．指示光栅移动的距离为：x=NP+δ，其中Ｎ：指示光栅移动距离中包含的光栅线对数，δ：小于１个光栅节距的小数．应用：检测光栅，测量微小位移，测量微小角度；测长，测角，定位等等，机床仪器应用很广，还可实现自动跟踪，轨迹控制，变形测试，三维轮廓测试等。3.简述结构光轮廓测量原理及关键技术。基本原理：将用计算机编码好的结构光经投影仪投影到物体表面，结构光条纹因为受到物体表面形状的调制而产生形变，形变的程度反映了物体表面形状变化的程度，然后用摄像机对物体表面进行拍摄，将拍摄所得的图像与原有图像进行比较，基于三角测量原理，还原出物体的三维图像。关键技术：标定：系统在测量之前先要获得反映摄像机和投影仪光学特性与相对位置几何模型的参数，求解参数的过程即为系统标定。三维重构技术：将不同角度或者位置得到的基于不同坐标系的单场点云放在同一坐标系下实现点云数据坐标系的统一，其关键是求解坐标系转换参数中的旋转矩阵和平移矢量，使重叠区域内点云数据的误差最小。编码技术：按一定的规则投影具有一定特征的图案，然后再按规则识别图案上的特征点。4、光电器件有那些种类？各自有何特点（响应频率、灵敏度、光谱响应特性、应用范畴）？光电器件主要有：利用半导体光敏特性工作的光电导器件，利用半导体光生伏特效应工作的光电池和半导体发光器件等。半导体光电器件如光导管、光电池、光电二极管、光电晶体管等；半导体热电器件如热敏电阻、温差发电器和温差电致冷器等。光电导器件特点：①光谱响应范围宽，尤其是对红光和红外辐射有较高的响应度；②偏置电压低，工作电流大；③动态范围宽，既可测强光，也可测弱光；④光电导增益大，灵敏度高；⑤用于制作各种光探测器，光导纤维通信的接受器件。半导体发光器件特点：具弱光效率高、光谱宽、动态范围广、输出大等主要用于，LED照明，光电耦合器等。光电池特点：暗电流小，噪声低，响应速度快，光电特性的线性好，受温度影响小等。二．论文（60分）依据所学光电检测技术知识，完成一篇对某一物理参量进行检测的可行性技术报告，要求3000-6000字，内容主要包括：摘要、研究意义、技术背景、检测原理、实施技术路线、效果分析及结论和参考文献等。严禁抄袭，发现后均得0分。（要求上交电子文档）