光电检测技术——基本技术指标
§1-２ 基本技术指标
一． 测量范围
仪器最大测量位置与起始测量位置之间所代表的被测量的值。是个有效工作范围。
例如：游标卡尺 起始测量值 0mm
最大测量值 150mm
测量范围 =150－0=150mm
二． 示值范围
仪器读数装置所能代表的最大被测量值。又叫量程。
绝对测量中，测量范围与示值范围是一回事。
比较测量中（相对测量中），测量范围可以远远大于示值范围。
接触式干涉仪示值范围4.5μm; 测量范围可以达到几十毫米。
三． 仪器的放大倍数
光学、机构、电路各部分放大率之积：
电电机光ββββ**=**=a
b l l M '
例：液面监测系统
结论：M ↗；灵敏阈s↙；灵敏度（1/s）↗。灵敏度与系统的光机电算精度有关。
灵敏阈大小应与分划值匹配（比分划值小一点）；
灵敏阈大，分划值小没意义；
灵敏阈太小，引起示值不稳定。
§1-3 基本组成
一． 光电系统
二．光电检测系统 （长度、角度、光谱测量） １． 照明（自发光、可见、不可见） ２． 基准：玻璃刻尺；
光波波长（1米=1533164.13×λR ）
λR =0.64384696μm （镉红光波长）；
光栅（栅距）；
晶振（时间、频率）
３． 瞄准系统
４． 读数系统
游标，电子读数
５． 信号处理系统
人脑、眼； 电子及计算机处理系统
６． 计算机计算与检测控制系统（CPU 与接口） ７． 显示部分（LED 、LCD 等）
８． 精密机械定位与运动系统：抗振动、抗恶劣环境。 2 接触、非接触
光电检测技术
光电检测技术总结 经过一学期的光电检测技术课程的学习，我们大致上了解了光电检测技术有许多方面的知识，按照传感器、转换电路、检测装置划分排列。接下来我们来仔细探讨一下究竟有什么值得我们学习的。 首先是光电技术的定义。何为光电技术？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。其中检测和测量有一些不同的地方：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。而光电检测技术的应用存在在生活中的每一个部分。比如人的视觉功能，人眼是一个直径为23mm的近似球体，眼球前方横径为11mm的透明角膜具有屈光作用，角膜后的虹膜中央有称为瞳孔的圆孔，它可以扩大或缩小以调节进入眼球的光亮。虹膜后的水晶体相当于光学系统中的透镜，其直径为9mm。在眼球的后方有视网膜，这是光学细胞和杆状细胞，它们和视网膜上的其他细胞组成的微小感光单元。这些感光单元接收光刺激后转化为神经冲动，经视神经传导到大脑的高级视觉中枢，从而产生亮度和彩色的感觉，同时也形成有关物体状和大小的判断。因此，人眼是一个高灵敏度、高分辨率和极为复杂而精巧的光传感器。正好光学仪器是人眼的视觉扩展，通过利用光辐射的各种现象和特性，摄取信息实现控制的有力工具，它是人类视觉参与下才能工作的。光学仪器一共在人类视觉上做出了以下的扩展：1、时间上扩展，可以通过摄像机记录过去的样子；2、空间上的扩展，通过地球卫星观看世界个地的样貌；3、识别能力的扩展，通过放大镜和显微镜我们能够观测到人眼看不见的细微东西。 光电检测系统由哪些东西组成？典型的光电仪器包括了精密机械、光学系统、光电信号传感器、电信号处理器和运算控制计算机以及输出显示设备等环节。各种环节分别实现各自的职能，组成光、机、电的综合系统。一个典型的光电检测系统的组成由辐射源开始，依次为传输媒质、检测目标、光学系统、光点检测器件、信息处理、输出设备。其中辐射源通过传输媒质由对象空间进入到光电系统。
光电检测技术与应用
光电传感器是基于光电效应将光电信号转换为电信号的一种传感器 光学系统的基本模型 光发射机-> 光学信道一>光接收机 光学系统通常分为：主动式，被动式。 主动式：光发射机主要由光源和调制器构成。 被动式：光发射机为被检测物体的热辐射。 光学信道：主要由大气，空间，水下和光纤。 光接收机是用于收集入射的光信号并加以处理，恢复光载波的信息。 光接收机分为：功率（直接）检测器，外差接收机。 光电检测技术特点： 1. 高精度：是各种检测技术中精度最高的一种：激光测距法测地球与月亮的距离分辨率达 1m 2. 高速度：光是各种物质中传播速度最快的。 3. 远距离，程量：光是最便于远距离传播的介质 4. 非接触性：光照到被测物体上可以认为是没有测量力，因此无摩擦。 5. 寿命长：光波是永不磨损的。 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。 光电传感器：1•直射型2反射型3辐射型 光电检测的基本方法有：1•直接作用法.2.差动测量法3补偿测量法4•脉冲测量法直接作用法：收被测物理控制的光通量，经光电转换后有检测机构直接得到所求被测物理量。 差动测量法：利用被测量与某一标准量相比较，所得差或数值比克反应被测量的大小。 光电检测技术的发展趋势： 1. 发展纳米，亚纳米高精度的光电测量新技术。 2. 发展小型的，快速的微型光，机，电检测系统。 3. 非接触，快速在线测量。 4. 发展闭环控制的光电检测系统。 5. 向微空间或大空间三维技术发展。 6. 向人们无法触及的领域发展。 7. 发展光电跟踪与光电扫描技术。 在物质受到辐射光的照射后，材料的电学性质发生了变化的现象称为光电效应 光电效应分为：外光电效应和内光电效应 光电导效应是一种内光电效应。 光电导效应也分为本征型和非本征型两类 光电导效应是非平衡载流子效应，因此存在一定的|弛豫现象|:光电导材料从光照开始到获 得稳定的光电流需要一定能的时间。弛豫现象也叫惰性。 光生伏特效应：与光照相联系的是|少数载流子|的行为。其寿命很短因此相应的检测器响应速度更快。
光电检测技术 要点
一、光学的基本参数：1、发光强度Iv （发出波长为555nm 的单色辐射，在给定方向上的 辐射强度为1/683（Wsr-1）时，在该方向上的发光强度规定为1cd 。）、光通量Φv （光强度为1cd 的均匀点光源在1sr 内发出的光通量。）、光照度Ev （单位面积所接受入射光的量 ，lx ，相当于 1平方米面积上接受到1个流明的光通量。）2、黑体辐射》普朗克辐射定律式中，λ— 波长，m ；T —黑体温度，K ；c1—第一辐射常数，3.742×10-16 W* m2；c2 —第二辐射常数，1.4388×10-2 W*K ；》斯忒藩—玻尔兹曼定律 式中 σ= 5.67×10-12 w/(cm2*K4)，是Stefan-Boltzmann 常数。》维恩位移定律-峰值光谱辐射出度Mes λm 所对应的波长λm 与绝对温度T 的关系。例：太阳可以看成黑体，地球上测出其峰值波长 为λm=5100?，则其表面温度和辐出度为多少？ 二、【1】、平面反射镜：结构简单、使用普遍，故很难精确地用于准直；（对于反射率的不同要求,目前采用镀膜的技术来解决。薄膜光学）镀膜技术，利用化学方法或真空溅射方法在光学元件上涂敷透明电介质膜或金属膜的技术。从物理上看，这种结构之所以使R 大增，是由于在各界面上的反射波相位交替变化180°，使得入射面上的各个反射波总是相干加强的。反射棱镜：调整容易，失调角很小，等腰直角棱镜在准直中使用较多。雷达反射器：又名角反射器，它是通过金属板材根椐不同用途做成的不同规格的雷达波反射器。由于角反射器有极强的反射回波特性,所以被广泛应用于军事、船舶遇险救生等领域（1、隐真示假、欺骗迷惑敌人；2、海上遇险救生；3、航道船舶航行安全；）。龙伯透镜反射器（一种能将入射电磁波聚焦并沿射线原轨迹反射回去的电介质球形装置，属无源干扰伪装器材。）【2】、 F-P 标准具（干涉装置，分光的工具）为了获得尖锐的干涉条纹,两表面要严格平行,平面度达到(1/20—1/100)波长.F-P 标准具的光强透过率为: T=1/(1+Fsin2(υ/2))等倾干涉、激光器谐振腔。由透过率关系式可知,平板的反射率越大,透光的干涉亮圆环越尖锐,因为能分辨的两个相邻亮环的几何间隔就越小,说明 F-P 的分辨本领越高。有选择性，精细地分光。测风激光雷达系统的应用——1、气象监测2、 环境保护3、 国防军事4、大气光学【3】、光栅：定义:能使入射光的振幅,相位产生周期性空间调制的光学元件。分类:透射光栅和反射光栅(对入射光的作用);振幅光栅和位相光栅(调制作用)；光栅方程为: m λ=d(sin υ +sin θ)其中, υ和θ分别表示入射角和衍射角;当光波垂直入射时，光栅方程可简化为:m λ=dsin θ（m=0,±1, ±2…… ）如果射入光栅的是复色光,在入射角υ一定时，对于每个m 级衍射光都有一系列按波长排列的光谱，该光谱叫第m 级光谱。无选择性分光，可以分任何光，粗略地分光。光栅尺是将动态的位移测量以编码方式输出的长度测量仪器。（数控加工中心，机床，磨床，自动卸货机，金属板压制和焊接机，机器人和自动化科技，生产过程测量机器，线性产品, 直线马达, 直线导轨定位。）【4】、光栅与F-P 的分光性能比较：光栅和F-P 是具有两种不用类型的分光元件,前者运用波段宽,但所得光谱线也宽,不能作精细分析,后者虽然只能用于极窄的波段范围,但所得谱线也窄,故可在小范围内作谱线精细分析。【5】、偏振器——自然光特点1、在垂直光线平面内，光矢量沿个方向振动的概率均等2、可以看成由两个振动方向互相垂直，振幅相等，互不相干的线偏振光的叠加I I I I I I Y X Y X 2/1,==+=。偏振度 I0-总光强Ip-偏振光In-自然光Ip=0 P=0-自然光In=0 P=1-线偏振光；马吕斯定律例题：光强为I0的自然光相继通过偏振片P1、P2、P3后光强为I0/8，已知P1⊥P3，问：P1、P2间夹角为何？解：分析偏振器的主要技术要求是:(1)偏振度高;(2)在光路中的插入损耗小;(3)破坏阈值高,即耐高激光功率。 偏振光获得方法一 ——偏振棱镜（采用偏振片来产生线偏振光.） 偏振光获得方法二 ——偏振片（散射型偏振片、二向色型偏振片、玻璃堆偏振片、介质膜偏振片） 偏振光获得方法三 ——双折射法 偏振光获得方法四 ——反射、折射法 布儒斯特定律【6】、半波片——半波片的相位延迟为υ=(2m+1)π,(m=0,±1,±3),相应的晶体厚度为四 线偏振光通过半波片后,还是线偏振光,但其振动方向相对于 入射光的振动方向转了2 θ ,这个θ为入射光振动面与光在晶体内的主截面的夹角. ； 四分之一波片--半波片的相位延迟为υ=(2m+1)π/2,(m=0,±1,±3),相应 的晶体厚度为线偏振光通过半波片后,为椭圆偏振光,当入射光的振动方向与光轴夹角为450时,出射光为圆偏振光。【7】、滤光器的作用是只让某一波段范围内的光通过,其余波长的光不能通过.滤光器的主要性能指标有三个:1)中心波长;2)透射带的波长带宽;3)峰值透过率.（应用：1、对比滤光器2、紫外线滤光器3、 中色滤光器4、偏极滤光器5、红外滤光器6、红外传感器滤波片，主要是摄像机） 三、1电源参数：与热辐射不同，发光辐射只有在达到一定温度后才开始发光，而热辐射则在任何非热力学温度下都可产生辐射。发光辐射的基本特征是非平衡发射，不能用温度描述，其光谱不再是连续光谱，而是带状或线光谱。光源分类（热辐射光源、气体放电光源、固体放电光源、激光器）；热辐射光源（太阳、白炽灯、卤钨灯、黑体辐射器）、气体放电光源（汞灯、荧光灯、氙灯、卤化物灯、空心阴极灯）、固体放电光源（场致发光灯、发光二级管）、激光器（气体、固体、染料、半导体激光器）；光源基本参数（辐射效率和发光效率、光谱功率分布、空间光强分布、色温）——【辐射效率（在给定的波长范围内（λ1- λ2），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，称为该光源在规定光谱范围内的辐射效率。如果光电测量系统的光谱范围为（λ1-λ2），则尽可能选择辐射效率较高的光源。】——【发光效率（某一光源发出的光通量与产生这些光通量所需的电功率之比，称为该光源的发光效率。在照明领域或光度测量系统中，一般应选用发光效率高的光源。）】——【光谱功率分布：见手画；根据光谱功率分布选择光源：在选择光源时，它的光谱功率分布应由测量对象的要求来决定。在目视光学系统中，一般采用可见光谱辐射比较丰富 的光源。对于彩色摄影光源，为了获得较好的色彩还原，应采用类似于日光色的 光源，如卤钨灯、氙灯等。在紫外分光度计中，通常采用紫外汞氙灯等紫外辐射较强的光源。】——【空间光强分布 ：对于各向异性光源，其发光强度在空间各方向上是不同的，若在空间某一截面上，自原点向各径向取矢量，则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，就得到该光源在该截面上的发光强度曲线。在光学仪器中，为了提高光的利用率，一般选择发光强度高的方向作为照明方向。为了进一步利用背面方向的辐射，还可在光源的背面安装反光罩，反光罩的焦点位于光源的发光中心。】【2】光源分布：气体放电光源 ——特点如下1）发光效率高，具有节能特点；2）结构紧凑；3）寿命长；4）光色适应性强。固体发光光源 ——目前常见的电致发光有三种形态：1）结型电致发光；2）粉末电致发光；3）薄膜电致发光； 【3】发光二极管原理： 当外加正偏电压时，P 型区和 N 型区的多子在相向扩散、相互复合过程中消耗电能，并释放光子，从而发光。LED 发光的颜色，主要取决于半导体材料所掺杂质，有绿、黄、红等多种。发光二极管的特点：1、 LED 辐射光为非相干光，光谱较宽，发散角大。2、 LED 的发光颜色非常丰富，通过选用不同的材料，可以实现各种发光颜色。如采用GaP:ZnO 或GaAaP 材料的红色LED ，GaAaP 材料的橙色、黄色LED ，以及GaN 蓝色LED 等。而且通过红、绿、蓝三原色的组合，可以实现全色化。3、 LED 的单元体积小。在其他显示器件不能使用的极小的范围内也可使用，再加上低电压、低电流驱动的特点，作为电子仪器设备、家用电器的指示灯、信号灯的使用范围还会进一步扩大。4、寿命长，基本上不需要维修。可作为地板、马路、广场地面的信号光源，是一个新的应用领域。【4】激光器：组成（激 光工作介质、激励源、谐振腔{作用：使激光具有很好的方向性（沿轴线）；使激光具有极好的单色性（频率选择器）；增强光放大作用（延长了工作物质）}）；产生条件（用外界激励源实现，有足够能量；谐振腔内的光学长度等于光波半波长的整数倍时，才能形成稳定的光驻波；谐振腔内的光学长度等于光波半波长的整数倍时，才能形成稳定的光驻波）；优点（单色性好{气体激光器的单色性很好（频率为106Hz ），固体激光器较差，半导体激光器最差。}、相干性好{单色性越好，相干时间性越长。}、能量高）分类（气体、固体{能量高，输出功率大，但工作物质种类较少，而且单色性差。}、液体{输出的波长连续可调的，其输出功率较高且稳定，制备简单，价格便宜。}、半导体；{气体激光器的方向性很好（发散角为10-3弧度），固体激光器较差（10-2弧度） ，半导体激光
光电检测与技术知识点总结
光电检测与技术知识点总结 一、光电检测基础知识 1. 光电效应：光子射入物质时，将能量传递给物质，或者将物质中的粒子激发出来。前者称为光吸收，后者称为光发射。 2. 光电效应分类：外光电效应、内光电效应和光热效应。 3. 光电效应的应用：光电管、光电倍增管、光电摄像管等。 二、光电检测技术基础 1. 光电检测器的分类：根据工作原理，可分为外光电效应检测器、内光电效应检测器和光热效应检测器。 2. 光电检测器的工作特性：光谱响应、频率响应、线性范围、探测率和噪声等。 3. 常用光电检测器：光电二极管、光电晶体管、光电池、光电倍增管等。 三、光电检测系统
1. 光电检测系统的基本组成：光源、被测物、光电检测器、信号处理电路和显示设备。 2. 光电检测系统的应用：测量长度、测量角度、测量速度、测量温度等。 3. 光电检测系统的误差来源：光源的不稳定性、光学系统的误差、探测器噪声和信号处理电路的误差等。 四、常用光电检测技术 1. 红外线检测技术：利用红外线的热效应，可以测量物体的温度和辐射功率。红外线传感器有热敏电阻、热电偶等。 2. 激光雷达技术：利用激光的反射和散射，可以测量物体的距离和形状。常用的激光雷达有脉冲式和连续波式两种。 3. 光纤传感器技术：利用光纤的传光特性，可以测量物体的位移、压力和温度等物理量。光纤传感器有折射率型、光强调制型和光相位调制型等。 4. 图像传感器技术：利用图像传感器将光学图像转换为电信号，可以测量物体的尺寸和形状。常用的图像传感器有CCD和CMOS两种。 5. 色彩传感器技术：利用色彩传感器测量物体的颜色和色差，可以应用于颜色识别和颜色检测等方面。常用的色彩传感器有RGB和CMYK两种。
光电检测方法
光电检测方法 2.1直接探测 2.1.1基本物理过程 直接探测是将待检测的光信号直接入射到光探测器的光敏面上，由光探测器将光信号直接转化为电流或电压，根据不同的要求，再经后续电路处理，最后获得有用的信号。 一般，光探测器前可采用光学天线，在其前端还可经过频率滤波和空间滤波处理。这是为了进一步提高探测效率和减小杂散的背景光。 信号光场可表示为()cos S E t A t ω=，式中，A 是信号光电场振幅，ω是信号光的频率。则其平均功率P 为 （2.1.1） 光探测器输出的光电流为 （2.1.2） 若光探测器的负载电阻为L R ,则光探测器输出的电功率为 （2.1.3） 光探测器输出的电功率正比于入射光功率的平方。从而可知，光探测器对光的响应特性包含两层含意，其一是光电流正比于光场振幅的平方，即光的强度；其二是电输出功率正比于入射光功率的平方。如果入射信号光为强度调制（TM ）光，调制信号为()d t 。从而得
（2.1.4） 式中第一项为直流项，若光探测器输出有隔直流电容，则输出光电流只包含第二项，这就是直接探测的基本物理过程，需强调指出，探测器响应的是光场的包络，目前，尚无能直接响应光场频率的探测器。 2.1.2信噪比 设入射到光探测器的信号光功率为S P,噪声功率为n P，光探测器输出的信号电功率为P S，输出的噪声功率为P N。可得 （2.1.5） 根据噪声比的定义，则输出功率信噪比为 （2.1.6） 从上式可以看出 I.若，则有 （2.1.7） 输出信噪比等于输入信噪比的平方。由此可见，直接探测系统不适于输入信号比小于1或者微弱光信号的探测。 II.若，则
光电检测技术
光电检测技术 第一章： 信息技术主要包括：1.电子信息技术、2.光学信息技术、3.光电信息 技术。 图1-2光电系统框图 图1-2中，光源产生的光是信息传递的媒介。 某光源与照明用光学系统一起获得测量所需的光载波，如点照明、平 行 光照明等。 某光学变换：光载波与被测对象相互作用而将被测量载荷到光载波上。 某光学变换是用各种调制方法来实现的。 某光信息：光学变换后的光载波上载荷的各种被测信息。 某光电转换：光信息经光电器件实现由光向电的信息转换。 某电信息处理：解调、滤波、整形、判向、细分，或计算机处理等。 光学变换与光电转换是光电测量的核心部分。 某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、角锥棱镜、偏振器、波片、码盘、光栅、调制器、 光成像系统、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）。
某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： 2.人眼对光的视觉效能也称为视见函数。人眼的视网膜上布满了大量的感官细胞：杆状细胞和锥状细胞。某杆状细胞灵敏度高，能感受微弱光刺激。某锥状细胞感光灵敏度低，但能很好地区别颜色和辨别被视物的细节。 3.光度学中，为了表示人眼对不同波长辐射的敏感度差别，定义了一个函数V(λ)，称为“视见函数”（“光谱光视效能”）。 在明视情况，即光亮度大于3cd/m2时，人眼的敏感波长λ＝555nm 的视见函数（光谱光视效率）规定为1，即V(555)＝1。 4..照度(EV)：照度是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。若辐射光通量为dΦV，接收面元的面积是dA，那么照度EV=dΦV/dA，单位为勒克斯l某=lm·m-2。 5.光通量Φv：光通量又称为光功率，单位：流明［lm］。 光通量是按人眼视觉强度来度量的辐射量。与电磁辐射的辐射通量Φe相对应。光通量与辐射通量之间的关系可以用下式表示：0.78 VKme()V()dV(λ)是视见函数；0.38 Km是光功当量，它表示人眼在明视条件下，在波长为555nm时，光辐射所产生的光感觉效能，按照国际温标IPTS-68理论计算值 Km=680(lm/W)。
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
光电检测技术
1 .光电信息技术是以光电子学为基础，以光电子器件为主体，研究和发展光电信息的形成、传送、接收、变换、处理和应用的技术。 2 .检测是通过一定的物理方式，分辨出被测参数量并归属到某一范围带，以此来判断被测参数是否合格或参数量是否存在。 测量是将被测的未知量与同性质的标准进行比较，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。 3 .光学变换与光电转换是光电测量的核心部分。 4. 光电检测技术具有以下特点：①高精度。②高速度。③远距离，大量程。④非接触检测。⑤寿命长。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。 5 .光电效应：在物质受到辐射光的照射后，材料的电学性质发生了变化的现象。 6 .内光电效应：大多数半导体在受光照射后所产生的光电子只在物体的内部而不逸出的无力现象。 7 .响应时间是描述光电检测器对入射辐射响应快慢的一个参数。 8. 光电检测器的工作温度就是最佳工作状态时的温度，它是光电检测器重要的性能参数之一。 9. 光电耦合器件的主要特性是传输特性和隔离特性。
10 .散粒噪声（散弹噪声）即穿越势垒的载流子的随机涨落（统计起伏）所造成的噪声。 11. 第一项为直流项。若光检测器输出端有隔直流电容，则输出光电流之包含第二项，这就是包络检测的意思。 12 热噪声是指载流子无规则的运动造成的噪声，存在于热河电阻，与温度成正比，与频率无关。 13. 光外差检测系统对检测器性能的主要要求：①响应频带宽。 ②均匀性好。③工作温度高。 14 .光波导是指将以光的形式出现的电磁波能量利用全反射的原理约束并引导光波在光纤内部或表面附件沿轴方向传播。 15 . 光纤的结构包括：①纤芯②包层③涂敷层④纤套 16 .A/D数据采集方法分为“板卡式”和“嵌入式“两种。 17 将光电信号转换成0,1数字量化的过程称为光电信号的二值化处理。 18 在要求光电检测系统的精度不受光源的稳定性的影响情况下，应采用浮动阈值二值化处理电路。 19 HI1175JCB为8位高速A/D转换器，其最高工作频率为20MHz，具有启动简便、转换速度快、线性精度高等特点，基本能满足单元光电信号高速A/D数据采集的需要。 HI1175JCB为24脚DIP封装的器件。引脚16、1 7、22、23为A/D转换器提供参考（基准）电源电压。
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。 使用的光电检测器件：PN光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD） 光电检测器件的性能特点，灵敏度高、响应速度快、噪声小、稳定可靠。即要求：检测器把光功率转变为电流的效率高；射入光信号后，马上就有电信号输出；光信号一停，电信号也停止输出，延迟短或不延迟；为了提高光纤传输系统的性能，要求系统的各个组成部分的噪声要求足够小。但是对于光电检测器要求特别严格，因为它是在极其微弱的信号条件下工作，又处于光接收机的最前端，如果在光电变换过程中引入的噪声过大，则会使信号噪声比降低，影响重现原来的信号；要求检测器的主要性能尽可能不受或者少受外界温度变化和环境变化的影响，以提高系统的稳定性和可靠性。 光电检测电路模块
光电检测技术特点
光电检测技术特点：①便于数字化和智能化②检测精度高，速度快③非接触式检测④遥测遥控。 光电检测系统组成框图：辐射源-光学系统-光电系统-电子学系统-计算机系统。 光电检测技术：采用不同的手段和方法获取信息，运用光电技术的方法来检验和处理信息，从而实现各种几何量和物理量的测量。 光电效应：因光照而引起物体电学特性的改变的现象。内光电效应：被光激发所产生的载流子仍在物质内部运动，是物质的电导率发生变化或产生光生电动势的现象。外光电效应：被光激发产生的电视逸出物质表面，形成真空中的电子的现象。 半导体对光的吸收：本征吸收，杂质吸收，激子吸收，自由载流子吸收，晶格吸收。 能引起光电效应的有：本征吸收和杂质吸收 由半导体价带电子吸收光子能量跃迁入导带产生电子-空穴的现象为本征吸收。 光电导效应：半导体受光照后，其内部产生光生载流子，是半导体中载流子数量显著增加而电阻减小的现象。 光敏电阻：具有光电导材料制成的随入射光度量变化的器件。原理：在两端加上电压，有电流通过，改变光度量，电流改变，说明电阻随光度量变化。分类：本征半导体光敏电阻，杂质型半导体光敏电阻。 光敏电阻的基本特性:①光电特性：随光度量变化电导变化越大越灵敏②伏安特性③温度特性：光电导随温度升高而下降光电响应特性受温度影响大④时间响应：比其他光电器件差，频率响应低，具有特殊性⑤噪声特性⑥光谱响应：电流灵敏度与波长的关系 光敏电阻优点:①灵敏度高②工作电流大③光谱响应范围宽④非线性动态范围与所测光强范围宽⑤无极性而使用方便⑥寿命长价格低。缺点：①响应时间长②频率特性差③强光线性差④受温度影响大。 光敏二极管：工作原理：PN结中原子产生本征吸收，激发原子—空穴对，在电场作用下，形成反向的电流。 光电二极管特性参数：①光谱响应②频率响应③时间响应④噪声⑤温度特性 PIN光敏二极管的结构：分三层，即P型半导体和N型半导体之间夹着较厚的本征半导体I 层，它是用高阻N型硅片做I层，然后把它的两面分别作N+和P+杂质扩散，在两面制成欧姆接触而得到PIN光电二极管。原理：层很厚，对光的吸收系数很小，入射光很容易进入材料内部被充分吸收而产生大量的电子-空穴对，大幅度提供了光电转换效率，使灵敏度很高，两侧P层和N层很薄，吸收入射光的比例小，I层几乎占据整个耗尽层，提高了响应速度。 I层的作用:①I层承受着极大部分的外加电压，使耗尽区增大，提高了量子效率和灵敏度②使击穿电压不再受到基体材料的限制，可选择低电阻率的基体材料，是线性输出范围变宽，减少了串联电阻和时间常数③减少了或根本不存在少数载流子通过扩散区的扩散时间，提高了响应速度④反偏下，耗尽层较无I层时要大得多，使结电容下降，提高频率响应。 雪崩光电二极管原理：在光敏二极管的PN结上加相当大的反向偏压时，在结区产生一个很强的电场，使进入场区的光生载流子获得足够的能量，在与原子碰撞时可使原子电离，而产生新的电子-空穴对，只要电场足够强就能继续下去，PN结内电流急剧增加，达到载流子的雪崩倍增。 雪崩二极管特点：优点：电流增益大，响应快，灵敏度高，频率宽。缺点：噪声大，工艺要求高，受温度影响大。 PIN与雪崩比较：PIN型提高了响应时间，但是未能提高灵敏度，雪崩型提高了灵敏度。 雪崩与光电倍增管的区别：①光电倍增管中光入射到光电阴极产生电子发射，在电场和电子光学系统的作用后会聚加速到倍增极上，经N极倍增，电子被放大N次，多用于快速精密
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。
光电检测技术知识点
1、光电效应应按部位不同分为光电效应和外光电效应，光电效应包括〔光电导〕和〔光生伏特效应〕。 2、真空光电器件是一种基于〔外光电〕效应的器件，它包括〔光电管〕和〔光电倍增管〕。构造特点是有一个真空管，其他元件都放在真空管中 3、光电导器件是基于半导体材料的〔光电导〕效应制成的，最典型的光电导器件是〔光敏电阻〕。 4、硅光电二极管在反偏置条件下的工作模式为〔光电导〕，在零偏置条件下的工作模式为〔光生伏特模式〕。 5、变象管是一种能把各种〔不可见〕辐射图像转换成为可见光图像的真空光电成像器件。 6、固体成像器件〔CCD〕主要有两大类，一类是电荷耦合器件〔CCD〕，另一类是〔SSPD〕。CCD电荷转移通道主要有：一是SCCD〔外表沟道电荷耦合器件〕是电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面传输；二是BCCD称为体沟道或埋沟道电荷耦合器件，电荷包存储在离半导体外表一定深度的体，并沿着半导体一定方向传输 7、光电技术室〔光子技术〕和〔电子技术〕相结合而形成的一门技术。 8、场致发光有〔粉末、薄膜和结型三种形态。 9、常用的光电阴极有正电子亲合势光电阴极〔PEA〕和负电子亲合势光电阴极〔NEA〕，正电子亲和势材料光电阴极有哪些〔Ag-O-Cs,单碱锑化物，多碱锑化物〕。 10、根据衬底材料的不同，硅光电二极管可分为〔2DU〕型和〔2CU〕型两种。 11、像增强器是一种能把微弱图像增强到可以使人眼直接观察的真空光电成像器件，因此也称为〔微光管〕。 12、光导纤维简称光纤，光纤有〔纤芯〕、〔包层〕及〔外套〕组成。 13、光源按光波在时间，空间上的相位特征可分为〔相干〕和〔非相干〕光源。 14、光纤的色散有材料色散、〔波导色散〕和〔多模色散〕。 15、光纤面板按传像性能分为〔普通OFP〕、〔变放大率的锥形OFP〕和〔传递倒像的扭像器〕。 16、光纤的数值孔径表达式为，它是光纤的一个根本参数、它反映了光纤的〔集光〕能力，决定了能被传播的光束的半孔径角 17、真空光电器件是基于〔外光电〕效应的光电探测器，他的构造特点是有一个〔真空管〕，其他元件都置于〔真空管〕。 18、根据衬底材料的不同，硅光电电池可分为2DR〔以P型硅作基底〕型和〔2CR〕型两种。 19、根据衬底材料的不同，硅光点二、三级管可分为2CU和2DU、3CU和3DU 20、为了从数量上描述人眼对各种波长辐射能的相对敏感度，引入视见函数V〔f〕, 视见函数有〔明视见函数〕和〔暗视见函数〕。 21、PMT由哪几局部组成？入射窗口D、光子阴极、电子光学系统、电子倍增系统和光电阳极。 22、电子光学系统的作用是：〔1〕是光阳极发射的光电子尽可能全部会聚到第一倍增级上，而将其他部的杂散热电子散射掉，提高信噪比。〔2〕使阴极面上各处发射的光电子在电子学系统的中渡越时间尽可能相等 23、P MT的工作原理 1．光子透过入射窗口入射在光电阴极K上 2．光电阴极K受光照激发，外表发射光电子 3．光电子被电子光学系统加速和聚焦后入射到第一倍增极D1上，将 发射出比入射电子数更多的二次电子。入射电子经N级倍增后，
原子吸收分光光度计的主要技术指标
原子吸收分光光度计的主要技术指标 原子吸收分光光度计（Atomic Absorption Spectrophotometer，AAS）是一种 重要的分析仪器，广泛应用于医药、石油化工、环保等领域，用于分析和检测金属元素的含量。本文介绍原子吸收分光光度计的主要技术指标。 精度和准确性 原子吸收分光光度计是一种高精度仪器，其准确度和精度是评价其质量的重要 指标。 精度是指多次测量结果的各个数据之间的偏差大小。一般来说，精度越高，数 据之间的偏差就越小。原子吸收分光光度计的精度和灵敏度取决于其设计和技术的水平，以及其所用的光源、热源和光电检测器的技术能力。在实际应用中，为提高仪器的精度，通常会采用校正方法，如内标法、对照样品法、外标法等。 准确性是指测量结果与真实值之间的偏差大小。原子吸收分光光度计的准确性 取决于所使用的标准样品和标准曲线的校准质量。通常，为提高仪器的准确性，需要使用高纯度的标准物质进行校准。 灵敏度 灵敏度是指原子吸收分光光度计对待测物质的最小检测浓度。灵敏度取决于仪 器的结构和技术，以及系统中使用的样品池、光源、热源、光学分析器件和光电检测器。 常见的提高原子吸收分光光度计灵敏度的方法包括优化光路，增加测量时间， 采用高灵敏度的光电检测器等。 稳定性 原子吸收分光光度计在长时间运行时，需要保持稳定性，以保证测量结果的准 确性。稳定性是指仪器长时间运行后测量结果的波动幅度。稳定性取决于仪器的设计和技术水平，以及系统中使用的光学分析器件和光电检测器。 在实际使用中，通过对仪器进行加热、降温和光源调节等操作，可以提高其稳 定性。此外，对于高要求稳定性的检测，建议在测量前进行暖机和调零操作，以达到最佳的检测效果。 分辨率 分辨率是指原子吸收分光光度计在不同光波长下对不同机理的分子或原子吸收 能力的分辨能力。分辨率越高，则仪器可以对更多的样品进行分析，结果更加准确。
光电检测技术
光电检测技术 绪论 第1节光电技术 一、概述 a)主要研究光与电之间的转换 b)接收器件/发射器件/光电探测器件 二、光电技术的发展 a)半导体集成电路 b)光纤传感器和光波导 第2节光电技术的特点及应用 一、光电系统 a)光电能量系统、光电信息系统 b)光电系统的主要类型 （1）光-电型（应用最广泛） （2）光-电-光型 （3）电-光-电型 （4）光电混合型 （5）电光混合型 c)光电系统基本模型 i.光电系统通常分为主动式和被动式两类。 ii.光接收机可以分为两种基本类型，即功率探测接收机和外差接收机。 二、光电检测 所谓光电检测，指的是对光信号的调制变换和接收解调两个主要方面。光电检测系统中信息必须经过两个基本的变换环节，调制与解调。 光电检测系统分类 （1）测量检查型 （2）控制跟踪型 （3）图像分析型 三、光电器件 凡能探测某种电磁辐射（自射线到红外线）的各种电子器件，都应归入光电探测器件。主要是固体的光电效应，就是固体中决定其电学性质的电子系统直接吸收入射光能，使固体的电学性质发生改变的现象。例如：光电子发射效应、光电导效应、光生伏特效应等。 1、光电器件具有选择性的吸收 2、光电器件器件通常具有灵敏度高，惰性小，响应速度快 四、光电技术的应用和发展 (1)有广泛的适用范围 (2)有较高的信号检测能力 (3)有较强的信息运算能力
第一章光电器件的物理基础 1-1 光的概念与度量学中的参量 一、电磁波谱与光子能量公式 二、辐射量与光度量 三、辐射量与光度量的换算 1、光谱量与积分量 2、光谱光视效能K(λ)与光谱光视效率V(λ) 四、朗伯余弦定律 1-2 半导体基础知识 一、半导体的能带理论 1、原子能级与晶体能带 2、本征半导体（I型） 3、杂质半导体 二、热平衡状态下的载流子 三、光辐射与半导体的相互作用 1、本征吸收 2、非本征吸收(杂质吸收、自由载流子吸收、激子吸收和晶格吸收) 四、非平衡状态下的载流子 1、产生与复合 2、复合与非平衡载流子寿命τ 五、载流子的输运 1-3 光电转换的物理基础－光电效应 一、光电效应 辐射→电子运动状态发生变化→光电导效应、光生伏特效应、光电子发射 二、光电效应分类 a)外光电效应 b)内光电效应(光电导效应、光生伏特效应、丹倍效应和光磁电效应) 三、光电效应的物理现象 （一）光电导效应 a)光电导率 b)本征半导体的光电导效应 c)杂质半导体的光电导效应 d)光电导体的灵敏度 e)光电导的弛豫 f)光电导的光谱分布 （二）光生伏特效应 ⒈PN结的光生伏特效应 ⒉异质结的光生伏特效应 ⒊肖特基结的光生伏特效应 4、丹倍效应 5、光磁电效应 （三）光电发射效应 1、光电发射原理