光电测试技术-w02
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，则输出信噪比等于输入信噪比的一半，即经光—电转换后信噪比损失了3dB ，在实际应用中还是可以接受的。
由此可见，直接探测方法不能改善输入信噪比。
如果考虑直接探测系统存在的所以噪声，则输出噪声总功率为（2.1.9）式中，222NS NB ND i i i ++分别为信号光，背景光和暗电流引起的散粒噪声。
《光电检测技术》课件
生物医学
光电检测技术在生物医学领域的 应用包括光谱分析、荧光成像、 激光共聚焦显微镜等，有助于疾 病的诊断和治疗。
工业生产
光电检测技术在工业生产中的应 用包括产品质量检测、生产线自 动化控制等，可以提高生产效率 和产品质量。
光电检测技术的发展趋势
智能化
随着人工智能技术的发展，光电检测技术 将逐渐实现智能化，能够自动识别和分类
目标，提高检测精度和效率。
微型化
随着微纳加工技术的发展，光电检测器件 将逐渐微型化，能够应用于更广泛的领域
，如生物医疗、环境监测等。
高光谱成像
高光谱成像技术能够获取目标的多光谱信 息，有助于更准确地分析物质成分和状态 ，是光电检测技术的重要发展方向。
多模态融合
将多种光电检测技术进行融合，实现多模 态信息获取和分析，能够提高检测的准确 性和可靠性。
利用光电检测技术快速读取条形码的设备
详细描述
光电式条形码阅读器通过发射光源和接收装置，快速扫描条形码并将光信号转 换成电信号，实现快速、准确地读取条形码信息。广泛应用于超市、图书馆、 物流等领域，提高信息录入效率和准确性。
光电式指纹识别系统
总结词
利用光电检测技术进行指纹识别的系统
详细描述
光电式指纹识别系统通过发射光源和图像传感器，获取指纹的反射光信号，再转换成电信号进行处理。系统能够 实现高精度、高速度的指纹识别，广泛应用于身份认证、门禁控制等领域，提高安全到探测器表面时，光子与材料中的电子相 互作用，使电子从束缚状态跃迁到导带，形成光生电压或电流，从而实现对光 信号的探测。
03
常见的光伏探测器有硅、锗等。
光子探测器
光子探测器是利用光子效应制成的探测器，主要应用于紫外、可见和近红外波段的探测。
光电检测技术第三章光电检测器件-159页PPT精选文档
子-空穴对。
实际上，() 1
对于有增益的光电器件（如光电倍增管），则
()1，此时改用增益或放大倍数这个参数。
光电检测器件
2、线性度 描述探测器的光电特性或光照特性曲线输出信号与
输入信号保持线性关系的程度。 即在规定的范围内，探测器的输出电量精确地正比
波长
图2 Cs-Sb光电阴极光谱响应曲线
③多碱光电阴极
A、锑钾钠光电阴极：响应度可达50－100μA/lm，在 0.4 μm处量子效率达25％，能耐高温；
B、锑钾钠铯光电阴极：峰值响应度波长在0.42微米附 近，峰值响应度可达230μA/lm，量子效率高；响应 范围较宽。
④碲化铯（紫外）光电阴极：对太阳＆地表面辐射不 敏感，响应范围100－280nm；长波限在290～320微 米。
CCD
热电偶/热电堆 热辐射计/热敏电阻 热释电探测器
光电检测器件
第一节：光电检测器件的基本特征参数 一、有关响应方面的特性参数 1．响应度(或称为灵敏度)-光电转换效能
光电探测器输出信号（输出电压或输出电流）与 输入辐射功率或光通量之比。
一定入射光功率下，探测器输出电压或电流，可 分为电压响应度或电流响应度。用公式表示如下：
探测率(比探测率)D*这—参数。
光敏
面积
D 1 NEP
测量
D* D Af 带宽
⑤暗电流 即光电检测器件在没有输入信号和背景辐射时所流
过的电流(加电源时)。一般测量其直流值或平均值。
光电检测器件
三、其他参数 1、量子效率 ( )
某一特定波长上每秒钟内产生的光电子数与入射光 量子数之比。
()
()
复习2014
➢ 主要特性
灵敏度：在一定光谱和阳极电压下，光电管阳极电流与阴极面上光 通量之比，反应了光电管的光照特性。
伏安特性：一定光照条件下，阳极电流会随其电压增加而增加 。
动、寿命长、单色性好 －缺点:发光效率低、发光面积小，
发出短波光的材料极少
激光光源
激光的特点
（1）方向性强或准直性好：经过长距离之后，仍然为细小的光束而不散开，发散角 可小到0.1mrad左右；
（2）单色性好：普通的白光有七种颜色，频率范围很宽。而激光是一种单色光，频 率范围极窄；
（3）亮度高：激光在亮度上的提高，主要依靠光在发射方向上的集中；具有特殊措 施的激光器可积累能量，然后突然在极短时间内发光，大大提高了激光功率，从 而也大大提高了激光的亮度。
辐射式
利用光电探测器探测待测物体 所辐射出的功率，光谱分布以 及温度等参数。
透射式
测量输出电压来测量辐射物体的温度
Vs Me T 4
待测物
透镜
光电探测器
光通过待测物体，一部分光通量被待检 测物体吸收或散射，另一部分透过待测 物体由光电探测器接收。
反射式
利用光电探测器件接收待测物 反射的光线，根据反射形式的 不同可以测量转动物体的转速， 以及物体表面的外观质量。
激光器的锁模：锁模指纵模锁定。锁模可以获得超短脉冲。 被锁模的多个纵模激光输出时，产生叠加，其叠加结果相 当于一个振荡频率为的单色余弦波振幅受到调制。
热辐射光源
白炽灯：可见光谱辐射源，它依靠电能加热金属丝，使它在真空或惰性气体中 达到白炽状态而发光。白炽灯能量损失较大，可见辐射仅有6%~12%。白炽 灯发光效率低，但因它的结构简单，造价低廉，使用方便，且有连续光谱， 所以仍然是应用最广的光源。 卤钨灯： 特点：（1）体积小（2）光通量稳定（3）紫外线较丰富（4）发光效率比白 炽灯高2~3倍（5）寿命长。 缺点：价格较贵，管壁温度高，使用时要注意安全，以免烧毁其它物质。
光电测试技术
光电测试技术第二版（答案）第一章1.试述光电测试技术与信息技术的关系。
答：信息技术是指从工程应用上研究信息，包括电子信息技术、光学信息技术和光电信息技术等。
而光电测试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。
2.光电测试系统由哪几部分组成？何谓光学变换与光电转换？答：光电测试系统的组成部分：光源、光学系统、被测对象、光学变换、光电转换、电信息处理，而电信息处理又包括存储，显示和控制等。
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、偏振器、光栅、光成像系统和光干涉系统等，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）。
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1.试述光通量、发光强度、光亮度和光照度的定义和单位。
答：光通量。
）又称光功率，单位为流明（lm ），它与电磁辐射的辐射通量。
相对应，也可以说它是电磁辐射在可见光范围内的辐射通量，而。
得单位是w , 所以光通量的单位有时也用W 0发光强度（I）是指点辐射源在给定方向上的单位立体角内辐射的光通量。
单位为lm-sr-1二candela二cd。
1坎德拉相当于均匀点光源在单位立体角内发出11m的光通量。
光亮度（L ）是指光源在一定方向上的的单位投影面积上，在单位立体角中发射的光通量。
单位是cd - m-2或者lm/sr - m2。
光照度（E）是指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。
单位为l X , l二lm- m-2 02.试述光照度余弦定律和朗伯定律的含义。
答：光照度余弦定律描述了光辐射在半球空间内照度的变化规律，是指任意表面上的照度随该表面法线与辐射能传播方向之间的夹角余弦变化。
点光源O发出的光以立体角Q向外辐射光通量，在面积A上的照度为E，而A与夹角为9面元A 上照度为E;则E =^ /A, E，=G /A,由于在该立体角内点光源发出的光通量不随传输距离而变化，因而面元A与A上有相同的光通量，又因为A=A 'cos Q，因而有E，=E cos9。
光电测试技术第2章基本光学量的测试技术(5／6)
b)边缘焦点和 近轴焦点之间
b)
c) d)
y
y
x
x
c)近轴焦点前 d)近轴焦点处
2019/6/3
13
§2-5 刀口阴影法检验
1. 刀口阴影法基本原理
被测件
1.3 刀口仪的光路和结构 用阴影法观察小波孔面光误阑差转，盘光聚路光的镜安排有灯自泡准直调节和螺非钉自准
直两种。自准直和非自准直光路所看到的阴影图基本相 同6，0°但进行定量检验时必须考虑到自准直光路光光线两
TW x ,W y 10
W x cos1W y sin1R r1 W x cos1W y sin1R r1
阴影图的形状决定于分界线：
2019/6/3
W xcos1W ysin1R r1
8
§2-5 刀口阴影法检验
§2-5 刀口阴影法检验 y 1. 刀口阴影法基本原理
1.2 刀口阴影法的几何原理
例子：球差+离焦误差
再假设刀口位于光轴上，即r1＝0
y3x22D Ay4A r1R0
y
y3 x2 2DAy0
x
a) y
x
y2
x2
D
2A
y 0
a)边缘焦点后
1. 刀口阴影法基本原理
1.2 刀口阴影法的几何原理
例子：离焦误差
其波像差为
W(x,y)D(x2y2)
阴影边界线为（直线）xcos1ysin12rD 1R
设刀口平行于y轴， 1 0 （平行y轴的直线）
x r1 2DR
2019/6/3
9
§2-5 刀口阴影法检验
W (x ,y ) A (x 2 y 2 )2 D (x 2 y 2 )
光电检测技术第二版答案与教材匹配曾光宇张志林张存林主编.pdf
光电检测技术（第二版）答案曾光宇张志林张存林主编清华大学出版社北京交通大学出版社附注：本答案通过网络收集汇总而成，只提供第1章到第5章的绝大部分答案。
其他章节以简答题为主，大多在书本上能找到解释，因此不花时间整理。
谢谢网友们的资源分享。
祝大家学习顺利。
第1章1-1：答案一：①波长为632.8nm的激光的视见函数值Vλ=0.265光通量ϕν，辐射通量ϕe,最大能光视效能Km=683lm/W发光强度I v ,亮度L v,光出射度M v②答案二： ①该激光束的光通量328.0102240.0683)(3-⨯⨯⨯==e m v V K φλφLm （流明）发光强度 )1028.3(102.44/)101(328.05523⨯⨯=⨯=∆Ω=-πφvv I Cd(坎德拉) 光亮度： )102.4(1035.54/)101(102.41111235⨯⨯=⨯⨯=∆=-或πS I L v v Cd/m 2 光出射度： 523102.44/)101(328.0⨯=⨯=∆=-πφSM vv Lm/m 2②10米远处光斑面积大小：52321085.7)10110(414.3)(4--⨯=⨯⨯=∆=θπL S m 2 反射光功率为： 33'107.110285.0--⨯=⨯⨯==P P ρW 反射光通量： 279.0240.0683107.1)(3''=⨯⨯⨯==-λφV K P m v Lm漫反射屏可以看作是个朗伯体，其法向发光强度I 0与光通量的关系是πφ/0=I ，由于朗伯体的光亮度与方向无关，所以：35'01013.11085.714.3279.0⨯=⨯⨯===-S S I L v v πφ Cd/m 2 1-2:30*4π 2=30*4*3.14*1.5*1.5 = 848lm1-3：根据维恩位移定律：T λm =B,B=2.897*10−3m ·K 解得T=6535K1-5：白噪声：指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声。
光电检测技术1
LED分光分色仪 反射率测量仪 亮度计 视角测量仪
光电测试技术的发展趋势
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、电测试 系统。 3 非接触、快速在线测量，以满足快速增长 的商品经济的需要。 4 向微空间三维测量技术和大空间三维测量 技术发展 5 发展闭环控制的光电测试系统，实现光电 测量与光电控制一体化 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
光电测试技术的特点
1 精度高 2 速度快 3 远距离 大量程 4 非接触测量 5 寿命长 6 很强的信息处理和运算能力
1、应变片无法直 接测量重量 2、弹性元件--敏感 器 3、应变片—传感 器
敏感器
将被测非 电量转换成可用非 电量
传感器
将被测 非电量转换成电 量输出
1.3 光电检测系统的组成
光发射机
主动式： 自备光 源 被动式： 依靠物体 自身的辐 射
光学信道
大气、空间、 水、光纤等
光接收机
包含各种 光电传感 器
光电传感器的概念
例：空调机测量控制室温 被测对象： 被测信息： 检测器具： 操作过程：
空调机
室内空气 温度 温度传感器 --- 热电阻、热电偶
气温 热敏电阻 电信号 处理 显示
传感器的作用是将非电量转换为与之有确定关系的 电量输出
传感器与敏感器
传感器 将被测非电量转换成电 量输出 敏感器 将被测非电量转换成可 用非电量 很多时候，被测非电量是不能被 传感器所感知且转换的，需要敏 感器作为一个跳板
光电测试技术
光电检测技术及应用 第8章光电检测常用电路
z2
r22
(wL2
1 )2 wC2
r2
1 2
arctg
(wL2
1 wC 2
r2
)
w0 L2 r2
w w0
1 r2 w0C2
w0 w
Q2
(
w w0ห้องสมุดไป่ตู้
w0 w
)
Q2
2w w0
Q2
w0 L2 r2
为二次侧回路的品质因数，
称为广义失调
量，Z2为二次侧回路的阻抗。
w w w0 为角频率变化量。I2 的相位较U1 滞后 ，它在
电二极管处于接近开路状态，
可以得到与开路电压成正比例
的输出信号即
，A = R2 R1
v
R1
根据（8-1）式代入得
V0 AV Voc
V0
AV
kT q
ln(Se E / I 0 )
四、光电器件与集成运算放大器的连接
（3）阻抗变换型
电路的输出电压
V0 I sc R f R f Se E
当实际的负载电阻 RL 与放大器连接时，RL 远远大于R0 ，则负
常见的鉴频器有斜率鉴频器、相位鉴频器、 比例鉴频器等，对这些电路的要求主要是非线 性失真小，噪声门限低。
1．斜率鉴频器 斜率鉴频器是属于调幅调频变换型。它先通
过线性网络把等幅调频波变换成振幅与调频波 瞬时频率成正比的调幅调频波，然后用振幅检 波器进行振幅检波。
图8-10 斜率鉴频器原理框图及各环节波形图
二、放大器设计中频率及带宽的确定 在实际系统中，从提高信噪比考虑，很少
要求精确保持波形，而按实际需要适当牺牲高 频成分，保持必要的脉冲特性。图8-4说明了 所需保持波形和电路3dB带宽△f之间的关系。
信息光学中的光电检测技术及应用
信息光学中的光电检测技术及应用在信息光学领域，光电检测技术是至关重要的。
它是指利用光电效应将光信号转化为电信号的技术。
本文将介绍光电检测技术的基本原理和常见的应用领域。
一、光电检测技术的基本原理光电检测技术是基于光电效应的，其原理是当光照射到光敏材料或器件时，会产生光电子或载流子，从而产生电流或电压信号。
光电检测技术可以分为两大类：光电转换和光电放大。
1. 光电转换光电转换是指将光信号转化为电信号的过程。
常见的光电转换器件有光电二极管、光敏电阻、光伏电池、光电倍增管等。
其中，光电二极管是最常见的光电转换器件之一。
当光照射到光电二极管上时，光子激发了半导体材料中的电子，使其从价带跃迁到导带，产生电流。
而光敏电阻则是通过光照射后改变其电阻值来实现光电转换。
2. 光电放大光电放大是指将微弱的光信号通过光电器件放大成较大的电信号。
光电放大常用的器件有光电倍增管、光电晶体管和光电三极管等。
光电倍增管是一种能够将单个光子转化为多个电子的器件，它通过光电子倍增过程放大光信号。
光电晶体管和光电三极管则是通过控制电流或电压来放大光信号。
二、光电检测技术的应用光电检测技术在诸多领域中有着广泛的应用。
以下将介绍一些常见的应用领域。
1. 光通信光通信是指利用光信号传输信息的通信方式。
光电检测技术在光通信领域中起到了至关重要的作用。
通过光电转换器件，可以将接收到的光信号转化为电信号，进而进行信号处理和解码。
2. 光电传感光电传感是指利用光电检测技术进行物理量或化学成分的测量和检测。
比如在环境监测中，光电转换器件可以用来检测大气中的污染物浓度；在医学诊断中，光电检测技术可以用来检测体内物质的含量。
3. 光生物学光生物学是研究光与生物体相互作用的学科。
光电检测技术在光生物学中有着广泛的应用，可以用于观测生物体的光物理过程，如光合作用、光信号传导等，从而揭示生物体的生命活动规律。
4. 光学成像光电检测技术在光学成像领域中也被广泛应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
23
2.1.2 测量数据处理
误差来源和分类
方法误差
• 由于采用的数学模型不完善，采用近似侧量方法或 由于对该项测量研究不充分引起的误差。
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
24
2.1.2 测量数据处理
误差性质和分类
按照误差的性质 系统误差、偶然(随机)误差、粗大误差
2 2
1
x
N
2
1
2
（2-5）
式中符号“<
>”表示统计平均的意思。例如：
1 Z lim N N
即无穷多次抽样的平均
Z
n 1
n
（2-6）
lim
N
1 N
n 1
N
2 n
lim
N
1 N
x
n 1
N
n
2
（2-7）
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
29
随机误差的处理
只有＞0，函数p(x)或p()才有意义，如图2-l所示，这就是正 态分布曲线。由此可知，测得值x出现在区间(a,b)内的概率，在图中 表示为该区间曲线下的面积。而用公式表为
P xa x xb p ( x)dx
xa
xb
P a b p( )d
N
式中符号“( —)”是指有限次抽样的平均值，即上述统计平 均值，叫做数学期望。实际检测中，不可能对检测量进行无穷 多次测量，因此也无法得到真值。
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
32
随机误差的处理
有限N次抽样的算术平均值不等于真值，即 ( x ) 。因而 在等精度条件下，每进行N次抽样所得到的算术平均值之间也都 略有不同，它的分布也应是正态分布。可以用正态分布的有关 性质来讨论算术平均值的分布。用 x 表示 ( x ) 的标准偏差，或 叫标准误差,从而说明 ( x ) 的误差分布。利用方差运算法则有：
N
N
n
x) xn x
n 1 n 1
N
N
（2-18）
Nx Nx 0
可见，残差的总和为零。这说明不能用残差的总和估计误差。
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
35
随机误差的处理
可用残差的平方 v n 代替真误差的平方2来进行估计误差或 标准偏差的估计，同时由残差总和为零的关系可知，在己知N-1 个残差时，第N个残差就能求得，因此存在着一个约束条件，即 它们约自由度是N-1，而不是N。用vn来估计的方法如下，从求 其方差开始，引入式(2-17)有
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
18
2.1.1 测量的基本知识
一个测量过程所需步骤
定位 瞄准 读数 数据处理
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
19
2.1.2 测量数据处理
误差来源和分类
在测量中，总是力求得到被测量的真实值，然 而，由于测量方法和仪器设备的不完善，以及 各种环境因素和人为因索的影响，测量所得数 值与真值之间总会存在一定的误差。 设备误差、环境误差、人为误差、方法误差
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
34
随机误差的处理
3、标准差的估计和它的均方差
在一列有限N次等精度测量中，求得真值的估计 值 ，而每次测量中所得的xn值与 (x) 值间的剩余误差或残 差vn的值为 vn xn x ，那么N不论为何值，vn的总和为
v ( x
n 1 n n 1
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
26
2.1.2 测量数据处理
误差性质和分类
偶然(随机)误差
• 在相同的测量条件下，多次测量同一量时，绝对值 和符号以不可预测的方式变化着的误差成为偶然误 差。
粗大误差
• 超出在规定条件下预期的误差称为粗大误差。
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
2.1 测量的基本知识与测量数据处理
• 2.1.1 测量的基本知识 • 2.1.2 测量数据处理
2.2 辐射度学与光度学的基本物理量 2.3 辐射度学与光度学的基本定律
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
10
2.1.1 测量的基本知识
测量的定义
测量就是将被测量和一个作为测量单位的标准 量进行比较，并确定被测量是测量单位的若干 倍或几分之几的过程。 可以表示为：(L被测量，E测量单位)
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
12
2.1.1 测量的基本知识
基本量和单位
测量就是要进行比较，从而给出被测量的“量” 的概念。为此，比较时必须满足：
• 被测量与选定作为单位的量具有相同的量纲。 • 预先约定选定作为单位的量的大小。
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
13
2.1.1 测量的基本知识
光电测试技术之
第二章 光电测试技术基础
王国珲
光电学院/光电测试技术研究所 029-83208164 wangguohui95@
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
1
上节内容回顾
1 光电测试技术概论
1.1 光电测试技术涉及的领域 1.2 光电测试技术的特点 1.3 光电测试系统的组成 1.4 光电测试技术的展望
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
8
上节内容回顾
光电测试系统——光电转换
光信息经光电器件实现由光向电的信息转换，称 为光电转换。 以光信号为媒质，以光电探测器为手段，将经过 待测量调制的光信号转换成电信号。
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
9
本节内容提要
2 光电测试技术基础
（2-16）
第二章 光电测试技术基础
33
随机误差的处理
所以有：
x
N
s
（2-17）
由上式可知，当检测次数N增大时，s就相应减少，也就是 说(x) 的标准偏差小，这时把算术平均值 (x) 作为真值的估计值 1 的误差也就减少。但是，这一关系是非线性的，即 s N 。 N从1开始增加时，s下降较快；随着N的进一步增加s下降变得缓 慢。而检测次数N的增加给测量工作带来很多困难。所以综合了 需要和可能在实际检测中常取N＜50，一般取4~20次即可。
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
25
2.1.2 测量数据处理
误差性质和分类
系统误差
• 在同一条件下多次测量同一量时，绝对值和符号保 持不变，测量条件改变时，按照确定规律变化的误 差称为系统误差。 • 系统误差可按照对误差的掌握程度分为已定系统误 差(误差的大小和正负已知)和未定系统误差(误差的 大小和正负未知)。
( x) ( xn )
2 2 n 1 N
2011-10-9
1 2 ( x1 x2 ... xn ... xN ) N2 1 2 ( x1 ) 2 ( x2 ) ... 2 ( xN ) 2 N 1 2 2 ... 2 2 N 1 N 2 2 N 1 2 N
27
随机误差的处理
1、随机误差的性质和标准偏差
设在一定条件下对真值为的某量x进行多次重复的测量，也就 是进行一列N次等精度的测量，其结果是：x1，x2，…，xn，…， xN，各测得值出现的概率密度分布P(x)遵守正态函数或高斯函数分 布的规律：
( x ) 2 1 p( x) exp 2 2 2
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
2
上节内容回顾
光电测试系统实例——红外防盗报警系统
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
3
上节内容回顾
光电测试系统例——光电计数器
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
4
上节内容回顾
光电测试系统实例——锅炉水位的光电控制
2011-10-9
a
b
（2-8）
当区间为正负无穷大时则有：
p( x)dx p( )d 1
（2-9） 图 2-1 正态分布曲线
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
30
随机误差的处理
按照以上讨论可知，随机误差的分布即正态分布有以 下特点： 绝对值相等的正误差和负误差出现的 概率相同。 曲线的钟形分布使绝对值小的误差出 现概率大，而绝对值大的误差出现的 概率小。 绝对值很大的误差出现的概率接近于 零，也就是说误差值有一定的极限。 由于曲线左右对称的分布，所以在一 列等精度的测量中，其误差的代数和 有趋于零的趋势。 图2-2 不同标准差的 正态分布曲线
基本量和单位
ISO1000-1981规定的七个基本量：
量的名称 长 度 质 量 时 间 电 流 热力学温度 物质的量 发光强度
2011-10-9
单位名称 米 千克(公斤) 秒 安[培] 开[尔文] 摩[尔] 坎[德拉]
单位符号 m kg s A K mol cd
14
第二章 光电测试技术基础
2.1.1 测量的基本知识
2011-10-9
第二章 光电测试技术基础
20
2.1.2 测量数据处理
误差来源和分类
设备误差
• 主要来源于读数或示值装置误差、基准器(或标准 件)误差、附件(如光源、调整件等)误差和光电测试 电路的误差等。 • 按其表现形式可分为机构误差、调整误差和量值误 差。