第5章现代光电检测技术

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光电检测技术

第三章光电检测器件 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 4.1 发光二极管 4.2 激光器 4.3 光电耦合器件 4.4 CCD
信息技术:（三大支柱）
– 感测技术、通信技术、人工智能与计算机控制技术。
– 信息的产生和获取、转换、传输、控制、存储、处理、显示。
– 本课程着重在光电检测的元器件、系统、方法和应用。
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。
第五章光电检测系统 5.1 直接光电检测系统 5.2 光外差光电检测系统 5.3 典型的光电检测系统
第六章光纤传感检测第七章光电信号的数据采集与微机接口第八章光电检测技术的典型应用
第一章绪论
1.光电系统描述
光是一种电磁波，电磁波谱包括：长波电震荡、无线电波、微波、光波（包括红外光、可见光、紫外光）、射线等。光波的波长范围为1mm-10nm,频率为3x10113x1016Hz,它是工作于电磁波波谱图上最后波段的系统，特点是波长短，频率高.(与电子系统载波相比，光电系统载波的频率提高了几个量级，因此载波能量大，分辨率高，但易受大气的吸收等影响，传输距离受限，易遮挡）。

什么是光电检测？光电检测技术介绍

光电检测是一种物理测量技术，是指通过对物体表面上的光线、电磁波或其他电磁辐射进行检测和分析，获取物体相关的信息、性质或状态的一种检测方法。光电检测技术具有非破坏性、灵敏度高、响应速度快等特点，广泛应用于国防、医疗、工业、交通以及生物科学研究等领域，具有广阔的应用前景。

光电检测技术主要包括以下几种类型：

1. 光谱检测技术

光谱检测技术是指通过对物体发出的、经过或反射的光谱进行测量和分析，确定物体成分、物质状态、色彩、温度、湿度等属性的一种检测方法。

常见的光谱检测技术包括紫外光谱、可见光谱、红外光谱、拉曼光谱、荧光光谱等。这些技术广泛应用于顶级研究、材料科学、食品安全、药物研发以及环境保护等领域。

2. 光电子技术

光电子技术是指将光电转换效应与电子学技术相结合，制造光电子器件，实现对物体光辐射信号的识别，从而获取相关信息、性质或状态的一种检测技术。

光电子技术的主要应用包括光电传感器、光电防御、光电测量等。其中，光电传感器是一种能够将物理量转换成为光学信号的检测技术，具有反应速度快、灵敏度高、抗干扰性能好等特点，在机器人、智能家居、汽车安全等领域得到广泛应用。

3. 光学成像技术

光学成像技术是指利用物体表面反射的光线，经过光学技术的成像处理和分析，获得物体的二维或三维图像和特征信息的一种检测技术。

常见的光学成像技术包括数字摄像、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等。这些技术广泛应用于医疗诊断、金属材料分析、标志检测、行车记录仪等领域。

4. 光学测量技术

光学测量技术是指利用光学技术进行测量和分析，获得物体的尺寸、形态、位移、速度、加速度等相关物理量的一种检测技术。

光电检测技术在工业检测领域的应用研究

在现代工业生产中，检测技术的重要性愈加凸显。在不同的领域，光电检测技术成为了广泛使用的手段，为工业生产提高了效率和质量。本文将探讨光电检测技术在工业检测领域的应用研究。

一、光电检测技术的基础原理

光电检测技术是一种基于光学和电学原理的检测技术，其基本原理是测量待检测物体的光学参数，如光强、亮度、色彩等，并将其转化为电信号，然后通过电子设备进行处理和分析。光电检测技术有着较高的精度和灵敏度，而且在不同的环境下都可以适用，广泛应用于物体形状、物体表面的缺陷、物体形态等多种参数的检测。

二、光电检测技术在工业中的应用

1. 自动化检测

现代工业生产中，自动化生产线被广泛应用。在生产线中，利用光电检测技术可以对产品进行自动化检测。例如，在食品生产行业中，光电检测技术可以检测包装密封的质量，防止出现包装破裂或者食品外露等问题，从而保障了食品生产的安全性和质量。

2.质量检测

光电检测技术在质量检测中的应用也很广泛。例如，在汽车行业中，光电检测技术可以用于检测发动机部件的缺陷或裂缝。在医疗领域中，光电检测技术可以用于检测眼科疾病的变化、筛查癌症等疾病。

3. 安检领域

采用光电检测技术进行安检是现代工业安排生产的关键。在很多药品生产的工艺流程中，光电检测技术可以检测药品的成分和含量，防止不合格产品的流出，保证药品的安全性和有效性。

4. 生物领域

在生物医学领域，采用光电检测技术可以获得生物样品的种类、浓度、结构等信息。通过对这些信息进行分析，可以推断出该生物样品的形态、组成和特性，从而实现对该生物样品的检测和诊断。

《光电检测技术》教学大纲

课程代码：

课程中文名：光电检测技术

课程英文名：

课程类别：专业技术科

适用专业：光伏材料应用、光伏发电应用、电子技术

等专业

课程学时： 48学时

课程学分： 3学分

一、课程的专业性质、地位和作用（目的）

1、性质：必修

2、地位：光电检测技术是光学与电子学技术相结合而

产生的一门新型检测技术，它是利用电子技术对光学信息进行检测，并进一步传递、存储、控制、计算和显示。光电检测技术是现代检测技术最重要的手段和方法之一。

3、作用：通过本课程的教学，使学生了解和掌握各种

光电器件的结构、工作原理、工作过程、工作特性及其基本的应用，培养学生通过了解器件的性能特点来搭建检测系统的能力，培养学生学习的能力和综合运用知识的能力，培养学生理论联系实际的学风和科学态度，提高学生的分析处理实际问题的能力，为以后

的工作和学习打下基础。

二、教学内容、学时分配和教学的基本要求

第一章光电检测应用中的基础知识6学时，其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0 学时

1.1 辐射度学和光度学基本概念

1.2 半导体基础知识

1.3 基本概念

1.4 光电探测器的噪声和特性参数

重点:辐射度学和光度学基本概念

难点:光电探测器的噪声和特性参数

教学要求:本章介绍了光电检测应用中的基础知识，要求学生对基本概念有理解，进而掌握光电探测器的噪声及特性参数第二章光电检测中的常用光源3学时，其中理论教学3学时，实践或其他教学0学时

2.1 光源的特性参数

2.2 热辐射源

2.3 气体放电光源

2.4 固体发光光源

2.5 激光器

重点：光源的特性参数

南理工光电检测技术课程05光电成像器件

一、填空题
1、光电成像器件包括（）（）。 2、扫描型光电成像器件又称（）。光电摄象器件应具有三种基本功能（）（）（）。 3、分辨率是用来表示能够分辨图像中明暗细节的能力。分辨率常用两种方式来描述（）分辨率和（）函数。
第三节、真空摄像管
一、定义：
能够输出视频信号的一类真空光电管称为摄象管。
优点：极限分辨率的表示方法有专门的测试卡测量而使用
方便。
缺点：极限分辨率的表示方法不客观科学。其原因是因为：
①每个人的视觉不一样，观测值带有主观性；
②测试卡的对比度与几何尺寸以及观测时的照度不一样，观测的结果也会有不同。如当被摄图像对比度低于30%时，观测的分辨率值就会明显下降； ③观测的分辨率值是系统的总体特性，而不能分摊到各
们的转换特性常用亮度转换增益GL表示，它的定义为：像管荧
光屏的光出射度与照射在光电阴极面上的光照度之比，即：
M GL E
MV 或 EV
⑶摄像器件的输入量为辐射量和光度量，输出量为信号电流（或电压），因此，摄像器件的灵敏度单位较多。
①若摄像器件的输入量为辐射照度或辐射通量，则灵敏度为：
⑶图像分割：“电气”图像的电气量在二维空间的分布与光学图像的光强分布保持着线性对应关系。组成一幅图像的最小单元称作像素，像素单元的大小或一幅图像所含像素数决定了图像的清晰度。像素数愈多，或像素几何尺寸愈小，反映图像的细节愈强，

《光电检测技术》教学大纲.doc

课程编号：ME3321286 课稈名称：光电检测技术学分/学时：2/32+实验

适用专业：测控技术与仪器专业

《光电检测技术》教学大纲英文名称：Optic-electronic detection technology

课稈性质：选修课，

建议开设学期：6

先修课程：大学物理、电路、传感器、电了测量、电了测量技术、传感器与信号调理开课单位：机电工稈学院测控与仪器系

一、课程的教学目标与任务

木课稈是测控专业学生的一门技术基础课。光电技术是将传统的光学技术与现代微电了技术、计算机技术紧密结合在一起的一门高新技术，它已渗透到许多科学领域，并得到迅猛的发展。光电技术是一门综合性的学科，是现代科学的重要组成部分。由它产生的一门重要技术：光电检测技术是现代测量技术屮的一个重要组成部分。特别是近年来，各种新型光电探测器件的出现，要求学测控专业的人才必须掌握这门课程。

二、课程具体内容及基本要求

（一）光电信息技术（3学时）

1.基木要求：了解信息与光电信息技术，光电信息技术与光电检测技术的关系，典型的光电测试系统，以及光电测试技术的发展及其特点。强调：“重要的不是获取知识，而是发展思

维能力”。

（二）光电检测技术基础（4学时）

1.基本要求：掌握光度学的基本物理量和基木定律，光辐射在空气屮传播的基本概念; 了

解和掌握光源的基木参数；了解光电系统中的常用光源：热辐射光源、气体放电光源、半导体

发光器件及激光光源等的原理、特性及其对光电检测的影响。

2.重点和难点

重点：光度学中各物理量的基木概念和基木定律。

难点：如何根据光电检测的实际要求，合理选用适当的光源。

光电检测技术

主要内容有：光源、光学系统、光电器件、光电检测技术和方法、典型的光电检测系统及其应用.
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第1章概述
❖ 掌握内容光电检测系统的研究内容、基本构成、工作原理及基本结构形式；调制和检测光特征参数及相应的基本方法。
❖ 理解内容光的本质及相关知识；辐射度与光度学的基本概念。
❖ 了解内容了解光电检测技术的优缺点；光在介质表面的反射和折射；光与物质的相互作用—光的吸收、色散、散射、干涉、衍射、偏振等；光电检测技术的展望
信息的产生和获取、转换、传输、控制、存储、处理、显示。
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光电信息技术
以光电子学为基础,以光电子器件为主体,研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。它涉及到：
1、光电源器件（包括激光器）和可控光功能器件及集成 2、光通信和综合信息网络 3、光频微电子 4、光电方法用于瞬态光学观测
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光电检测系统各部分的功能：
（1）光源和照明光学系统：
考虑光源的辐射功率、光谱范围、发光空间分布；
发出的光作为载波或者被测对象；照明光学系统的分类
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（2）被测对象及光学变换：
➢ 光学变换：通过光学元件和光学系统把待测量转换为光参量
➢ 光学系统可以根据不同的光学性质、光学效应，其结构形式不同

现代检测技术教案模板及范文

教学目标：

1. 了解现代检测技术的概念和发展历程；

2. 掌握现代检测技术的主要方法和应用领域；

3. 培养学生运用现代检测技术解决实际问题的能力。

教学重点：

1. 现代检测技术的概念和发展历程；

2. 现代检测技术的主要方法和应用领域。

教学难点：

1. 现代检测技术在实际应用中的问题与解决方案。

教学过程：

一、导入

1. 提问：同学们，什么是检测技术？它在我们生活中有哪些应用？

2. 引导学生思考，激发学生学习兴趣。

二、新课讲授

1. 现代检测技术的概念和发展历程

（1）介绍现代检测技术的定义，强调其在各个领域的应用；

（2）简要回顾现代检测技术的发展历程，从传统检测技术到现代检测技术；（3）分析现代检测技术的发展趋势。

2. 现代检测技术的主要方法和应用领域

（1）介绍现代检测技术的主要方法，如光电检测、声波检测、电磁检测等；（2）分析各种检测方法的特点和适用范围；

（3）举例说明现代检测技术在各个领域的应用，如工业、农业、医疗等。

三、案例分析

1. 选择一个具体的应用案例，如工业无损检测；

2. 分析案例中使用的现代检测技术及其原理；

3. 讨论案例中可能遇到的问题及解决方案。

四、课堂小结

1. 回顾本节课所学内容，强调现代检测技术的概念、方法和应用领域；

2. 总结现代检测技术在各个领域的实际应用，提高学生对现代检测技术的认识。

五、作业布置

1. 阅读相关文献，了解现代检测技术在某个领域的应用；

2. 结合所学知识，思考如何运用现代检测技术解决实际问题。

教案范文：

一、导入

同学们，你们知道什么是检测技术吗？它在我们生活中有哪些应用呢？今天，我们就来学习一下现代检测技术。

什么是光电检测？光电检测技术介绍

(-)检测

一、检测是通过一定的物理方式，分辨出被测参数量病归属到某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或参数量是否存在。测量时将被测的未知量与同性质的标准量进行比较，确定被测量队标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。

在自动化和检测领域，检测的任务不仅是对成品或半成品的检验和测量,而且为了检查、监督和控制某个生产过程或运动对象使之处于人们选定的最佳状况，需要随时检测和测量各种参量的大〃坏口变化等情况。这种对生产过程和运动对象实时检测和测量的技术又称为工程检测技术。

测量有两种方式：即直接测量和间接测量

直接测量是对被测量进行测量时,对以表读数不经任何运算,直接的出被测量的数值，如：用温度计测量温度，用万用表测量电压

间接测量是测量几个与被测量有关的物理量，通过函数关系是计算出被测量的数值。如：功率P与电压V和电流I有关，即P=VI,通过测量到的电压和电流，计算出功率。

直接测量简单、方便，在实际中使用较多；但在无法采用直接测量方式、直接测量不方便或直接测量误差大等情况下，可采用间接测量方式。

光电传感器与敏感器的概念

传感器的作用是将非电量转换为与之有确定对应关系得电量输出，它本质上是非电量系统与电量系统之间的接口。在检测和控制过程中，传感器是必不可少的转换器件。从能量角度出发，可将传感器划分为两种类型：一类是能量控制型传感器，也称有源传感器；另一类是能量转换传感器，也称无源传感器。能量控制型传感器是指传感器将被测量的变换转换成电参数（如电阻、电容）的变化，传感器需外加激励电源，才可将被测量参数的变化转换成电压、电流的变化。而能量转换型传感器可直接将被测量的变化转换成电压、

光电检测技术

6)
气体激光陀螺环型谐振腔
合光棱镜
五镜腔环形固体激光器
LD泵浦的激光陀螺的方案
D BS M3 O
LD
C L1 E1 E2
P1
P2
L2
M1
G
M2
LD—激光二极管 C—制冷器 P1、P2—整形棱镜 L1—扩束镜 L2—聚焦透镜 M1、M2—球面镜反射镜 M3—平面反射镜 O—光学延时器 BS—分束片 G—增益介质( Nd:YVO4晶体) D—光电探测器 E1—LD驱动电路 E2—制冷器电路
--- 大范围远距离测距（几千/几十千米）
1）脉冲测距法激光短脉冲信号（激光器被测目标）距离 d ct / 2 测量精度：时间间隔测量精度（脉冲窄、响应速度快）远距离 --- 固体/二氧化碳；近距离 --- 半导体巨脉冲激光器 --- 地球—月球距离（分辨力：1m） 2）相位差测距法激光束调制 --- 相位差 --- 时间 --- 距离特点：测量精度高、分辨力强
焦距大（长），视场角小，观察范围小，很远的物体也能看清楚选择焦距：观测范围 — 是要观测细节，还是要较大的观测范围近距离大场面 — 小焦距广角；远处细节 — 大长焦焦距的计算：
f = vD/V f =hD/H
选择比计算值小的固定焦距，则视角还会大一些焦距大小：几毫米—数米

什么是光电检测光电检测技术介绍

光电检测技术是指利用光电器件对光信号进行检测和分析的一种技术，是现代光电技术领域中的重要分支之一。该技术具有非接触、高精度和实时性强等优点，被广泛应用于各种领域，如制造业、生命科学、医学等领域。

一、光电检测的原理

光电检测的原理是利用光电器件将光信号转化为电信号，然后通过电路对电信号进行处理，从而实现对光信号的检测和分析。

常见的光电器件包括光电二极管、光敏电阻、光电子倍增管、光电晶体管等。这些器件都是通过光电效应将光信号转化为电信号。其中，光电二极管和光敏电阻适用于光强检测，并且在环境光强变化较大时表现出较好的稳定性；光电子倍增管和光电晶体管适用于弱光信号检测，并且可以提高信号的增益和灵敏度。

二、光电检测的应用领域

1. 制造业中的光电检测

制造业中的光电检测主要是通过对产品的外观进行检测和分类。例如，利用光电传感器对印刷品进行检测，检测印刷品的颜色、位置和质量等方面。此外，还可以利用光电检测技术来检测机器人在工作过程中的运动和位置，从而保证生产线的正常运行。

2. 生命科学中的光电检测

生命科学中的光电检测主要用于对细胞、分子和生物反

应的研究。例如，利用荧光探针和激光扫描共聚焦显微镜，可以对细胞进行活细胞成像；利用光谱学和红外光谱技术，可以对细胞、组织和血液等生物样品进行化学成分分析。

3. 医学中的光电检测

医学中的光电检测主要用于医疗诊断和治疗。例如，利

用光相干层析成像技术，可以对眼部疾病进行检测和诊断；利用光动力疗法，可以对表皮瘤、糖尿病、癌症等疾病进行治疗。

光电检测技术

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第一章绪论
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1.光电系统描述
光是一种电磁波，电磁波谱包括：长波电震荡、无线电波、微波、光波（包括红外光、可见光、紫外光）、射线等。光波的波长范围为1mm-10nm,频率为3x10113x1016Hz,它是工作于电磁波波谱图上最后波段的系统，特点是波长短，频率高.(与电子系统载波相比，光电系统载波的频率提高了几个量级，因此载波能量大，分辨率高，但易受大气的吸收等影响，传输距离受限，易遮挡）。
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光电检测系统组成
光
光
被
光
光变
电
源
学
测
学
电换
信
系
对
变
传电
号
统
象
换
感路
处理
存储显示控制
Baidu Nhomakorabea
光学变换
电路处理
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光电系统组成
光电系统的组成也可描述为下列的三个部分：光发射机、光学信道、光接收机。根据光发射
机的不同，光电系统可分为主动式和被动式两类。主动式：光发射机主要由光源和调制器组成被动式：发射机为被探测物体的热辐射，特点是隐蔽性高。光学信道：主要是指大气、空间、水、光纤等光传播过程中要经过的介质。光接收机：是指收集入射的光场并处理，恢复光载波的信息。

《光电检测技术》全套课件_PPT

即：光电检测的元器件、系统、方法和应用。
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光电检测技术
检测与测量光电传感器：
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。
光电检测技术：是利用光电传感器实现各类检测。
它将被测量的量转换成光通量,再转换成电量，并综合利用信息传送和处理技术，完成在线和自动测量
光谱
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控制跟踪型
跟踪控制：激光制导，红外制导数值控制：自动定位，图形加工形成，数值
控制
图象分析型
图形检测图形分析
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光电检测技术的特点
高精度：从地球到月球激光测距的精度达到 1米。
高速度：光速是最快的。远距离、大量程：遥控、遥测和遥感。非接触式检测：不改变被测物体性质的条件
光电检测技术
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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
第三章
3.1
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3.2
光电检测器件光电器件的类型与特点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:
下进行测量。寿命长：光电检测中通常无机械运动部分，

光电技术与光电检测技术概述

摘要：光电技术是以激光，红外，微电子等为基础的，由光学、精密机械、电子和计算机技术结合而成的高新技术。光电检测技术是光电技术中最主要最核心的部分，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。如用光电方法实现各种物理量的测量，微光、弱光测量，红外测量，光扫描、光跟踪测量，激光测量，光纤测量，图象像测量等。它集中发展了光学和电子固有的技术优势，形成了许多崭新功能和良好的技术性能，在国民经济、国防、科学研究等各方面有着广泛的应用和巨大的潜力，成为新技术革命时代和信息社会的重要技术支柱，受到了各方面重视，从而得到了快速发展。

关键词：光电技术光电检测技术

引言

在当前信息化社会中，光电技术已成为获取光学信息或提取他信息的手段。它是人类能更有效地扩展自身能力，使视觉的长波延长到亚毫米波，短波延伸至X射线、γ射线，乃至高能粒子。并且可以在飞秒级记录超快速现象，如核反应、航空器发射等的变化过程。而且光电检测技术是一种非接触测量的高新技术，是光电技术的核心和重要组成部分。通过光电检测器件对载荷有被检测物体信息的光辐射进行检测，并转换为电信号，经检测电路、A/D变换接口输入微型计算机进行运算、处理，最后得出所需检测物的几何量或物理量等参数。因此，光电检测技术是现代检测技术的重要手段和方法，是计量技术的一个重要发展方向。

一、光电技术与光电检测技术的含义

现代科学技术发展的一个显著性特点是纵横交叉，彼此渗透，边缘科学不断露头和进展迅速。由于光学现象可以进行近似线性化使它可以采用有关线性系统的一般原理，因此在电系统中的许多行之有效的理论和分析方法都可以移植到光学中来。随着大规模集成电路的发展，光学也开始向集成化发展。

光电检测技术简介

光电检测技术

近几十年来 ,随着电子技术的快速发展 , 各种弱物理量 ( 如弱光、弱电、弱磁、小位移

微温差、微电导、微振动等) 的测量有了长足的发展 ,其检测方法大都是通过各种传感器

作电量转换 , 使测量对象转换成电量 , 基本方法有: 相干测量法 , 重复信号的时域平均

法 , 离散信号的统计平均法及计算机处理法等。但由于弱信号本身的涨落、传感器本身

及测量仪噪声等的影响 , 检测的灵敏度及准确性受到了很大的限制。近年来 , 各国的科

学家们对光声光热技术进行了大量广泛而深入的研究,。人们通过检测声波及热效应便可

对物质的力、热、声、光、磁等各种特性进行分析和研究 ; 并且这种检测几乎适用于所

有类型的试样 ,甚至还可以进行试样的亚表面无损检测和成像。还由此派生出几种光热检

测技术 ( 如光热光偏转法、光热光位移法、热透射法、光声喇曼光谱法及光热释电光谱法

等 ) 。这些方法成功地解决了以往用传统方法所不易解决的难题 , 因而广泛地应用于物

理、化学生物、医学、化工、环保、材料科学等各个领域 ,成为科学研究中十分重要的检

测和分析手段。尤其是近几年来 , 随着光声光热检测技术的不断发展 ,光声光热效应的

含义也不断拓宽 ,光源也由传统的光波 ,电磁波、x射线、微波等扩展到电子束、离子束、

同步辐射等 ,探测器也由原来的传声器扩展到压电传感器、热释电探测器及光敏传感器 ,

从而适应了不同应用场合的实际需要。

光电检测技术是以激光、红外、光纤等现代光电子器件作为基础，通过对被检测物体的光辐射，经光电检测器接收光辐射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用

第5章 现代光电检测技术

光电检测技术

什么是光电检测？光电检测技术介绍

光电检测技术在工业检测领域的应用研究

《 光电检测技术 》教学大纲

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第5章现代光电检测技术

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