1、光電檢測技術與應用復習第一章1、信息技術是一種綜合技術，基本內容：感測技術，通信技術，人工智能，計算技術以及控制技術。當今時代，還包括：微電子信息技術，光電信息技術。2、光電信息技術：光與電子轉換及應用的技術。3、光電檢測技術：利用光電傳感器實現(xiàn)各類檢測，將被測量轉換為光通量，再將光通量轉換為電量，并綜合利用信息傳送技術和信息處理技術，完成各類物理量的在線和自動檢測。4、檢測：通過一定的物理方式，分辨出被測參數(shù)量并歸屬到某一范圍帶，以此來判別合格或參數(shù)量是否存在。 測量：將被測的未知量與同性質的標準量進行比較，確定被測量對標準量的倍數(shù)，并通過數(shù)字表示出這個倍數(shù)的過程。 直接測量：對被測物進行測

2、量時，對儀表讀數(shù)不經(jīng)任何運算，直接得出被測量的數(shù)值。（溫度計測量溫度，萬用表測量電壓） 間接測量：測量幾個與被測量有關的物理量，通過函數(shù)關系式計算出被測量的數(shù)值。5、傳感器：將非電量轉換為與之有對應關系的電量輸出。 能量控制型傳感器（有源傳感器）：將被測量變化轉換成電參數(shù)變化（電阻，電容），需外加激勵電源，才能將被測量參數(shù)變化轉換成電壓、電流變化。 能量轉換型傳感器（無源傳感器）：直接將被測量變化轉換成電壓、電流的變化，不需外加激勵源。敏感器：將被測非電量轉換為可用非電量的器件或裝置。6、光電傳感器光電二極管：高速的光檢測電路、寬范圍照度的照度計、超高速的激光傳感器光電晶體管：幾千赫茲的激光脈

3、沖傳感器、簡單電路中低速脈沖光電開關光敏電阻Cds：響應速度慢，但性能良好的電阻橋式傳感器以及具有電阻性質的光電傳感器、路燈自動亮滅電路中的光電傳感器、隨光的強弱成比例改變的可變電阻光電耦合器：集成光電傳感器：旋轉編碼器、速度傳感器光電池：圖像傳感器： 7、電子檢測系統(tǒng)組成：傳感器、信號調理器、輸出環(huán)節(jié) 光電檢測系統(tǒng)：（基本環(huán)節(jié)）光發(fā)射機、光學信道、光接收機 主動式：光發(fā)射機由光源和調制器構成 被動式：光發(fā)射機為被檢測物體的輻射發(fā)射 光接收機：光接收機前端、光電檢測器、后續(xù)檢測信號處理器 功率檢測接收機（直接檢測接收機、非相干接收機） 外差接收機8、光學變換：光載波與被測對象相互作用將被測量載

4、荷到光載波上。 （通過各種光學元件和光學系統(tǒng)）光電變換：經(jīng)光電器件實現(xiàn)光向電的信息轉換。 （通過各種光電變換器件）9、光電檢測技術優(yōu)點：高精度、高速度、遠距離，大量程、非接觸檢測、壽命長、具有很強的信息處理和運算能力、抗干擾能力強10、光電傳感器 直射型：光電傳感器對著光源放置，并使他們的光軸重合反射型：單向反射、漫反射輻射型：被測物體是一個輻射源11、光電檢測基本方法直接作用法受被測物體控制的光通量，經(jīng)光電接收機轉換成電量后由檢測機構直接求得結構簡單精度差，易受光源波動、電源波動影響適合測量精度要求不高的地方差動測量法將被測量與某一標準量比較，所得差或數(shù)值比可反應被測量的大小（雙光路差動測量

5、法）提高測量精度和靈敏度補償測量法用光或電的方法補償由被測量變化引起的光通量的變化脈沖測量法在測量中將被測量的光通量轉換成電脈沖，其參數(shù)反映被測量大小抗干擾性好，精度高，直接與計算機相連，易于實現(xiàn)在線測量和自動控制第二章1、光電效應：在物質受到光的照射后，材料的電學性質發(fā)生變化（電導率改變、發(fā)射電子、產生感應電動勢）的現(xiàn)象。外光電效應：受到光輻射的作用后，產生電子發(fā)射的現(xiàn)象。內光電效應：受到光照射的物質內部電子能量狀態(tài)發(fā)生變化，表面不發(fā)射電子。2、光電導效應（內光電效應）:大多數(shù)半導體或絕緣體中存在，金屬不產生光電導效應3、本征光電導效應：只有光子能量hv大于材料禁帶寬度Eg的入射光，才能激發(fā)

6、出電子空穴對，是材料產生光電導效應。 截止波長：，只有波長小于的入射輻射才能產生本征光電導。越窄，截至波長越長（越窄，激發(fā)出電子所需電子能量越小）4、穩(wěn)態(tài)光電流：本征半導體樣品兩端敷有電極，沿電極方向加有電場，當垂直于電場方向有均勻光照入射到樣品表面，且入射光通量恒定時，樣品中流出的光電流稱為穩(wěn)態(tài)光電流。 暗電導率：無光照時，半導體材料在常溫下有一定的熱激發(fā)載流子濃度，此時材料處于暗態(tài)，具有一定的暗電導率。 暗態(tài)下的電導：Gd=dSL 暗電流：Id=GdU=dSUL，（外加電壓U） 亮電導；G1=1SL ，（有光照時，半導體吸收光子能量產生載流子，此時材料處于亮態(tài)） 亮電流：I1=G1U=1S

7、UL， 光電導Gp：Gp=G1-Gd=1-dSL=SL 光電流Ip：Ip=I1-Id=G1-GdU=SUL，（光致電導率變化量）5、光熱效應：某些物質在受到光的照射后，由于溫度變化而造成材料性質發(fā)生變化的現(xiàn)象。 熱釋電效應： 輻射熱計效應： 溫差電效應：6、響應度（靈敏度）：輸出信號與輸入輻射功率之間關系的度量，描述光電轉換器件的光-電轉換效能。 SV=V0Pi， SI=I0Pi7、光譜響應度：光電檢測器件的輸出電壓或輸出電流與入射到檢測器上的單色輻通量之比。（越大越靈敏）8、積分響應度：輸出電流或電壓與入射光通量之比，表示檢測器對各種波長的輻射光連續(xù)輻射通量的反應程度。9、響應時間：入射輻射

8、到光電檢測器或入射輻射遮斷后，光電檢測器的輸出上升到穩(wěn)定值或下降到照射前的值所需時間；描述光電檢測器件對入射輻射響應快慢的參數(shù)。10、頻率響應：光電檢測器的響應隨入射輻射的調制頻率而變化的特性。P1911、熱燥聲：熱噪聲存在任何電阻中；熱噪聲與溫度成正比；由各種頻率分量組成。12、散粒噪聲13、信噪比：負載電阻RL上產生的信號功率與噪聲功率之比S/N。14、線性度：用非線性誤差度量15、工作溫度： 第三章1、光敏電阻：在均勻的具有光電導效應的半導體兩端加上電極，便構成光敏電阻。有光照時的電阻稱為光電阻。光電導：g=gl-gd光電流：I光=Il-Id本征半導體光敏電阻:可見光長波段的檢測，雜質半

9、導體光敏電阻：紅外波段光輻射甚至于遠紅外波段光輻射的檢測。2、光敏電阻設計原則：盡可能縮短光敏電阻兩極之間的距離。（光導靈敏度與兩極間距離l成反比P23）3、光敏電阻特點：1) 光譜響應范圍特別寬；2) 工作電流大，可達數(shù)毫安；3) 所測的光電強度范圍寬，即可測弱光，也可測強光；4) 靈敏度高；5) 無選擇極性之分不足之處：1) 強光照射下光電線性度差；2) 光電弛豫過程較長；3) 頻率特性較差；4、光敏電阻特性參數(shù)光電特性：I光=SgEUaE照度光照指數(shù)，弱光照射為1，強光照射為1/2U光敏電阻兩端所加電壓電壓指數(shù)，歐姆接觸為1，非歐姆接觸為1.11.2伏安特性：在一定弱光照射下，光敏電阻的光電流與所加電壓關系即為伏安特性。頻率特性：光敏電阻的時間常數(shù)大，上限頻率低。溫度特性：光敏電阻相對光電導率隨溫度的升高而下降。時間響應（慣性）：光敏電阻的時間響應比其他光電器件要差，頻率響應低。（光敏電阻具有較大慣性）5、照明燈的光電檢測控制電路 第一部分：半波整流電路（整流二極管，濾波電容），給光電控制電路提供直流電源； 第二部分：測光與控制電路（限流電阻，Cds光敏電阻，繼電器繞組）； 第三部分：繼電器常閉觸點構成的執(zhí)行電路，控制照明燈的開關光照弱時，Cds光敏電阻的阻值很