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1、,編制光電檢測(cè)技術(shù)、參考書(shū)、光電檢測(cè)技術(shù)增廣宇等清華大學(xué)出版社激光光電檢測(cè)余姚等,編制國(guó)防科技大學(xué)出版社光電檢測(cè)技術(shù)雷玉堂等,編制中國(guó)計(jì)量出版社、教材、光電檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用郭培元裴陽(yáng)北京航空航天大學(xué)出版社、目錄。第一章引言第二章光電檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)2.1光的基本特性2.2輻射和光度2.3半導(dǎo)體基礎(chǔ)2.4光電效應(yīng)第三章光電檢測(cè)設(shè)備3.1光電的類型和特性3.2光電的基本特性參數(shù)、3.3半導(dǎo)體光電光電光電3360光敏電阻光電器件:光電電阻光電二極管/三極管3.4真空光電光電光電倍增管3.5熱電傳感設(shè)備熱敏電阻熱電偶和熱電耦合和成像單元4.1發(fā)光二極管4.2激光4.3光耦合器4.4 CCD第5章光電傳感系統(tǒng)

2、5.1直接光電傳感系統(tǒng)5.2光外差光電傳感系統(tǒng)5.3的典型光電傳感系統(tǒng)6章節(jié)光纖傳感7章光信號(hào)數(shù)據(jù)采集和微電腦介面8章光電傳感技術(shù)的典型應(yīng)用節(jié)目,第1章引言是光電傳感作為信息時(shí)代的核心技術(shù)信息技術(shù):微電子信息技術(shù)(傳記集成)、光子信息技術(shù)(光集成) 傳感技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能和電腦技術(shù)、控制技術(shù)。信息生成和收集、轉(zhuǎn)換、傳輸、控制、存儲(chǔ)、處理、顯示、光電信息技術(shù)、1、光電源設(shè)備(包括激光)、可控制光功能設(shè)備和集成2、光通信和集成信息網(wǎng)絡(luò)3、光頻率微電子學(xué)4、光電子方法用于臨時(shí)光學(xué)觀測(cè)、光以光電設(shè)備為主體,形成、傳送、接收、轉(zhuǎn)換光電信息,其中包括5、光電傳感器、光纖檢測(cè)和圖像檢測(cè)6、激光、紅外、

3、未光檢測(cè)、方向和柔道7、光電精密測(cè)試、在線檢測(cè)和控制技術(shù)8、混合光電信息處理、識(shí)別和圖像分析、光電信息光電檢測(cè)技術(shù):利用光電傳感器實(shí)現(xiàn)各種檢查。將實(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)換為光速,然后轉(zhuǎn)換為功率,綜合利用信息傳輸和處理技術(shù),完成在線和自動(dòng)測(cè)量光電檢測(cè)系統(tǒng)光學(xué)轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換電路處理。定義:測(cè)試信息:傳感器,測(cè)試儀器,測(cè)試設(shè)備,測(cè)試系統(tǒng),所有操作:測(cè)試過(guò)程,測(cè)試對(duì)象的屬性和信號(hào)收集,信號(hào)處理,信號(hào)顯示,信號(hào)輸出,物理量(光,傳記,力,熱,)例如,功率:P=I * V(電流/電壓)重力加速度:保持測(cè)量(L:擺動(dòng)線長(zhǎng)度,T:擺動(dòng)周期),返回,光探測(cè)器類型,返回,光檢測(cè)系統(tǒng),光檢測(cè)技術(shù)輸入電路,放大過(guò)濾器、光電檢測(cè)系統(tǒng)、

4、光學(xué)轉(zhuǎn)換、電路處理、光電檢測(cè)系統(tǒng)、光學(xué)轉(zhuǎn)換時(shí)域轉(zhuǎn)換:調(diào)制幅度、頻率、相位、脈寬空間轉(zhuǎn)換:光學(xué)掃描光學(xué)參數(shù)調(diào)制:光學(xué)強(qiáng)度、波長(zhǎng)、相位、偏振形成由光電探測(cè)器接收,形成促進(jìn)后續(xù)傳記處理的光學(xué)信息。光電轉(zhuǎn)換光電/熱電(傳感器)、轉(zhuǎn)換電路、前放大將信息更改為可驅(qū)動(dòng)電路處理系統(tǒng)的傳記信息(傳記信號(hào)的放大和處理)。放大電路處理,過(guò)濾器,調(diào)制,曹征,A/D,D/A,微電腦和介面,控制,光電檢測(cè)系統(tǒng)與人操作功能比較,測(cè)量對(duì)象感覺(jué)系統(tǒng)人類腦手控制對(duì)象光電傳感器微電腦執(zhí)行機(jī)構(gòu)光電傳感器部分,人的感覺(jué)系統(tǒng),高速:光速最快。長(zhǎng)距離、長(zhǎng)距離:遠(yuǎn)程控制、遙測(cè)和遙感。非接觸感應(yīng):在不改變所測(cè)量物體特性的情況下測(cè)量。長(zhǎng)壽命:光

5、電檢測(cè)中一般沒(méi)有機(jī)械動(dòng)作部分,因此測(cè)量裝置的壽命長(zhǎng),工作可靠,準(zhǔn)確度高,對(duì)測(cè)試物沒(méi)有形狀和大小要求。數(shù)字化和智能:強(qiáng)大的信息處理、計(jì)算和控制功能。光電檢測(cè)方法,直接作用法微分測(cè)定法校正測(cè)定法脈沖測(cè)定法,光電檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),納米,納米,納米,納米,納米,納米,納米,納米,納米,納米,納米小,快速微光,機(jī)械,傳記檢測(cè)系統(tǒng)。非接觸,快速在線測(cè)量。微空間三維測(cè)量技術(shù)和大空間三維測(cè)量技術(shù)閉環(huán)控制的光電檢測(cè)系統(tǒng)集成了光電測(cè)量和光電控制。發(fā)展到人們無(wú)法觸及的領(lǐng)域。光電跟蹤和光電掃描測(cè)量技術(shù)。一、在產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用,在線檢查:部件大小,產(chǎn)品缺陷,裝配位置。在現(xiàn)代工程設(shè)備中,檢測(cè)過(guò)程的成本約為5070%,光

6、電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用,檢測(cè)技術(shù)的汽車應(yīng)用日新月異。引擎:為引擎的電子控制單元(ECU)提供引擎。精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件的溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度、爆震傳感器等。汽車傳感器:汽車電子控制系統(tǒng)的消息來(lái)源,核心部件,核心技術(shù)內(nèi)容,普通轎車:安裝約數(shù)十到100個(gè)傳感器,豪華轎車:傳感器數(shù)量最多可安裝200多只。,機(jī)箱:傳動(dòng)系統(tǒng)控制、懸掛系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)和其他速度、踏板、加速、節(jié)流、引擎速度、水溫、油溫、主體:溫度、濕度、風(fēng)量、日光增強(qiáng)數(shù)碼相機(jī),如汽車安全、可靠性和舒適度紅外傳輸數(shù)據(jù):紅外檢測(cè)-感光二極管、感光電晶體、醫(yī)療衛(wèi)生:電子血壓、美國(guó)國(guó)家飛彈防御節(jié)目- NMD,4,檢

7、測(cè)技術(shù)在國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用,監(jiān)視系統(tǒng):檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)敵人導(dǎo)彈發(fā)射,跟蹤導(dǎo)彈的飛行軌跡。攔截器:真?zhèn)螐楊^、敵情、“阿波羅10”:火箭部分-2077個(gè)傳感器、太空船部分-1218個(gè)傳感器、檢測(cè)參數(shù)-加速度、溫度、壓力、振動(dòng)光電檢測(cè)裝置(傳感器、光源和成像裝置)根據(jù)特性參數(shù),可以選擇合適的光電檢測(cè)裝置。熟悉常用設(shè)備的性能指標(biāo)。掌握直接檢測(cè)和外差檢測(cè)的原理和區(qū)別。理解光纖傳感技術(shù)的原理和應(yīng)用,掌握光纖的光波調(diào)制技術(shù)。了解常見(jiàn)光電檢測(cè)技術(shù)的測(cè)量、數(shù)據(jù)收集、處理和轉(zhuǎn)換方法,并了解所需的部件、儀器和相關(guān)介面技術(shù)。本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容,光電檢測(cè)裝置物理基本光電檢測(cè)裝置的工作原理和特性,以及光電直接和異質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)光纖檢測(cè)技

8、術(shù)光電信號(hào)的數(shù)據(jù)采集和微電腦介面,第二章光電檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ),光的基本特性復(fù)制和光度半導(dǎo)體基本知識(shí)光電效應(yīng),光的基本特性,牛頓粒子是指光沿直線傳播的現(xiàn)象。對(duì)反射和折射的解釋不能解釋更復(fù)雜的光現(xiàn)象:干涉、衍射、偏振波理論惠更斯、英、費(fèi)涅爾等光的干涉和衍射現(xiàn)象麥克斯韋電磁理論:光是電磁波、光的基本性質(zhì),光量子說(shuō),1900年普朗克研究黑體輻射時(shí)提出輻射的量子論是1905年。愛(ài)因斯坦在解釋光電子發(fā)射現(xiàn)象時(shí),提出了光量子的概念光子的能量與光的頻率成正比的波粒子二重性,輻射度的基本物理量,輻射能Qe:以電磁波的形式發(fā)射、傳播或接受的能量。單位:焦耳J輻射光速E:在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)一定面積發(fā)射、傳播或接受的能量,

9、又稱輻射功率Pe,是輻射能量的時(shí)間變化率。單位:瓦輻射強(qiáng)度e:點(diǎn)輻射源在給定方向通過(guò)單位立體角內(nèi)的輻射通量。單位:W/Sr、輻射度的基本物理量、輻射照度Ee:單位面積投影的輻射通量。單位:W/m2發(fā)射發(fā)射發(fā)射度也擴(kuò)展E:發(fā)射源單位區(qū)域發(fā)射的光速(也稱為復(fù)制技術(shù))。單位:W/m2發(fā)射亮度e:發(fā)射曲面方向發(fā)射的發(fā)射強(qiáng)度。單位:W/m2Sr頻譜輻射通量e():輻射通量的頻譜密度,即單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)的輻射通量。,基本輻射測(cè)量的名稱、符號(hào)和定義方程式;、單位:國(guó)際單位制的七個(gè)基本單位之一(以燭光為單位)。光速v:強(qiáng)度為1cd的均勻點(diǎn)光源在1sr內(nèi)發(fā)出的光通量。單位:流明lm。亮度Ev:單位面積允許的入射光

10、量(lux LX),等于在1平方米的面積內(nèi)接收1流明的光通量。光度的基本物理量,光度測(cè)量和輻射測(cè)量的定義,定義方程一一對(duì)應(yīng)。輻射測(cè)量下標(biāo)為e(例如,Qe、e、Ie、Me、Ee、燈光測(cè)量下標(biāo)為v、Qv、v、Iv、Lv、Mv、Ev)。光測(cè)量?jī)H在可視區(qū)域(nm)中有意義。輻射測(cè)量和光測(cè)量都是波長(zhǎng)的函數(shù)。晴天陽(yáng)光直射地面照度約為100000lx晴天陰涼處照度約為10000lx晴天室內(nèi)北窗附近的照度約為2000lx晴天室內(nèi)中央照明約為200lx晴天室內(nèi)角落照度約為200 LX陰天室外50500lx陰天室外550lx月光(滿月)日光燈5000lx電視屏幕10000lx 半導(dǎo)體和絕緣體半導(dǎo)體的特性半導(dǎo)體的波

11、段結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體平衡以及不平衡載流子運(yùn)輸過(guò)程半導(dǎo)體的光吸收PNA、導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體、自然存在的各種物質(zhì)。 固體可以根據(jù)導(dǎo)電性分為導(dǎo)體、絕緣體和其間的半導(dǎo)體。電阻率10-6 10-3歐姆范圍內(nèi)導(dǎo)體電阻率1012ohm以上的絕緣體電阻率是導(dǎo)體和絕緣體之間的半導(dǎo)體、半導(dǎo)體的特性、半導(dǎo)體電阻溫度系數(shù)一般為負(fù),對(duì)溫度變化非常敏感。根據(jù)牙齒特性,熱電探測(cè)器組件。導(dǎo)電性受極微量雜質(zhì)的影響,發(fā)生了很顯著的變化。(在純Si室溫下,電導(dǎo)率為5*10-6/(歐姆厘米)。硅原子中數(shù)百萬(wàn)分之一的雜質(zhì)混合后,電導(dǎo)率受2/(歐姆厘米)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性和性質(zhì)的影響,受光、傳記、磁等作用的影響。本征和雜質(zhì)半導(dǎo)體,

12、本征半導(dǎo)體是沒(méi)有雜質(zhì)和缺陷的半導(dǎo)體。在絕對(duì)零度,價(jià)格范圍內(nèi)的所有量子狀態(tài)都被電子占據(jù),傳導(dǎo)臺(tái)的量子狀態(tài)都是空的。在純半導(dǎo)體中摻入一定程度的雜質(zhì),可以顯著控制半導(dǎo)體的導(dǎo)電性。混合的雜質(zhì)可以分為西周雜質(zhì)和皮周雜質(zhì)。施主雜質(zhì)電離后,成為具有不可移動(dòng)的正電的施主離子,導(dǎo)帶提供電子,使半導(dǎo)體成為電子導(dǎo)電的N型半導(dǎo)體。被主雜質(zhì)電離后,成為具有不可移動(dòng)負(fù)電的主離子,同時(shí)在價(jià)格范圍內(nèi)提供空穴,使半導(dǎo)體成為空穴導(dǎo)電性的P型半導(dǎo)體。平衡和不平衡載體、熱平衡狀態(tài)的半導(dǎo)體、在特定溫度下載體濃度恒定。這種熱平衡狀態(tài)的載流子濃度稱為平衡載流子濃度。半導(dǎo)體的熱平衡狀態(tài)是相對(duì)的,是有條件的。通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體施加外部作用破壞熱平衡

13、條件,擺脫熱平衡狀態(tài)的狀態(tài)稱為不平衡狀態(tài)。處于不平衡狀態(tài)的半導(dǎo)體,載體濃度不再是平衡載體濃度,比它們有更多的部分。比平衡狀態(tài)更多的牙齒部分的流通量被稱為不平衡流通量。不平衡載波生成、光注入:照明在半導(dǎo)體內(nèi)部生成不平衡載波。光子的能量大于半導(dǎo)體的禁帶寬度時(shí),光子會(huì)將價(jià)帶電子刺激到誘導(dǎo)帶,形成電子空穴對(duì),使導(dǎo)帶比平衡多一些電子,價(jià)格比平衡多一些空穴。(David aser,Northern Exposure,美國(guó)電視電視劇,能量名言)產(chǎn)生的不平衡電子濃度等于價(jià)格范圍的不平衡空穴濃度。光注入產(chǎn)生不平衡的載流子,增加半導(dǎo)體的電導(dǎo)率。其他方法:注射傳記、調(diào)查高能粒子等,載流子的輸運(yùn)過(guò)程,擴(kuò)散漂移復(fù)合,半導(dǎo)體吸收光,物體被光照射,部分光被物體反射,部分光被物體吸收,其他光通過(guò)物體。吸收包括本征吸收

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