光电检测技术12
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《 光电检测技术 》教学大纲
《光电检测技术》教学大纲课程代码：课程中文名：光电检测技术课程英文名：课程类别：专业技术科适用专业：光伏材料应用、光伏发电应用、电子技术等专业课程学时： 48学时课程学分： 3学分一、课程的专业性质、地位和作用（目的）1、性质：必修2、地位：光电检测技术是光学与电子学技术相结合而产生的一门新型检测技术，它是利用电子技术对光学信息进行检测，并进一步传递、存储、控制、计算和显示。
光电检测技术是现代检测技术最重要的手段和方法之一。
3、作用：通过本课程的教学，使学生了解和掌握各种光电器件的结构、工作原理、工作过程、工作特性及其基本的应用，培养学生通过了解器件的性能特点来搭建检测系统的能力，培养学生学习的能力和综合运用知识的能力，培养学生理论联系实际的学风和科学态度，提高学生的分析处理实际问题的能力，为以后的工作和学习打下基础。
二、教学内容、学时分配和教学的基本要求第一章光电检测应用中的基础知识6学时，其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0 学时1.1 辐射度学和光度学基本概念1.2 半导体基础知识1.3 基本概念1.4 光电探测器的噪声和特性参数重点:辐射度学和光度学基本概念难点:光电探测器的噪声和特性参数教学要求:本章介绍了光电检测应用中的基础知识，要求学生对基本概念有理解，进而掌握光电探测器的噪声及特性参数第二章光电检测中的常用光源3学时，其中理论教学3学时，实践或其他教学0学时2.1 光源的特性参数2.2 热辐射源2.3 气体放电光源2.4 固体发光光源2.5 激光器重点：光源的特性参数难点：气体、固体发光光源和激光器的工作原理教学要求:本章要求学生掌握各种固体发光的工作原理及其应用第三章结型光电器件 6 学时，理论教学6 学时，实践或其他教学0学时3.1 结型光电器件工作原理3.2 硅光电池3.3 硅光电二极管和硅光电三极管3.4 结型光电器件的放大电路3.5 特殊结型光电二极管3.6 结型光电器件的应用举例——光电耦合器件重点：结型光电器件的工作原理；硅光电池的工作原理及特性；硅光电二极管和硅光电三极管的性能比较难点：结型光电器件的放大电路及应用举例——光电耦合器件教学要求：要求学生掌握硅光电池的工作原理；硅光电二极管和硅光电三极管的性能比较及结型光电器件的放大电路及应用——光电耦合器件第四章光电导器件6学时，其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0学时4.1光敏电阻的工作原理4.2 光敏电阻的主要性能参数4.3 光敏电阻的偏置电路和噪声4.4 光敏电阻的特点和应用重点：光敏电阻的工作原理和特性参数难点：光敏电阻的应用教学要求：要求学生掌握光敏电阻的工作原理及性能参数及光敏电阻的应用第五章真空光电器件3学时，其中理论教学3学时，实践或其他教学0学时5.1 光电阴极5.2 光电管与光电倍增管5.3 光电倍增管的主要特性参数5.4 光电倍增管的供电和信号输出电路5.5 微通道板光电倍增管5.6 光电倍增管的应用重点：光电管与光电倍增管的工作原理、特性参数难点：光电倍增管的供电和信号输出电路及应用教学要求：要求学生掌握光电管与光电倍增管的工作原理、特性参数及实际应用第六章真空成像器件3学时，其中理论教学3学时，实践或其他教学0学时6.1像管6.2常见像管6.3摄像管6.4光导靶和存储靶6.5摄像管的特性参数6.6摄像管的发展方向重点：像管与摄像管的工作原理难点：光导靶和存储靶的原理及摄像管的特性参数教学要求：要求学生掌握像管与摄像管的工作原理及特性参数第七章固体成像器6学时，其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0学时7.1 电荷耦合器件7.2 电荷耦合器件的分类7.3 CCD摄像机分类7.4 CCD的特性参数7.5 自扫描光电二极管阵列7.6 固体摄像器件的发展现状和应用重点：电荷耦合器件的工作原理；CCD的特性参数难点：自扫描光电二极管阵列教学要求：要求学生掌握CCD固体成像器件的工作原理第八章红外辐射与红外探测器6学时其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0学时8.1 红外辐射的基础知识8.2 红外探测器8.3 红外探测器的性能参数及使用中应注意的事项8.4 红外测温8.5 红外成像8.6 红外无损检测8.7 红外探测技术在军事上的应用重点：红外探测器的工作原理、性能参数及使用中应注意的事项难点：红外探测器的具体应用教学要求：要求学生掌握红外辐射的基础知识，并掌握红外探测器的各种具体应用第九章光导纤维与光纤传感器6学时其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0学时9.1 光导纤维基础知识9.2 光导纤维的应用9.3 光纤传感器的分类及构成9.4 功能型光纤传感器9.5 非功能型光纤传感器重点：光导纤维的基础知识及功能型光纤传感器的工作原理难点：非功能型光纤传感器的工作原理教学要求：要求学生掌握光导纤维的基础知识，并掌握光纤传感器的工作原理第十章太赫兹波的产生与检测3学时其中理论教学 3 学时，实践或其他教学0学时10.1 概述10.2 THz辐射光谱学10.3 THz辐射成像重点：THz辐射成像的原理难点：THz辐射成像的原理教学要求：要求学生掌握THz辐射成像的原理三、各章节教学课时分配表本课程各部分教学内容计划学时数分配如下：四、课程的考核办法和成绩评定：1、考试 2.笔试（闭卷）3.平时成绩比重：平时成绩（包括考勤、作业、答疑、课堂练习、课外实验、等）占30%4.期末成绩比重:卷面考试占70%。
光电检测技术概述
光电检测技术概述光电检测技术是指利用光学和电子技术结合，通过检测光信号的特征和变化来实现对目标物体或环境的测量、监测和控制的一种技术。
光电检测技术被广泛应用于光学通信、光学测量、光学成像、光学传感、光学信息处理、光学控制等领域，具有高精度、非接触、快速响应、无污染、易自动化等优点。
光电检测技术的基本原理是利用光电器件将光信号转换为电信号，再通过电子器件进行信号处理和判定，最后通过控制单元实现对目标物体或环境的测量、监测和控制。
光电器件包括光电二极管、光电三极管、光敏电阻、光电导、光电二极管等，电子器件包括放大器、比较器、数字信号处理器、逻辑电路等，控制单元可以是微处理器、机器人等。
1.光学通信：光电检测技术在光学通信中起着关键作用，光电检测器件用于接收和检测光信号，通过电子器件进行信号处理和解码，实现信息的传输和交流。
光电检测技术在光纤通信、激光通信、无线光通信等领域得到广泛应用。
2.光学测量：光电检测技术在光学测量中可以实现对物体或环境的位置、形状、尺寸、颜色等参数的测量。
例如，在工业生产中，利用光电检测技术可以实现对产品的自动检测和测量，提高生产效率和质量；在环境监测中，可以利用光电检测技术对大气污染、水质污染等进行监测和检测。
3.光学传感：光电检测技术在光学传感中可以实现对环境参数的测量和监测。
例如，利用光电检测技术可以实现对温度、湿度、压力等物理量的测量；利用光电检测技术可以实现对气体、液体、固体等化学参数的测量。
4.光学成像：光电检测技术在光学成像中可以实现对目标物体的拍摄和图像处理。
例如，在医学影像中，利用光电检测技术可以实现对人体内部器官的成像和检测；在遥感影像中，利用光电检测技术可以实现对地球表面的成像和监测。
总结起来，光电检测技术是一种利用光学和电子技术结合的技术，广泛应用于光学通信、光学测量、光学成像、光学传感等领域。
光电检测技术具有高精度、非接触、快速响应、无污染、易自动化等优点，为现代工业生产、环境监测、医学诊断等提供了有力的技术支持。
光电检测技术第二版答案
光电检测技术第二版答案篇一：《光电检测技术-题库》(2) 】、填空题1. 对于光电器件而言，最重要的参数是、和。
2. 光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成。
3. 光电三极管的工作过程分为和。
4. 激光产生的基本条件是受激辐射、和。
5. 非平衡载流子的复合大致可以分为和。
6. 在共价键晶体中，从最内层的电子直到最外层的价电子都正好填满相应的能带，能量最高的是填满的能带，称为价带。
价带以上的能带，其中最低的能带常称为，与之间的区域称为。
7. 本征半导体在绝对零度时，又不受光、电、磁等外界条件作用，此时导带中没有，价带中没有，所以不能。
8. 载流子的运动有两种型式，和。
9. 发光二极管发出光的颜色是由材料的决定的。
10. 光电检测电路一般情况下由、、组成。
11. 光电效应分为内光电效应和效应，其中内光电效应包括和，光敏电阻属于效应。
12. 半导体对光的吸收一般有、、、和这五种形式。
13. 光电器件作为光电开关、光电报警使用时，不考虑其线性，但要考虑。
14. 半导体对光的吸收可以分为五种，其中和可以产生光电效应。
15. 光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成，光电倍增管的光谱响应曲线主要取决于材料的性质。
16. 描述发光二极管的发光光谱的两个主要参量是和。
17. 检测器件和放大电路的主要连接类型有、和等。
18.. 使用莫尔条纹法进行位移- 数字量变换有两个优点，分别是和19. 电荷耦合器件( ccd )的基本功能是和。
20. 光电编码器可以按照其构造和数字脉冲的性质进行分类，按照信号性质可以分为和。
21. 交替变化的光信号，必须使所选器件的大于输入信号的频率才能测出输入信号的变化。
22. 随着光电技术的发展，可以实现前后级电路隔离的较为有效的器件是。
23. 硅光电池在偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且动态范围较大。
24. 发光二极管的峰值波长是由决定的。
光电检测技术智慧树知到答案章节测试2023年山东科技大学
第一章测试1.光电传感器是基于光电效应，将光信号转换为电信号的一种传感器A:对B:错答案:A2.PN结型的光电传感器有光电二级管、光电晶体管光电晶闸管等A:错B:对答案:B3.非PN结的光电传感器有光敏电阻、热敏电阻及光电管等A:对B:错答案:B4.一般的电子检测系统由三部分构成，分别是（）、（）和（）A:发射器B:传感器C:信号调制器D:输出环节答案:BCD5.光电检测系统频率量级上比电子检测系统提高了几个数量级，因此在载波容量、角分辨率、距离分辨率和光谱分辨率上大大提高A:错B:对答案:B第二章测试1.热效应较小的光是A:红外B:紫光C:紫外D:红光答案:C2.半导体中受主能级的位置位于A:满带B:价带C:禁带D:导带答案:C3.波长为500nm的波属于A:太赫兹波B:X射线C:远红外D:可见光答案:D4.光度量是辐射度量的()倍A:683V(λ)B:V(λ)C:683D:1/683 V（λ）答案:A5.本征半导体在绝对零度时，在不受光的照射下，导带中没有电子，价带中没有空穴，此时不能导电。
A:错B:对答案:B第三章测试1.光电倍增管的光电阴极上发射出光电子的最大速度随入射光光子能量的增大而增大。
A:错B:对答案:B2.光敏电阻是光电导效应器件。
A:对B:错答案:AD器件按像敏元的排列形式可以分为一维和二维两种。
A:对B:错答案:A4.光电耦合器件具有信号传输的单向性，所以只适用于的直流或数字脉冲信号。
A:错B:对答案:B5.热敏电阻的种类不包括下列哪个A:ZTCB:NTCC:CTCD:PTC答案:A第四章测试1.信息的信噪比的大小决定了光电探测器件能否测量出改信息。
A:对B:错答案:B2.根据噪声来源，光电探测器的噪声有几种形式？A:低频噪声B:背景噪声C:热噪声D:散粒噪声答案:ACD3.设计光电信号检测电路必须满足下列哪些要求？A:最佳的信号检测能力B:灵敏的光电转换能力C:快速的动态响应能力D:长期工作的稳定性和可靠性答案:ABCD4.对于光伏型的光电信号输入电路，当入射光通量一定时，负载增大，输出电压也增大，但是当电阻达到一定值后输出电压变饱和。
光电检测技术
光学量变换成电量
2020/6/10
12
光电检测系统
光电检测技术以激光、红外、光纤等现代光电器件为 基础，通过对载有被检测物体信号的光辐射（发射、 反射、散射、衍射、折射、透射等）进行检测，即通 过光电检测器件接收光辐射并转换为电信号。
由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用的信息， 再经过A/D变换接口输入微型计算机运算、处理， 最后显示或打印输出所需检测物体的几何量或物理量。
2020/6/10
18
光电检测系统各部分的功能：
（1）光源和照明光学系统：
考虑光源的辐射功率、光谱范围、发光空间 分布；
发出的光作为载波或者被测对象； 照明光学系统的分类
2020/6/10
19
（2）被测对象及光学变换：
➢ 光学变换：通过光学元件和光学系统把待测量转换为 光参量
➢ 光学系统可以根据不同的光学性质、光学效应，其结 构形式不同
光量：光通量或光强度 光特性：光波的幅值、频率、相位、偏振
2020/6/10
11
三、光电检测技术的主要内容
光电检测技术的主要内容是通过光学系统把携带被测信 息的非电量信息变换成便于接收的光学信息，然后用 光电探测器将光学信息变换成电量，并进一步经电路 放大、处理等，达到输出的目的。
信息变换技术和电信号处理技术。 信息变换技术：非电量变换成光学量
光电检测技术
Optoelectronics Detection Technology
2020/6/10
1
课程主要内容
光电检测技术是以半导体、激光、红外、光纤等现代光电子器件
作为基础，通过对被检测物体的光辐射，经光电检测器接收光辐 射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用 信息，再经模、数转换接口输入计算机运算处理，最后显示输出 所需的检测物理量等参数。
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光电检测系统
光电检测技术以激光、红外、光纤等现代光电器件为 基础，通过对载有被检测物体信号的光辐射（发射、 反射、散射、衍射、折射、透射等）进行检测，即通 过光电检测器件接收光辐射并转换为电信号。
由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用的信息， 再经过A/D变换接口输入微型计算机运算、处理， 最后显示或打印输出所需检测物体的几何量或物理量。
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光电检测系统各部分的功能：
（1）光源和照明光学系统：
考虑光源的辐射功率、光谱范围、发光空间 分布；
发出的光作为载波或者被测对象； 照明光学系统的分类
2020/6/10
19
（2）被测对象及光学变换：
➢ 光学变换：通过光学元件和光学系统把待测量转换为 光参量
➢ 光学系统可以根据不同的光学性质、光学效应，其结 构形式不同
光量：光通量或光强度 光特性：光波的幅值、频率、相位、偏振
2020/6/10
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三、光电检测技术的主要内容
光电检测技术的主要内容是通过光学系统把携带被测信 息的非电量信息变换成便于接收的光学信息，然后用 光电探测器将光学信息变换成电量，并进一步经电路 放大、处理等，达到输出的目的。
信息变换技术和电信号处理技术。 信息变换技术：非电量变换成光学量
光电检测技术
Optoelectronics Detection Technology
2020/6/10
1
课程主要内容
光电检测技术是以半导体、激光、红外、光纤等现代光电子器件
作为基础，通过对被检测物体的光辐射，经光电检测器接收光辐 射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用 信息，再经模、数转换接口输入计算机运算处理，最后显示输出 所需的检测物理量等参数。
《光电检测技术基础》课件
信息量大
光电检测技术受到环境因素的影响较大，如温度、湿度、光照等，可能导致测量误差。
对环境条件敏感
光电检测设备通常较为昂贵，对于一些小型企业和实验室而言，购置和维护成本较高。
设备成本高
光电检测技术需要专业的知识和技能，操作和维护需要专业人员，限制了其在某些领域的应用。
专业性强
由于获取的信息量大，对数据的解读和分析需要较高的专业水平，增加了使用难度。
光纤传感技术是一种利用光纤作为敏感元件进行测量的技术，具有抗电磁干扰、耐腐蚀、可远程测量等特点。它主要用于测量温度、压力、位移等参数，在石油化工、航空航天、交通运输等领域有广泛应用。
光电检测技术的优缺点分析
05
光电检测技术利用光子与物质的相互作用，能够实现高精度的测量，尤其在光谱分析、激光雷达等领域具有显著优势。
数据解读难度大
通过改进设备结构和材料，降低环境因素对检测结果的影响，提高检测的稳定性和可靠性。
提高稳定性与可靠性
加强光电检测技术与其它相关领域的交叉融合，如物理学、化学、生物学等，拓展其在前沿科学研究中的应用。
多学科交叉融合
通过技术优化和规模化生产，降低光电检测设备的成本，促进其在更广泛领域的推广应用。
光电式传感器的应用非常广泛，例如在自动控制系统中用于检测光束的通断，在测量领域用于检测物体的位置和尺寸，在环保领域用于检测烟尘、水质等。
光电式传感器通常由光电器件、测量电路和机械装置组成，其中光电器件是核心部分，其性能直接影响传感器的测量精度和稳定性。
红外检测技术是一种利用红外辐射进行检测的技术，具有非接触、高精度、高灵敏度等特点。它主要用于测量温度、气体浓度、湿度等参数，在工业生产和科学研究等领域有广泛应用。
显示系统
《光电检测技术》PPT课件
由图：辐射源向空间某一方向与法线成θ角， ΔΩ立体角内辐射的功率为
Lcos
与法线成θ角方向上的辐射强度ΔΙθ为
I
LA c os
I0 cos
即：在某一方向上的辐射强度等于这个面垂直方向上的辐射强度 乘以方向角的余弦
4. 朗伯辐射源的L与M关系
2
M L
cosd L0
d 2 cos sind L 0
= 1 metres
尺 1 Decimetre
分 米 = 1 dm
=
10-1 metres
1 Centimetre
厘 米 = 1 cm
=
10-2 metres
1 Millimetre
毫 米 = 1 mm
= 10-3 metres
1 Decimillimetre 丝 米 = 1 dmm =
10-4 metres
五、辐射传输中的相关定律
考虑到辐射在介质和光学元件的表面反射、内部吸收和散射 情况
1. 总功率定律
由能量守恒定律
Pi P P P
定义：反射率：
P
Pi
吸收率： 透过率：
P
则：
Pi
P
Pi
1
26
注意点： 1. 反射率、吸收率、透过率通常随辐射光波长发生变化； 2. 影响反射率的主要因素是：材料种类、表面特性、入射角； 3. 影响吸收率的主要因素是：材料种类、均匀性、温度； 4. 透射率是被动的，随材料的反射率和吸收率而变化。
辐能密度定义为单位体积元内的辐射能，即
dQ
dV
4. 辐射通量（Φ，P）
单位时间内的辐射能
dQ 、 P dQ
dt
dt
7
5. 辐射强度（ I ）
Lcos
与法线成θ角方向上的辐射强度ΔΙθ为
I
LA c os
I0 cos
即：在某一方向上的辐射强度等于这个面垂直方向上的辐射强度 乘以方向角的余弦
4. 朗伯辐射源的L与M关系
2
M L
cosd L0
d 2 cos sind L 0
= 1 metres
尺 1 Decimetre
分 米 = 1 dm
=
10-1 metres
1 Centimetre
厘 米 = 1 cm
=
10-2 metres
1 Millimetre
毫 米 = 1 mm
= 10-3 metres
1 Decimillimetre 丝 米 = 1 dmm =
10-4 metres
五、辐射传输中的相关定律
考虑到辐射在介质和光学元件的表面反射、内部吸收和散射 情况
1. 总功率定律
由能量守恒定律
Pi P P P
定义：反射率：
P
Pi
吸收率： 透过率：
P
则：
Pi
P
Pi
1
26
注意点： 1. 反射率、吸收率、透过率通常随辐射光波长发生变化； 2. 影响反射率的主要因素是：材料种类、表面特性、入射角； 3. 影响吸收率的主要因素是：材料种类、均匀性、温度； 4. 透射率是被动的，随材料的反射率和吸收率而变化。
辐能密度定义为单位体积元内的辐射能，即
dQ
dV
4. 辐射通量（Φ，P）
单位时间内的辐射能
dQ 、 P dQ
dt
dt
7
5. 辐射强度（ I ）
光电检测技术(第二版)_答案_(与教材匹配)_曾光宇_张志林_张存林_主编
3-5：
3-6： 3-7：
PIN 管原理：在高掺杂 P 型和 N 型半导体之间生长一层具有一定厚度（近似于反偏压下 的耗尽层厚度）的本征半导体或低掺杂半导体材料（称为 I 层），使 PIN 管具有优于耗尽层 光敏二极管的高速响应特性。
特点：响应时间很短，在 S 左右；频带很宽，可达 10GHz；输出电流小，只有零点几 uA 至数 uA
2������������������ 2������∗20M
1-8:
第2章
2-1：
（1）辐射效率和发光效率
在给定波长范围内，某一光源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需的电功率之比，
称为光源在规定光谱范围内的辐射效率。
（2）光谱功率分布
不同光源在不同光谱上辐射出不同的光谱功率，常用光谱功率分布来描述。
（3）空间光强分布
All right reserved:Charles
对于各向异性光源，其发光强度在空间各方向上是不相同的。若在空间某一截面上，自 原点向各径向取矢量，矢量的长度与该方向的发光强度成正比。将各矢量的端点连起来，就 得到光源在该截面上的发光强度曲线，即配光曲线。 （4）光源的色温
辐射源发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。 （5）光源的颜色
1-5：
All right reserved:Charles
白噪声：指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声。所有频率具有相同能量的随机噪 声称为白噪声。
1/f 噪声:这种噪声的功率谱与频率成反比变化，故称 1/f 噪声。 措施：降低温度，选择带通小的电阻。 1-6： 最小辐射功率：
1-7： 时间常数：Ʈ= 1 = 1 ≈8ns
电源电压稳定度： U 1 M 1 1% 0.083% U nk M 12 1
3-6： 3-7：
PIN 管原理：在高掺杂 P 型和 N 型半导体之间生长一层具有一定厚度（近似于反偏压下 的耗尽层厚度）的本征半导体或低掺杂半导体材料（称为 I 层），使 PIN 管具有优于耗尽层 光敏二极管的高速响应特性。
特点：响应时间很短，在 S 左右；频带很宽，可达 10GHz；输出电流小，只有零点几 uA 至数 uA
2������������������ 2������∗20M
1-8:
第2章
2-1：
（1）辐射效率和发光效率
在给定波长范围内，某一光源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需的电功率之比，
称为光源在规定光谱范围内的辐射效率。
（2）光谱功率分布
不同光源在不同光谱上辐射出不同的光谱功率，常用光谱功率分布来描述。
（3）空间光强分布
All right reserved:Charles
对于各向异性光源，其发光强度在空间各方向上是不相同的。若在空间某一截面上，自 原点向各径向取矢量，矢量的长度与该方向的发光强度成正比。将各矢量的端点连起来，就 得到光源在该截面上的发光强度曲线，即配光曲线。 （4）光源的色温
辐射源发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。 （5）光源的颜色
1-5：
All right reserved:Charles
白噪声：指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声。所有频率具有相同能量的随机噪 声称为白噪声。
1/f 噪声:这种噪声的功率谱与频率成反比变化，故称 1/f 噪声。 措施：降低温度，选择带通小的电阻。 1-6： 最小辐射功率：
1-7： 时间常数：Ʈ= 1 = 1 ≈8ns
电源电压稳定度： U 1 M 1 1% 0.083% U nk M 12 1
《光电检测技术》全【2024版】
能源与动力工程学院
3.4 金属卤化物灯——第三代光源
1、工作原理 ：
（1）放电管内金属卤化物蒸发，向电弧中心扩散 （2）电弧中心，金属卤化物分子分解为金属原子和卤原子 （3）金属原子处于高能级时产生辐射，并参与放电 （4）金属原子和卤素原子向浓度低的管壁区域扩散，并在 低温区重新复合为金属卤化物分子，依次循环
（2）光源色温：
a.色温：辐射源发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
b.相关色温：光源的色坐标点与某一温度下的黑体辐射 的色坐标点最接近，则该黑体的温度称为该光源的相关 色温。
能源与动力工程学院
3.2 热辐射光源
1、太阳光 ：直径约为1.392×109m的光球，到地球的
能源与动力工程学院
3.1 光源的基本参数
3、光谱功率谱分布：光源输出功率与光谱的波长关系 常见的光谱功率分布有四种型式： 线状光谱：有若干条明显分隔的细线组成； 带状光谱：由分开的谱带组成,谱带又包含许多谱线； 连续光谱：谱线连成一体； 复合光谱：由以上三种光谱混合而成。
能源与动力工程学院
3.1 光源的基本参数
4、空间光强分布： （1）许多光源的发光强度在各个方向是不同的。 （2）若在光源辐射光的空间某一截面上，将发光强度 相同的点连线，就得到该光源在该截面的发光强度曲线 ，称为 配光曲线；
（3）HG500型发光二极 管的配光曲线。
（4）为提高光的利用率，一般选择发光强度高的方向 作为照明方向。
能源与动力工程学院
Pi
单位：流明每瓦
0.38e ()d
Pi
Km
0.78
V ()d
0.38
0.78
可见辐射通量在输入功率中所占比例： V
3.4 金属卤化物灯——第三代光源
1、工作原理 ：
（1）放电管内金属卤化物蒸发，向电弧中心扩散 （2）电弧中心，金属卤化物分子分解为金属原子和卤原子 （3）金属原子处于高能级时产生辐射，并参与放电 （4）金属原子和卤素原子向浓度低的管壁区域扩散，并在 低温区重新复合为金属卤化物分子，依次循环
（2）光源色温：
a.色温：辐射源发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
b.相关色温：光源的色坐标点与某一温度下的黑体辐射 的色坐标点最接近，则该黑体的温度称为该光源的相关 色温。
能源与动力工程学院
3.2 热辐射光源
1、太阳光 ：直径约为1.392×109m的光球，到地球的
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3.1 光源的基本参数
3、光谱功率谱分布：光源输出功率与光谱的波长关系 常见的光谱功率分布有四种型式： 线状光谱：有若干条明显分隔的细线组成； 带状光谱：由分开的谱带组成,谱带又包含许多谱线； 连续光谱：谱线连成一体； 复合光谱：由以上三种光谱混合而成。
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3.1 光源的基本参数
4、空间光强分布： （1）许多光源的发光强度在各个方向是不同的。 （2）若在光源辐射光的空间某一截面上，将发光强度 相同的点连线，就得到该光源在该截面的发光强度曲线 ，称为 配光曲线；
（3）HG500型发光二极 管的配光曲线。
（4）为提高光的利用率，一般选择发光强度高的方向 作为照明方向。
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Pi
单位：流明每瓦
0.38e ()d
Pi
Km
0.78
V ()d
0.38
0.78
可见辐射通量在输入功率中所占比例： V
光电检测技术第四版答案
光电检测技术第四版答案1.在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连,用弧光灯照射锌板时,验电器的指针张开一个角度,如图所示,这时（）[单选题] *A.锌板带正电,指针带负电B.锌板带正电,指针带正电(正确答案)C.锌板带负电,指针带正电D.锌板带负电,指针带负电2.用单色光照射某种金属表面发生光电效应。
已知单色光的频率为ν,金属的逸出功为W,普朗克常量为h,光电子的最大初动能为Ek,下列关于它们之间关系的表达式正确的是（） [单选题] *A.Ek=hν-W(正确答案)B.Ek=hν+WC.W=Ek-hνD.W=Ek+hν3.一单色光照到某金属表面时,有光电子从金属表面逸出,下列说法中正确的是（）[单选题] *A.增大入射光的频率,金属的逸出功将增大B.增大入射光的频率,光电子的最大初动能将增大(正确答案)C.增大入射光的强度,光电子的最大初动能将增大D.延长入射光照射时间,光电子的最大初动能将增大4.用波长为λ的紫外线照射钨的表面,释放出来的光电子中最大的动能是Ek,普朗克常量h, 光速c,则钨的极限频率为（） [单选题] *A. c/λB. Ek/hC. hc/λ-EkD.c/λ-Ek/h(正确答案)5.在做光电效应实验时,某金属被光照射发生了光电效应,实验测出光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系图像如图所示,说法不正确的是（）[单选题] *A. 纵截距的绝对值为金属的逸出功B. 斜率为普朗克常量C. 横截距为该金属的极限频率D. 换极限频率较大的另一种金属做实验并作出图像，图像的斜率也变大(正确答案)6.把一块带负电的锌板连接在验电器上,验电器指针张开一定的角度。
用紫外线灯照射锌板,发现验电器指针的张角发生变化。
下列推断合理的是（）[单选题] *A.验电器指针的张角会不断变大B.验电器指针的张角会先变小后变大(正确答案)C.验电器指针的张角发生变化是因为锌板获得了电子D.若改用红外线照射锌板也一定会使验电器指针的张角发生变化7.光照在某金属表面上发生了光电效应。
什么是光电检测光电检测技术介绍
什么是光电检测光电检测技术介绍光电检测是指利用光电器件对光信号进行检测和测量的技术。
光电器件是一种将光信号转化为电信号的器件，常见的光电器件有光电二极管、光敏电阻、光电导、光敏三极管、光电三极管等。
光电检测技术在科学研究、工业制造、医疗诊断等领域都得到了广泛的应用。
光电检测技术由光源、光电器件、光电转换电路和信号处理系统组成。
光源提供光信号，光电器件将光信号转化为电信号，光电转换电路对电信号进行放大和处理，信号处理系统将电信号转化为可以人们理解的信号进行分析和判断。
光电检测技术具有以下几个特点：1.高灵敏度：光电器件对光信号的检测灵敏度高，可以检测到非常微弱的光信号。
2.快速响应：光电器件的响应速度快，可以对快速变化的光信号进行检测。
3.宽频响：光电器件对不同频率的光信号都有较好的响应。
4.可选择性：不同的光电器件对不同波长的光信号有不同的响应，可以选择合适的光电器件进行检测。
光电检测技术在许多领域中都有广泛的应用。
在科学研究中，光电检测技术常被用于光谱分析、荧光检测、显微镜观测等。
光谱分析可以通过光电检测技术将光信号转化为电信号，进而通过信号处理系统得到样品的光谱信息。
荧光检测可以利用光电器件对样品发出的荧光信号进行检测，用于分析样品的成分和浓度。
显微镜观测可以通过光电检测技术对显微镜下的样品进行观测和测量。
在工业制造中，光电检测技术常被用于检测产品的质量和性能。
例如，光电检测技术可以用于检测产品的表面缺陷、尺寸精度和形状等。
光电检测技术可以替代传统的机械式检测方法，具有速度快、精度高的优点。
在医疗诊断中，光电检测技术可以用于医学影像的获取和分析。
例如，X射线和CT扫描是利用光电检测技术对人体内部结构进行成像的。
光电检测技术还可以用于血液分析、心电图、眼科检查等医学检验和诊断中。
总的来说，光电检测技术是一种非常重要的检测和测量技术，在许多领域都起着关键的作用。
随着光电器件的不断发展和进步，光电检测技术将会在更多的领域中得到应用和推广。
光电检测
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。
光电检测技术绪论
02
光电检测技术涉及光电子学、物 理学、化学、材料科学等多个学 科领域，是现代信息科学的重要 组成部分。
光电检测技术的应用领域
在通信领域，光电检测技术用于 光纤通信、光信号处理境监测领域，光电检测技术 用于气体成分分析、水质监测、 气象观测等方面，为环境保护和 治理提供技术支持。
光电检测技术绪论
• 光电检测技术概述 • 光电检测技术的基本原理 • 光电检测技术的分类 • 光电检测技术的应用实例 • 光电检测技术的挑战与展望
01
光电检测技术概述
光电检测技术的定义
01
光电检测技术是指利用光子与电 子相互作用产生电信号，通过测 量电信号实现对光信号的检测和 转换的一种技术。
精度提升
随着科技的发展，光电检测技术 需要更高的精度以适应各种应用 场景，如光学通信、生物医疗和
环境监测等。
响应速度优化
在某些实时性要求较高的场合， 如高速运动目标跟踪和高速信号 处理，光电检测技术需要具备更
快的响应速度。
算法改进
通过算法优化和改进，提高光电 检测系统的数据处理能力和实时 性，以满足高精度和高速度的要
傅里叶变换型光电检测技术主要应用于光谱 分析、光学通信、激光雷达等方面。通过不 同的光学系统和信号处理方法，可以实现不
同的检测功能。
04
光电检测技术的应用实例
光电测距技术
激光雷达测距
利用激光雷达发射激光束并接收反射 回来的信号，通过测量光束往返时间 来计算目标距离，广泛应用于无人驾 驶、环境监测等领域。
超声波测距
利用超声波发射器发出超声波并接收 回波，通过测量回波时间计算目标距 离，常用于近距离测距，如机器人避 障等。
光电跟踪技术
红外跟踪
光电检测技术涉及光电子学、物 理学、化学、材料科学等多个学 科领域，是现代信息科学的重要 组成部分。
光电检测技术的应用领域
在通信领域，光电检测技术用于 光纤通信、光信号处理境监测领域，光电检测技术 用于气体成分分析、水质监测、 气象观测等方面，为环境保护和 治理提供技术支持。
光电检测技术绪论
• 光电检测技术概述 • 光电检测技术的基本原理 • 光电检测技术的分类 • 光电检测技术的应用实例 • 光电检测技术的挑战与展望
01
光电检测技术概述
光电检测技术的定义
01
光电检测技术是指利用光子与电 子相互作用产生电信号，通过测 量电信号实现对光信号的检测和 转换的一种技术。
精度提升
随着科技的发展，光电检测技术 需要更高的精度以适应各种应用 场景，如光学通信、生物医疗和
环境监测等。
响应速度优化
在某些实时性要求较高的场合， 如高速运动目标跟踪和高速信号 处理，光电检测技术需要具备更
快的响应速度。
算法改进
通过算法优化和改进，提高光电 检测系统的数据处理能力和实时 性，以满足高精度和高速度的要
傅里叶变换型光电检测技术主要应用于光谱 分析、光学通信、激光雷达等方面。通过不 同的光学系统和信号处理方法，可以实现不
同的检测功能。
04
光电检测技术的应用实例
光电测距技术
激光雷达测距
利用激光雷达发射激光束并接收反射 回来的信号，通过测量光束往返时间 来计算目标距离，广泛应用于无人驾 驶、环境监测等领域。
超声波测距
利用超声波发射器发出超声波并接收 回波，通过测量回波时间计算目标距 离，常用于近距离测距，如机器人避 障等。
光电跟踪技术
红外跟踪
什么是光电检测光电检测技术介绍
什么是光电检测光电检测技术介绍光电检测技术是指利用光电器件对光信号进行检测和分析的一种技术，是现代光电技术领域中的重要分支之一。
该技术具有非接触、高精度和实时性强等优点，被广泛应用于各种领域，如制造业、生命科学、医学等领域。
一、光电检测的原理光电检测的原理是利用光电器件将光信号转化为电信号，然后通过电路对电信号进行处理，从而实现对光信号的检测和分析。
常见的光电器件包括光电二极管、光敏电阻、光电子倍增管、光电晶体管等。
这些器件都是通过光电效应将光信号转化为电信号。
其中，光电二极管和光敏电阻适用于光强检测，并且在环境光强变化较大时表现出较好的稳定性；光电子倍增管和光电晶体管适用于弱光信号检测，并且可以提高信号的增益和灵敏度。
二、光电检测的应用领域1. 制造业中的光电检测制造业中的光电检测主要是通过对产品的外观进行检测和分类。
例如，利用光电传感器对印刷品进行检测，检测印刷品的颜色、位置和质量等方面。
此外，还可以利用光电检测技术来检测机器人在工作过程中的运动和位置，从而保证生产线的正常运行。
2. 生命科学中的光电检测生命科学中的光电检测主要用于对细胞、分子和生物反应的研究。
例如，利用荧光探针和激光扫描共聚焦显微镜，可以对细胞进行活细胞成像；利用光谱学和红外光谱技术，可以对细胞、组织和血液等生物样品进行化学成分分析。
3. 医学中的光电检测医学中的光电检测主要用于医疗诊断和治疗。
例如，利用光相干层析成像技术，可以对眼部疾病进行检测和诊断；利用光动力疗法，可以对表皮瘤、糖尿病、癌症等疾病进行治疗。
三、光电检测技术的发展现状光电检测技术是一项高端技术，它不仅涵盖了科学领域中的众多前沿领域，而且在现代社会中得到广泛的应用。
目前，世界各国都在积极推进光电检测技术的研究和发展，探索其潜在的应用领域。
在我国，光电检测技术的应用已经越来越广泛。
例如，在制造业中，我国已经开始使用许多光电传感器对产品进行质量检测；在生命科学中，我国也开始利用光电显微技术开展一系列生物医学研究；在医疗领域中，我国也开始尝试利用光电检测技术来治疗眼部疾病。
光电检测技术光电检测技术
α = 4πµ / λ
µ
：消光系数 即：若消光系数
µ 是与光波波长无关的常数，则吸收系数 是与光波波长无关的常数，
λ
：光波波长 与波长成正比。 α 与波长成正比。
当不考虑反射损失时，吸收的光通量为： 当不考虑反射损失时，吸收的光通量为：
dΦ = Φ 0 − Φ = Φ 0 (1 − e
二、半导体对光的吸收
在非平衡状态下， 在非平衡状态下，载流子的时间变化率
d∆n = ηN e ,λ + K f ni pi − K f (∆n + ni )(∆p + pi ) dt
= ηN e ,λ − K f (∆n∆p + ∆pni + ∆npi )
讨论结果： 讨论结果： 在弱辐射作用下， （1）在弱辐射作用下，半导体材料的光电导灵敏度 条件： 条件： ∆ n << ni； ∆ p << pi； 本征吸收特点： 本征吸收特点： ∆ n = ∆ p
半导体的消光系数
−αx
)
µ 与光波波长无关。 与光波波长无关。
半导体对光的吸收可分为： 半导体对光的吸收可分为： 本征吸收、杂质吸收、激子吸收、自由载流子吸收、 本征吸收、杂质吸收、激子吸收、自由载流子吸收、晶格吸收
1、能带理论 （1）原子能级与晶体能带 单个原子中的电子是按壳层分布的，只能具有某些分立的能量， 单个原子中的电子是按壳层分布的，只能具有某些分立的能量，这些分立值 在能量坐标上称为能级。晶体中由于原子密集， 在能量坐标上称为能级。晶体中由于原子密集，离原子核较远的壳层常要发生 彼此交叠，与此相对应的能级则扩展为能带。这时， 彼此交叠，与此相对应的能级则扩展为能带。这时，价电子已不再属于那一个 原子了，它可以在能带内自由运动，这种现象称为电子共有化。 原子了，它可以在能带内自由运动，这种现象称为电子共有化。 与价电子能级相对应的能带称为价带，价带以上能量最低的能带称为导带， 与价电子能级相对应的能带称为价带，价带以上能量最低的能带称为导带， 导带底 E0 与价带顶 Ec 之间的能量间隔称为禁带Eg 。其实，一切不允许电子存 之间的能量间隔称为禁带E 其实， 在的能量区域都可称为禁带， 在的能量区域都可称为禁带， 只是由于晶体的物理、 只是由于晶体的物理、化学 性质的变化主耍与价电于有 关，所以我们要着重讨论价 带至导带这一范围内的问题。 带至导带这一范围内的问题。
光电技术与光电检测技术概述
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。
光电检测技术
Isc与光照强度成正比。Voc与入射光强度的对数成正比；
如何选择最佳负载：作光电池伏安特性曲线，过Voc和Isc作特性曲线的切线，他们相交与PQ点，连接PQ点和原点O的直线即为最佳负载线。次直线与特性曲线交与PM，最大输出功率PM等于矩形O IM PM VM面积，此时流过负载RM上的电流为IM RM上的压降为VM
1、光电检测基本模型：光发射机（光源、光学系统）---光学信道（大气、光纤、水）---光接收机
2、光电检测技术优缺点：缺点：外界干扰光影响大，使用温度有限 优点：非接触式测量，响应速度快，检测范围宽，应用广。
3、光电效应：当光照射到物体上使物体发射电子，或导电率发生改变，或产生电动势等，这种因光照而引起物体电学性质的改变统称为光电效应。
4、外光电效应：物质受到光照后向外发射电子的现象称为外光电效应。
4.1、本征吸收：半导体材料吸收光电原因，在于光与处于各种状态的电子、晶格原子和杂质原子的相互作用。其中最主要的光吸收是由于光子的作用使电子由价带跃迁到导带而引起的，称为本征吸收；
14.5、PMT 的引起暗电流Id的因素：1）光电阴极和第一倍增极的热电子发射。2）极间漏电流，由于光电倍增管各级绝缘强度不够或极间灰尘放电引起漏电流。3）离子和光电反馈作用；4）场致放射；5）放射性同位素和宇宙射线的影响；
14.6、减少暗电流ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ方法：1）主要是选好PMT的极间电压。2）在阳极回路中加上与暗电流相反的直流成分来补偿；3）在倍增管输出电路中加一选频或锁相放大滤波暗电流;4）利用冷却法减少热电子发射；
工作原理：？？？
29、光电检测电路由光电器件、输入电路、和前置放大器
30、将光电信号转换成0，1数字量的过程称为光电信号的二值化处理。
如何选择最佳负载：作光电池伏安特性曲线，过Voc和Isc作特性曲线的切线，他们相交与PQ点，连接PQ点和原点O的直线即为最佳负载线。次直线与特性曲线交与PM，最大输出功率PM等于矩形O IM PM VM面积，此时流过负载RM上的电流为IM RM上的压降为VM
1、光电检测基本模型：光发射机（光源、光学系统）---光学信道（大气、光纤、水）---光接收机
2、光电检测技术优缺点：缺点：外界干扰光影响大，使用温度有限 优点：非接触式测量，响应速度快，检测范围宽，应用广。
3、光电效应：当光照射到物体上使物体发射电子，或导电率发生改变，或产生电动势等，这种因光照而引起物体电学性质的改变统称为光电效应。
4、外光电效应：物质受到光照后向外发射电子的现象称为外光电效应。
4.1、本征吸收：半导体材料吸收光电原因，在于光与处于各种状态的电子、晶格原子和杂质原子的相互作用。其中最主要的光吸收是由于光子的作用使电子由价带跃迁到导带而引起的，称为本征吸收；
14.5、PMT 的引起暗电流Id的因素：1）光电阴极和第一倍增极的热电子发射。2）极间漏电流，由于光电倍增管各级绝缘强度不够或极间灰尘放电引起漏电流。3）离子和光电反馈作用；4）场致放射；5）放射性同位素和宇宙射线的影响；
14.6、减少暗电流ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ方法：1）主要是选好PMT的极间电压。2）在阳极回路中加上与暗电流相反的直流成分来补偿；3）在倍增管输出电路中加一选频或锁相放大滤波暗电流;4）利用冷却法减少热电子发射；
工作原理：？？？
29、光电检测电路由光电器件、输入电路、和前置放大器
30、将光电信号转换成0，1数字量的过程称为光电信号的二值化处理。
光电检测技术简介
光电检测技术近几十年来 ,随着电子技术的快速发展 , 各种弱物理量 ( 如弱光、弱电、弱磁、小位移微温差、微电导、微振动等) 的测量有了长足的发展 ,其检测方法大都是通过各种传感器作电量转换 , 使测量对象转换成电量 , 基本方法有: 相干测量法 , 重复信号的时域平均法 , 离散信号的统计平均法及计算机处理法等。
但由于弱信号本身的涨落、传感器本身及测量仪噪声等的影响 , 检测的灵敏度及准确性受到了很大的限制。
近年来 , 各国的科学家们对光声光热技术进行了大量广泛而深入的研究,。
人们通过检测声波及热效应便可对物质的力、热、声、光、磁等各种特性进行分析和研究 ; 并且这种检测几乎适用于所有类型的试样 ,甚至还可以进行试样的亚表面无损检测和成像。
还由此派生出几种光热检测技术 ( 如光热光偏转法、光热光位移法、热透射法、光声喇曼光谱法及光热释电光谱法等 ) 。
这些方法成功地解决了以往用传统方法所不易解决的难题 , 因而广泛地应用于物理、化学生物、医学、化工、环保、材料科学等各个领域 ,成为科学研究中十分重要的检测和分析手段。
尤其是近几年来 , 随着光声光热检测技术的不断发展 ,光声光热效应的含义也不断拓宽 ,光源也由传统的光波 ,电磁波、x射线、微波等扩展到电子束、离子束、同步辐射等 ,探测器也由原来的传声器扩展到压电传感器、热释电探测器及光敏传感器 ,从而适应了不同应用场合的实际需要。
光电检测技术是以激光、红外、光纤等现代光电子器件作为基础，通过对被检测物体的光辐射，经光电检测器接收光辐射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用信息，或进入计算机处理，最终显示输出所需要的检测物理参数检测：通过一定的物理方式，分辨出被测参量并归属到某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或是否存在。
测量：将被测的未知量与同性质的标准量比较，确定被测量对标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。
光电检测系统组成光发射机，光学通道，光接收机。
光电检测技术
光电检测技术在光纤通信中的应用摘要：光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术。
它主要利用电子技术对光学信号进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示。
光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。
它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息，然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量，并进一步经过电路放大、处理，以达到电信号输出的目的。
然后采用电子学、信息论、计算机及物理学等方法分析噪声产生的原因和规律，以便于进行相应的电路改进，更好地研究被噪声淹没的微弱有用信号的特点与相关性，从而了解非电量的状态。
微弱信号检测的目的是从強噪声中提取有用信号，同时提高测速系统输出信号的信噪比。
关键词：光电二级管雪崩光电二极管光电检测光电效应信噪比光纤通信技术：光纤通信的发展极其迅速，至1991年底，全球已敷设光缆563万千米，到1995年已超过1100万千米。
光纤通信在单位时间内能传输的信息量大。
一对单模光纤可同时开通35000个电话，而且它还在飞速发展。
光纤通信的建设费用正随着使用数量的增大而降低，同时它具有体积小，重量轻，使用金属少，抗电磁干扰、抗辐射性强，保密性好，频带宽，抗干扰性好，防窃听、价格便宜等优点。
中国研究开发光纤通信正处于十年动乱时期，处于封闭状态。
国外技术基本无法借鉴，纯属自己摸索，一切都要自己搞，包括光纤、光电子器件和光纤通信系统。
就研制光纤来说，原料提纯、熔炼车床、拉丝机，还包括光纤的测试仪表和接续工具也全都要自己开发，困难极大。
武汉邮电科学研究院，考虑到保证光纤通信最终能为经济建设所用，开展了全面研究，除研制光纤外，还开展光电子器件和光纤通信系统的研制，使中国至今具有了完整的光纤通信产业。
在光纤通讯技术中光电检测极其重要。
目标信号光电转换器或其它转换装置下转换成脉冲光波，然后通过光纤利用光在光疏光密介质发生全反射定理进行传播，到达终端后通过光电传感器检测、识别，最终到达目的地或终端。
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补偿光电二极管VD2被遮并与光电二极管VD1 封装在同温箱中，要求VD1与VD2特性接近， 这样温度变化使两个光电二极管的温度漂移 基本相同，又分别接入两个桥臂，相互补偿， 以消除温度对测量电路造成的影响。
补偿电路如图所示：
将左图中的RL用热敏电阻代替，构成具有温度补偿功 能的光电检测电路，热敏电阻RL跨接在基极与发射极 间，由于光电二极管的暗电流随温度升高而增大，而 具有负温度系数的热敏电阻Rt的阻值随温度升高而减 小，因此，使得三极管的基极电位不随温度变化。
模-数光电变换中的光电变换电路只要输出“0”和 “1”（高、低电平）两个状态的脉冲即可。脉冲的 频率、间隔、宽度、相位等都可以载荷信息。因此， 这类光电变换电路的输出信号不再是电流或电压， 而是数字信息量F。它与被测信息量Q的函数关系为
F=f(Q)
谢谢大家!
2007-5-8
34
3. 信息载荷于反射光的方式
反射有镜面反射与漫反射两种，各具有不同的物理 性质和特点。利用这些性质和特点将载荷于反射光的信息 检测出来实现光电检测的目的。镜面反射在光电技术中常 用作合作目标，用它来判断光信号的有无等信息的检测。
在检测产品外观质量时，变换电路输出的疵病信号电压
UsE(r1r2)B
式中E为被测表面的照度，r1为正品（无疵病）表面 的反射系数，r2为疵病表面的反射系数，B为光电器件 有效视场内疵病所占的面积，ξ为光电变换系数。由 式可知，当E，r1和ξ已知时，输出电压US是r2和B的函 数，因此，可以通过输出信号电压US的幅度判断表面 疵病的程度和面积。
目前，这种变换形式已广泛地应用于精密尺寸测量、 角度测量和精密机床加工量的自动控制等方面。
6. 光通讯方式的信息变换
目前，光通讯技术正在蓬勃地发展，信息高速公路的 主要组成部分为光通讯技术。光通讯技术的实质是光 电变换的一种基本形式，称为光信息通讯的变换方式。 信息首先对光源进行调制，发出载有各种信息的光 信号，通过光导纤维传送到远方的目的地，再通过 解调器将信息还原。由于光纤传输的媒体常为激光， 它具有载荷量大，损耗小，速度快，失真小等特点 现已广泛地用于声音和视频图像等信息通讯中。
具有温度补偿功能的变换电路
如图所示为具有温度补偿功能的电桥式光电变换电路。 VD1为测光光电二极管，VD2为补偿光电二极管。VD1、 VD2、电阻、可变电阻共同构成电桥。无光照时调整 可变电阻，使电桥平衡，输出电压表为0，当测光光 电二极管在光敏面上的光照度发生变化时，电桥失去 平衡，输出电压表将指示出光敏面上的光照度。
这种方式除上述应用外，还可应用于电视摄像、文 字识别、激光测距、激光制导等方面。
4. 信息载荷于遮挡光的方式
信息载荷于遮挡光的方式，物体部分或全部遮挡入 射光束，或以一定的速度扫过光电器件的视场，实现 了信息载荷于遮挡光的过程。
例如，设光电器件光敏面的宽度为b，高度为h，当 被测物体的宽度大于光敏面的宽度b时，物体沿光敏 面高度方向运动的位移量为Δl，则入射到光敏面上的 面积
例如，将长度信息量L经光学量化后形成n个条纹信号， 量化后的长度信息L为：L=qn
式中，q称为长度的量化单位，它与光学量化器的性 质有关，量化器确定后它是常数。例如，采用光栅摩 尔条纹变换器时，量化单位q等于光栅的节距，在微 米量级；而采用激光干涉量化器时，q为激光波长的 1/4或1/8，视具体的光学结构而定。
Us为
Us0eCl
两边取自然对数后
lnUslnU0Cl
即将变换电路的输出信号电压Us送入对数放大器后，便可 以获得与介质的浓度C与介质的厚度l有关信号。利用此信 号可以方便地得到介质的浓度C（在介质的厚度l确定的情 况下），或得到介质的厚度l（在介质的浓度C确定的情况 下）。还可以测量液体或气体的透明度（或混浊度），检 测透明薄膜的厚度、均匀度及杂质含量等质量问题。
提取信息的方法常用光通过透明介质时光通量的损耗 与入射通量及材料对光吸收的规律求解。即
0el
式中α为透明介质对光的吸收系数，它与介质的浓度C成 正比，即α=μC。显然，μ为与介质性质有关的系数。
eCl
0
当透明介质的系数μ为常数时，光通量的损耗与介
质的浓度C与介质的厚度l有关.变换电路的输出信号电压
差分光电变换电路
如图所示为比色计的原理图，是一种典型的差分式 光电变换电路。
光源发出的光经聚光镜汇聚，并以 平行光的方式投向到滤光片上。经 滤光片得到所需要的测量光谱，并 分为两路：一路经被测溶液入射到 测量光电池D1上，另一路经可调光 阑、反光镜到补偿光电池D2上。由 光电池D1与D2构成的电路称为差分 式光电变换电路。
这样有：
Us T4
表明变换电路输出的电压信号US是温度T的函数， 温度变化必然引起电压的变化。因此，通过测量 输出电压，并进行相应的标定就能够测出物体的 温度。
2. 信息载荷于透明体的方式
在这种情况下，信息可为透明体的透明度，透明体密 度的分布，透明体的厚度，透明体介质材料对光的吸收系 数等都为载荷信息的方式。
光照计的原理
当光照很弱时，Ev→0，此时流过 光电三极管的电流为0，Ic为最大 值。
集电极电流Ic随光照度的增强而减小。 因此，该照度计的调整过程是：先将 光敏面遮暗，调节电阻R1与R3使电流 表指针指示满刻度，此时指针的位置 为照度计的零点；然后改变光照度 ， 根据标定照度值在表头上进行刻度。 显然电流表指针的零点是照度计的最 大照度测量值。
电器件，光电器件则以模拟电流Ip或电压Up信号的形 式输出。即输出信号量是被测信号量Q的函数，或称
输出信号量与被测信号量之间的关系为模拟函数关系。 可表示为
Ip f (Q) Up f (Q)
简单变换电路
一般应用在测量精度不高的情况下测量受照面的光 照度
当需要提高测量电路的灵敏度时，采用放大器对光 电变换信号进行放大。
双光路单光电接收器件检测系统中，光源发出的光 经反射镜分为两路，经调制盘的转动，使参考光与 测量光分时进入系统，并分时由光电器件VD接收。 VD分时接收到参考光信号和测量光信号后输出如图 所示波形，输出信号差即为实测信号。
光外差式光电变换电路
2. 模-数光电变换
在这类光电变换中，被测信息量Q通过光学变换量 化为数字信息（包括光脉冲、条纹信号和数字代码 等），再经光电变换电路输出。
Abl
变换电路输出的面积变化信号电压为
U E A E b l
可见，用这种方式即可以检测被测物体的位移量Δl、运
动速度v和加速度等参数，又可以测量物体的宽度b。例如，
光电测微仪和光电投影显微测量仪等测量仪器均属于这种 方式。
当然可以用这种方式用于产品的光电计数，光控开关， 和主动式防盗报警等。
5. 信息载荷于光学量化器的方式
光学量化是指通过光学的方法将连续变化的信息变换 成有限个离散量的方法。光学量化器包含有光栅摩尔条纹 量化器、各种干涉量化器和光学码盘量化器等。
光信息量化的变换方式在位移量（长度、宽度和角度） 的光电测量系统中得到广泛的应用。
长度或角度的信息量经光学量化装置（光栅、码盘、干涉 仪等）变为条纹或代码等数字信息量，再由光电变换电路 变为脉冲数字信号输出。光源发出的光经光学量化器量化 后送给光电器件转换成脉冲数字信号，再送给数字电路处 理或送给计算机进行处理或运算。
7.1.2 光电信息变换的类型
光电信息变换和信息处理方法可分为2类：一类 称为模拟量的光电信息变换，例如前4种变换方式； 另一类称为数字量的光电信息变换，例如后2种变换 方式。
1. 模拟光电变换
被测的非电量信息（如温度、介质厚度、均匀度、 溶液浓度、位移量、工件尺寸等）载荷于光信息量时， 常为光度量（通量、照度和出射度等）的方式送给光
补偿电路如图所示：
将左图中的RL用热敏电阻代替，构成具有温度补偿功 能的光电检测电路，热敏电阻RL跨接在基极与发射极 间，由于光电二极管的暗电流随温度升高而增大，而 具有负温度系数的热敏电阻Rt的阻值随温度升高而减 小，因此，使得三极管的基极电位不随温度变化。
模-数光电变换中的光电变换电路只要输出“0”和 “1”（高、低电平）两个状态的脉冲即可。脉冲的 频率、间隔、宽度、相位等都可以载荷信息。因此， 这类光电变换电路的输出信号不再是电流或电压， 而是数字信息量F。它与被测信息量Q的函数关系为
F=f(Q)
谢谢大家!
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3. 信息载荷于反射光的方式
反射有镜面反射与漫反射两种，各具有不同的物理 性质和特点。利用这些性质和特点将载荷于反射光的信息 检测出来实现光电检测的目的。镜面反射在光电技术中常 用作合作目标，用它来判断光信号的有无等信息的检测。
在检测产品外观质量时，变换电路输出的疵病信号电压
UsE(r1r2)B
式中E为被测表面的照度，r1为正品（无疵病）表面 的反射系数，r2为疵病表面的反射系数，B为光电器件 有效视场内疵病所占的面积，ξ为光电变换系数。由 式可知，当E，r1和ξ已知时，输出电压US是r2和B的函 数，因此，可以通过输出信号电压US的幅度判断表面 疵病的程度和面积。
目前，这种变换形式已广泛地应用于精密尺寸测量、 角度测量和精密机床加工量的自动控制等方面。
6. 光通讯方式的信息变换
目前，光通讯技术正在蓬勃地发展，信息高速公路的 主要组成部分为光通讯技术。光通讯技术的实质是光 电变换的一种基本形式，称为光信息通讯的变换方式。 信息首先对光源进行调制，发出载有各种信息的光 信号，通过光导纤维传送到远方的目的地，再通过 解调器将信息还原。由于光纤传输的媒体常为激光， 它具有载荷量大，损耗小，速度快，失真小等特点 现已广泛地用于声音和视频图像等信息通讯中。
具有温度补偿功能的变换电路
如图所示为具有温度补偿功能的电桥式光电变换电路。 VD1为测光光电二极管，VD2为补偿光电二极管。VD1、 VD2、电阻、可变电阻共同构成电桥。无光照时调整 可变电阻，使电桥平衡，输出电压表为0，当测光光 电二极管在光敏面上的光照度发生变化时，电桥失去 平衡，输出电压表将指示出光敏面上的光照度。
这种方式除上述应用外，还可应用于电视摄像、文 字识别、激光测距、激光制导等方面。
4. 信息载荷于遮挡光的方式
信息载荷于遮挡光的方式，物体部分或全部遮挡入 射光束，或以一定的速度扫过光电器件的视场，实现 了信息载荷于遮挡光的过程。
例如，设光电器件光敏面的宽度为b，高度为h，当 被测物体的宽度大于光敏面的宽度b时，物体沿光敏 面高度方向运动的位移量为Δl，则入射到光敏面上的 面积
例如，将长度信息量L经光学量化后形成n个条纹信号， 量化后的长度信息L为：L=qn
式中，q称为长度的量化单位，它与光学量化器的性 质有关，量化器确定后它是常数。例如，采用光栅摩 尔条纹变换器时，量化单位q等于光栅的节距，在微 米量级；而采用激光干涉量化器时，q为激光波长的 1/4或1/8，视具体的光学结构而定。
Us为
Us0eCl
两边取自然对数后
lnUslnU0Cl
即将变换电路的输出信号电压Us送入对数放大器后，便可 以获得与介质的浓度C与介质的厚度l有关信号。利用此信 号可以方便地得到介质的浓度C（在介质的厚度l确定的情 况下），或得到介质的厚度l（在介质的浓度C确定的情况 下）。还可以测量液体或气体的透明度（或混浊度），检 测透明薄膜的厚度、均匀度及杂质含量等质量问题。
提取信息的方法常用光通过透明介质时光通量的损耗 与入射通量及材料对光吸收的规律求解。即
0el
式中α为透明介质对光的吸收系数，它与介质的浓度C成 正比，即α=μC。显然，μ为与介质性质有关的系数。
eCl
0
当透明介质的系数μ为常数时，光通量的损耗与介
质的浓度C与介质的厚度l有关.变换电路的输出信号电压
差分光电变换电路
如图所示为比色计的原理图，是一种典型的差分式 光电变换电路。
光源发出的光经聚光镜汇聚，并以 平行光的方式投向到滤光片上。经 滤光片得到所需要的测量光谱，并 分为两路：一路经被测溶液入射到 测量光电池D1上，另一路经可调光 阑、反光镜到补偿光电池D2上。由 光电池D1与D2构成的电路称为差分 式光电变换电路。
这样有：
Us T4
表明变换电路输出的电压信号US是温度T的函数， 温度变化必然引起电压的变化。因此，通过测量 输出电压，并进行相应的标定就能够测出物体的 温度。
2. 信息载荷于透明体的方式
在这种情况下，信息可为透明体的透明度，透明体密 度的分布，透明体的厚度，透明体介质材料对光的吸收系 数等都为载荷信息的方式。
光照计的原理
当光照很弱时，Ev→0，此时流过 光电三极管的电流为0，Ic为最大 值。
集电极电流Ic随光照度的增强而减小。 因此，该照度计的调整过程是：先将 光敏面遮暗，调节电阻R1与R3使电流 表指针指示满刻度，此时指针的位置 为照度计的零点；然后改变光照度 ， 根据标定照度值在表头上进行刻度。 显然电流表指针的零点是照度计的最 大照度测量值。
电器件，光电器件则以模拟电流Ip或电压Up信号的形 式输出。即输出信号量是被测信号量Q的函数，或称
输出信号量与被测信号量之间的关系为模拟函数关系。 可表示为
Ip f (Q) Up f (Q)
简单变换电路
一般应用在测量精度不高的情况下测量受照面的光 照度
当需要提高测量电路的灵敏度时，采用放大器对光 电变换信号进行放大。
双光路单光电接收器件检测系统中，光源发出的光 经反射镜分为两路，经调制盘的转动，使参考光与 测量光分时进入系统，并分时由光电器件VD接收。 VD分时接收到参考光信号和测量光信号后输出如图 所示波形，输出信号差即为实测信号。
光外差式光电变换电路
2. 模-数光电变换
在这类光电变换中，被测信息量Q通过光学变换量 化为数字信息（包括光脉冲、条纹信号和数字代码 等），再经光电变换电路输出。
Abl
变换电路输出的面积变化信号电压为
U E A E b l
可见，用这种方式即可以检测被测物体的位移量Δl、运
动速度v和加速度等参数，又可以测量物体的宽度b。例如，
光电测微仪和光电投影显微测量仪等测量仪器均属于这种 方式。
当然可以用这种方式用于产品的光电计数，光控开关， 和主动式防盗报警等。
5. 信息载荷于光学量化器的方式
光学量化是指通过光学的方法将连续变化的信息变换 成有限个离散量的方法。光学量化器包含有光栅摩尔条纹 量化器、各种干涉量化器和光学码盘量化器等。
光信息量化的变换方式在位移量（长度、宽度和角度） 的光电测量系统中得到广泛的应用。
长度或角度的信息量经光学量化装置（光栅、码盘、干涉 仪等）变为条纹或代码等数字信息量，再由光电变换电路 变为脉冲数字信号输出。光源发出的光经光学量化器量化 后送给光电器件转换成脉冲数字信号，再送给数字电路处 理或送给计算机进行处理或运算。
7.1.2 光电信息变换的类型
光电信息变换和信息处理方法可分为2类：一类 称为模拟量的光电信息变换，例如前4种变换方式； 另一类称为数字量的光电信息变换，例如后2种变换 方式。
1. 模拟光电变换
被测的非电量信息（如温度、介质厚度、均匀度、 溶液浓度、位移量、工件尺寸等）载荷于光信息量时， 常为光度量（通量、照度和出射度等）的方式送给光