光电技术（第5版） 习题解答 王庆有 思考题与习题6-11

PAGEPAGE1光电技术（第4版）思考题与习题解答PAGEPAGE10思考题与习题66.1为什么说LED的发光区在PN结的P区？是否与电子、孔穴的迁移率有关？结LED的发光区在P大于空穴的迁移率，电子会快速到达P区与那里的空穴复合而发光。6.2为什么LED必须在正向电压作用下才能发光？在反向偏置电压作用下的发光二极管能发光吗？为什么？解：LED只有在正向偏置下才能克服内建电场的束缚而跨过结区与空穴复合而发光。不能，在反向偏置电压作用下势垒将提高，电子不能度越结区进入P区，因此不会发光。6.3 LED的发光光谱应该由哪些因素决定？禁带宽度越宽的半导体发光材料发出的光波长越短吗？管的发光光谱主要由禁带宽度决定，也受PN结材料的杂质影响。禁带宽度越宽的半导体发光材料发出的峰值光谱波长越短。的发光光谱有一定的宽度其原因是什么？为什么它的半宽度比半导体激光器的半宽度要宽？PN结材料杂质的影响而产生一定的宽宽了很多，因为半导体激光器具有谐振腔产生谐振，因此它的半宽度非常窄。6.5 已知流过LED的最大功耗为0.5W，LED正向电压是2.3V，问流过它的最大电流是多少mA？解：根据LED发光功率的定义可以计算出流过LED的最大正向电流ILM，ILM=PM/U=0.5/2.3=217mA。将与光电二极管封装在一起构成的光电耦合器件有什么特点？光电耦合器件的主要特性有哪些？解：详见书P1196项。6.7举例说明光电耦合器件可以应用在哪些方面？为什么计算机系统常采用光电耦合器件？为什么步进电机的控制输入信号常通过光电耦合器接入？解：应用光电耦合器的隔离特性与不共地传输信号的特性可以解决很多实际应用问题，内容非常丰富，读者只要认真观察，不难找到典型应用。也不难回答此题。6.8为什么由LED与光电二极管构成的光电耦合器件的电流传输比总是小于1，而由LED与光电三极管构成的光电耦合器件的电流传输比有可能大于等于1？在着损耗，因此电流传输比小于1。它的电流传输比可以大于1。6.9用光电耦合器构成其他逻辑电路？以设计出来。6.10光电耦合器件在电路中的信号传输作用与电容的隔直传交作用有什么差别？有电气联系的信息传输作用，其抗干扰能力强。而电容耦合的隔直传交必须建立在“共地”基础上的电气联系。分析图6-38电路，分别计算出流过电阻R1与R2的电流各为多少mA？6-38可见流过电阻R1的电流是光电耦合器的输入电流，当与门电路的输入均R1的电流当电阻R1有37mA电流流过时，耦合器的光电三极管应处于饱和状态，因此流过电阻R2的电流IR2=（5-0.3）/10kΩ=0.47mA。6.12若图6-38电路中的光电耦合器要求流过LED的电流必须大于调整电阻R1与R3？解：根据IR1=（13.5-0.9-0.3）/R1≥20mA，可以解得R1≤615Ω，可以取R1为560Ω。IR3=（5-0.9-0.3）/R3=20mA，可以解得R3≤190Ω，取R3为180Ω。6.13用如图6-38所示的光电耦合单向可控硅做直流电动机的启动控制器，手册上查到单向可控硅光电耦合器的输入光电流必须大于20mA，LED的正向压降为0.9V，所提供的输入电压不大于5V，试设计控制电路，给出串联电阻的阻值？5V电源通过电阻RR=（5-0.9）/20=0.2kΩ；取串联电阻R为200Ω。6.14试用如图6-40所示的光电耦合双向可控硅做电机控制器，已知双向可控硅光电耦合器的输入光电流必须大于的正向压降为12V，试设计控制电路，给出串联电阻的阻值？解：根据图6-40，当SW1闭合时12V电源将通过电阻R1给LED提供正向电流，当其大于50mA时，双向硅将导通。可知正向电流I=(12-0.9)/R1，R1=(12-0.9)/50=0.22kΩ，可以选择串联电阻200~220Ω的电阻。思考题与习题77.1 光电信息变换有哪些基本类型？将光电信变换划分为6种基本类型的目的与意义是什么？解：光电信变换共分为6种基本类型，分别如7.1.1所述（见P127~129针对性的设计。根据不同类型找到变换方式和注意的问题。7.2全辐射测温属于哪种基本类型？这种类型应采用怎样处理技术才能更好更便利地将所需要的信息检测出来？解：属于第1种类型，信息载荷于光源的方式。流信号，然后再解调出被测信息。测量透明薄膜的厚度要用到哪种基本类型？为什么在测量透明薄膜厚度时需要采用对数放大器？解：属于信息载荷于透明体的方式，根据式（7.1-6）所示的输出信号电压US=Φoξe-μCl可见，利用对数放大器就会得到如式（7.1-7）的关系式，获得输出信号与成线性关系的表达式。故需要利用对数放大器。测量物体表面粗糙度及表面瑕疵面积与性质时应该采用哪种光电信息变换的基本类型？怎样将表面粗糙度及表面疵病信息检测出来？解：采用信息载荷于反射光的方式。详见书中P129所述内容。式（7.1-8）可以将表面粗糙度与表面瑕疵病的信息检测出来。7.5试设计出测量物体边界位置的测量方案。再分析所设计的方案属于哪种光电变换类型？能否采用模-数光电变换电路？为什么在能用模-数光电变换电路时不采用模拟光电变换电路？通常采用模-数光电变换电路，因为采用模-数光电变换电路可以避免光源不稳定对位置信息的影响。7.6在7-62图所示的光电变换电路中，若已知3DU2的电流灵敏度SI=0.15mA/lx，电阻RL=5.1kΩ，三极管9014的电流放大倍率β=120，若要求该光电变换电路在照度变化为20lx的范围情况下，输出电压Uo的变化不小于2V，问：(1) 电阻RB与RC应为多少？(2) 试画出电流I1、I2、IB和IC的方向.(3) 当背景光的照度为10lx时，电流I1为多少？输出端的电位为多少？(4) 入射光的照度为30lx时的输出电压又为多少？∆IcRC=βI1(RB+rbe)RC/(RL+RB+rbe)根据电路，三极管的be结电阻rbe一般很小，在1kΩ左右。可选RB=RL，则满足输出电压要求的RC≥2∆Uo/βI1，取RC=120Ω。（2）I1、I2和IC的方向均为由上至下，IB的方向是自左至右。RL上的压降为∆Uo=βSIERc(RB+rbe)/(RL+RB+rbe)当RB=RL时，∆Uo=10.8V。（4）入射光的照度为30lx时，可以由∆Uo=βSIERc(RB+rbe)/(RL+RB+rbe)计算，但是考虑到给定的电源电压，输出三极管将进入饱和工作状态，输出电压将被限制在11.7V。7.7 模拟光电变换与模-数光电变换电路有什么区别？为什么说模拟光电变换电路受环境条件的影响要比模-数光电变换电路大？模-数光电变换电路中排除了周边环境的光强，或者说数字信息不与光源强度有任何关系，因此，它对光源及周边环境光的要求不高。在如图所示的激光单路干涉测位移的装置中，若用He-Ne激光器作为光源，问：(1) 反光镜M3移动多少毫米光电器件输出的脉冲才为100个数？(2) 该测位移装置的位移灵敏度为多少？若考虑数字电路具有1字测量误差，问此装置位移测量的最高精度为多少？7-14和式（7-35）才能计算出M3移动量L。L=nλ/2=100×0.6328/2=31.64μm。（2）测位移装置的位移灵敏度Sn=∆L/∆n=31.64/100=0.316μm/个。该装置的最高精度为0.31μm。假设两块光栅的节距为0.2mm，两光栅的栅线夹角为1°，求所形成的莫尔条纹的间隔。若光电器件测出莫尔条纹走过10个，求两光栅相互移动的距离？解：需要打开“摩尔条纹测位移”一节的第2莫尔条纹的间隔m d =0.2/2sin(0.5°)=11.46mm；22)L为：L=nd=0.2×10=2mm。7.10 假设调制波是频率为010kHz、振幅为50V，求调幅波的表达式、带宽及调制度。解：调幅波的表达式可以根据式（7.5-3）描述如下：[1mVm的情况下可设置在实验室或实习场所你见到过哪几种光电调制器？它们分别有哪些特点？其作用如何？来回答。思考题与习题88.1 比较逐行扫描与隔行扫描的优缺点，说明为什么20世纪的电视制式要采用隔行扫描方式的电视制式？我国的电视制式是怎样规定的？解：先阅读书中P163~164页内容，从行扫描速度，帧频与显示图像的稳定性等方面进行比较，20世纪受到扫描速度，显示方式和技术难度的限制而使当时的电视制式采用隔行电视制式规定每帧扫描行数为625312.5频15625Hz，行周期为20ms，行正程为18.4ms，行逆程为1.6ms。8.2为什么说N型沟道CCD的工作速度要高于P型沟道CCD的工作速度？同样材料的埋沟CCD的工作速度要高于表面沟道CCD的工作速度的原因是什么？解：因为N型沟道CCD是电子导电的，而P型沟道CCD低于电子，因此，N型沟道CCD的工作速度要高于P型沟道CCD。埋沟CCD的沟道在体内，体内的“缺陷”要少于表面沟道，“缺陷”也被称为“俘获中心”或“态”对运行的电子或空穴有俘获作用，因此同样材料的埋沟CCD的工作速度要高于表面沟道CCD。8.3试说明为什么在相同栅极电压相同的作用下不同氧化层厚度MOS结构所形成的势阱存储电荷的容量不同？氧化层厚度越薄电荷的存储容量为什么越大？解：在相同栅极电压作用下的不同氧化层厚度MOS结构所形成的势阱深度不同，存储电荷的容量就不同。氧化层厚度越薄，势阱深度越深，存储电荷的容量越大。8.4为什么二相线阵CCD电极结构中信号电荷能在二相驱动脉冲的驱动下进行定向转移而三相线阵CCD必须在三相交迭脉冲的作用下才能进行定向转移？CCD的电极结构是氧化层厚度为阶梯式的，能够形成不对称的势阱，不对称的势阱能够决定电子的移动方向，所以在二相驱动脉冲作用下电子能够定向移动。而三相线阵CCD的电极结构不能形成阶梯势阱，不能使电子定向转移。必须靠3相交迭脉冲形成的“阶梯”势阱效应才能驱使电子定向转移。8.5线阵CCD驱动脉冲中设置复位脉冲RS有什么意义？如果线阵CCD驱动器的RS脉冲出现故障而没有加上，线阵CCD的输出信号将会怎样？RS脉冲能够在行转移脉冲到来之前将所有一行移位寄存器内的剩余信号电荷清空，使转移脉冲到来后输入到各个存储器的信号都是上一行积累的信号电荷。如果线阵CCD驱动器的RSCCD的输出信号将会因逐行积累而破坏一行积分的光信号。多行输出后很可能出现饱和输出现象。8.6为什么要引入胖零电荷？胖零电荷属于暗电流吗？能通过对线阵CCD器件制冷消除胖零电荷吗？PAGEPAGE20能通过制冷消除。因为那是有意添加的。8.7试说明为什么线阵CCD的驱动频率有上限和下限的限制？为什么对线阵CCD器件进行制冷能够降低它的下限驱动频率？解：线阵CCD的驱动频率受结构、材料和工作温度的等影响，频率太高，小于电子转间太长，热激发载流子可能进入势阱，破坏信号，所以有下限驱动频率。制冷使工作温度降低，热激发载流子也随之减少，因此制冷能够降低下限驱动频率。8.8为什么线阵CCD的光敏阵列与移位寄存器之间要分别设置并采用转移栅隔离开？存储于光敏阵列中的信号电荷是通过哪个电极的控制转移到双沟道器件的移位寄存器中的？又是通过哪些电极控制从CCD转移出来形成时序信号的？时）才能使二者沟通完成信息的转移。存储于光敏阵列中的信号电荷是通过转移栅脉冲的控制转移到双沟道器件的移位寄存器中。通过移位寄存器上所加的时钟脉冲（2相或4相）将光积分所得的信号从CCD转移出来形成时序信号的。8.9若二相线阵CCD器件TCD1206UD像元数为2160个，器件的总转移效率为0.92，试计算它每个转移单元的最低转移效率应该是多少？8.10帧转移型面阵CCD的图像信号电荷是存储在哪个区域？是怎样从像敏区转移到暂存区的？又是如何从暂存区转移出来成为视频信号的？解：帧转移型面阵CCD形成的图像信号电荷是存储在像敏区。存区的。场正程期间，在行驱动脉冲与存储栅脉冲的共同作用下，在每个行逆程期间在转移脉冲器在行正程期间在驱动脉冲作用下输出一行信号电荷，形成视频信号。8.11帧转移型面阵CCD输出的信号是如何遵守电视制式的？解：简单地说，帧转移型面阵CCD输出的信号是按照电视制式的行、场正逆程时序输出信号的。具体的说，在场逆程（1.6ms）期间，帧转移型面阵CCD完成将图像信号从像敏区转移至存储区的工作；在场正程（18.4ms）期间，按照制式的图像输出方式一行行地遵守CCD完成将一行图像信号从存储区平移向输出移位寄存器转移一行；行正程（52μs）在水平驱动脉冲的作用下将一行图像信号输出，形成一行图像信号。一行行的按制式的行周期输出，直到场正程时间结束。8.12隔列转移型面阵CCD的信号电荷是通过怎样的控制从像敏区转移到水平移位寄存器转移出来成为视频信号的？解：隔列转移型面阵CCD的信号电荷在场逆程期间通过发出转移脉冲将每一列图像信号并行地转移到邻近的列存储器中。然后，在行逆程期间（12μs）隔列存储器并行地向水平移位寄存器转移一行的信号；行正程期间（52μs）在水平驱动脉冲的作用下将一行图像信号输出，形成一行图像信号。8.13在CMOS图像传感器中的像元信号是通过什么方式从像敏区传输出来的？为什么CMOS图像传感器要设置地址译码器？地址译码器的作用是什么？解：CMOS图像传感器的像元信号是通过相应的行与列模拟开关经列放大器输出的。CMOS图像传感器必须设置行与列的地址译码器，因为它的每一个像元都具有行与列进行寻找与变址。图像传感器能够像线阵CCD那样只输出一行的信号吗？试设计出用CMOS图像传感器完成线阵CCD信号输出的方案。CMOS图像传感器的结构设计可以单行输出，它就能够像线阵CCD那样只输出一行的信号。信号将像线阵CCD那样顺序输出。8.15何谓被动像元结构与主动像元结构？二者有什么异同？主动像元结构是如何克服被动像元结构的缺陷的？解：书中P187“2.CMOS成像器件的像元结构”介绍得很详细。简单的说被动像元结构指只有像敏二极管与场效应开关管的像元结构。的滞留图像的影响。CMOS的工作速度和图像质量。CMOS图像传感器的填充因子？提高填充因子的方法有几种？3CMOS图像传感器的填充因子是指具有像敏作用的区域与整个像元面积之比。提高填充因CMOS图像传感器与CCD图像传感器的主要区别是什么？开关输出，而后者是将图像信号通过驱动脉冲顺序地将信号移出器件。8.18为什么CMOS图像传感器要采用线性-对数输出方式？在采用了线性-对数输出方式后会得到什么好处？同时会带来什么问题？CMOS图像传感器必须适应图像灰度的很大变化范围，采用线性-对数输出方式能够满足这项需求。所谓线性-对数输出方式是在图像亮度较低情况下采用线性模式输出，这样在低亮度情况下图像亮度与输出信号的强度呈线性关系，当亮度增加到一定程度后，输出信号的强度不再与亮度线性增长，而以对数方式增加，二者为非线性的。因此引入非线性。8.19敏度彻底为零，将没有图像输出。8.20根据IR220红外热像仪的技术参数说明能否用IR220红外热像仪探测人体的体温？能否将IR220红外热像仪安装在机场候机室入口处，用于检测登机旅客的健康状况？故可以用IR220IR220红外热像仪安装在机场候机室入口处，用于检测登机旅客身体的温度是否正常。8.21试利用热释电器件设计出点扫描方式的热像仪，要求画出点扫描热像仪的原理方框图。题属于设计题，是多解的。思考题与习题99.1为什么要对单元光电信号进行二值化处理？单元光电信号进行二值化处理的方法有几种？各有什么特点？对序列光电信号进行二值化处理的意义有哪些？解：复习“9.1光电信息二值化处理”内容，从中找到解答各问题的解。9.2 举例说明序列光电信号的特点。阵CCD输信典的列电号阵CCD出号为列光信具的点为有始转脉冲H②列每信都有同有效时间段（如TΦ1；③具有严格的“长度（包括周期与序列的脉冲数；④序列中的每个元幅独。9.3采用浮动阈值对单元光电信号进行二值化处理的是什么？能否用单元光电信号自身输出的电压作浮动阈值？若能，该怎样处理？变化信息。9-4所示的电路。9.4 能否采用单元光电信号的浮动阈值电路处理序列光电信号的问题？为什么？解：不能，因为二者输出信号的特点不同，尤其是线阵CCD，它的输出信号是上一行9.5 为什么掌握了序列光电信号的数据采集方法就能够进行单元光电信号的二值化数据采集？试以图9-1所示的装置为例，将图中所示的三个单元光电信号进行二值化数据采集并将二值数据采入到计算机。解：严格地说单元光电信号属于序列光电信号中序列数为1的特例。从图9-1所示装置可以看到，在S、A与B位置上安装的探测器分别输出电压为US、UA和和UB置一个时钟计数器，计满足分辨率需求的时钟脉冲。再设置三个“SDSDS、SDA与与SDB的三态数据输出线分别通过数据总线提供给计算机。当机件开始运动命令下达时启动时钟计数器，计数器开始计数，机件开始运动，当机件运动到S位置，DS由“0”变为“1”，用其上升沿将时钟瞬间所计数据存入SDS。同样SDA与SDB也在机件运动到相应位置时获得数据。DBSDS、SDA与SDB的输出设置为有效，计算机迅速读取与SDB数据，并将其复位；另一方面延时设定时间后让机件返回，再将时钟计数器数据复位。显然，返回时SDB数据为零，而SDS数据大于SDA。计算机获得这样的信息便由软件可以判断出这是返回数据。9.6试说明线阵CCD输出信号的浮动阈值二值化数据采集方法中阈值的产生原理，为什么要采集转移脉冲SH下降沿一定时间后的输出信号幅值的一部分为阈值？P201~202SH下降沿后很短时间T内的CCD输出信号为浮动阈值是考虑到本行输出信号的背景光的强度。因为它反应了同一个积分时间段的光强信号，因此最准确的反应了输出信号的变化。9.7 试说明边沿送数法二值化接口电路的基本原理，如果线阵CCD的输出信号中含有10个边沿（有5个被测尺寸），还能能够用边沿送数二值化接口电路采集10个边沿的信号吗？如果认为太复杂，应采用什么二值化接口方式？解：书中P190页利用图9-10和9-11详细地说明了边沿送数法二值化接口电路的基本需要进行重新设计，参考资料55“梳状体二值化数据采集方法的研究”很好地回答了该问题，请查找。9.8举例说明单元光电信号A/D数据采集的意义，怎样对单元光电信号进行A/D数据采集？解：若需要检测某点的光强度I，需要对该点位置放置的光电二极管的输出电压进行A/D数据采集，这就属于单元光电信号的A/D数据采集。对单元光电信号进行A/D数据采集的问题需要根据所要采集的时间段设置采样脉冲串2个脉冲，分别完成A/D的启动和读出（兼送数到计算机A/D数据采集工作。9.9在线阵CCD的A/D数据采集中为什么要用ΦC和SP作同步信号？其中ΦC的作用是什么？SP的作用又如何？CCD的A/D数据采集中常采用ΦC为行同步信号，因为在线阵CCD的一个输出信号周期内只有一个ΦC脉冲，而且它的后沿正好对应着第一个有效信号的到来时刻。用SP脉冲做像元采样同步信号，因为线阵CCD每输出一个像元信号都对应于一个SP，而且SP与像元的有效输出信号相对于。9.10已知AD12-5K线阵CCD的A/D数据采集卡采用12位转换器ADC1674，它的输入电压范围为0～10V，今测得三个像元的值分别为4093，2121，512，并已知线阵CCD的光照灵敏度为47(v/lx.s)试计算出这三个点的曝光量分别为多少？解：首先找到12位A/D转换器的二进制数所对应的电压值，12位二进制数的幅值为4095，它对应与10V，即212=10V，因此二进制数的每位数字代表2.44mV。分别计算出：V4093=2.44×4093=9.995V；V2121=2.44×2121=5.175V；V512=2.44×512=1.249V。再考虑光照灵敏度与输出电压的关系，则得：H4093=V4093/SH=0.21(lx.s)；H2121=V2121/SH=0.11(lx.s)；H512=V512/SH=0.027(lx.s)。9.11已知RL2048DKQ(26×13μm2)在250～350nm波段的光照灵敏度为4.5V/μJ•cm-2，今用RL2048DK为光电探测器，采用16位的A/D数据采集卡（基准电压为2.5V，满量程输入电压为5V）对被测光谱进行探测，探测到一条谱线的幅度为12500，谱线的中心位置为1042像元上，设测谱仪已被2条已知谱线标定，一条谱线为260nm谱线中心位置在450像元；另一条谱线为340nm谱线中心位置在1550像元。试计算该光谱的辐出度光谱辐能量。解：与上题解的方法类似，一方面先找出16位二进制数的当量N16，再讨论输出幅值；另一方面在假设光谱在CCD像面上波长的分布是线性的（用线阵CCD探测光谱的光谱仪通常在光谱面上CCDN16=5000/216=0.076mV；辐出度为M12500=12500×N16/SM=0.21（μJ•cm-2）；辐能量为：M12500A=0.21×26×10-5×13×10-5=7.1×10-9（μJ）根据已知条件，1024像元在450像元与1550像元之间光谱的分布是线性的，在整个线阵CCD像敏阵列上光谱的分布也是线性的。因此，1024像元对应的波长可以根据线性关系来找。线阵CCD∆n=(340-260)/(1550-450)=0.072nm；在线阵CCD像面上，1024像元距离450像元的差为574=260+0.072×574=301.3nm。9.12一般面阵CCD的A/D数据采集卡采用8位A/D转换器，当某幅图像中所采集到的数据都为127时，说明出现了什么问题（正常数据应为0~255）？解：很可能是镜头盖没有打开，或者面阵CCD相机坏了，没有图像输入。9.13为什么基于PCI总线的图像采集卡不必在卡内设置存储器，而采用PC总线接口、并行接口（打印接口）等的图像采集卡内必须设置存储器？解：因为PCI总线的数据传输的速度很快，足以在A/D转换一个像元数据所用时间内完成数据传输工作，将数据存于计算机内存。9.14简述用软件实现图像白电平与对比度的调整原理与方法。偏大，则将影响对比度的参数降低。偏小，则将影响对比度的参数提高。9.15试用ADC12081转换器设计TCD1500C的A/D数据采集计算机接口卡，要求画出接口卡原理方框图，写出设计说明。解：此题为设计类型的题目，可以有若干个解。解此题需要了解TCD1500C及其驱动器的特点，它的驱动脉冲和掌握能够用来进行行同步与像元同步的脉冲。例如，用SH脉冲或FC脉冲作为行同步脉冲；用SP脉冲做像元同步脉冲。然后，还要了解ADC12081转换器的特性，了解其启动转换、数据转换完成的时刻和数据输出的方式与控制。然TCD1500C的A/D数据采集计算机接口卡是个系统工程。基于PCI总线的线阵CCD数据采集计算机接口卡的原理方框图如下：在TCD1500C驱动器的驱动下输出信号直接送给12位转换器ADC12081进行A/D转换。驱动器输出的行同步信号FC与像元同步信号SP以及时钟脉冲CLK送至同步控制动A/DPCI总线交A/D转换的数据送在PCI控制的A/D数据采集系统完集的数据提供计算机显示屏思考题与习题1010.1如何应用光电测量方法获得小位移量与小角度量信息？解：可以根据7.4节“物理光学方法的光电信息变换”介绍的内容，利用干涉与衍射的方法将小位移量与小角度量进行放大或进行演变，即利用光的干涉或衍射将微位移或微角度变换成干涉条纹或衍射图像，然后再利用图像传感器采集干涉与衍射图样进行图像的测量，利用相应的软件进行分析与计算。获取小位移量或小角度量。题1.2振动题1.2振动测量原理方框图文献CCD测量火炮炮管边界在发射炮弹过程中的振动。图-3原理方框图可以参考图-3图10.2中，计数器在行驱动脉冲周期内计像元SP脉冲。驱动电路控制能够通过光学成像系统将被测的炮管图像的线阵CCD同步工作，输出含有炮管边界的图像信号，将图像信1，经反相后（即用二值化的下降沿）触发锁存器2。于是，锁存器1存炮管的一侧边界位置可计为2存炮管另一侧的N1与N2分别送入计算机内存，然后在软件协助下测出炮管中心的位置Nt。显然，测出Nt为某时刻炮管中心的位置，设炮弹尚未发射的时刻炮管中心位置为N0。炮弹发射的过程中炮管中心位置为Nt，采集炮弹发射全过程的所有Nt，利用所有的Nt，并考虑到时间间隔为∆t=TFC，可以画出炮管中心的振动波形图。10.3试设计出测量长82mm钢管直线度的测量方案，画出测量系统原理方框图，并用文字说明。解：题目要求测量钢管的直线度的测量方案，没有给出测量精度的要求情况下可以采用线型激光器发出的近似线平行光与单只线阵CCD测量精度。10.4今有一块面积为10×10mm2的硅光电池，如何利用它为定长控制的传感器？试画出测量系统的原理方框图及检测电路。解：可以采用题目所提供的硅光电池为定长度控制的传感器，测量系统原理方框图可从如图10-1应通过成像物镜将被测物的边界成像在光电池的光敏面上。设计出的光电变换电路如右图所示。其中光电变换电路由RL与光电池构成反向偏置电路，提高光电变换的线性度。后面是具有可设定固定阈值的二值化处理电路，物体没有到位之前光电池被光照射，负输入端电位U较低，比较放大器输出高电平。当物体进入视场，负输入端电位UU高于设定的正输入电位时，比较放大器输出UO由高变低。可用UO发出控制信号。10.5用什么样的光电变换技术能够测量望远镜的透过率？（要求画出原理方框图，并加文字解释）或者查找“参考资料测量系统原理方框图如图所示，光源可采用LED经过平行光管发出平行光，可变光阑可以调整入射到被测望远系统的光能量，光能检测装置测量出没有放置望远系统情况下空测光能，读数为为m1。再根据透过率的定义得到白光的透过率为100%10.6试举例说明搜索与跟踪系统的差异有哪些？怎样用四象限光电池构成目标探测的探测器？解：复习10.6.1内容，自己找出。利用四象限光电池构成的目标探测器方案可以参考3.2.6阵列组合件”中介绍的“和差电路”与“直差电路”等方法进行探测。10.7试举例说明激光寻旳制导系统，寻旳制导由那几部分构成？解：从“10.6.2激光制导”中能够找到相关答案。航空炸弹的激光寻的制导由弹外或弹上导弹的控制，使导弹飞向目标的一种制导方法。由上述可知寻旳制导主要由寻旳激光器与激光寻旳器构成。10.8红外制导系统的有哪几类？各有什么特点？解：红外制导系统包括“点源制导系统”与“成像制导系统”两种。探测，进行制导与跟踪。特点是系统较为简单，但是误差较大。红外成像制导技术的特点：1 灵敏度高。噪声等效温差为NETD≤0.1℃，很适合探测远程小目标的需求。32 抗干扰能力强。具有目标识别能力，可在复杂干扰背景下探测、识别目标。3识别和跟踪目标的能力，并且能按威胁程度自动选择目标和目标薄弱部位进行命中点选择，48μm～14μm并可昼夜工作，是一种能在恶劣气候条件下工作的准全天候的探测系统。45跟踪的软件不同。510.9分析图10-48，在激光照排机结构中为什么要添加2个缓冲机构？如果不引入缓冲机构会发生怎样的故障？解：激光照排机的传输过程中既要克服输入轮盘直径的变化也要克服输出轮盘直径变化，为确保激光照排图像的传输速度稳定，必须要添加2个