第三章 光电转换(1)

光电成像原理与技术答案

【篇一：光电成像原理与技术总复习】

t>一、 重要术语

光电成像技术、像管、变像管、像增强器、摄像管（器）、明适（响）应、暗适（响）应、人眼的绝对视觉阈、人眼的阈值对比度、人眼的光谱灵敏度（光谱光视效率）、人眼的分辨率、图像的信噪比、凝视、凝视中心、瞥见时间、瞥见孔径、辐射度量、辐射功率、辐射强度、辐亮度、辐照度、辐射出照度、光度量、光能、光能密度、光通量、光亮度、光出射度，照度，发光强度，光亮度；坎（凯）德拉、流明、勒克司、视见函数、朗伯辐射体、气溶胶粒子、云、雾、霾、霭、大气消光、大气散射、大气吸收、大气能见度（能见距离）、大气透明度、电子透镜、光电子图像、亮度增益、等效背景照度、畸变、像管分辨力（率）、正（负）电子亲（素）和势、负电子亲和势、光电发射的极限、电流密度、mcp的饱和电流密度、荧光、磷光、表面态、微光夜视仪、照明系统的光强分布、成像系统的极限分辨力、选通技术、靶、惰性（上升惰性、衰减惰性）、摄像管的分辨力、动态范围、靶网、居里温度、热释电靶的单畴化、ccd的开启电压、ccd的转移效率、界面态“胖0”工作模式、光注入、电注入。

二、 几个重要的效应

1. 光电转换效应（内/外）

2. 热释电能转换效率（应）

3. 三环效应

4. mcp的电阻效应/充电效应

三、 几个重要定律

1. 朗伯余弦

2. 基尔霍夫

3. 黑体辐射（共4个）

4. 波盖尔

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5. 斯托列托夫

6. 爱因斯坦

四、 重要结构及其工作原理、特点

1. 直视型光电成像器件的基本结构、工作原理 2. 非直视型（电视型）光电成像器件的基本结构、工作原理

3. 人眼的结构及其图像形成过程

4. 大气层的基本构成、结构特点

5. 像管的结构及其成像的物理过程

6. 光阴极实现辐射图像光电转换的物理过程（光电发射过程）

7. 电子光学系统的基本结构及其成像过程

1 前 言

CCD是一种光电转换式图像传感器。它利用光电转换原理把图像信息直接转换成电信号,这样便实现了非电量的电测量。同时它还具有体积小、重量轻、噪声低、自扫描、工作速度快、测量精度高、寿命长等诸多优点,因此受到人们的高度重视,在精密测量、非接触无损检测、文件扫描与航空遥感等领域中,发挥着重要的作用[1]。对被测图像信息进行快速采样、存储及数据处理,是线阵CCD数据采集发展的新方向。寻找满足要求的处理器已成当务之急。DSP(数字信号处理器)是一种具有高速性、实时性和丰富的芯片内部资源的处理器,它的出现为人们解决了这个难题。为了节约成本、减少体积,本文用CPLD控制图像的读入,以TMS320VC5402 DSP作为处理器,并结合CA3318CE A/D转换器介绍一种CCD图像采集处理系统的设计方法。根据课题研究,将此系统应用于手写体数字的采集和识别中。如果配以适当的光学系统,便可以实现光-机-电-算一体化设计。

现代图像采集技术发展迅速，各种采集方法已经相当成熟。本文是一种结合课题设计的数据采集系统，主要用于手写数字的采集。邮政编码、统计报表、财务报表、银行票据、人口普查表等等，这类信息的核心技术是手写数字。随着国家信息化进程的加速，手写数字识别的应用需求将越来越广泛，它已成为目前国际上研究的一个热点，具有广阔的应用前景。研制手写数字识别系统的关键是掌握手写数字图像的采集和识别技术，以往的采集工作都是借助扫描仪、高性能的摄像机和小型机来完成，造价高、体积大而且不易携带。针对这一问题，本文提出了一种基于CCD的图象采集系统。

2 USP 1 系统概述

本系统主要由线阵CCD、ADC、DSP、可编程逻辑器件CPLD等几部分组成。待输入图像经光源照明后,经物镜成像在CCD光敏元件阵列上,CCD通过驱动电路完成一次Y方向的自扫描。在控制电路的作用下,CCD输出信号进行滤波放大处理,并经A/D转换电路进行数字化处理。一行图像数据通过数据通道进入帧存储器。以上操作与CCD自扫描同步进行,不受CPU的控制。随后,控制电路启动步进电机,带动进纸机构移动到下一采样位置,CCD又进行Y方向的自扫描,并重复上述过程,输入第二行的数据,直至整幅画面输入完毕。DSP读取存储器存储的处理数据,并根据用户的要求将处理结果上传给主机供用户使用。系统结构图如图1-1所示。

1 传感器

2 温度传感器和光传感器

[学习目标] 1.知道什么是传感器，知道其将非电信息转换成电信息的意义.2.了解热敏电阻、敏感元件的特性.3.了解几种温度传感器及光传感器的原理．

1．传感器

(1)定义：把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置．

(2)组成：一般由敏感元件和处理电路组成．

①敏感元件：将要测量的非电信息变换成易于测量的物理量，形成电信号．

②处理电路：将敏感元件输出的电信号转换成便于显示、记录、处理和控制的电学量．

(3)敏感元件的原理

①物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应；

②化学类：基于化学反应的原理；

③生物类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能．

2．温度传感器

(1)分类

①热双金属片温度传感器．

②热电阻传感器．

③热敏电阻传感器：

a．NTC型：电阻值随温度升高而减小．

b．PTC型：电阻值随温度升高而增大．

(2)作用

将温度变化转换为电学量变化，通过测量传感器元件的电学量随温度的变化来实现温度的测量．

3．光传感器

(1)原理：某些金属或半导体材料，在电路中受到光照时，产生电流或电压，实现光信号向电信号的转化．

(2)作用：感知光线的变化或场景变换，使机器作出反应．

(1)传感器可以把非电学量转化为电学量．( √ )

(2)热敏电阻的阻值随温度的升高而增大．( × )

(3)干簧管可以感知磁场，接入电路，相当于开关的作用．( √ )

(4)光敏电阻的阻值随光线的强弱而变化，光照越强电阻越小．( √ )

一、传感器

当你走进一座大楼时，大堂的自动门是如何“看到”你而自动打开的？

答案 人体发出的红外线被传感器接收后传给自动控制装置的电动机，实现自动开关门．

1．传感器的原理：

非电学量→传感器敏感元件、处理电路→电学量

2．在分析传感器时要明确：

(1)核心元件是什么；

(2)是怎样将非电学量转化为电学量的；

(3)是如何显示或控制开关的．

光电技术第二版习题答案

光电技术第二版习题答案

光电技术是一门研究光与电的相互转换关系的学科，广泛应用于光电子器件、光学通信、光电显示等领域。对于学习光电技术的学生来说，做习题是提高理论掌握和解决实际问题的重要方式之一。本文将为大家提供光电技术第二版习题的详细答案，希望能够帮助大家更好地理解和应用光电技术。

第一章：光电效应

1. 什么是光电效应？

光电效应是指当光照射到金属表面时，金属中的自由电子被光子激发而跃迁到导带中，从而产生电流的现象。

2. 光电效应与光的频率有什么关系？

光电效应与光的频率有直接关系。当光的频率小于临界频率时，无论光的强度如何增大，都无法引起光电效应；当光的频率大于临界频率时，光电效应可以发生。

3. 什么是逸出功？

逸出功是指金属表面的电子从金属内部跃迁到导带所需的最小能量。逸出功的大小决定了光电效应的临界频率。

4. 什么是光电流？

光电流是指光照射到金属表面后，由于光电效应而产生的电流。

5. 什么是光电倍增管？

光电倍增管是一种利用光电效应放大光信号的器件。它由光阴极、倍增结构和阳极组成，光照射到光阴极上产生光电子，经过倍增结构的倍增作用后，最终产生大量的电子被收集到阳极上，从而放大光信号。

第二章：光电子器件

1. 什么是光电二极管？

光电二极管是一种能够将光信号转换为电信号的器件。它由光敏材料和P-N结构组成，当光照射到光敏材料上时，产生光电效应，从而在P-N结构上形成电流。

2. 什么是光电导？

光电导是一种能够将光信号转换为电信号并放大的器件。它由光敏电阻、放大电路和输出电路组成，当光照射到光敏电阻上时，光电阻的电阻值发生变化，从而在放大电路中产生电流信号。

3. 什么是光电晶体管？

光电晶体管是一种能够将光信号转换为电信号并放大的器件。它由光敏基区、放大区和输出区组成，当光照射到光敏基区上时，产生光电效应，从而在放大区中形成电流信号，并通过输出区输出。