第三章光辐射探测器

《光电探测与信号处理》课程教学大纲课程编号：ABJD0518课程中文名称：光电检测技术课程英文名称:Photoe1ectricDetectionandSigna1Processing课程性质：专业选修课课程学分数：3学分课程学时数：48学时授课对象：电子科学与技术专业本课程的前导课程：半导体物理学、光电子学、数字电路、模拟电路一、课程简介介绍光电检测系统的构成和应用基础知识。

重点叙述了光电检测过程中常用的光源和各种性能的探测器，并对目前光电子学的前沿技术作了简单介绍。

二、教学基本内容和要求第一章光电探测基础主要教学内容：(I)x光电系统描述；(2)、光电探测器的物理效应；(3)、光电探测器性能参数；(4)、探测器主要性能参数测试。

教学要求：掌握光的概念及有关参量，了解物体热辐射，理解辐射度参量与光度参量的关系。

理解光电技术中涉及的光学基本定律，掌握光强、光通量和照度的单位。

重点：光电探测器的物理效应难点：光电探测器的噪声第二章点探测器主要教学内容：(1)、光电检测器件概念和特点；(2)、光电检测器件基本特性参数；(3)、光电管、光电倍增管；(4)、半导体光电器件■光敏电阻，光电池，光敏二极管，光敏三极管；(5)、光电象限探测器和位敏探测器；(6)、光热探测器。

教学要求：掌握光电检测器件的特性参数，光电倍增管及半导体光电检测器件的原理、特性和应用。

重点：各种半导体光电器件的工作原理。

难点：光电象限探测器和位敏探测器的工作原理°第三章直接探测和外差探测主要教学内容：(1)、直接探测系统的性能分析；(2)、提高输入信噪比的光学方法；(3)、光频外差探测的基本原理；(4)、光频外差探测的信噪比分析；(5)、光频外差探测系统。

教学要求：了解直接探测系统和外差探测系统的特点，熟悉提高信噪比的方法，掌握维纳滤波器和匹配滤波器的结构和设计原理。

重点：提高输入信噪比的光学方法难点：取样积分器和光子计数的工作原理，第四章像探测器主要教学内容：（I）x真空摄像管；（2）、自扫描光电二极管阵列；（3）、CCD摄像器件；（4）、电荷注入器件CID；（5）、CMe）S图像传感器；（6）、固体图像传感器主要特性参数。

光学辐射探测的应用——基于红外成像的生命探测仪1光学辐射探测简介光学辐射是波长10nm～1mm之间的电磁辐射，包括紫外光、红外光以及可见光，可见光波长380～780nm，由于光波是电磁波的一种，因而它具有电磁波的基本特性。

以电磁波形式或粒子（光子）形式传播的能量，可以用平面镜、透镜或棱镜之类的光学元件反射、成像或色散，这种能量传播的过程称为辐射。

辐射度学：是一门测量电磁辐射的科学和技术。

在整个电磁辐射波谱范围内，不同波段的辐射能可以用不同的测量方法进行测量[1]。

光辐射探测器是一种用来探测光辐射的器件（军用光学中最常用的是可见光和红外辐射），它通过把光辐射转换成易于测量的电量来实现对光辐射的探测，是光探测系统的重要组成部分。

为了深入研究光辐射的探测过程以及对光探测系统的性能进行正确的分析计算，首先要了解光辐射探测器赖以工作的物理效应、光电转换的基本规律和光辐射探测器的特性参数。

从不同的角度出发可以将光辐射探测器分为不同的类型。

按其是否成像可以分为成像型和非成像型辐射探测器，按工作方式可以分为相干探测和非相干探测，按其反应机理可以分为光子探测器和热探测器，按其结构可分为单元和多元探测器，下面就部分类型进行介绍：热探测器是基于光辐射与物质相互作用的热效应制成的器件。

这是一类研究最早并且较早得到实际应用的探测器。

由于其中的相当多探测器不需制冷，以及在全部波长上具有平坦响应两大特点，一直有广泛的应用。

而另外由于其在红外热辐射领域具有较好的大气传输特性，因此，红外热辐射的探测近年已经成为军事及民用发展的重要方向。

2红外热成像技术红外热成像技术最早在军事领域得到广泛应用，并且已经成为军事应用中具有重要战略地位的高新技术手段。

除此之外，红外成像技术还应用于各个方面，比如：应用于卫星的侦查、遥感和预警，对国家安全和经济利益有重大的影响；应用于战场系统中，避免电磁干扰，获取战场信息优势，成为获得胜利的主要技术；服务于飞机、舰艇、车辆的夜间导航与侦查，现代装备大部分装有红外仪器；应用于导弹的精确制导方面，成为重要反坦克导弹和肩射地空导弹发射的热瞄具；广泛应用于海上巡逻与救援、编队航行等方面。

家庭火灾报警装置的设计摘要当今社会，科技日新月异，生活水平逐步提高，电子产品成为我们生活不可缺少的一部分。

但是，任何东西都是一把双刃剑；在给我们带来无穷快乐时候，同样蕴含着痛苦；再给我们带来安全的同时，同样掩藏着危险。

电子产品的丰富种类，同样引起了各种火灾的产生，我们要本着“防患于未然”的心态，将之扼杀在萌芽当中。

不断地创新、完善家庭火灾报警装置系统，使得它成为我们日常生活中安全可靠的安全管家。

本文采用了目前较为先进的气体传感器（复合（烟、光、热）传感器）、温度传感器、MCS-51单片机以及LED灯构成的完整综合系统，不仅能够很好的实现声音与的灯光的综合报警提示，同样还可以很好的给用户展现出起实时数据，让人们了解当前的事故程度，并添设有限时、延时报警等特点。

能做到给予用户最大速度的报警提示与安全保障。

同时，还详细介绍组成各部分的功能以及硬件设备电路设计。

关键词：火灾报警 MCS-51单片机传感器安全电路AbstractIn today's society, rapid progress in science and technology, living standard gradually improve, electronic products become an indispensable part of our life. However, everything is a double-edged sword; When bring us infinite happiness, also contains the pain; Give us security at the same time, also masks a danger. Rich kinds of electronic products, also caused the production of various kinds of fire, we should in line with the attitude of "nip in the bud", will be killed in the bud. Constant innovation, perfect the family fire alarm system, makes it a safe and reliable safety in our daily life.This article adopted at present more advanced gas sensor () smoke sensor, temperature sensor, MCS - 51 single chip microcomputer and leds constitute a complete integrated system, not only can achieve a good sound and the lights of the integrated alarm prompt, also can be a good real-time data display to users, let people understand the current degree of accident, and adding co., LTD., delayed alarm, etc. Can give maximum speed alarm, the user and security. At the same time, also detailed introduction of the function and hardware circuit design of each part.KEY WORDS ：Fire alarm MCS-51microcomputer The sensor security circuit目录第一章绪言 (1)第一节传感器的发展 (1)第二节单片机的发展 (1)第三节制作意义及背景 (1)第二章系统总体方案的设计 (3)第一节系统总体框图 (3)第二节系统配件的选择 (4)第三章系统的硬件电路设计 (7)第一节电源电路 (7)第二节单片机时钟和复位电路 (8)第三节A/D转换电路 (8)第四节其他系统硬件电路 (9)第四章系统的软件设计 (13)第一节主程序设计与流程图 (13)第二节主程序初始化设计 (14)第三节其他程序设计 (14)结论 (18)致谢 (19)参考文献 (1)第一章绪言第一节传感器的发展现代科技水平的不断发展，为传感与测试技术的提高创造了物质条件；反之，拥有高水平的传感与测试技术又会催促新科技成果的不断出现。

第一章辐射度量、光辐射度量基础1.通常光辐射的波长范围可分为哪几个波段？2.简述发光强度、亮度、光出射度、照度等定义及其单位。

3.试述辐射度量与光度量的联系和区别。

4.人眼视觉的分为哪三种响应？明暗和色彩适应各指什么？5.何为人眼的绝对视觉阈、阈值对比度和光谱灵敏度？人眼对应不同波长的光波做出变化的灵敏度6.试述人眼的分辨力的定义及其特点。

7.简述人眼对间断光的响应特性，举例利用此特性的应用。

8.人眼及人眼－脑的调制传递函数具有什么特点？9.描述彩色的明度、色调和饱和度是怎样定义的，如何用空间纺锤体进行表示？10.什么是颜色的恒常性、色对比、明度加法定理和色觉缺陷。

11.简述扬-赫姆霍尔兹的三色学说和赫林的对立颜色学说。

扬-赫姆霍尔兹的三色学说假设人眼视网膜上有三种神经纤维，每种神经纤维的兴奋都引起红绿蓝三原色中的一种原色的感觉。

波长不同，引起三种纤维的兴奋程度不同，人眼就产生不同的颜色感觉，总亮度感觉为三种纤维中每种纤维提供的亮度感觉之和。

赫林的对立颜色学说叫做四色学说，假设视网膜上有白黑视素、红绿视素、黄蓝视素三对视素，其代谢作用包括建设和破坏两种对立过程，三种视素对立过程的组合产生各种颜色感觉和各种颜色混合现象。

12.朗伯辐射体是怎样定义的？其有哪些主要特性？13.太阳的亮度L＝⨯109 cd/m2，光视效能K＝100，试求太阳表面的温度。

14.已知太阳常数(大气层外的辐射照度)E=1.95 cal/min/cm2，求太阳的表面温度(已知太阳半径R s⨯105km，日地平均距离⨯109 km)。

15.某一具有良好散射透射特性的球形灯，它的直径是20cm，光通量为2000lm，该球形灯在其中心下方l=2m处A点的水平面上产生的照度E等于40lx，试用下述两种方法确定这球形灯的亮度。

(1)用球形灯的发光强度；(2) 用该灯在A点产生的照度和对A点所张的立体角。

16.假定一个功率(辐射通量)为60W的钨丝充气灯泡在各方向均匀发光，求其发光强度。