光电测试技术-第3章 激光测试技术
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激光测量技术第一章 激光原理与技术1、简并度:同一能级对应的不同的电子运动状态的数目;简并能级:电子可以有两个或两个以上的不同运动状态具有相同的能级,这样的能级叫 简并能级2、泵浦方式:光泵浦,电泵浦,化学泵浦,热泵浦3、激光产生三要素:泵浦,增益介质,谐振腔阀值条件:光在谐振腔来回往返一次所获得光增益必须大于或者等于所遭受的各种 损耗之和.4、He-Ne 激光器的三种结构:【主要结构:激光管(放电管,电极,光学谐振腔)+电源+光学元件】 1)内腔式;2)外腔式;3)半内腔式5、激光器分类:1)工作波段:远红外、红外激光器;可见光激光器;紫外、真空紫外激光器;X 光激光器2)运转方式:连续激光器;脉冲激光器;超短脉冲激光器6、激光的基本物理性质:1)激光的方向性。
不同类型激光器的方向性差别很大,与增益介质的方向性及均匀性、谐振腔的类型及腔长和激光器的工作状态有关。
气体激光器的增益介质有良好的均匀性,且腔长大,方向性 ,最好!例1:对于直径3mm 腔镜的632.8nmHe-Ne 激光器输出光束,近衍射极限光束发散角为2)激光的高亮度。
3)单色性。
激光的频率受以下条件影响:能级分裂;腔长变化←泵浦、温度、振动4)相干性:时间相干性(同地异时):同一光源的光经过不同的路径到达同一位置,尚能发生干涉,其经过的时间差τc 称为相干时间。
相干长度: 例 : He-Ne laser 的线宽和波长比值为10-7求Michelson 干涉仪的最大测量长度是多少? 解: ,最大测量长度为Lmax=Lc/2=3.164m 。
空间相干性(同时异地):同一时间,由空间不同的点发出的光波的相干性。
7、相邻两个纵模频率的间隔为谐振腔的作用:(1)提供正反馈;(2)选择激光的方向性;(3)提高激光的单色性。
例 设He-Ne 激光器腔长L 分别为0.30m 、1.0m,气体折射率n~1,试求纵模频率间隔各为多少?8、激光的横模:光场在横向不同的稳定分布,激光模式一般用TEMmnq 表示原因:激活介质的不均匀性,或谐振腔内插入元件(如布儒斯特窗)破坏了腔的旋转对称性。
激光测试技术原理激光测试技术是一种利用激光器发射出的激光束对目标进行测量和分析的技术。
它通过测量激光束在目标上的反射或散射情况,来获取目标的相关信息,如距离、形状、表面特性等。
激光测试技术在工业、科学研究、医学等领域有着广泛的应用。
激光测试技术的原理主要包括激光器的发射、激光束的传输、目标的反射或散射以及接收和处理信号等几个关键步骤。
首先,激光器会产生一束单色、相干性强、方向性好的激光束。
这个激光束经过适当的光学元件传输到目标上。
目标可以是一个物体的表面,也可以是一个空间中的点。
当激光束与目标发生作用时,会发生反射、散射或折射等现象。
在激光束照射到目标上后,一部分激光束会被目标表面反射回来,形成反射光。
另一部分激光束会被目标表面散射或折射,形成散射光或透射光。
这些光束经过光学系统的聚焦和收集后,被接收器接收到。
接收器可以是光电二极管、光电倍增管或光电探测器等。
接收到的光信号会经过电路放大、滤波等处理后,转化成电信号。
接收到的电信号可以用来计算目标与激光器的距离。
利用激光束的速度已知,通过测量激光束从发射到接收的时间差,可以计算出目标与激光器之间的距离。
同时,还可以通过测量激光束的强度变化,获取目标表面的反射率信息。
利用激光束的聚焦性和方向性,还可以测量目标的形状和表面特性。
激光测试技术具有许多优点。
首先,激光束具有高方向性和高亮度,可以实现远距离测量和高精度测量。
其次,激光束具有短脉冲宽度和窄光谱宽度,可以实现高速测量和高分辨率测量。
此外,激光测试技术还可以实现非接触式测量,避免了测量过程中的物理接触和干扰。
激光测试技术在工业领域有着广泛的应用。
例如,在制造业中,可以利用激光测试技术对产品进行尺寸测量、形状检测和缺陷分析等。
在航空航天领域,可以利用激光测试技术对飞机表面进行检测和维修。
在医学领域,可以利用激光测试技术进行眼科手术和皮肤治疗等。
此外,激光测试技术还可以应用于地质勘探、环境监测、军事侦察等领域。
光电技术与光电检测技术概述摘要:光电技术是以激光,红外,微电子等为基础旳,由光学、精密机械、电子和计算机技术结合而成旳高新技术。
光电检测技术是光电技术中最重要最核心旳部分,它重要涉及光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息旳光电解决技术等。
如用光电措施实现多种物理量旳测量,微光、弱光测量,红外测量,光扫描、光跟踪测量,激光测量,光纤测量,图象像测量等。
它集中发展了光学和电子固有旳技术优势,形成了许多崭新功能和良好旳技术性能,在国民经济、国防、科学研究等各方面有着广泛旳应用和巨大旳潜力,成为新技术革命时代和信息社会旳重要技术支柱,受到了各方面注重,从而得到了迅速发展。
核心词:光电技术光电检测技术引言在目前信息化社会中,光电技术已成为获取光学信息或提取他信息旳手段。
它是人类能更有效地扩展自身能力,使视觉旳长波延长到亚毫米波,短波延伸至X射线、γ射线,乃至高能粒子。
并且可以在飞秒级记录超迅速现象,如核反映、航空器发射等旳变化过程。
并且光电检测技术是一种非接触测量旳高新技术,是光电技术旳核心和重要构成部分。
通过光电检测器件对载荷有被检测物体信息旳光辐射进行检测,并转换为电信号,经检测电路、A/D变换接口输入微型计算机进行运算、解决,最后得出所需检测物旳几何量或物理量等参数。
因此,光电检测技术是现代检测技术旳重要手段和措施,是计量技术旳一种重要发展方向。
一、光电技术与光电检测技术旳含义现代科学技术发展旳一种明显性特点是纵横交叉,彼此渗入,边沿科学不断露头和进展迅速。
由于光学现象可以进行近似线性化使它可以采用有关线性系统旳一般原理,因此在电系统中旳许多行之有效旳理论和分析措施都可以移植到光学中来。
随着大规模集成电路旳发展,光学也开始向集成化发展。
光电技术是以激光,红外,微电子等为基础旳,由光学、精密机械、电子和计算机技术结合而成旳高新技术。
它集中发展了光学和电子固有旳技术优势,形成了许多崭新功能和良好旳技术性能,在国民经济、国防、科学研究等各方面有着广泛旳应用和巨大旳潜力,成为新技术革命时代和信息社会旳重要技术支柱,受到了各方面注重,从而得到了迅速发展。
光电检测原理与技术知到章节测试答案智慧树2023年最新内蒙古大学第一章测试1.以下属于光电检测仪器的有()。
参考答案:光敏电阻2.光电检测系统的组成包括()。
参考答案:光电探测器;光电检测电路;光源;光学系统3.以下属于光电检测技术的特点的有()。
参考答案:寿命长;速度快;距离远;精度高4.光电检测技术是对待测光学量或由非光学待测物理量转换成光学量,通过光电转换和电路处理的方法进行检测的技术。
()参考答案:对5.半导体激光器在激光外径扫描仪中起到提供光源的作用。
()参考答案:对第二章测试1.可见光的波长范围是()。
参考答案:380 nm~780 nm2.半导体对光的吸收种类不包括()。
参考答案:电子吸收3.荧光灯的光谱功率谱是()。
参考答案:复合光谱4.激光器的发光原理是()。
参考答案:受激辐射5.视角分辨率的单位通常为()。
参考答案:lpi6.光调制包括()。
参考答案:PM;AM;FM7.电光效应反映介质折射率与电场强度可能呈()。
参考答案:平方关系;线性关系8.大气散射包括()。
参考答案:瑞利散射;无规则散射;米氏散射9.光纤损耗包括()。
参考答案:吸收损耗;散射损耗10.参考答案:1.63 lm和5.22×105 cd第三章测试1.以下主要利用光电子发射效应的光电器件有()。
参考答案:光电倍增管;真空光电管2.可用作光敏电阻的主要材料包括有()。
参考答案:有机材料;半导体;金属;高分子材料3.以下主要利用光伏效应的光电器件有()。
参考答案:CIGS电池4.以下属于声光调制晶体的有()。
参考答案:PbMoO5.以下效应可用于普朗克常量测量的是()。
参考答案:光电效应6.光伏探测器处于光电导工作模式,其外加偏压为正向偏压。
()参考答案:错7.光敏电阻的电阻温度系数可正可负。
()参考答案:对8.光电导探测器的工作原理是多子导电。
()参考答案:对9.光电倍增管的阳极灵敏度和阴极灵敏度之比是电流增益。
光电器件测试技术及其应用第一章介绍光电器件指的是将光学和电子学技术相结合的器件,如半导体激光器、光电二极管、光电开关等。
这些器件广泛应用于通讯、医疗、测量、信息处理、光学传感等领域。
为了保证这些器件的性能和质量,需要对它们进行测试。
光电器件测试技术是指为了研究光电器件的各种物理、电学、光学、热力学等特性,采用各种手段进行实验检测,从而确保其性能和质量。
第二章光电器件的分类1.半导体激光器半导体激光器是一类利用半导体材料的电子结构产生激光的器件,广泛应用于通信、数据存储、医疗、工业和军事领域。
常用的测试指标有均匀度、光谱特性、光强、波长稳定性、散焦等特性。
2.光电二极管光电二极管是将光信号转换为电信号的器件,具有高灵敏度、响应速度快等优点,广泛应用于光通信、光电子测量、医疗检测等领域。
常用的测试指标有响应速度、量子效率、噪声特性、幅度、时间响应等特性。
3.光电开关光电开关是利用光电效应实现光控开关的器件,常用于自动控制、仪表、测量等领域。
测试指标包括开关速度、发射功率、接受灵敏度等特性。
4.其他光电器件还有一些其他光电器件,如光电探测器、光电移频器、光电晶体等,均有各自的特性和应用领域。
测试指标根据器件的性质和用途而定。
第三章光电器件测试技术1.光学测试技术光学测试技术通常包括光谱分析、强度分析、相位分析、波长分析、散射分析和偏振分析等。
这些技术可以通过使用分光仪、衰减器、偏振片、反光镜、衍射光栅和气体激光泵浦系统等设备进行测试。
2.电学测试技术电学测试技术针对电光响应、电容、电压、电流等电学特性进行测试。
常用的测试设备有示波器、电流源、电压源和信号发生器等。
3.热力学测试技术热力学测试技术包括热扩散率、热导率、热膨胀、热惯性等特性测试。
常用设备有热电偶、热流量计、热像仪、热成像仪等。
4.机械测试技术机械测试技术可用于测试强度、硬度、刚度、弹性、疲劳等机械特性。
通常使用试验机、强度测试仪、扫描电镜、原子力显微镜等设备进行测试。
什么是光电检测?光电检测技术介绍(-)检测一、检测是通过一定的物理方式,分辨出被测参数量病归属到某一范围带,以此来判别被测参数是否合格或参数量是否存在。
测量时将被测的未知量与同性质的标准量进行比较,确定被测量队标准量的倍数,并通过数字表示出这个倍数的过程。
在自动化和检测领域,检测的任务不仅是对成品或半成品的检验和测量,而且为了检查、监督和控制某个生产过程或运动对象使之处于人们选定的最佳状况,需要随时检测和测量各种参量的大〃坏口变化等情况。
这种对生产过程和运动对象实时检测和测量的技术又称为工程检测技术。
测量有两种方式:即直接测量和间接测量直接测量是对被测量进行测量时,对以表读数不经任何运算,直接的出被测量的数值,如:用温度计测量温度,用万用表测量电压间接测量是测量几个与被测量有关的物理量,通过函数关系是计算出被测量的数值。
如:功率P与电压V和电流I有关,即P=VI,通过测量到的电压和电流,计算出功率。
直接测量简单、方便,在实际中使用较多;但在无法采用直接测量方式、直接测量不方便或直接测量误差大等情况下,可采用间接测量方式。
光电传感器与敏感器的概念传感器的作用是将非电量转换为与之有确定对应关系得电量输出,它本质上是非电量系统与电量系统之间的接口。
在检测和控制过程中,传感器是必不可少的转换器件。
从能量角度出发,可将传感器划分为两种类型:一类是能量控制型传感器,也称有源传感器;另一类是能量转换传感器,也称无源传感器。
能量控制型传感器是指传感器将被测量的变换转换成电参数(如电阻、电容)的变化,传感器需外加激励电源,才可将被测量参数的变化转换成电压、电流的变化。
而能量转换型传感器可直接将被测量的变化转换成电压、电流的变化,不需外加激励源。
在很多情况下,所需要测量的非电量并不是传感器所能转换的那种非电量,这就需要在传感器前面加一个能够把被测非电量转换为该传感器能够接收和转换的非电量的装置或器件。
这种能够被测非电量转换为可用电量的元器件或装置成为敏感器。
光电测试技术第二版(答案)第一章1.试述光电测试技术与信息技术的关系。
答:信息技术是指从工程应用上研究信息,包括电子信息技术、光学信息技术和光电信息技术等。
而光电测试技术是光电信息技术的主要技术之一,它主要包括光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息的光电处理技术等。
2.光电测试系统由哪几部分组成?何谓光学变换与光电转换?答:光电测试系统的组成部分:光源、光学系统、被测对象、光学变换、光电转换、电信息处理,而电信息处理又包括存储,显示和控制等。
光学变换通常是用各种光学元件和光学系统来实现的,如平面镜、光狭缝、光楔、透镜、偏振器、光栅、光成像系统和光干涉系统等,实现将被测量转换为光参量(振幅、频率、相位、偏振态、传播方向变化等)。
光电转换是用各种光电变换器件来完成的,如光电检测器件、光电摄像器件、光电热敏器件等。
第二章1.试述光通量、发光强度、光亮度和光照度的定义和单位。
答:光通量。
)又称光功率,单位为流明(lm ),它与电磁辐射的辐射通量。
相对应,也可以说它是电磁辐射在可见光范围内的辐射通量,而。
得单位是w , 所以光通量的单位有时也用W 0发光强度(I)是指点辐射源在给定方向上的单位立体角内辐射的光通量。
单位为lm-sr-1二candela二cd。
1坎德拉相当于均匀点光源在单位立体角内发出11m的光通量。
光亮度(L )是指光源在一定方向上的的单位投影面积上,在单位立体角中发射的光通量。
单位是cd - m-2或者lm/sr - m2。
光照度(E)是指投射到单位面积上的光通量,或者说接受光的面元上单位面积被辐射的光通量。
单位为l X , l二lm- m-2 02.试述光照度余弦定律和朗伯定律的含义。
答:光照度余弦定律描述了光辐射在半球空间内照度的变化规律,是指任意表面上的照度随该表面法线与辐射能传播方向之间的夹角余弦变化。
点光源O发出的光以立体角Q向外辐射光通量,在面积A上的照度为E,而A与夹角为9面元A 上照度为E;则E =^ /A, E,=G /A,由于在该立体角内点光源发出的光通量不随传输距离而变化,因而面元A与A上有相同的光通量,又因为A=A 'cos Q,因而有E,=E cos9。
光电检测技术知到章节测试答案智慧树2023年最新哈尔滨工程大学第一章测试1.对于下列器件,其所使用波长范围主要是红外线的是哪种仪器?()参考答案:数字体温计2.下列日常所用器件中,哪种应用属于光电变换?()。
参考答案:电视3.下列应用中需要光电跟踪控制的是?()。
参考答案:光纤通信;武器制导;红外遥感;工业产品的在线检测4.下列检测过程中,可以实现非接触检测的是?()。
参考答案:汽车行驶速度检测;火灾现场温度检测;大气污染程度检测5.光电传感器是将被测量的量转换成光信号的变化,然后通过光电元件转换成电信号。
()参考答案:对第二章测试1.下列哪种噪声属于非白噪声?()参考答案:产生-复合噪声;温度噪声;1/f噪声2.光电倍增管的工作原理是基于下列哪种物理效应?()参考答案:光电发射效应3.对于光电倍增管,产生光电效应的部位是?()参考答案:阴极4.对于光电倍增管,假设阴极灵敏度为5 μA/lm,阳极灵敏度为50 A/lm,阳极允许的最大输出电流为 A,那么阴极允许的最大光通量为多少?()参考答案:2x lm5.假设光电倍增管输入电路的电阻和电容分别是R=2 kΩ和C=0.1 μF,那么其带宽是多少?()参考答案:1250 Hz6.下列光电检测器件中,可以用于位置检测的器件是?()参考答案:楔环检测器;光电位置传感器;光电编码器;象限检测器7.下列光电检测器件中,其基本结构属于电容器结构的器件是?()参考答案:CCDD的工作频率与下列哪些因素有关?()参考答案:载流子迁移率;温度;少数载流子的寿命;电极长度;掺杂浓度9.在利用光电位置传感器进行检测时,光斑位置越远离器件中心,测量误差越小。
()参考答案:错10.光电位置传感器与象限检测器件相比,光敏面不需要分割,可以消除盲区的影响,可以连续测量。
()参考答案:对D的电极间隙越小,电荷越容易转移。
()参考答案:对D的像元间距越大,分辨率越高。
()参考答案:错第三章测试1.热电检测器件的噪声主要是下列哪种噪声?()参考答案:温度噪声2.下列哪种电阻的电阻值随着温度的升高而升高?()参考答案:合金电阻;白金电阻3.下列热电检测器件中,只能在交变热辐射条件下工作的热电检测是哪种?()参考答案:热释电检测器4.参考答案:54 s5.热交换能量的方式有传导、辐射、对流三种。
第1章概述光电检测技术是光电信息技术的主要技术之一,它主要包括光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息的光电处理技术等。
如用光电方法实现各种物理量的测量,微光、弱光测量,红外测量,光扫描、光跟踪测量,激光测量,光纤测量,图像测量等。
光电检测技术将光学技术与电子技术相结合实现对各种量的测量,他具有如下特点:(1)高精度。
光电测量的精度是各种测量技术中精度最高的一种。
如用激光干涉法测量长度的精度可达0.05μm/m;光栅莫尔条纹法测角可达到;用激光测距法测量地球与月球之间距离的分辨力可达到1m。
(2)高速度。
光电测量以光为媒介,而光是各种物质中传播速度最快的,无疑用光学方法获取和传递信息是最快的。
(3)远距离、大量程。
光是最便于远距离粗寒痹的介质,尤其适用于遥控和遥测,如武器制导、光电跟踪、电视遥测等。
(4)非接触测量。
光照到被测物体上可以认为是没有测量力的,因此也无摩擦,可以实现动态测量,是各种测量方法中效率最高的一种。
(5)寿命长。
在理论上光波是永不磨损的,只要复现性做得好,可以永久的使用。
(6)具有很强的信息处理和运算能力,可将复杂信息并行处理。
用光电方法还便于信息的控制和存储,易于实现自动化,,易于与计算机连接,易于实现只能化。
光电测试技术是现代科学、国家现代化建设和人民生活中不可缺少的新技术,是机、光、电、计算机相结合的新技术,是最具有潜力的信息技术之一。
1.1本课题的前景与意义随着社会科学技术的迅速发展,人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。
传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。
这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点,但是也具有应用范围窄等缺点。
而且安全性能也不是很好。
光电报警就很好的改善了这些方面。
如今,光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路,采用模块化的设计思想,使设计变得简单、方便、灵活性强。