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各類檢測，將被測量轉換為光通量，再將光通量轉 換為電疑，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：通過一左的物理方式，分辨出被測參數疑并歸屬到某一范用帶，以此來判別合格 或參數捲是否存在。測量：將被測的未知量與同性質的標準量進行比較，確左被測量對標準量的倍數，并通 過數字表示出這個倍數的過程。直接測量：對被測物進

2、行測呈:時，對儀表讀數不經任何運算，直接得岀被測量的數值。 （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，通過函數關系式計算岀被測量的數值。5、傳感器：將非電量轉換為與之有對應關系的電量輸岀。能疑控制型傳感器（有源傳感器）：將被測量變化轉換成電參數變化（電阻，電 容），需外加激勵電源，才能將被測量參數 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：將被測非電疑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：髙速的光檢測電路、寬范用照度的照度計、超高速的激光傳感器光電晶體管：幾千赫茲

3、的激光脈沖傳感器、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、電子檢測系統組成：傳感器、信號調理器、輸岀環節光電檢測系統：（基本環節）光發射機、光學信道、光接收機主動式：光發射機由光源和調制器構成被動式：光發射機為被檢測物體的輻射發射光接收機：光接收機前端、光電檢測器、后續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）光電變換：經光電器件實現光向電的信息轉換。（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 動影響適合測疑精度要 求不高的地方差動測疑法將被測量與某一 標準量比較，所 得差或數值比可 反應被測量的大

5、?。p光路差動 測量法）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 實現在線測疑和 自動控制第二章1、光電效應：在物質受到光的照射后，材料的電學性質發生變化（電導率改變、發射電子、產生感應電動勢）的現象。外光電效應：受到光輻射的作用后，產生電子發射的現象。內光電效應：受到光照射的物質內部電子能量狀態發生變化，表而不發射電子。2、光電導效應（內光電效應）：大多數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

6、hv大于材料禁帶寬度Eg的入射光，才能激發出電子空穴對，是材料產生光電導效應。加 E&截止波長：入=$,只有波長小于九的入射輻射才能產生本征光電導。EuE&越窄，截至波長越長（Eg越窄，激發出電子所需電子能量越小）4、穩態光電流：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而，且入射光通量恒泄時，樣品中流岀的光電流稱為穩態光電流。暗電導率：無光照時，半導體材料在常溫下有一泄的熱激發載流子濃度，此時材料處于 暗態，具有一定的暗電導率。暗態卜-的電導：Gd = ad暗電流：Id = GdU = ad （外加電壓U）亮電導:G±=

7、a ,（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）亮電流：h = GU = 6學L光電導 Gp : Gp = G1-Gd =（5 -（Jd）光電流Zp： Ip = h - Id = （Gi - GU = "¥，（A。光致電導率變化呈）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生變化的現象。熱釋電效應：輻射熱計效應：溫差電效應：6、響應度（靈敏度）：輸岀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。v Pi 1 Pi7、光譜響應度：光電檢測器件的輸岀電壓或輸出電流與入射到檢測器上的單色輻通屋之比。 （越大越靈敏

8、）8、積分響應度：輸岀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 輻射通量的反應程度。9、響應時間：入射輻射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泄值 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。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：由冬種頻率分疑組成。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：用非線性誤差度屋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

9、敏電阻。 有光照時的電阻稱為光電阻。光電導：g = gi gd光電流：I沱= h_ld本征半導體光敏電阻:可見光長波段的檢測，雜質半導體光敏電阻：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I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，可達數毫安：3）所測的光電強度范國寬，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、光敏電阻特性參數光電特性：I=SgEUaE_照度Y一一光照指數，弱光照射為1，強

10、光照射為1/2U光敏電阻兩端所加電壓ct電壓指數，歐姆接觸為1，非歐姆接觸為1.11.2伏安特性：在一左弱光照射下，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髙而下降。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：測光與控制電路邙艮流電阻，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行電路，控制照明燈的開關光照弱時，Cds光敏電阻的阻