光电检测技术第6章
对于三级级联像增强器，若单级的分辨率大于 50 lp／mm，三级可达 30～ 38 lp／ mm，亮度增益可达 10 。
5
2．微通道板像增强器 微通道板像增强器有两种结构形式：双近贴式和倒像式。双近贴式像增强器，如图 6 −11 所示，用微 通道板代替图 6− 2 中的电子光学系统，实现电子图像增强。而且其光电阴极、微通道板、荧光屏三者相 互靠得很近，故称双近贴。光电阴极发射的光电子在电场作用下，进入微通道板输入端，经 MCP 电子倍 增和加速后打到荧光屏上，输出光学图像。这种管子体积小、重量轻、使用方便，但像质和分辨率较差。 图 6− 12 是倒像式像增强器，它与单级像管结构十分相似，只是在电子光学系统与荧光屏之间插入微 通道板，像增强器的输入端、输出端均采用光纤面板。其原理是：输入光纤面板上的光电阴极发射的电子 图像，经电子光学系统聚焦、加速并经微通道板倍增后，在荧光屏上成一倒立实像，故也称为倒像管。它 具有较高的像质和分辨率。改变微通道板两端电压即可改变其增益，此种管子还具有自动防强光的优点。 微通道板像增强器属于第二代像增强器。
3．选通式变像管 在图 6− 8 所示变像管的光电阴极和阳极间增加一对 带孔阑的金属电极——控制栅极，就成为选通式变像管， 如图 6− 9 所示。 只要改变栅极的电压就可控制变像管的导 通。因此只要使选通式变像管的工作周期与光源的调制周 期一样，同步工作，便可提高图像的对比度和图像质量。
6．2． 2 常见像增强器 1．级联式像增强器 级联式像增强器(见图 6− 10(a))是由几个分立的单级变像管组合而成， 图 6− 10(b) 为三级级联式像增强 器的结构示意图。为了保证连接后的成像效果，要做到以下两个方面。 第一，图中每个单级变像管的输入和输出都用光纤面板制成，便于级与级之间的耦合。 第二，必须注意荧光屏和后级光电阴极的光谱匹配，即荧光屏发射的光谱峰值与光电阴极吸收的峰值 波长相接近，而最后一级荧光屏的发射光谱特性应与人眼的明视觉光谱光视效率曲线相一致。
6．1． 2 像管的特性参量 1．光谱响应特性和光谱匹配 像管的光谱响应特性由光电阴极的响应特性决定，因此描述像管光谱响应特性的参量 ( 光谱灵敏度、 量子效率、积分灵敏度和光谱特性曲线等)，与第 5 章中光电阴极的参量一致，这里不再重复。
光谱匹配是指像管的光源与光电阴极、光电阴极与荧光屏、荧光屏与人眼视觉函数之间的光谱分布匹 配，即两两光谱响应曲线的重合程度大小，如果重合得好，则匹配良好，将获得较高的整管灵敏度。 2．增益特性 亮度增益是荧光屏的光亮度 Ba 和入射至光电阴极面上的照度 Ek 之比，以 GB 表示。
真空成像器件被广泛地应用在医学及工业上的图像测量、零件微小尺寸及质量的检验、光学干涉图像 判读等，它也可以作为机器视觉一自动瞄准、定位、跟踪、识别和控制等，同 时又是运动图像获得和图像测量中的关键部件，是现代光电测量技术的重要器件之一。 6． 1 像管 像管包括变像管和像增强器。变像管是一种能把各种不可见辐射(红外，紫外和 x 射线)图像转换成可 见光图像的真空光电成像器件。 像增强器是能把微弱的辐射图像增强到人眼可直接观察的真空光电成像器 件，因此也称为微光管。变像管和像增强器统称为像管，都具有光谱变换、图像增强和成像的功能。 6．1． 1 像管结构和工作原理 像管由 3 个基本部分组成，如图 6− 2 所示。一是光电变换部分，即光电阴极，它可以使不可见光图 像或亮度很低的光学图像，变成光电子发射图像；二是电子光学部分，即电子透镜，有电聚焦和磁聚焦两 种形式，它可以使光电阴极发射出来的光电子图像，在保持相对分布不变的情况下进行加速；三是电光变 换部分，即荧光屏，它可以使打到它上面的电子图像变成可见光图像。
1．光电阴极 光电阴极使不可见的亮度很低的辐射图像转换成电子图像。像管中常用的光电阴极有 4 种：银氧铯光 电阴极、 单碱和多碱光电阴极、 各种紫外光电阴极， 以及灵敏度高、 响应波长范围宽的负电子亲合势 (NEA) 光电阴极。 2．电子光学系统 电子光学系统对电子施加很强的电场，使电子获得能量，因而能将光电阴极发出的电子束加速并聚焦 成像在荧光屏上，从而实现图像亮度的增强，使荧光屏发射出强得多的光能。 电子光学系统有两种形 式，即静电系统和电磁复合系统。前者靠静电场的加速和聚焦作用来完成，后者靠静电场的加速和磁场的 聚焦作用来共同完成。 静电系统又可分为非聚焦型和聚焦型两种：非聚焦型电子光学系统结构的像管，一般由光电阴极和阳 极(与荧光屏在一起)构成。两者平行且距离很近，所以这种像管又称近贴式像管。工作时两极之间加上高 压，形成纵向均匀电场，只能对光电子起到加速作用，不能聚焦成像，所以从光电阴极上同一点发出的不 同初速的光电子，不能在荧光屏上会聚成一个像点，而是一个弥散圆斑。因此，近贴式像管的分辨率较低。 静电聚焦型电子光学系统有双圆 筒电极系统和双球面电极系统两种形 式，如图 6− 3 所示。从图中可知，从光 电阴极发出的电子只能从阳极中间的小 孔通过；由等位线可以看出：电子从阴 极到阳极运动过程中会受到聚焦和加 速，然后射向荧光屏，并在荧光屏上成 一倒像，如图 6− 4 所示。
如图 6− 14 所示，图像放大像管是由光电阴极、磁性线圈(放大、聚焦、偏转)、微通道板及荧光屏组 成的磁聚焦型像管。通过调节聚焦线圈的电流对输出的图像进行变焦，并由偏转线圈将光电阴极面上形成 的部分电子图像进行放大，然后在整个荧光屏上成像，从而实现对目标的细微局部进行图像放大和增强， 方便人们观察目标的详细结构。 这种管子的极限分辨率，可从放大率为 1 时的 40 lp／ mm 提高到放大率为 21． 6 时的 400 lp／ mm。
EBI
式中，Bb 为暗背景亮度。 4．分辨率
Bb GB
(6−3)
所谓分辨率是指当标准测试板通过像管后， 在荧光屏的每毫米长度上用目测法能分辨开的黑白相间等 宽距条纹的对数，单位是每毫米线对数，记为 lp／ mm。 6． 2 常见像管 6．2． 1 常见变像管 1．红外变像管 红外变像管结构如图 6− 8 所示。该管由光电阴极、阳极和荧光屏三部分组成。当红外光入射至光电 阴极时，发射与红外辐射图像强度分布成正比的电子流，经阳极和阴极(阳极 电压一般为 12~16 kV)构成的电子透镜聚焦和加速，在荧光屏上形成可见光图像。
2．多功能像增强器 多功能像增强器由光电阴极、电子光学系统、栅极 偏转板、 旋转线圈、 微通道板和荧光屏组成， 如图 6− 15 所示。其工作原理是把投射到光电阴极上的微弱光学图 像，转换成电子图像，再由电子光学系统聚焦，经 MCP 增强后在荧光屏上显示出可见光图像。改变加在偏转板 上的电压可使图像朝 x 和 y 两个方向移动， 使图像放大； 改变电极 G。电压可改变光电子速度，使图像增亮；管 子后部所加的平行于管轴的均匀磁场可使图像旋转，旋 转的角度正比于所加的磁场强度。 多功能像增强器采用磁场使图像旋转和平移，有利 于完成识别图像所需要的大部分预处理工作。它应用于 光学字符阅读器、光学数据处理和遥感图像识别系统等方面。 3．位置敏感传感器像管 图 6− 16 是位置敏感传感器像管的结构示意图。它用位置敏感传感器(PSD)代替了一般像管的荧光屏， 并多加了几个 MCP 板。这种像管的工作原理是：从目标来的入射光子被光电阴极转换成光电子，经电子 透镜、3 块 MCP 倍增放大(107)后，这些电子群被加速注入位置敏感传感器的敏感面并产生大量的电子一 空穴对，最后从位置敏感传感器输出电极以脉冲电流形式输出。图 6− 17 所示为位置敏感传感器像管工作 原理图，经过相应运算就能求出目标的位置。另外，只要对入射光子的位置计数以随机取的方式累积，也 可以按其顺序形成微光图像。
复合聚焦电子光学系统(即电磁聚焦系统)中既有磁场也有电场。如图 6− 5 所示，该系统的磁场是由像 管外面的长螺线管通过恒定电流产生的，电场是由光电阴极和阳极间所加直流高压产生的。因此，从光电 阴极面上发出的电子在纵向电场和磁场的复合作用下，都能以不同螺旋线向阳极前进；由阴极面上同一点 发出的电子，只要在轴向有相同的初速度，如图 6− 6 所示就能保证在一个周期之后相聚于一点，起到聚 焦作用。 磁聚焦的优点是聚焦作用强，容易调节，边缘像差小，分辨率高，缺点是体积和重量较大，结构较复 杂。
3．第三代像增强器 负电子亲合势光电阴极的优点已在第 5 章中作过详细介绍。 这种光电阴极在可见光范围和近红外区都 有较高的灵敏度和量子效率。第二代像增强器的微通道板结构配以负电子亲合势光电阴极，就构成第三代 像增强器。这种像增强器能同时起到光谱变换和微光增强的作用，因此可做到一机二用。 4．X 射线像增强器 X 射线像增强器实质是一种变像管， 它的作用是将不可见的 X 射线图像转换成可见光图像， 并使图像 亮度增强。如图 6− 13 所示，一般的 X 射线像增强器是由输入转换屏、光电阴极、电子光学系统和输出荧 光屏几部分组成的。工作过程如下：X 射线通过被检体后，在输入转换屏前形成被检体的 X 射线图像，此 图像轰击转换屏后转换成微弱的可见光图像；微弱的可见光图像激发相邻的光电阴极发射相应的电子图 像；光电子流被电子光学系统聚焦和加速；高能电子激发输出荧光屏，将电子图像转换成尺寸缩小而亮度 增强的可见光图像。
把用 CsI：Na 材料做转换屏的增强器称为第二代 X 射线像增强器；把含有 MCP 板的 X 射线像增强器称 为第三代，如图 6− 13(b)所示。第三代 X 射线像增强器灵敏度高，在一般室内光线下可直接观察和照明。 X 射线像增强器常用在医疗诊断和工业探伤等方面。 6．2． 3 特殊变像管 1．图像放大像管
3．荧光屏 荧光屏的作用是在高速电子的轰击下将电子图像转换成可见光图像。 一般要求荧光屏不仅应具有高的 转换效率，而且屏的发射光谱要同人眼或与之耦合的下级光电阴极的吸收光谱一致。常见荧光屏发光材料 的光谱发射特性如图 6− 7 所示。 通常在电子入射的一边镀上铝层。这样可以引走荧光屏上积累的负电荷，同时避免光反像管 3.摄像管 4.光导靶和存储靶 5.摄像管的特性参数 6.摄像管的发展方向
光电成像器件是能输出图像信息的一类器件，它包括真空成像器件和固体成像器件两大类。如图 6− l 所示。
《传感器与检测技术》高教(4版) 第六章
差动变压器位移计
当铁芯处于中间位置时，输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向右移动时，则输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向左移动时，则输出电压: UU 21 U 220
输出电压的方向反映了铁芯的运动方向，大小反映了铁 芯的位移大小。
差动变压器位移计
输出特性如图所示。
差动变压器位移计
角度的精密测量。 光栅的基本结构
1、光栅：光栅是在透明的玻璃上刻有大量平行等宽等 距的刻线构成的，结构如图。
设其中透光的缝宽为a，不透光的缝宽为b，
一般情况下，光栅的透光缝宽等于不透光
的缝宽，即a = b。图中d = a + b 称为光
栅栅距（也称光栅节距或称光栅常数）。
光栅位移测试
2、光栅的分类
1、激光的特性
（1）方向性强
（2）单色性好
（3） 亮度高
（4） 相干性好
2、激光器
按激光器的工作物质可分为以下几类： （1）固体激光器：常用的有红宝石激光器、钕玻 璃激光器等。
（2）气体激光器：常用的为氦氖激光器、二氧化 碳激光器、一氧化碳激光器等。
激光式传感器
（3） 液体激光器：液体激光器分为无机液体激光器 和有机液体激光器等。
数小，对铜的热电势应尽可能小，常用材料有： 铜镍合金类、铜锰合金类、镍铬丝等。 2、骨架：
对骨架材料要求形状稳定表面绝缘电阻高， 有较好的散热能力。常用的有陶瓷、酚醛树脂 和工程塑料等。 3、电刷：
电刷与电阻丝材料应配合恰当、接触电势 小，并有一定的接触压力。这能使噪声降低。
电位器传感器
电位计式位移传感器
6.2.2 差动变压器位移计结构
1-测头； 2-轴套； 3-测杆； 4-铁芯；5-线圈架； 6-导线； 7-屏蔽筒；8-圆片弹簧；9-弹簧； 10-防尘罩
光电检测技术-教学大纲6
光电检测技术教学大纲一、课程基本信息课程名称：光电检测技术（Optoelectronic Detection Technology）课程对象: 光学、通信、自动化等专业课程类别：选修课课程学时：32二、教学目的及要求光电检测技术是电子信息学科的主要应用课程之一，她综合了光电子学、模拟电路、数字电路、计算机接口技术等学科的内容，是光学、通信、自动化控制等专业可选修的重要专业课程。
本课程的目的：在牢固掌握光辐射度量和半导体物理的基本规律、基本理论基础上，学习工业生产中实际使用的光电、热电检测器件、发光器件的原理、分类和选用，再结合实际检测需要设计检测电路、检测系统，培养学生对实际光电检测系统的分析和设计能力，掌握从理论到生产实践应用的过程、方法及分析解决具体实际问题的能力，同时也为毕业工作的起到桥梁作用。
本课程的基本要求：1．牢固掌握光电检测系统的用到的三大基本理论（辐射与光度量、半导体物理、光电效应）和电路的基本定理。
2．牢固掌握光电检测器件的原理、分类、性能参数指标及其应用选择。
3．熟悉了解热电检测器件的原理、分类、性能参数指标及其应用选择。
4．掌握发光与耦合器件的基本原理、结构、性能参数指标及其应用选择。
5．牢固掌握光电信号的数据采集方法以及与PC机接口进行数据处理方法，学会在实际检测系统中的接口和编程。
三、教学内容第一章绪论第二章光电检测技术基础（4学时）课程要求: 光的基本性质和光辐射度量；半导体物理基础；光电效应。
2.1 光的基本性质2.2 辐射与光度学量2.3 半导体基础知识2.4 光电效应第三章光电检测器件（6学时）课程要求:器件的性能参数、真空器件、半导体器件，各类器件的性能比较和应用选择。
3.1 光电器件的类型与特点3.2光电器件的基本特性参数3.3 半导体光电器件•光电导器件:光敏电阻•光伏器件: 光电池/光电二极管/三极管3.4 真空光电器件•光电管•光电倍增管3.5 热电检测器件•热敏电阻•热电偶和热电堆•热释电探测器件第四章发光、耦合和成像器件（4学时）课程要求:发光二极管、激光器、光电耦合器件。
第6章 位移的检测
第6章
位移的检测
6.2
光栅传感器测量位移
2. 辨向原理
在莫尔条纹移动的方向上设置两套相距m±1/4莫尔条纹宽度的光 电元件。当两光栅尺相对移动时，莫尔条纹随之移动，两套光电元件 可以接受到到2个在相位上依次超前或滞后1/4周期的光强度变化，光 敏元件把光强度变化的转化为相应的相位上超前或滞后90°两组电压 信号，如图6-26所示，经放大、整形后得到两个方波信号u1和u2，分 别送到图6-27所示的辨向电路中。
U o
R1
E
Z1
R2
Z2
E R jL E jL E Z r Uo Z 2 2 Rr jL 2 Rr jL
第6章
位移的检测
6.1
电感式传感器测量位移
（2）变压器电桥
输出电压为
/2 E
E
Z1 A
U
( U o
o
B
Z1 1 )E Z1 Z 2 2
第6章
位移的检测
6.1
电感式传感器测量位移
2．电感式传感器测量电路
电感式传感器的测量电路有交流分压器式、交流电桥式和谐振式等 几种。对于差动式电感传感器通常都采用交流电桥电路。 （1）电阻平衡臂电桥 电阻平衡臂电桥电路如图6-10所示，传感器的两个线圈（阻抗为Z1 和Z2）作为电桥的两个臂，用两个电阻R1、R2作电桥的另外两个臂。 设初始Z1=Z2=Rr+jωL，并且R1=R2=R， 满足电桥平衡条件Z1/ Z2= R1/ R2， 电桥平衡。工作时，Z1=Z+ΔZ，Z2= Z －ΔZ，输出电压为
S0
衔铁 铁心 测杆
（2）变隙式电感传感器
线圈
L
铁心
光电检测技术精品专业课件
三、在军事上的应用
美军研制的未来单兵作战武器
夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术 激光测距仪：可精确的定位目标。
四、检测技术在国防领域的应用
美国国家导弹防御计划---NMD
1.地基拦截器 2.早期预警系统 3.前沿部署(如雷达） 4.管理与控制系统 5. 卫星红外线监测系统
监测系统: 探测和发现 敌人导弹的发射并追踪 导弹的飞行轨道；
16、业余生活要有意义，不要越轨。2021/7/232021/7/23Jul y 23, 2021
17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。2021/7/232021/7/232021/7/232021/7/23
光电检测技术
光电传感器：
– 基于光电效应，将光信号转换为电信号的一种光电器件 – 将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出。
硅原子数百万分之一的杂质时，电导率为2 /(欧姆•厘米))
半导体导电能力及性质受光、电、磁等作用的影 响。
本征和杂质半导体
本征半导体就是没有杂质和缺陷的半导体。
在绝对零度时，价带中的全部量子态都被电子占据，而 导带中的量子态全部空着（半导体的共价键结构，能带、 电子、空穴对，载流子）。温度升高，导电能力增强， 电子、空穴对
光电检测技术 与应用
教材
《光电检测技术与应用》郭培源 编著 北京航空航天大学出版社
参考书目
《光电检测技术》曾光宇等编著 清华大学出版社 《激光光电检测》吕海宝等编著 国防科技大学出版社 《光电检测技术》雷玉堂等编著 中国计量出版社
目录
第一章 绪论
第二章 2.1 2.2 2.3 2.4
光电检测技术基础 光的基本性质 辐射与光度学量 半导体基础知识 光电效应
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。
_第六章 光扫描技术
说明F数大于100，则（R－x）值急剧增大，对应平面波失真越小。 因此，对激光扫描系统，一般取F>100为好。 现代光学测试技术
激光束经过扫描系统后的光斑直径，由式（6-27），即 f d 1.27 1.27 Fs (6-28) d0 式中：λ为激光束波长；f为扫描物镜的焦距； FS为扫描物镜的焦距与激光束腰直径的比数。 另一方面，再从衍射角度，即镜框存在的情况下，衍射光斑 的直径是 f (6-29) d k kFD D 式中：f为扫描物镜的焦距；D为扫描物镜的口径； FD为扫描物镜的F数。 由式（6-28）及式（6-29），使d相等，在 D / d 0 2 时，则有
一、计量原理
当扫描反射镜以ω的角速度转动时，激光束的角扫描运动是
t
扫描光束通过物镜3后，形成线扫描运动，扫描线速度是
dh d 2 f 2 f d 2 f v dt dt dt
设被测件尺为D，则
dh D vt t 2 ft dt
当已知ω，测定t，由式（6-1）就可求出D。这就是光扫描计 量的基本关系式。
现代光学测试技术
为保证测量的高精度，光扫描计量系统，必须满足三点基本要 求： （1）激光束应垂直照射被测表面； （2）光束必须对物面作匀速直线扫描运动，即 v （3）扫描时间必须测得很准确。 为保证激光束扫描时始终垂直于被测表面，可采用物体表面 相对激光束作匀速运动。但这种方法，对机构要求很高， 实现困难。所以一般不采用被测物体运动的方式。
后臵扫描 图6-7光扫描的两种基本形式
前臵扫描
现代光学测试技术
目前大多数采用前臵扫描的形式。设光束扫描的长度为L， 扫描光束的光斑直径为d，那么，扫描分辨率N的定义是 L (6-25) N d 对激光来说，高斯光束的束腰直径是 4x d 2 d 02 [1 ( 2 ) 2 ] (6-26) d 0 式中：d为距束腰中心x处的光束直径； d0为初始激光束的束腰直径。 式（6-26）其符号意义示于图6-8。
光电成像技术Chapter直视型光电成像系统与特性分析
E
14LO
D2
f
'
**
10
2021/11/11
§6.2 夜视光电成像系统的主要部件和特性
b. 小的渐晕 斜光束照射时，渐晕导致像面〔光阴极〕边缘相对
于中心的照度会下降，光阴极上照度的不均匀将造成荧 光屏上图像亮度不均匀，边缘的像质变坏，尤其是低信 噪比的夜视微光系统。
c. 宽光谱范围的色差校正 不同种类的成像系统在不同的光谱范围进行校正色
➢有一定的照射范围，照明系统发出光束的散射角应与成
像系统的视场角根本一致，以保证系统观察目标所要求
的照明的同时，尽可能减少自身的暴露；
2021/11/11
25
§6.2 夜视光电成像系统的主要部件和特性
2021/11/11
2
§6.1 直视型光电成像系统的原理
一、直视型主动红外成像系统
直视型主动红外成像系统的主要部件：
红外照明光源、物镜、红外变像管/具有近红外 延伸的像增强器、目镜。发射→大气传输→反射→ 大气传输→接收→光电转换→图像增强→可见光图 像显示
直视型主动红外成像系统的主要应用：
公安、工业监测、医学、科学研究；另外，像管 的选通技术的开展促进了其在军事领域的重要应用， 比方巡航导弹的导航等。
2021/11/11
12
§6.2 夜视光电成像系统的主要部件和特性
(2) 成像物镜的根本类型 成像物镜有三类：折射系统、反射系统和折反射系统. a. 折射系统
折射物镜较易校正像差，可获得较大视场，结构简单，装调 方便。双高斯物镜、匹兹伐物镜，以及它们的改进型。
双高斯物镜：利用厚透镜校正像面弯 曲。应用于较大视场(40~50o)的场合
采用非球面光学和衍射光学元件(衍射光学与微电子 技术相互渗透，基于计算机辅助设计和微米级加工技术 制成的平面浮雕型光学器件)提高系统的成像性2能021/和11/减11 小 镜片数量与体积。微型化、1集4 成化
光电检测技术与应用课后答案
光电检测技术与应⽤课后答案第2章1、简述光电效应的⼯作原理。
什么是暗电流？什么是亮电流？P11答：暗电流指的是在⽆光照时，由外电压作⽤下P-N结内流过的单向电流；光照时，光⽣载流⼦迅速增加，阻值急剧减少，在外场作⽤下，光⽣载流⼦沿⼀定⽅向运动，形成亮电流。
2、简述光⽣伏特效应的⼯作原理。
为什么光伏效应器件⽐光电导效应器件有更快的响应速度？P15答：（1）光⽣伏特效应的⼯作基础是内光电效应.当⽤适当波长的光照射PN结时，由于内建场的作⽤（不加外电场），光⽣电⼦拉向n区，光⽣空⽳拉向p区，相当于PN结上加⼀个正电压。
（2）光⽣伏效应中，与光照相联系的是少数载流⼦的⾏为，因为少数载流⼦的寿命通常很短，所以以光伏效应为基础的检测器件⽐以光电导效应为基础的检测器件有更快的响应速度。
3、简述光热效应⼯作原理。
热电检测器件有哪些特点？P15、P17第3章2、对于同⼀种型号的光敏电阻来讲，在不同光照度和不同环境温度下，其光电导灵敏度与时间常数是否相同？为什么？如果照度相同⽽温度不同时情况⼜会如何？3、为什么结型光电器件在正向偏置时，没有明显的光电效应？它必须在哪种偏置状态？为什么？答：因为p-n结在外加正向偏压时，即使没有光照，电流也随着电压指数级在增加，所以有光照时，光电效应不明显。
p-n结必须在反向偏压的状态下，有明显的光电效应产⽣，这是因为p-n结在反偏电压下产⽣的电流要饱和，所以光照增加时，得到的光⽣电流就会明显增加。
5、光电导器件响应时间（频率特性）受哪些因素限制？光伏器件与光电导器件⼯作频率哪个⾼？实际使⽤时如何改善其⼯作频率响应？6、硅光电池的开路电压为什么随着温度的升⾼⽽下降？影响光电倍增管⼯作的环境因素有哪些？如何减少这些因素的影响？答：温度升⾼时，半导体的导电性将发⽣⼀定的变化，即少数载流⼦浓度随着温度的升⾼⽽指数式增⼤，相对来说多数载流⼦所占据的⽐例即越来越⼩，这就使得多数载流⼦往对⽅扩散的作⽤减弱，从⽽起阻挡作⽤的p-n结势垒⾼度也就降低。
光电检测原理与技术知到章节答案智慧树2023年内蒙古大学
光电检测原理与技术知到章节测试答案智慧树2023年最新内蒙古大学第一章测试1.以下属于光电检测仪器的有（）。
参考答案:光敏电阻2.光电检测系统的组成包括（）。
参考答案:光电探测器;光电检测电路;光源;光学系统3.以下属于光电检测技术的特点的有（）。
参考答案:寿命长;速度快;距离远;精度高4.光电检测技术是对待测光学量或由非光学待测物理量转换成光学量，通过光电转换和电路处理的方法进行检测的技术。
（）参考答案:对5.半导体激光器在激光外径扫描仪中起到提供光源的作用。
（）参考答案:对第二章测试1.可见光的波长范围是（）。
参考答案:380 nm～780 nm2.半导体对光的吸收种类不包括（）。
参考答案:电子吸收3.荧光灯的光谱功率谱是（）。
参考答案:复合光谱4.激光器的发光原理是（）。
参考答案:受激辐射5.视角分辨率的单位通常为（）。
参考答案:lpi6.光调制包括（）。
参考答案:PM;AM;FM7.电光效应反映介质折射率与电场强度可能呈（）。
参考答案:平方关系;线性关系8.大气散射包括（）。
参考答案:瑞利散射;无规则散射;米氏散射9.光纤损耗包括（）。
参考答案:吸收损耗;散射损耗10.参考答案:1.63 lm和5.22×105 cd第三章测试1.以下主要利用光电子发射效应的光电器件有（）。
参考答案:光电倍增管;真空光电管2.可用作光敏电阻的主要材料包括有（）。
参考答案:有机材料;半导体;金属;高分子材料3.以下主要利用光伏效应的光电器件有（）。
参考答案:CIGS电池4.以下属于声光调制晶体的有（）。
参考答案:PbMoO5.以下效应可用于普朗克常量测量的是（）。
参考答案:光电效应6.光伏探测器处于光电导工作模式，其外加偏压为正向偏压。
（）参考答案:错7.光敏电阻的电阻温度系数可正可负。
（）参考答案:对8.光电导探测器的工作原理是多子导电。
（）参考答案:对9.光电倍增管的阳极灵敏度和阴极灵敏度之比是电流增益。
光学测试技术-第6章-光学系统成像性能评测1
武汉大学 电子信息学院
2
§6.1 成像性能评测的基本理论
一、像质评价研究方法
成像光学系统可以看作是一个信息传递或信息转换系统：
PSF(u, v) h(u, v) / h(u, v)dudv
其傅里叶变换即为光学系统的传递函数:
OTF(r,s) PSF(u, v)exp[i2 (ru sv)]dudv
武汉大学 电子信息学院
10
§6.1 成像性能评测的基本理论
定义了光学系统的传递函数后，可以把成像过程在频率域中表 达为：
把物方信息按一定的要求传递或转换至像方。在传递或转换过 程中，伴随着信息的变化及附加的背景或其它衍生信息，因此 输出像与输入物之间仅存在相似性，不存在完全的一致性。
输入物信息
光学成像系统
输出像信息
利用等效于电学与通信系统的方法，一个光学或光电系统 可以被描述成是一个时间/空间滤波器。对于静态的成像光学系 统，通常可以用一个等效的空间滤波器来描述。对于成像系统， 最关心的是其物与像的辐照度分布一致性，以及光度或辐射度 性能和色度性能等三个基本问题。
武汉大学 电子信息学院
11
§6.1 成像性能评测的基本理论
4、复合系统的成像关系
对于由光学系统和光电传感器共同构成的复杂光电成像系统， 可以把整个成像系统视为若干子系统，成像特性既要考虑初始目 标的形状、漫反射特征、景深及光谱成份，也要考虑传输特性、 成像特性、光电传感器的光谱响应特征、噪声、各单元器件的响 应一致性、动态范围等，对完全相干耦合成像，可按光线追击和 光波传播衍射理论，做瞳函数的振幅连乘和波差代数叠加：