光电检测总结全
光电检测总结全
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。光发射机：分为主动式和被动式。主动式：光源（或加调制器）被动式：无自身光源，来自被测物体的光热辐射发射。光学通道：大气、空间、水下和光纤等。光接收机：收集入射的光信号并加以处理，恢复光载波信息光电检测技术的特点：高精度。各种检测技术中最高。如激光干涉仪法检测长度的精度达0.05um/m；光栅莫尔条纹法测角可达0.04秒；用激光测距法测量地球到月球之间距离分辨率可达1m。高速度。光电检测以光为介质，用光学方法获取和传递信息是最快的。远距离，大量程。光便于远距离传播的介质，适于遥控和遥测，如武器制导，光电跟踪，电视遥测等。非接触检测。光照可认为是没有测量力的，也无磨擦，可实现动态测量，效率最高。寿命长。光波可永久使用。具有很强的信息处理和运算能力。可将复杂信息并行处理。同时光电方法还便于信息控制和存储，易于实现自动化和智能化。
光电检测基本方法：直接作用法（受被测物理量控制的光通量，经光电接收器转换后由检测机构可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，所得差或数值比可反应被测量的大小）、补偿测量法（是用光或电的方法补偿由被测量变化而引起的光通量变化，补偿器的可动元件连接读数装置指示出补偿量值，其大小反应被测量变化大小）和脉冲测量法（测量中将被测量的光通量转换成电脉冲，其参数（脉宽，相位，频率，脉冲数量等）反映被
测量的大小）脉冲测量法特点：抗干扰性能好，精度高，直接与计算机相连，易于实现在线测量和自动化控制。
双光路外差检测特点：双光路可消除杂散光、光源波动、温度变化和电源电压波动带来的测量误差，使测量精度和灵敏度大大提高。
光电效应：物质受光照射后，材料电学性质发生了变化（发射电子、电导率的改变、产生感生电动势）现象。包括：外光电效应：产生电子发射。内光电效应：内部电子能量状态发生变化
光电导效应：光照射的物质电导率发生改变，光照变化引起材料电导率变化。是光电导器件工作的基础。包括：本征和非本征两种，对应本征和杂质半导体材料。属于内光电效应。稳态光电流：当在垂直于电场方向有均匀光照入射到样品表面，且入射光通量恒定时，样品中流出的光电流为稳态光电流。暗电导率：无光照时，半导体材料在常温下具有一定的热激发载流子浓度，此时材料处于暗态，具有一定的暗电导率。暗电流：暗态下外加电压通过的电流。光电导：亮电导与暗电导之差。光电流：亮电流与暗电流之差。
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的时间。同样光电流的消失也是逐渐的。
光电导增益是表征光电导器件特性的一个重要参数，表示长度为L 的光电导体在两端加上电压U后，由光照产生的光生载流子在电场作用下形成的外电流与光生载流子在内部形成的光电流之比。
光电导器件常做成梳状电极，光敏面做成蛇形，即保证了较大的受光表面，又可减小电极间距离，从而减小载流子的有效极间渡越时间，也利于提高灵敏度
杂质光电导效应：杂质半导体中施主或受主吸收光子能量后电离中，产生自由电子或空穴，从而增加材料电导率的现象。特点：容易受热激发产生的噪声的影响，常工作在低温状态。光生伏特效应：达到内部动态平衡的半导体PN结，在光照的作用下，在PN结的两端产生电
动势，称为光生电动势
光热效应：与光电效应的区别：光电效应中，光子能量直接变为
光电子的能量，光热效应中，光能量与晶格相互作用使其运动加剧，造成温度的升高，从而引起物质相关电学特性变化。可分为:热释电效应（介质温度在光照作用下温度发生变化，介质的极化强度随温度变化而变化，引起表面电荷变化的现象。物理本质：极化晶体：在外电场和应力为零情况下自身具有自发极化的晶体，原因是内部电偶极矩不为零，表面感应束缚电荷
）、辐射热计效应（入射光照射材料由于受热而造成电阻率变化的现象称为辐射热计效应。由温度引起电阻率变化）及温差电效应（由两种不同材料制成的结点由于受到某种因素作用而出现了温差，就有可能在两结点间产生电动势，回路中产生电流，这就是温差电效应）
光电检测器件利用特质的光电效应把光信号转换成电信号的器件，可分为光子检测器件和热电检测器件。（热电检测器件：热释电检测器（热释电效应），热敏电阻（辐射热计效应），热电偶和热电堆（温差电效应））（光子检测器件分为电真空或光电发射型检测器件（光电管和光电倍增管）和固体或半导体光电检测器件（光导型：光敏电阻，光伏型：光电池、光电二、三极管））
热电检测器件的特点：1、响应波长无选择性。对各种波长具有相同的敏感性。2、响应慢。即吸收辐射后产生信号所需时间长，在毫秒量级。光子检测器件的特点：1、响应波长有选择性。存在截止波长。2、响应快。一般为纳秒到几百微秒
响应时间：响应时间是描述光电检测器对入射辐射响应快慢的参数。即入射光辐射到检测器后或入射光被遮断后，光电检测器件输出上升到稳定值或下降到照射前的值所需要的时间。频率响应S(f)：由于光电检测器信号的产生和消失存在着一个滞后过程，所以入射光辐射的频率对光电检测器的响应将有很大的影响，把光电检测器的响应随入射辐射的调制频率而变化的特性称为频率响应。可见：光电检测器电路时间常数决定了频率响应带宽
光电导器件或光敏电阻：利用具有光电导效应的材料（如Si、Ge 等本征半导体与杂质半导体，如CdS、CdSe、PbO）可以制成电导率
随入射光辐射量变化而变化的器件。结构特点：体积小、坚固耐用、价格低廉、光谱响应范围宽，广泛应用于微弱辐射信号的检测技术领域。工作原理：当入射光子使半导体物质中的电子由价带跃升到导带时，导带中的电子和价带中的空穴均参与导电，因此电阻显著减小，电导增加，或连接电源和负载电阻，可输出电信号。光敏电阻按半导体材料的不同可分为本征型和杂质型两种，本征型半导体光敏电阻常用于可见光长波段检测，杂质型常用于红外波段至远红外波段光辐射的检测。设计原则，光敏电阻在弱光辐射下光电导灵敏度Sg与光敏电阻两电极间距离l的平方成反比，在强辐射作用下Sg与l的二分之三次方成反比，因此在设计光敏电阻时，尽可能地缩短光敏电阻两极间距离。工作性能特点：1光谱响应范围相当宽。可见光、红外、远红外、紫外区域工作电流大，可达数毫安。2所测光电强度范围宽，既可测弱光，也可测强光3灵敏度高，光电增益可以大于1。4无选择极性之分，使用方便。缺点：强光下光电线性度较差，弛豫时间过长，频率特性差。应用：照相机、光度计、光电自动控制、辐射测量、能量辐射、物体搜索和跟踪、红外成像和红外通信等技术方面制成的光辐射接收器件。
前历效应：指光敏电阻的时间特性与工作前“历史”有关的一种现象。即测试前光敏电阻所处状态对光敏电阻特性的影响。暗态前历效应：指光敏电阻测试或工作前处于暗态，当它突然受到光照后光电流上升的快慢程度。一般地，工作电压越低，光照度越低，则暗态前历效应就越重，光电流上升越慢。亮态前历效应：光敏电阻测试或工作前已处于亮态，当照度与工作时所要达到的照度不同时，所出现的一种滞后现象。
光电池是一种利用光生伏特效应制成的不需加偏压就能将光能转化成电能的光电器件。基本结构：1、金属-半导体接触型（硒光电池）2、PN结型。几个特征：1、栅状电极2、受光表面的保护膜。3、上、下电极的区分
光电池光照特性特征：1、Voc与光照E成对数关系；典型值在0.45-0.6V。作电源时，转化效率10%左右。最大15.5-20%。2、Isc
与E成线性关系，常用于光电池检测，Isc典型值35-45mA/cm2。2、RL越小，线性度越好，线性范围越宽。3、光照增强到一定程度，光电流开始饱和，与负载电阻有关。负载电阻越大越容易饱和。
光电池的应用：太阳能电池（把光能直接转化成电能，需要最大的输出功率和转化效率。即把受光面做得较大，或把多个光电池作串、并联组成电池组，与镍镉蓄电池配合，可作为卫星、微波站等无输电线路地区的电源供给）检测元件（利用其光敏面大，频率响应高，光电流与照度线性变化，适用于开关和线性测量等）。
光电二极管与光电池的特性比较1基本结构相同，由一个PN结；2光电二极管的光敏面小，结面积小，频率特性好，虽然光生电动势相同,但光电流普遍比光电池小,为数微安。3掺杂浓度：光电池约为1016-1019/cm3，硅光电二极管1012~1013/cm3，4电阻率：光电池0.1-0.01，光电二极管1000Ω/cm。5光电池零偏压下工作，光电二极管反偏压下工作。
光电二极管的光谱特性1、光敏二极管在较小负载电阻下，光电流与入射光功率有较好的线性关系。2、光敏二极管的响应波长与GaAs 激光管和发光二极管的波长一致，组合制作光电耦合器件。3、光电二极管结电容很小，频率响应高，带宽可达100kHz。
光电三极管的工作原理：工作过程：一、光电转换；二、光电流放大。光电三极管主要应用于开关控制电路及逻辑电路
当有光线照射于光电器件上时，使继电器有足够的电流而动作，这种电路称为亮通光电控制电路，也叫明通控制电路。如果光电继电器不受光照时能使继电器动作，而受光照时继电器释放，则称它为暗通控制电路。
光电耦合器件的工作原理：光电耦合器以光电转换原理传输信息，由于光耦两侧是电绝缘的，所以对地电位差干扰有很强的抑制能力，同时光耦对电磁干扰也有很强的抑制能力。光耦合器件有透光型与反射型两种，在透光型光耦合器件中，发光器件与受光器件面对面安放，在它们之间有一间隔，当物体通过这一间隔时，发射光被切断。利用这一现象可以检测出物体的有无。采用这种方式的耦合器件后边连接
的接口电路设计比较简单，检测位置精度也高。反射型光耦合器件从发光器件来的光反射到物体上面由受光器件来检测出，比起透光型来显得体积小，把它放在物体的侧面就能使用。1光电耦合器件的特点：具有电隔离的功能；2信号的传输是单向性的，适用于模拟和数字信号传输；3具有抗干扰和噪声的能力，可以抑制尖脉冲及各种噪声，发光器件为电流驱动器件4响应速度快5使用方便，结构小巧，防水抗震，工作温度范围宽；6即具有耦合特性又具有隔离特性。光电耦合器由发光器件（发光二极管）和受光器件（光敏三极管）封装在一个组件内构成；当发光二极管流过电流IF 时发出红外光，光敏三极管受光激发后导通，并在外电路作用下产生电流IC。
光电耦合器件的应用：1代替脉冲变压器耦合信号，带宽宽，失真小2代替继电器，无断电时的冲击电流和触点抖动。3完成电平匹配和电平转换功能4用于计算机作为光电耦合接口器件，提高可靠性5饱和压降低，代替三极管做为开关元件6在稳压电源中，作为过电流自动保护器件，简单可靠。（电平转换，逻辑门电路，起隔离作用，光电开关）
热敏电阻是用金属氧化物或半导体材料作为电阻体的温敏元件。有三种基本类型：正温度系数，PTC，负温度系数，NTC，临界温度系数CTC。特点：温度系数大、灵敏度高。电阻值大、引线电阻可忽略。体积小，热响应快，廉价。互换性差、测温范围窄。在汽车、家电领域得到大量应用
热电偶的特点(又称温差电偶原理是热电效应)是测温范围宽，性能稳定，有足够的测量精度，能够满足工业过程温度测量的需要；结构简单，动态响应好；输出为电信号，可以远传，便于集中检测和自动控制。
热释电器件利用热释电效应制成的热或红外辐射检测器件，具有以下优点：1宽的频率响应，
工作频率可近兆赦兹，一般热检测器时间常数典型值在1-0.01s范围内。而热释电器件的有效时间常数可低至10-4-3×10-5s。2检测率高，3有大面积均匀的敏感面，工作时不接外偏置。4与热敏电阻比，
受环境温度变化影响小。5热释电器件的强度和可靠性比其它多数热检测器好，制造容易。
热释电器件不同于其它光电器件的特点：在恒定辐射作用情况下输出信号电压为零。只有在交变辐射作用下才会有信号输出。
光电检测系统：直接检测（非相干检测，光源：非相干或相干光源，原理：利用光强度携带信息，将光强度转换为电信号，解调电路检出信息。调制方法：光强度调制、偏振调制。）光外差检测（相干检测，光源：相干光源，原理：利用光的振幅、频率、相位携带信息，检测时需要用光波相干原理。调制方法：光振幅调制、相位调制，频率调制。测量精度（灵敏度）更高，作用距离更远。）
光电直接检测系统的基本工作原理：光电直接检测系统是将待光信号直接入射到光检测器光敏面上，光检测器响应光辐射强度（幅度）并输出相应的电流和电压。
检测系统经光学天线或直接由检测器接收光信号，前端还可经过频率滤波和空间滤波等处理。光检测器的平方律特性：光电流正比于光电场振幅的平方，电输出功率正比于入射光功率的平方。
直接检测方法不能改善输入信噪比，适宜不是很微弱的光信号检测。但这种方法简单，易于实现，可靠性高，成本低，得到广泛应用。
从观察角度讲，希望视场角愈大愈好，即大检测器面积或减小光学系统的焦距，但对检测器会带来不利影响：①增加检测器面积意味着增大系统噪声。因为对大多数检测器，噪声功率和面积的平方根成正比。②减小焦距使系统的相对孔径加大，引入系统背景辐射噪声，使系统灵敏方式下降。因此在系统设计时，在检测到信号的基础上尽可能减小系统视场角比辐射率：物体在温度T，波长λ处的辐射出射度M1（T，λ）与同温度，同波长下的黑体辐射出射度M2（T，λ）的比值。
计量光栅可分为透射式光栅和反射式光栅两大类，均由光源、光栅副、光敏元件三大部分组成。光敏元件可以是光敏二极管，也可以是光电池。透射式光栅一般是用光学玻璃或不锈钢做基体，在其上均匀地刻划出间距、宽度相等的条纹，形成连续的透光区和不透光区。
莫尔条纹的定义：在透射式直线光栅中，把主光栅与指示光栅的刻线面相对叠和在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线保持很小的夹角θ，光栅节距为P。在两光栅的刻线重合处，光从缝隙透过，形成亮带；在两光栅刻线的错开处，由于相互挡光作用而形成暗带。这种亮带和暗带形成明暗相间的条纹称为莫尔条纹，条纹方向与刻线方向近似垂直。通常在光栅的适当位置安装光敏元件，即可检测到亮暗变化
莫尔条纹有如下特征：1）平均效应：莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同形成的，对光栅的刻划误差有平均作用，从而能在很大程度上消除光栅刻线不均匀引起的误差。2）对应关系：当指示光栅沿与栅线垂直的方向作相对移动时，莫尔条纹则沿光栅刻线方向移动（两者的运动方向相互垂直）；指示光栅反向移动，莫尔条纹亦反向移动。在图中，当指示光栅向右移动时，莫尔条纹向上运动。3）放大作用：莫尔条纹的间距是放大了的光栅栅距，它随着指示光栅与主光栅刻线夹角θ而改变。θ越小，B越大，相当于把微小的栅距P扩大了倍。由此可见，计量光栅起到光学放大器的作用。4）莫尔条纹移过的条纹数与光栅移过的刻线数相等。
但是如果只用一个光电元件，其输出信号还存在两个问题：①辨向问题：用一个光电元件无法辨别运动方向；②精度低；分辨力只为一个栅距P。
莫尔条纹的应用：莫尔条纹测长仪分长光栅和圆光栅两种，光刻密度相同，通常为25，50，100，250条/mm。被广泛地应用于：1光栅数显表2光栅传感器在位置控制中的应用3轴
环式数显表4机械测长和数控机床中。
脉冲激光测距利用了激光的发散角小，能量空间相对集中的优点。同时还利用了激光脉冲持续时间极短，能量在时间上相对集中的特点。因此瞬时功率很大，—般可达兆瓦级。组成：它由脉冲激光发射系统、接收系统、控制电路、时钟脉冲振荡器以及计数显示电路等组成光外差检测系统对检测器性能的要求：1响应频带宽主要是因为采用多普勒频移特性进行目标检测时，频移的变化范围宽，要求检测器
的响应范围要宽，甚至达上千兆Hz。2均匀性好外差检测中检测器即为混频器，在检测器光敏面上信号光束和本振荡光束发生相干产生差频信号，为达到在光敏面不同区域相同的外差效果，要求检测器的光电性能在整光敏面上都是一致。特别是跟踪系统的四象限列阵检测器。3工作温度高在实验室工作时，工作温度无严格要求。如果在室外或空间应用时，要求选工作温度高的检测器。如HgCdTe红外检测器件。光外差检测特性：1光外差检测可获得全部信息2光外差检测转换增益G高3良好的滤波性能4信噪比损失小
激光干涉测长仪主要组成部分1激光光源2干涉系统3光电显微镜4干涉信号处理部分
角锥棱镜代替了平面反射镜作为反射器，一方面避免了反射光束反馈回激光器对激光器带来不利影响；另一方面由于角锥棱镜具有“出射光束与入射光束的平行不受棱镜绕轴转动的影响”的特点。
激光测速的原理是：是测量通过激光束的示踪粒子的多普勒信号，再根据速度与多普勒频率的关系得到粒子速度。测得了粒子的速度，也就是流动的速度。激光测速的最主要的优点是对流动没有任何扰动，测量的精度高，测速范围宽，而且由于多普勒频率与速度是线性关系，和该点的温度，压力没有关系，是目前世界上速度测量精度最高的仪器
光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。因此，它同时具有光纤及光学测量的特点。①电绝缘性能好。
②抗电磁干扰能力强。③非侵入性。④高灵敏度⑤容易实现对被测信号的远距离监控。光纤传感器可测量位移、速度、加速度、液位、应变、压力、流量、振动、温度、电流、电压、磁场等物理量光纤呈圆柱形，它由玻璃纤维芯(纤芯)和玻璃包皮(包层)两个同心圆柱的双层结构组成。光纤传感器结构原理由光发送器发出的光经源光纤引导至敏感元件。这时，光的某一性质受到被测量的调制，已调光经接收光纤耦合到光接收器，使光信号变为电信号，最后经信号处理得到所期待的被测量。
光纤传感器分为功能型、非功能型和拾光型三大类
光纤的损耗当光在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率逐渐减小，损耗的种类：吸收损耗：来源于光纤物质和杂质的吸收作用；散射损耗：光纤材料的不均匀性和尺寸缺陷，如瑞利散射；其他损耗：如光纤弯曲也引起散射损耗。
光纤的色散是在光纤中传输的光信号，随传输距离增加，由于不同成分的光传输时延不同引起的脉冲展宽的物理效应。色散的种类：模式色散：模式色散是由于光纤不同模式在同一波长下传播速度不同，使传播时延不同而产生的色散。只有多模光纤才存在模式色散，它主要取决于光纤的折射率分布。材料色散：材料色散是由于光纤的折射率随波长变化而使模式内不同波长的光时间延迟不同产生的色散。取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的谱线宽度。波导色散：波导色散是由于波导结构参数与波长有关而产生的色散。取决于波导尺寸和纤芯包层的相对折射率差
光纤的光波调制技术：1、强度调制：利用被测对象的变化引起敏感元件的折射率、吸收或反射等参数的变化，而导致光强度发生变化来实现敏感测量的。2、偏振调制：（偏振调制就是利用光偏振态的变化来传递被测对象的信息）调制原理：普克尔Pockels效应(电光效应)，法拉第磁光效应，光弹效应。解调原理：检偏器。3相位调制（相位调制的基本原理是利用被测对象对敏感元件的作用，使敏感元件的折射率或传播常数发生变化，而导致光的相位变
化，使两束单色光所产生的干涉条纹发生变化，通过检测干涉条纹的变化量来确定光的相位变化量，从而得到被测对象的信息相位解调原理：光外差检测原理）4频率调制5波长调制线偏振光：光矢量只在一个固定平面内沿一个固定方向振动的光叫平面偏振光。偏振片：将自然光转变成偏振光的仪器。偏振片有一个特定的方向，只让平行于该方向的光矢量通过。这个方向称为透振方向（或叫偏振化方向）。
偏振片的作用1当作起偏器：用它可以把自然光变成线偏振光。2当作检偏器：用它可以检验光的偏振态。
普克尔效应（电光效应）当压电晶体受光照射，并在与光照正交的方向上加以高压电
场时，晶体将呈现双折射现象。法拉第效应某些物质在磁场作用下，线偏振光通过时其振动面会发生旋转光弹效应在垂直于光波传播方向上施加应力，被施加应力的材料将会使光产生双折射现象，其折射率的变化与应力材关
迈克尔逊干涉仪：干涉原理：当激光束分得的两光束的光程差小于激光的相干长度时，射到光检测器上的两相干光束即产生干涉，且相位差为：l k ?=?02?。马赫－泽德尔干涉仪
：由移动平面镜的位移获得两相干光束的相位差，在光检测器是产生干涉。优点：没有激光返回激光器，噪声小，稳定性好。对干涉影响小。3. 萨格纳克干涉仪4法布里-珀罗干涉仪，干涉原理是多光束干涉
在光纤探头的端部,发射光纤与接收光纤一般有四种分布:(a)随机分布;(b)半球形对开分布;(c)共轴内发射分布;(d)共轴外发射分布光纤温度传感器有功能型和传光型两种
半导体光吸收型光纤温度传感器：原理：半导体材料的光吸收与禁带宽度Eg 有关，光子能量大于Eg 的光被吸收，光子能量等于Eg 的是半导体吸收的“红限波长λg”，被称为半导体吸收端，在吸收端，波长的增加半导体吸收呈线性递减特性，超过这一波长范围的光几乎不产生吸收。当温度增加时，禁带宽度变窄，红限波长线性地变长，光吸收端线性地向长波方向平移。
锁定放大器的构成：1)信号通道2)参考通道3)相敏检波器4)低通滤波器
锁相放大技术的四个基本环节：通过调制或斩光，将被测信号由零频范围转移到设定的高频范围内。检测系统变成交流系统；在调制频率上对有用信号进行选频放大；在相敏检波中对信号解调。同步解调作用截断了非同步噪声信号，使输出信号的带宽限制在极窄的范围内；通过低通滤波器对检波信号进行低通滤波。特点：要求对入射光束进行斩光或光源调制，适用于调幅光信号的检测；极窄带高增益放大器，增益可达1011，带宽窄到0.0004Hz ；交流－直流信号变换器；可以补偿光检测中的背景辐射噪声＆前置放大器的固有噪声。信噪比
改善可达1000倍。
取样积分器(Boxcar)，是一种微弱信号检测系统。它在原理上是很古老的，它利用周期性信号的重复特性，在每个周期内对信号的一部分取样一次，然后经过积分器算出平均值，于是各个周期内取样平均信号的总体便展现了待测信号的真实波形，因为信号提取(取样)是经过多次重复的，而噪声多次重复的统计平均值为零，所以可大大提高信噪比，再现被噪声淹没的信号波形。
光子计数技术就是检测弱光信号的一种新技术．现代光子计数技术的优点是：(1)有很高的信噪比．基本上消除了光电倍增管的高压直流插电流和各倍增极的热电子发射形成的暗电流所造成的影响．可以区分强度有微小差别的信号，测量精度很高．(2)抗漂移性很好．在光子计数测量系统中，光电倍增管增益的变化，零点漂移和其他不稳定因素对计数影响不大，所以时间稳定性好．(3)有比较宽的线性动态范围，最大计数率可达106s-1 (4)测量数据以数字显示，并可以数字信号形式直接输出给计算机进行分析处理．
光子计数器的组成1）光电倍增管．用于光子计数的光电倍增管必须具有适合于实验中工作波段光谱响应，要有适当的阴极面积，量子效率高，暗计效率低，时间响应快，并且光阴极稳定性高2）放大器．放大器的作用是将光电倍增管阳极回路输出的光电子脉冲（连同其他噪声脉冲)线性放大．3)脉冲高度甄别器．脉冲高度甄别器有连续可调的阈电平，称甄别电子．只有当输入脉冲的幅度大于甄别电子时，甄别器才输出—个有一定幅度和形状的标准脉冲．在用于光子计数时．可以将甄别电平调节到图4中单光电产峰的下限处．4)计数器．计数器(或称定标器)的作用是将甄别器输出的脉冲累计起来并予以显示．电子计数器基本过程：用光电倍增管检测弱光的光子流，形成包括噪声信号在内的输出光脉冲；利用脉冲幅度鉴别器鉴别噪声脉冲＆多光子脉冲，只允许单光子脉冲通过；利用光子脉冲计数器检测光子数，根据测量目的，折算出被测参量；为补偿辐射源或背景噪声的影响，可采用双通道测量方法。特点：只适合于极弱光测量不能测量包含许多光子的短脉冲强度；良好的信噪比；必需选择带有制冷器的光
电倍增管；不用数模转换即可提供数字输出。
光电传感器按其接收状态可分为模拟式（工作原理是基于光电元件的光电特性，其光通量是随被测量而变，光电流就成为被测量的函数，故称为光电传感器的函数运用状态。它的形式有吸收式、反射式、遮光式和辐射式）和脉冲式光电（将被测量转换为断续变化的光电流，光电元件的输出仅有两种稳定状态,也就是“通”、“断”的开关状态,所以也称为光电元件的开关运用状态）传感器两大类。
光电耦合器是由一发光元件和一光电传感器同时封装在一个外壳内组合而成的转换元件。光学编码器又称码盘，是一种数字式角位移传感器。通常使用时，将其安装在旋转在旋转轴上，按旋转角度大小直接编码。其优点是结构简单，可靠性高，在空间技术、数字控机械系统等方面有广泛应用。
光电检测实验报告
光电检测实验报告 光电检测试验报告 重庆理工大学光电信息学院 实验一光敏电阻特性实验 实验原理: 利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器叫光敏电阻。光敏电阻采 用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏 度。 内光电效应发生时，光敏电阻电导率的改变量为： ????p?e??p??n?e??n ，e 为电荷电量，?p为空穴浓度的改变量，?n为电子浓度的改变量，?表示迁移率。当两端加上电压U后，光电流为：Iph?A????U d式中A为与电流垂直的外表，d为电极间的间距。在一定的光照度下，??为恒 定的值，因而光电流和电压成线性关系。 光敏电阻的伏安特性如图1-2所示，不同的光照度可以得到不同的伏安特性，说明电阻值随光照度发生变化。光照度不变的情况下，电压越高，光电流也越大，光敏电阻的工作电压和电流都不能超过规定的最高额定值。 图1-2光敏电阻的伏安特性曲线图1-3 光敏电阻的光照特性曲线 实验仪器: 稳压电源、光敏电阻、负载电阻〔选配单元〕、电压表、各种光源、遮光罩、激光器、光照度计〔做光照特性测试，由用户自备或选配〕实验步骤: 1. 测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻 观察光敏电阻的结构,用遮光罩将光敏电阻完全掩盖,用万用表欧姆档测得的 电阻值为暗电阻R暗,移开遮光罩，在环境光照下测得的光敏电阻的阻值为亮电 阻R亮，暗电阻与亮电阻之差为光电阻，光电阻越大，那么灵敏度越高。 在光电器件模板的试件插座上接入另一光敏电阻，试作性能比拟分析。 2. 光 敏电阻的暗电流、亮电流、光电流
按照图1-5接线，分别在暗光及有光源照射下测出输出电压暗和U亮，电流L 暗=U暗/R,亮电流L亮=U亮/R，亮电流与暗电流之差称为光电流，光电流越大那 么灵敏度越高。 3. 光敏电阻的伏安特性测试 按照上图接线，电源可从直流稳压电源+2~+12V间选用，每次在一定的光照 条件下，测出当加在光敏电阻上电压为+2V；+4V；+6V；+8V；+10V；+12V时电 阻R两端的电压UR， 和电流数据，同时算出此时光敏电阻的阻值，并填入以下表格，根据实验数据 画出光敏电阻的伏安特性曲线。 光敏电阻伏安特性测试数据表〔暗光〕工作电压 2 4 6 8 10 Ur v 0.67 3 5 7 9 电阻 KΩ∞∞∞∞∞电流μA 0 0 0 0 0 光敏电阻伏安特性 测试数据表〔正常环境光照〕电压〔伏〕 2 4 6 8 10 Ur v 1.918 3.836 5.754 7.637 9.581 电阻KΩ 4.82 4.56 4.56 4.48 4.66 电流μA 17 36 54 73 90 光敏电阻伏安特性测试数据表〔有光源照射〕电压〔伏〕 2 4 6 8 10 Ur v 1.962 3.924 5.886 7.848 9.811 电阻KΩ 2.1 2.11 2.0 2.0 1.96 电流μA 18 36 56 76 96 4. 光敏电阻的光照特性测试 按照图1-5接好实验线路，负载电阻R选定1K，光源用高亮度卤钨灯，〔实 验者可仔细调节光源控制旋钮，得到不同的光源亮度〕，每确定一种亮度后改变 测试电路工作电压从0V-12V. 从电源电压UCC=2V开始到UCC=12V，每次在一定的外加电压下测出光敏电阻 在相对 UR光照度从“弱光〞到逐步增强的电流数据，即：Iph?，同时求出此时光敏 电阻 1.00K?的阻值，即：Rg?Ucc?UR 。这里要求尽量多的测点〔不少于15个〕不 同照度下的电IPh流数据，尤其要在弱光位置选择较多的数据点，以使所得到的 数据点能够绘出较为完整的光照特性曲线。 光敏电阻光照特性测试数据表〔电压：2 v 〕照度电流 0.016 0.069 0.202 0.564 0.623 0.018 Ur v 0.118 0.063 0.048 0.042 0.041 0.113 光电流μA 20 23 23 23 23 21 光敏电阻光照特性测试数据表〔电压：4 v 〕照度电流 0.021 0.136 0.258 Ur v 0.18 0.1 0.09
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。
光电检测两种基本工作原理
光电检测两种基本工作原理 光电检测是一种广泛应用于自动控制、仪器仪表、光学信号测量 等领域的技术。它通过光电传感器来实现光信号的检测和转化，从而 实现对物体特征及其动态变化的测量。光电检测技术在生产过程中被 广泛使用，可以提高生产线的自动化程度，提高生产效率和质量。下 面将详细介绍光电检测的两种基本工作原理。 一种基本工作原理是光电敏感效应原理。在光电传感器中，我们 常常使用光敏器件来感受和转换光信号。光敏器件是一种能够将光信 号转化为电信号的电子器件。它包括光敏电阻、光敏二极管、光敏三 极管等。当光信号照射到光敏器件上时，器件内部的光敏材料会发生 光电效应，产生电流或电压信号。通过测量这个信号的强度和变化， 我们就可以获得光信号的相关信息。 另一种基本工作原理是光电反射原理。在一些特殊的应用中，我 们需要根据物体的反射光来进行光电检测。这时，我们使用光电传感 器中的光源和光敏器件来实现对物体反射光的检测。光源会发射一束光，当物体处于光源的照射范围内时，它会反射部分光到光敏器件上。光敏器件会感应到这个反射光，并将其转化为电信号。通过对这个电 信号的测量和分析，我们可以得到物体的特征和状态信息。 光电检测技术具有许多优点。首先，它对被测物体没有接触，无 需直接接触物体表面，避免了在测量过程中对物体造成损害的可能性。其次，光电检测具有高精度和快速的特点，可以实时准确地获取物体
的信息。此外，光电传感器的体积小、重量轻，便于安装和使用，并 且具有较长的使用寿命。 在实际应用中，我们可以根据需要选择合适的光电传感器和适当 的光源来实现光电检测。在选择光源时，应考虑被测物体的特性和环 境条件，例如光强度、波长等。在选择光敏器件时，要考虑其灵敏度、响应速度以及稳定性等因素。 总之，光电检测技术是一种非常重要和实用的技术，它通过光电 传感器实现对物体特征和状态的检测，广泛应用于自动化控制和仪器 仪表等领域。掌握光电检测的基本工作原理，可以帮助我们更好地理 解和应用这一技术，提高工作效率和产品质量。
光电检测系统的工作原理及应用
光电检测系统的工作原理及应用 概述 光电检测系统是利用光电传感器来实现对光信号的检测和测量的一种系统。它通过将光信号转化为电信号进行处理和分析，广泛应用于工业自动化、仪器仪表、机器视觉、安防监控等领域。本文将介绍光电检测系统的工作原理及其在各个领域的应用。 工作原理 光电检测系统的工作原理是将光信号转化为电信号，并通过电路进行处理和分析。光电传感器是光电检测系统的核心组件，它可以将光信号转化为电信号。 光电传感器 光电传感器主要由光电二极管（Photodiode）、光敏电阻（Photocell）和光电管（Phototube）等组成。光电二极管是最常见的光电传感器之一，其工作原理是利用半导体材料对光的敏感性，在光照下产生电流。光电二极管可根据光照强度的变化产生不同的电流信号，实现对光信号的检测和测量。 信号处理电路 光电检测系统中的信号处理电路主要用于放大、滤波和处理光电传感器产生的微弱电信号。通过增加电流放大器、滤波器和信号处理器等电路，可以提高系统对光信号的灵敏度和稳定性。同时，信号处理电路还可以对电信号进行模数转换和数字信号处理，进一步对光信号进行分析和判断。 应用领域 光电检测系统在各个领域有广泛的应用，以下是几个常见的应用领域： 工业自动化 光电检测系统在工业自动化领域中起到了重要作用。它可以用于物料检测、位置判断和传感器触发等任务。光电传感器可以检测到物体的存在与否，实现对物体的自动识别和测量。在流水线上，光电检测系统可以实现对物体的计数和判断，提高生产效率和质量。
仪器仪表 光电检测系统在仪器仪表领域中也有广泛的应用。例如，在光谱仪中，光电传 感器可以将光信号分解为不同波长的光谱，并进行光谱分析和测量。在激光测距仪中，光电检测系统可以利用光信号的反射时间来测量目标物体与传感器的距离。 机器视觉 光电检测系统在机器视觉领域中也被广泛应用。它可以用于图像传感和边缘检 测等任务。利用光电传感器对光信号的感知和分析，可以实现对图像的自动采集、处理和判断。在工业机器人和无人驾驶车辆等领域，光电检测系统可以根据光信号的变化来实现对目标物体的识别和跟踪。 安防监控 光电检测系统在安防监控领域中起到了关键作用。它可以实现对入侵者的检测、报警和监控。利用光电传感器对光信号的感知，可以实时监测周围环境的变化。当有入侵者或异常情况发生时，光电检测系统可以及时发出报警信号，并将监控图像传输给安防人员进行处理和判断。 总结 光电检测系统是利用光电传感器将光信号转化为电信号进行处理和分析的一种 系统。它在工业自动化、仪器仪表、机器视觉和安防监控等领域有着广泛的应用。光电检测系统通过光电传感器和信号处理电路的配合，实现对光信号的检测、测量和分析，从而实现对目标物体的识别和判断。通过不断的技术创新和应用发展，光电检测系统在各个领域的应用前景将更加广阔。
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。
光电检测总结
2.3.:激光测距是光波测距中的一种测距方式，如果光以速度c在空气中传播在A、B两点间往返一次所需时间为t，则A、B两点间距离D可用下列表示。 D=ct/2 式中： D——测站点A、B两点间距离； c——光在大气中传播的速度； t——光往返A、B一次所需的时间。 由上式可知，要测量A、B距离实际上是要测量光传播的时间t，根据测量时间方法的不同，激光测距仪通常可分为脉冲式和相位式两种测量形式。 相位式激光测距仪 相位式激光测距仪是用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离。即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间，如下图所示。 图为相位式激光测距仪测距原理图 相位式激光测距仪一般应用在精密测距中。由于其精度高，一般为毫米级，为了有效的反射信号，并使测定的目标限制在与仪器精度相称的某一特定点上，对这种测距仪都配置了被称为合作目标的反射镜。 若调制光角频率为ω，在待测量距离D上往返一次产生的相位延迟为φ，则对应时间t 可表示为： t=φ/ω将此关系代入上式距离D可表示为： D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)=c/4f (N+ΔN)=U(N+) 式中： φ——信号往返测线一次产生的总的相位延迟。 ω——调制信号的角频率，ω=2πf。 U——单位长度，数值等于1/4调制波长
N——测线所包含调制半波长个数。 Δφ——信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分。 ΔN——测线所包含调制波不足半波长的小数部分。 ΔN=φ/ω 在给定调制和标准大气条件下，频率c/(4πf)是一个常数，此时距离的测量变成了测线所包含半波长个数的测量和不足半波长的小数部分的测量即测 N或φ，由于近代精密机械加工技术和无线电测相技术的发展，已使φ的测量达到很高的精度。 为了测得不足π的相角φ，可以通过不同的方法来进行测量，通常应用最多 的是延迟测相和数字测相，目前短程激光测距仪均采用数字测相原理来求得φ。 2.5 视差(PARALLAX)指摄影机中观景窗和镜头所取到的景框的差异。 观测者在两个不同位置看同一天体的方向之差。比如，当你伸出一个手指放在眼前，先闭上右眼，用左眼看它；再闭上左眼，用右眼看它，会发现手指相对远方的物体的位置有了变化，这就是从不同角度去看同一点的视差。视差可用观测者的两个不同位置之间的距离（基线）在天体处的张角来表示。 因为人的左、右眼有间距，造成两眼的视角存在细微的差别，而这样的差别会让两只眼睛分别观察的景物有一点点的位移。人类之所以能够产生有空间感的立体视觉效果，恰恰就是这种在医学上被称之为视差的位移，在大脑中的有机合成。大开眼界，其实就是视差的作用结果。 测量法：⑴视差是在光学实验的调整过程中，随着眼睛的晃动（观察位置稍微改变），标尺与被测物体之间产生相对移动，造成难以进行准确的实验测量的一种现象。 视差产生的原因：由于度量标尺（分划板）与被测物体（像）不共面，使得当眼睛晃动（观察位置稍微改变）时，标尺与被测物体之间会有相对移动。 视差就是指你所见到的物体与物体的客观形态有一定差距。 消除的办法就是调整目镜（也就是对焦），一直调整到眼睛在目镜中上下移动，而目镜中的十字丝一直都是重合的，不会出现影像。 天文学：视差就是从有一定距离的两个点上观察同一个目标所产生的方向差异。从目标看两个点之间的夹角，叫做这两个点的视差，两点之间的距离称作基线。只要知道视差角度和基线长度，就可以计算出目标和观测者之间的距离。 消视差的方法：若待测像与标尺（分划板）之间有视差时，说明两者不共面，应稍稍调节像或标尺（分划板）的位置，并同时微微左右或上下晃动头部，做到
光电检测
1.简述光电检测系统的基本组成，各部分的主要作用。 光电检测系统的基本组成包括：光源、被检测对象及光信号的形成、光信号的匹配处理、光电转换、电信号的放大与处理、微机、控制系统和显示等部分。 各部分的主要作用： （1）光源：光源是广义的，可以是人工光源，也可以是自然光源。光源具有一定辐射功率、一定光谱范围及一定的发光空间分布，同时发出的光束作为携带待测信息的物质，光源本身也可以作为待测对象； （2）被检测对象及光信号的形成：光源所发出的光束携带利用各种光学效应，如发射、吸收、折射、干涉、衍射等，是光束携带上被检测对象的特征信息，形成待检测的光信号； （3）光信号的匹配处理：使光源发出的光或产生携带各种待测信号的光与光电检测器等环节间实现合理的匹配，即通过对光信号的处理或调制满足后面光电转换的需要； （4）光电转换：将光信号转换为电信号，以利于采用目前最为成熟的电子技术进行信号的放大、处理、测量和控制等； （5）电信号的放大与处理：为实现各种检测目的，可按需要采用不同功能的电路来完成对具体系统的具体分析； （6）微机及控制系统：通过反馈、分析、计算或判断等方式实现对信号的利用，从而控制整个光电检测装置更加精确，符合人性化的需求； （7）显示：将处理好的待测量电信号直接经显示系统显示。 2.试述辐射度量与光度量的联系和区别。 辐射度量是用能量单位描述辐射能的客观物理量；光度量是光辐射能为平均人眼接受所引起的视觉刺激大小。 光通量 V 和辐射通量 e 可通过人眼视觉特性进行转换，即式中，Km 最大光谱光视效能，V( )是平均人眼光谱光视效率(或称视见函数) 3. 朗伯辐射体是怎样定义的?其有哪些主要特性? 朗伯辐射源：某些自身发射辐射的辐射源，其辐射量度与方向无关，即辐射源各个方向的福亮度不变，这类的辐射源称为朗伯辐射源。 其主要的性质（1）亮度不随辐射角变化（2）其单位表面积向空间规定方向单位里提交内发射（或反射）的辐射通量和该方向与表面法线方向的夹角α的余弦成正比（3）辐射亮度与辐射出射度的关系。L=M/π；L=ρE/π 4. 热光源的主要特点是什么？ （1）发光特性（光谱分布、出射度、亮度）可以用普朗克公式估算。 （2）发出连续光谱，谱宽很宽，适应性强。 （3）大多属于电热型，可以通过控制输入电量控制发光特性。 5. 简述发光二极管的工作原理、主要特性、优缺点及使用方法。 工作原理：发光二极管：也叫做注入型电致发光器件。是由P 型和N 型半导体组合而成的二极管。若在P—N 结上施加正向电压，大量的电子和空穴在P—N 结中相遇复合，并以光和热的形式放出能量。 主要特性： (1)亮度与电流关系:工作电流低于25mA 时，两者基本为线性关系； (2)响应速度极快，时间常数约为l0-6～10-9s; (3)正向电压很低，约2V 左右; (4) 小巧轻便、耐振动、寿命长(大于5000h); 优点：响应快，正向电压低，高效、节能、长寿命 缺点：（1）单个LED 功率低。为了获得大功率，需要多个并联使用。
半导体光电性能测试实验反思与总结
半导体光电性能测试实验反思与总结 在半导体光电性能测试实验中，我主要进行了对半导体材料的光电导率、光感流、光电导和光惰性测试。通过这次实验，我对半导体材料的光 电性能有了更深入的了解，并且能够更加系统地分析和处理实验数据。以 下是我对实验的反思与总结。 首先，实验前的准备工作很重要。在实验开始前，我应该对实验目的、原理和步骤进行充分了解，并阅读相关文献，以便能够更好地理解实验的 背景和要求。在实验中，我也应该提前准备好所需的仪器设备和试剂，并 检查它们是否运行正常，以避免实验中的意外情况发生。 其次，实验操作过程中的细节非常重要。在实验操作过程中，我应该 严格按照实验步骤进行，注意实验操作的安全性，并且遵守实验室的规定 和要求。在涉及观察和测量的步骤中，我应该准确记录实验数据，并注意 可能影响实验结果的因素，如环境条件的变化和仪器的误差。 另外，数据处理和结果分析也是实验中的关键步骤。在实验数据处理中，我应该使用适当的数学方法和工具，对实验数据进行整理、筛选和修正，以得出准确的结果。在结果分析中，我应该能够将实验结果与理论知 识相结合，深入分析数据之间的关系，并提出合理的解释。如果实验结果 与预期有较大差异，我应该能够思考可能的原因，并提出改进的措施。 在实验中，我还应该注意仪器设备的使用和维护。在实验操作中，我 应该正确使用仪器设备，并按照规定进行保养和维修。如果仪器出现故障 或者使用寿命已经结束，我应该及时向实验室管理人员报告，并寻求解决 方案。
最后，实验结果的准确性和可靠性非常重要。为了保证实验结果的准确性，我应该进行多次实验，并进行统计分析和误差分析。同时，我还应该在实验报告中详细记录实验过程和实验数据，并对实验结果进行合理的解释和讨论。 总之，半导体光电性能测试实验是一项复杂而严谨的实验，需要我们在实验前进行充分的准备工作，在实验过程中精确的操作并严格的遵守实验规范，在数据处理和结果分析中运用科学的方法和工具并及时对仪器设备进行维护，以确保实验结果的准确性和可靠性。通过这次实验，我不仅对半导体材料的光电性能有了更深入的了解，也提高了实验操作和数据处理能力。我相信这些经验和技巧将对我的未来科研和工作有所帮助。
光电检测技术知识点汇总
1、光电效应应按部位不同分为内光电效应和外光电效应，内光电效应包括（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）。结构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（表面沟道电荷耦合器件）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称为体内沟道或埋沟道电荷耦合器件，电荷包存储在离半导体表面一定深度的体内，并沿着半导体内一定方向传输 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，它是光纤的一个基本参数、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，他的结构特点是有一个（真空管），
光电知识点总结
光电知识点总结 光电技术是一门涉及光和电的交叉学科，主要研究光和电能量之间的相互转换和作用规律。光电技术涉及到光电器件的设计、制造和应用，涵盖了光电转换、光电检测、光电调制等 方面的内容。光电技术已经成为现代科技发展的重要领域，在通讯、医疗、能源、环境等 领域都有着广泛的应用。 一、光电效应 1. 光电效应概述 光电效应是指材料受到光照射后，发生电子的发射、传输或者输运现象的过程。光电效应 包括外光电效应和内光电效应两种。外光电效应是指光照射在材料表面，引起材料表面电 子的发射，产生光电流现象；内光电效应是指光照射在材料内部，通过光生载流子（电子-空穴对）的发生，从而产生光电流。 2. 外光电效应 外光电效应是指光照射在金属或半导体表面时，引起金属或半导体表面电子的发射，产生 光电流现象。外光电效应是实现光电转换的关键过程，应用广泛。 3. 内光电效应 内光电效应是指在光照射下，材料内部的电子-空穴对的产生和输运过程。内光电效应是 光电器件的工作原理，包括光电二极管、太阳能电池等。 二、光电器件 1. 光电二极管 光电二极管是一种能够将光信号转化为电信号的光电转换器件。光电二极管分为光电探测 二极管和光发射二极管两种。 光电探测二极管是将光信号转化为电信号的光电器件，主要应用于光通信、光电传感等领域。光发射二极管是将电信号转化为光信号的光电器件，主要应用于光通信、显示屏等领域。 2. 光电场效应器件 光电场效应器件是一种基于光电效应的半导体器件，主要包括光电场效应晶体管、光电场 效应器件。光电场效应器件主要应用于光电调制、光电开关等领域。 3. 太阳能电池
太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的光电转换器件，是目前能源领域的热门技术之一。太阳能电池主要包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池等。 4. 光电晶体管 光电晶体管是一种能够实现光电转换的半导体器件，是现代光电器件中最重要的一种。光 电晶体管主要应用于光电检测、光电调制、光电放大等领域。 5. 光电压控振荡器 光电压控振荡器是一种利用光电效应实现振荡的器件，主要应用于射频领域、光通信领域等。 6. 光电放大器 光电放大器是一种能够实现光信号放大的器件，主要应用于光通信、光电放大等领域。 三、光电调制 1. 光电调制概念 光电调制是指通过光电效应实现光信号的调制，可以将模拟电信号转化为光信号，也可以 实现光信号的调制。 2. 光电调制技术 光电调制技术主要包括直接调制技术、间接调制技术和外调制技术。 直接调制技术是直接利用半导体器件或光电晶体管等器件实现光信号的调制；间接调制技 术是通过光调制器实现光信号的调制；外调制技术是通过外部调制器实现光信号的调制。 3. 光电调制应用 光电调制技术主要应用于光通信、光电调制、光电信号处理等领域，是现代通信技术中的 关键技术之一。 四、光电检测 1. 光电检测器件 光电检测器件是一种利用光电效应进行光信号检测的器件，主要包括光电探测器、光电二 极管等。 光电探测器是一种利用光电效应将光信号转化为电信号的器件，主要应用于光通信、光电 传感等领域。光电二极管是一种利用光电效应将光信号转化为电信号的器件，主要应用于 光通信、光电传感等领域。
光电检测技术的现状及发展趋势
光电检测技术的现状及发展趋势光电检测作为光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术,主要包括光信息获取、光电变换、光信息测量以及测量信息的智能化处理等,具有精度高、速度快、距离远、容量大、非接触、寿命长、易于自动化和智能化等优点,在国民经济各行业中得到了迅猛的发展和广泛的应用,如光扫描、光跟踪测量,光纤测量,激光测量,红外测量,图像测量,微光、弱光测量等,是当前最主要和最具有潜力的光电信息技术;本文从光电检测技术本身特点出发,分析其发展现状及发展趋势; 一、光电检测技术的概述 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强噪声中提取有用信号,同时提高测系统输出信号的信噪比; 光电检测的系统机构比较简单,分为信号的处理器,受光器,光源;在实际检测过程中,受光器在获得感知信号后,就会被反映为不同形状、颜色的信号,同时根据这些器件所处在的不同位置,就能够将他分为反射型与透过型的两种比较的模式;光电检测的媒介光应当是自然的光,例如白炽灯或者萤光灯;特别是随着这些技术的
发展,光电技术也取得的非常好发展;由于投光器在发出光后,会以不一样的方式触摸这些被检测物中,直到照射到检测系统中的受光器中,同时受光器在此刺激下,会产生一定量的电流,这就是我们常说的光敏性的原件,实际生活中应用比较广泛的有三极管、二极管; 光电检测技术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;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,它具有高精度、高速度、远距离、大量程、非接触测量等特点; 二、光电检测技术的发展现状 随着科技发展的日新月异,光电检测技术已经发展出纳米、亚纳米高精度的光电测量新技术；小型、快速的微型光、机、电检测系统在各个领域应用越来越广泛;非接触、快速在线测量已经取代原始的接触式,较缓慢的检测技术,并向微空间三维测量技术和大空间三维测量技术方向发展；闭环控制的光电检测系统,实现光电测量与光电控制一体化;向人们无法触及的领域发展;光电跟踪与光电扫描测量技术等先进的光电检测技术的进步和广泛应用将对人们生活,工业生产甚至国防科技产生巨大影响和改革;随着光纤传感技术的飞速发展,光纤气体传感器也得到了广泛的研究和应用;它具有灵敏度高、响应速度快、防燃防爆、不受电磁干扰、可以实现光信号的长距离传输和现场实时遥测等优点,所以对光电检测方法研究的关注也一直在增加; 随着光纤光栅传感器的广泛应用,光纤光栅传感信号的检测系统也有了很大的发展;相比于传统采用单色仪、光谱仪扫描等方式来检测光纤光栅传感信号的方式,采用光电转换方式,即把对光强信号的测量转变为对电压信号的测量方式有它的优
光电探测器实验报告
光电探测器实验报告 光电探测器实验报告 引言： 光电探测器是一种能够将光信号转换为电信号的装置，广泛应用于光学通信、 光电测量等领域。本实验旨在通过实际操作，了解光电探测器的工作原理、特 性以及应用。 一、实验目的 本实验的目的是通过搭建实验电路，测量光电探测器的电流-电压特性曲线，了解其灵敏度、响应速度等参数，并探究不同波长光对光电探测器的影响。 二、实验装置与方法 本实验所用的主要装置有光电探测器、光源、电流电压源、示波器等。首先， 将光电探测器与电流电压源相连接，然后将示波器与光电探测器并联，最后将 光源对准光电探测器。在实验过程中，我们将改变电流电压源的输出电压，记 录光电探测器的输出电流，并观察示波器上的波形。 三、实验结果与分析 通过实验测量，我们得到了光电探测器的电流-电压特性曲线，如图1所示。从图中可以看出，当电压较小时，光电探测器的输出电流较小，随着电压的增加，输出电流逐渐增大。当电压达到一定值后，输出电流基本保持稳定。这是因为 在低电压下，光电探测器的内部电场较弱，电子-空穴对的产生较少，因此输出电流较小。随着电压的增加，内部电场增强，电子-空穴对的产生增多，导致输出电流增大。当电压达到一定值后，内部电场已经达到饱和，此时输出电流基 本保持稳定。
图1 光电探测器的电流-电压特性曲线 另外，我们还对不同波长光对光电探测器的影响进行了实验。通过改变光源的波长，我们测量了不同波长下光电探测器的输出电流。实验结果显示，当光源的波长与光电探测器的工作波长匹配时，输出电流最大。这是因为光电探测器对特定波长的光敏感度最高，其他波长的光则会引起较小的输出电流。这一特性使得光电探测器在光学通信等领域中具有重要的应用价值。 四、实验总结 通过本次实验，我们深入了解了光电探测器的工作原理和特性。光电探测器的电流-电压特性曲线反映了其灵敏度、响应速度等重要参数。同时，不同波长光对光电探测器的影响也得到了验证。这些实验结果有助于我们更好地理解光电探测器的应用和优化设计。 在实验过程中，我们也发现了一些问题。例如，光电探测器的输出电流受环境光的影响较大，因此在实际应用中需要采取一定的屏蔽措施。此外，光电探测器的响应速度也会受到器件本身的特性和外部电路的影响，需要进一步研究和优化。 总之，本实验通过实际操作，使我们对光电探测器有了更深入的了解。光电探测器作为一种重要的光学器件，在通信、测量等领域有着广泛的应用前景。希望通过今后的学习和研究，能够进一步发展和改进光电探测器，推动光学技术的发展。
2021年光电检测知识点总结
辐射学和光度量学基本概念 辐射度学单位是纯粹物理量单位，例如，熟悉物理学单位焦耳和瓦特就是辐射能和辐射功率单位，光度学所讨论内容仅是可见光波传播和量度，因而光度学单位必要考虑人眼响应，包括了生理因素。例如，光度学中光功率单位不用瓦特而用流明。其他基本概念点源：照度与距离之间平方反比定律扩展源：朗伯源辐出度与辐亮度间关系漫反射面：漫反射体视亮度与照度间关系定向辐射体 例题，已知太阳辐亮度为2x107W/(m2.sr)，太阳半径6,957x108m，地球半径 6.374x106m，太阳地球平均距离为1.496x1011m，求太阳辐出度、辐强度、辐通量及地球接受辐通量，大气边沿辐照度。黑体辐射定律绝对黑体：任何温度、任何波长入射辐射吸取比都等于1。任何物体单色辐出度和单色吸取比之比，等于同一温度下绝对黑体单色辐出度。（强吸取体也必是强发射体。）光谱辐出度随波长持续变化，每条曲线只有一种极大值；不同温度曲线彼此不相交；某一波长上，温度越高，光谱辐出度越大；随温度升高，曲线峰值相应波长向短波方向移动；波长不大于λm某些能量约占25%，波长不不大于λm能量约占75%； 维恩位移定律 (Wien‘s Displacement Law )将普朗克公式对波长λ求微分后令其等于0，则可以得到峰值光谱辐出度所相应波长λm与绝对温度T关系。维恩位移定律 (Wien's Displacement Law )当黑体温度升高时，辐射曲线峰值波长向短波长方向移动。 黑体，灰体和选取性发射体，发射率与材料性质及表面状态关于，随物体自身温度和辐射波长而变化，并随观测方向而有不同。（光谱发射率、半球发射率、方向发射率…）发射率不随波长变化且不大于1物体称灰体；发射率随波长
光电效应实验总结和结论
光电效应实验总结和结论 光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会发生电子的发射现象。这一现象被广泛应用于光电器件和光电技术领域。本文通过进行光电效应实验，总结和得出结论。 实验过程中，我们使用了一个光电效应实验装置，包括光源、金属阴极、电流计和电压源等。首先，我们将金属阴极与电路连接，让电流计能够检测到阴极上的电流变化。然后，我们调节光源的光强和电压源的电压，观察阴极上的电流变化情况。 在实验中，我们发现以下几个重要现象和结论： 1. 光电流与光强正相关：随着光强的增加，阴极上的光电流也随之增加。这是因为光强越大，光子的能量越高，对金属阴极上的电子产生的动能也越大，从而使光电流增加。 2. 光电流与光频率正相关：光电流随光频率的增加而增加。光子的能量与光频率成正比，因此高频率的光子能够给金属阴极上的电子带来更大的动能，从而使光电流增加。 3. 光电流与阴极材料有关：不同的金属材料对光电效应的响应不同。例如，钠金属对紫外光有很高的响应度，而铜对紫外光的响应度则较低。这是因为不同金属的功函数不同，功函数越小，对光的敏感度越高，光电流越大。
4. 光电流与电压关系：在一定的光强和光频率条件下，阴极上的光电流随着电压的增加而逐渐饱和。这是因为当电压增加到一定程度时，电场强度足够大，能够将光电子从金属阴极上加速到足够远的地方，使其不再返回阴极，从而使光电流饱和。 光电效应实验结果表明，光强、光频率、阴极材料和电压等因素对光电效应有重要影响。通过调节这些参数，我们可以控制和优化光电器件的性能。此外，这些实验结果也验证了光电效应理论的正确性，为光电技术的应用提供了实验依据。 光电效应的应用非常广泛，例如太阳能电池、光电倍增管和光电导等器件都基于光电效应原理。通过对光电效应的研究和实验，我们可以更好地理解和掌握光电技术，为人类社会的发展和进步做出贡献。
光电检测课程总结
1.光电检测技术的特点 高精度：从地球到月球激光测距的精度达到1米。 高速度：光速是最快的。 远距离、大量程：遥控、遥测和遥感。 非接触式检测：不改变被测物体性质的条件下进行测量。 寿命长：光电检测中通常无机械运动部分，故测量装置寿命长，工作可靠、准确度高，对被测物无形状和大小要求。 数字化和智能化：强的信息处理、运算和控制能力。 2.简述本征吸收、杂质吸收。 本征吸收:电子从价带激发到导带引起的吸收称为本征吸收, 当一定波长的光照射到半导体上时，电子吸收光后能从价带跃迁入导带，显然，要发生本征吸收，光子能量必须大于半导体的禁带宽度Eg。 杂质吸收:由光纤材料的不纯净而造成的附加吸收损耗 (二章38-43)3.外光电效应、内光电效应、光伏效应 外光电效应：固体受光照后从其表面逸出电子的现象称为光电发射效应或外光电效应。当金属或半导体受到光照射时，其表面和体内的电子因吸收光子能量而被激发，如果被激发的电子具有足够的能量，足以克服表面势垒而从表面离开，产生了光电子发射效应。被光逸出的电子称为光电子,基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。 内光电效应：物质受到光辐射的作用后，内部电子能量状态产生变化，但不存在表面发射电子的现象。 (二章57）光伏效应：又称光生伏特效应，是指由内建电场形成势垒，此势垒将光照产生的电子空穴对分开，从而在势垒两侧形成电荷堆积，产生光生电动势的效应。 (二章91-112)4.简述光电探测器的特性参数。 响应特性、噪声特性、量子效率、线性度、工作温度 响应度（或称灵敏度）：是光电探测器输出信号与输入光功率之间关系的量度。描述的是光电探测器件的光电转换效率(响应度是随入射光波长变化而变化的,响应度分电压响应率和电流响应率)[电压响应度:光电探测器件输出电压与入射光功率之比;电流响应度:光电探测器件输出电流与入射光功率之比;光谱响应度：探测器在波长为λ的单色光照射下，输出电压或电流与入射的单色光功率之比;积分响应度：检测器对各种波长光连续辐射量的反应程度;响应时间：响应时间τ是描述光电探测器对入射光响应快慢的一个参数(上升时间：入射光照射到光电探测器后，光电探测器输出上升到稳定值所需要的时间。下降时间：入射光遮断后，光电探测器输出下降到稳定值所需要的时间。);频率响应：光电探测器的响应随入射光的调制频率而变化的特性称为频率响应] 噪声特性:在一定波长的光照下光电探测器输出的电信号并不是平直的，而是在平均值上下随机地起伏，它实质上就是物理量围绕其平均值的涨落现象[光电探测器常见的噪声：热噪声、散粒噪声、产生-复合噪声、1/f噪声] 工作温度：工作温度就是指光电探测器最佳工作状态时的温度。光电探测器在不同温度下，性能有变化。 5.光子器件和热电器件的区别 光子器件：响应波长有选择性，一般有截止波长，超过该波长，器件无响应。响应快，吸收辐射产生信号需要的时间短，一般为纳秒到几百微秒。 热电器件：响应波长无选择性，对可见光到远红外的各种波长的辐射同样敏感，响应慢，一
光电实验心得体会
光电实验心得体会 在进行光电实验的过程中，我体会到了科学实验的无穷魅力。以下是我对这次实验的心得体会。 首先，在进行光电实验之前，我对光电效应的理论知识有一定的了解。但是，通过实验的操作和观察，我更加深入地理解了这一现象的本质。光电效应是指当光照射到某些金属表面时，会产生电子的释放或移动。通过实验的过程中，我们通过调节光强、波长和金属材料等因素，观察光电效应的变化，获得了更加具体的实验数据。实验结果与理论相符，进一步加深了对光电效应的理解。 其次，在实验中我还收获了一些关于仪器的使用技巧。在实验中，我们使用了光电效应实验仪器，如光电效应盒、光电倍增管等。通过操作这些仪器，使得实验过程更加简便和准确。例如，我们需要根据实验要求调节光源的强度和波长，这就要求我们熟悉光源的调节方法。同时，在数据采集和记录过程中，我们也学习到了一些实验技巧，如准确读取仪器上的指示值、注意数据误差的范围等。这些技巧对于进行科学实验十分重要，并且也提高了我的实验操作能力。 此外，在实验中，团队合作也是非常重要的一环。我们分组进行实验，每个人都有自己负责的部分。在实验过程中，要相互协作，进行良好的沟通和协调，以保证实验顺利进行。例如，每个人可以负责一个特定的数据记录，然后比对结果，确保数据的准确性。实验结束后，我们还要共同分析实验结果，总结得出结论。通过团队合作，我学习到了如何与他人合作、分工
合作、集思广益的重要性。 最后，通过这次光电实验，我也认识到科学实验的重要性。科学实验不仅可以验证理论，还可以开拓新的领域和发现新的现象。通过实验，我们可以直观地观察和感受某一现象，而不仅仅停留在纸上谈兵。实验过程中的观察和总结，对于我们对科学问题的理解和解决能力提供了极大的帮助。实验还可以培养我们的动手能力和实践能力，提高我们的问题解决能力和创新意识。因此，我将更加重视科学实验的学习和实践，以更好地理解和应用科学知识。 总的来说，光电实验是一次充实而有意义的实践活动。通过实验，我不仅加深了对光电效应的理解，还学习到了科学实验的重要性和操作技巧。通过团队合作和数据分析，我提高了与他人合作的能力和问题解决能力。这次实验不仅是对理论知识的巩固，还培养了我对科学的热爱和探索精神。相信在未来的学习和研究中，我会更加深入地理解和应用光电效应的知识，为科学的进步做出自己的贡献。
光学检测个人年终工作总结3篇
光学检测个人年终工作总结3篇 下文是我为您精心整理的《光学检测个人年终工作总结3篇》，您浏览的《光学检测个人年终工作总结3篇》正文如下： 光学检测个人年终工作总结第1篇 按照上级领导的要求，现将我个人202X年在光学检测工作期间的工作学习生活情况总结汇报如下： 一、政治思想方面 要做好光学检测工作，必须要有正确的政治思想。我多年来认真学习*的理论，用*的理论武装自己的头脑，在工作上我养有吃苦耐劳、善于专研的敬业精神和求真务实的工作作风。我服从公司的工作安排，紧密结合岗位实际，完成各项工作任务。在实际工作中，我坚持l精益求精，一丝不苟l的原则，认真对待每一件事，认真对待每一次检测，保证工作质量，受到了上级领导和职工群众的好评，为光学检测事业的发展作出了自己的贡献。 二、工作情况
1、认真做好日常本职工作 作为一名光学检测员，我主要负责的是检测所交付的物镜，目镜及上棱镜是否符合标准。日常工作中我主要是坚持高度重视、以细致为主，利用精密测角器测上棱镜角偏，光具座检测焦截距，杂光仪测杂光，光透过率检测仪检测透过系数等。再进行数据采集、数据分析、数据传输等操作，在我负责的检测中，一定要做到一丝不苟，反复检测，确保检测物质量过关，符合标准。今年公司任务很重，任务数量上创历年新高。由于时间比较紧，中秋和国庆都没有休息，加班加点的在第一时间把产品检测出来。在检测的过程中常常因为一丁点的错误被弄地焦头烂额，或者各种因素的干扰必须反复检测，饿着肚子加班不在乎，汗水湿透了衣裳也不在乎，因为我知道这是我的工作职责，虽然累点、辛苦些，但这是我的义务，所以我绝不因此而有丝毫抱怨，我必须按时按质地完成自己的工作。 2、参加技术大练兵，不断提高自身技能素质 实践证明，只有娴熟的技能和过硬的本领才能做好一切工作，要想适应公司*发展的要求，逐步提高光学检测的技术素质，首当其冲的是l练兵l，目的就是不断提高自己的光学检测知识。使自己能够熟练使用精密测角器，光具座，杂光仪，光透过率检测仪等检测设备，能够出色完成物