光电检测技术与应用-6光电检测电路
光电检测技术-教学大纲6
光电检测技术教学大纲一、课程基本信息课程名称：光电检测技术（Optoelectronic Detection Technology）课程对象: 光学、通信、自动化等专业课程类别：选修课课程学时：32二、教学目的及要求光电检测技术是电子信息学科的主要应用课程之一，她综合了光电子学、模拟电路、数字电路、计算机接口技术等学科的内容，是光学、通信、自动化控制等专业可选修的重要专业课程。
本课程的目的：在牢固掌握光辐射度量和半导体物理的基本规律、基本理论基础上，学习工业生产中实际使用的光电、热电检测器件、发光器件的原理、分类和选用，再结合实际检测需要设计检测电路、检测系统，培养学生对实际光电检测系统的分析和设计能力，掌握从理论到生产实践应用的过程、方法及分析解决具体实际问题的能力，同时也为毕业工作的起到桥梁作用。
本课程的基本要求：1．牢固掌握光电检测系统的用到的三大基本理论（辐射与光度量、半导体物理、光电效应）和电路的基本定理。
2．牢固掌握光电检测器件的原理、分类、性能参数指标及其应用选择。
3．熟悉了解热电检测器件的原理、分类、性能参数指标及其应用选择。
4．掌握发光与耦合器件的基本原理、结构、性能参数指标及其应用选择。
5．牢固掌握光电信号的数据采集方法以及与PC机接口进行数据处理方法，学会在实际检测系统中的接口和编程。
三、教学内容第一章绪论第二章光电检测技术基础（4学时）课程要求: 光的基本性质和光辐射度量；半导体物理基础；光电效应。
2.1 光的基本性质2.2 辐射与光度学量2.3 半导体基础知识2.4 光电效应第三章光电检测器件（6学时）课程要求:器件的性能参数、真空器件、半导体器件，各类器件的性能比较和应用选择。
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学时）课程要求:发光二极管、激光器、光电耦合器件。
光电检测技术与应用教案范文
光电检测技术与应用教案范文一、光电检测技术与应用教案范文概述近几年来，随着光电检测技术与应用教案范文建设不断增加，给光电检测技术与应用教案范文的经济发展带来了前所未有的机遇，光电检测技术与应用教案范文投资越显重要。
伴随着光电检测技术与应用教案范文数量增加和扩大，光电检测技术与应用教案范文中存在的问题也日显突出，严重影响了光电检测技术与应用教案范文正确的投资和发展，光电检测技术与应用教案范文是否正确，直接决定了光电检测技术与应用教案范文的经济效益。
（一）光电检测技术与应用教案范文基本概念光电检测技术与应用教案范文是选择和决定光电检测技术与应用教案范文投资行动方案的过程，是对拟建光电检测技术与应用教案范文的必要性和可行性进行技术经济论证，对不同光电检测技术与应用教案范文方案进行技术经济比较选择及做出判断和决定的过程。
光电检测技术与应用教案范文必在充分占有信息和经验的基础上，根据现实条件，借助于科学的理论和方法，从若干备选投资方案中，选择一个满意合理的方案而进行的分析判断工作。
对一个光电检测技术与应用教案范文的科学决策，除进行宏观投资环境分析和微观光电检测技术与应用教案范文经济评价分析外，还要专门分析光电检测技术与应用教案范文风险，运用系统分析原理，综合考虑每个方案的优劣，最后做出决定。
而且，光电检测技术与应用教案范文决策，是服务服从于总体经营战略的要求，和光电检测技术与应用教案范文的技术开发战略、产品开发战略、市场营销战略以及人力资源战略密切相关。
光电检测技术与应用教案范文的质量影响因素较多，主要取决于决策信息、正确的决策原则、科学的决策程序和优秀的决策者素质。
选择光电检测技术与应用教案范文的主要依据是光电检测技术与应用教案范文的可行性研究报告。
光电检测技术与应用教案范文的可行性研究不仅是光电检测技术与应用教案范文本身的一个工作环节，也是做出正确光电检测技术与应用教案范文、进行光电检测技术与应用教案范文设计和筹措资金的重要依据。
(完整版)光电检测技术与应用_郭培源_课后答案
光电检测技术与应用课后答案第1章1、举例说明你说知道的检测系统的工作原理。
（1）光电检测技术在工业生产领域中的应用：在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位…（2）光电检测技术在日常生活中的应用：家用电器——数码相机、数码摄像机：自动对焦--- 红外测距传感器自动感应灯：亮度检测---光敏电阻空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD 医疗卫生——数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器办公商务——扫描仪：文档扫描--- 线阵CCD红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管（3）光电检测技术在军事上的应用：夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术激光测距仪：可精确的定位目标光电检测技术应用实例简介点钞机（1）激光检测—激光光源的应用用一定波长的红外激光照射第五版人民币上的荧光字，会使荧光字产生一定波长的激光，通过对此激光的检测可辨别钞票的真假。
由于仿制困难，故用于辨伪很准确。
（2）红外穿透检测—红外信号的检测红外穿透的工作原理是利用人民币的纸张比较坚固、密度较高以及用凹印技术印刷的油墨厚度较高，因而对红外信号的吸收能力较强来辨别钞票的真假。
人民币的纸质特征与假钞的纸质特征有一定的差异，用红外信号对钞票进行穿透检测时，它们对红外信号的吸收能力将会不同，利用这一原理，可以实现辨伪。
（3）荧光反应的检测—荧光信号的检测荧光检测的工作原理是针对人民币的纸质进行检测。
人民币采用专用纸张制造（含85％以上的优质棉花），假钞通常采用经漂白处理后的普通纸进行制造，经漂白处理后的纸张在紫外线（波长为365nm 的蓝光）的照射下会出现荧光反应（在紫外线的激发下衍射出波长为420－460nm 的蓝光），人民币则没有荧光反应。
所以，用紫外光源对运动钞票进行照射并同时用硅光电池检测钞票的荧光反映，可判别钞票真假。
光电检测技术与应用
光电传感器是基于光电效应将光电信号转换为电信号的一种传感器光学系统的基本模型光发射机-> 光学信道一>光接收机光学系统通常分为：主动式，被动式。
主动式：光发射机主要由光源和调制器构成。
被动式：光发射机为被检测物体的热辐射。
光学信道：主要由大气，空间，水下和光纤。
光接收机是用于收集入射的光信号并加以处理，恢复光载波的信息。
光接收机分为：功率（直接）检测器，外差接收机。
光电检测技术特点：1. 高精度：是各种检测技术中精度最高的一种：激光测距法测地球与月亮的距离分辨率达1m2. 高速度：光是各种物质中传播速度最快的。
3. 远距离，程量：光是最便于远距离传播的介质4. 非接触性：光照到被测物体上可以认为是没有测量力，因此无摩擦。
5. 寿命长：光波是永不磨损的。
6. 具有很强的信息处理和运算能力，可将复杂信息并行处理。
光电传感器：1•直射型2反射型3辐射型光电检测的基本方法有：1•直接作用法.2.差动测量法3补偿测量法4•脉冲测量法直接作用法：收被测物理控制的光通量，经光电转换后有检测机构直接得到所求被测物理量。
差动测量法：利用被测量与某一标准量相比较，所得差或数值比克反应被测量的大小。
光电检测技术的发展趋势：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，电检测系统。
3. 非接触，快速在线测量。
4. 发展闭环控制的光电检测系统。
5. 向微空间或大空间三维技术发展。
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。
在物质受到辐射光的照射后，材料的电学性质发生了变化的现象称为光电效应光电效应分为：外光电效应和内光电效应光电导效应是一种内光电效应。
光电导效应也分为本征型和非本征型两类光电导效应是非平衡载流子效应，因此存在一定的|弛豫现象|:光电导材料从光照开始到获得稳定的光电流需要一定能的时间。
弛豫现象也叫惰性。
光生伏特效应：与光照相联系的是|少数载流子|的行为。
光电检测技术与应用
的总时间内必须是选通状电检测系统典型电路 完整的检测电路设计：前几部分由光电转换二极管与前级放大器组成，其器件选用高性能低噪声运算 放大器来实现电路匹配并将光电流转换成电压信号，以实现数倍的放大。 CCD 驱动电路时序方法：直接数字电路驱动方法、单片机驱动方法、EPROM 驱动方法、专用 IC 驱动 方法 为了解决视频信号在实际应用时，物像边缘明暗交界处光强是连续变化而不是理想的阶跃跳变，可用 比较整形（阈值发）和二次微分（微分法）。 电子细分的方法：移相电阻链细分、幅度分割细分、计算法细分 光生伏特器件可否进行反向偏置？哪些光电器件工作时必须进行反向偏置？ 可以，所有的光生伏特器件都可以进行反向偏置。光敏晶体管、光电场效应晶体管、复合光敏晶体等 必须进行反向偏置。 已知某光敏晶体管的伏安特性曲线见图 6-6.当入射光通量为正弦调制量，即 时，要得到 4.5V 的输出电压，试设计该光敏晶体管的变换电路，并画出输入/输出的波 形图，分析输入与输出信号间的相位关系。 根据题目的要求，找到入射光通量的最大值和最小值：
1) 2) 3) 4)
5) 将循环码转变成二进制或二进制转变为循环码，课本 222 页 6) 用相位法测距时，选用准确度皆为千分之一的两把尺子，一把尺子的测尺长度为 10m，另一把尺子的 测尺长度为 1km，若测距为 462.153m，两把尺子测得的有效数字各为多少？ 尺子 ，准确度为 1cm 用 测得 2.153cm ，有效数字为四位 尺子 ，准确度为 1m 用 测得 462m ，有效数字为四位。
则暗点流电阻为：
有光照时，串联电路中的电流为：
则亮电流电阻为：
(ii)
该光敏电阻的光电导为：
由光电导灵敏度：
得：
6) 已知 CdS 光敏电阻的暗电流电阻 ，在照度为 100lx 时亮电阻 ，用此光敏电阻控 制继电器，如图 3-116 所示，如果继电器的线圈电阻为 ，继电器的吸合电流为 2mA ，问需要多 少照度时才能使继电器吸合？如果需要在 400lx 时继电器才能吸合，则此电路需要作如何改进？ (i) 该光敏电阻的光电导为：
第6章 光电检测技术应用举例PPT课件
CCD
Measuring arm
Multi-mode optical fiber Optical fiber casing
Watch window
Lens
Multi-mode optical splitter Power
RF singal
Measuring arm
精选PPT课件
28
3) 测量臂工作原理
特点：非接触测量，稳定可靠；通过连续扫描测量，得到内加厚全轮廓， 对钻杆位置要求不高，可以满足不同规格的钻杆测量要求。
精选PPT课件
25
CCD camera Pipe
Ring of light
1 2
Laser diode
L
精选PPT课件
26
Laser
Multi-mode optical fiber
激光器 光学镜组
摄像机
图像卡
计
算
驱动器
机
原理：由计算机控制激光器发出32束激光， 激光束经过反射镜反射到钻杆内壁上，并形成激光光斑， 通过镜组成像到工业摄像机中，通过图像处理和计算得出光板坐标
特点：结构光+视觉测量原理，非接触，稳定可靠，技术成熟 通过连续32条扫描母线测量，得到内加厚全轮廓， 对钻杆位置要求不高，可以满足不同规格的钻杆测量要求。
显示器
打印机
图像卡 数据采集卡 数据采集卡
工业 控制 计算机
控制卡 控制卡 控制卡
操作面板
网络接口
精选PPT课件
驱动电机 激光器 加热器
37
5) 软件系统
图像采集处理 电机控制及驱动
显示、打印
软件 系统
存储、通讯
光栅传感器采样 辅助环节
光电检测技术
2020/6/10
12
光电检测系统
光电检测技术以激光、红外、光纤等现代光电器件为 基础，通过对载有被检测物体信号的光辐射（发射、 反射、散射、衍射、折射、透射等）进行检测，即通 过光电检测器件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的信息， 再经过A/D变换接口输入微型计算机运算、处理， 最后显示或打印输出所需检测物体的几何量或物理量。
2020/6/10
18
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
2020/6/10
19
（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
光量：光通量或光强度 光特性：光波的幅值、频率、相位、偏振
2020/6/10
11
三、光电检测技术的主要内容
光电检测技术的主要内容是通过光学系统把携带被测信 息的非电量信息变换成便于接收的光学信息，然后用 光电探测器将光学信息变换成电量，并进一步经电路 放大、处理等，达到输出的目的。
信息变换技术和电信号处理技术。 信息变换技术：非电量变换成光学量
光电检测技术
Optoelectronics Detection Technology
2020/6/10
1
课程主要内容
光电检测技术是以半导体、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 信息，再经模、数转换接口输入计算机运算处理，最后显示输出 所需的检测物理量等参数。
光电检测技术PPT培训课件
光电检测技术的发展趋势
总结词
光电检测技术未来将朝着高精度、高速度、智能化方向发展。
详细描述
随着科技的不断进步，光电检测技术将进一步提高检测精度和速度，实现更快速、更准确的信息获取 和处理。同时，光电检测技术将与人工智能、机器学习等技术相结合，实现智能化检测和自动化决策 ，为各领域的快速发展提供有力支持。
各类光电检测技术的应用场景
可见光检测技术
广泛应用于图像采集、安防监控、交通拍 照等领域。
激光雷达技术
广泛应用于机器人导航、无人驾驶、智能 制造等领域。
红外检测技术
广泛应用于温度测量、无损检测、消防报 警等领域。
X射线检测技术
广泛应用于医疗影像、工业无损检测、安 全检查等领域。
紫外检测技术
广泛应用于荧光显微镜、化学分析仪器、 环境监测等领域。
04
光电检测技术的实际应用案例
光电检测技术在工业自动化中的应用
总结词
质量检测
光电检测技术在工业自动化领域的应用广 泛，主要用于生产线上的质量检测、位置 检测和速度控制等。
通过光电检测技术对生产线上的产品进行 表面缺陷、尺寸、重量等质量参数的检测 ，确保产品质量符合要求。
位置检测
速度控制
利用光电检测技术对生产线上的产品位置 进行精确检测，实现自动化控制和调整。
详细描述
光电检测技术利用光子与电子的相互作用，将光信号转换为电信号，实现对各 种物理量、化学量和生物量的检测。该技术具有高精度、高灵敏度、高可靠性 等优点，广泛应用于各个领域。
光电检测技术的应用领域
总结词
光电检测技术在多个领域都有广泛应用。
详细描述
在工业自动化领域，光电检测技术用于产品质量检测、生产线监控等；在医疗领域，光电检测技术用于医疗诊断、 生物分析等；在环保领域，光电检测技术用于环境监测、水质分析等；在通信领域，光电检测技术用于光纤通信、 高速数据传输等。
光电器件检测技术的研究和应用
光电器件检测技术的研究和应用光电器件是一种广泛应用于光电技术领域的器件，包括光电二极管、光敏三极管、光电探测器等。
随着科技的不断进步，光电器件的应用越来越广泛，其中涉及到光电器件的检测技术愈发重要。
这篇文章将讨论光电器件检测技术的研究和应用。
一、光电器件检测技术的现状目前光电器件检测技术主要分为两类：非接触式检测技术和接触式检测技术。
非接触式检测技术主要应用于表面缺陷检测、尺寸、形状测量和表面光学性能等方面，例如，利用红外高清摄像机、激光扫描仪等技术实现无接触式三维测量。
而接触式检测技术主要应用于电学参数测量等方面，例如，使用接触式测试仪器测量光电流、光电导等参数。
在现代工业技术中，光电器件比重越来越大，也就使得光电器件检测技术变得更加重要。
例如，太阳能电池、LED灯等环保节能设备，光电器件的检测技术不仅可掌握生产质量，也是有效保证器件性能、可靠性的保障。
二、光电器件检测技术的研究方向光电器件检测技术的研究方向主要有以下几个方面：1、高效率和高精度的器件质量检测技术光电器件处理器制造过程中难免会存在一些质量问题，如位移、畸变、亮斑等问题，导致器件性能下降。
因此，如何开发高效率且高精度的器件质量检测技术，是光电器件领域中的一项关键任务。
目前，利用如激光扫描仪、高清显微镜、红外线相机等先进的检测仪器，可有效测量光电器件的尺寸、形状和光学特性等，但这些技术还需进一步完善。
2、器件参数的精确测量方法光电器件参数的测量是光电器件检测技术研究中的一个重要方面。
光电二极管、光敏三极管、光电探测器等器件的参数测试，对于开发和生产高效能的光电器件具有十分重要的作用。
目前，常见的光电器件参数检测主要是基于电学方法，例如，通过接触式、非接触式测试仪器等测量光电流、光电导等参数，但这些方法有时会给误差带来一定影响，因此还需发展更为精确的测试方法。
3、器件故障检测与统计分析技术光电器件的故障检测和统计分析技术，是保障设备安全、稳定运行的重要手段。
光电检测法的原理及应用
光电检测法的原理及应用1. 概述光电检测法是一种基于光电传感器原理的检测技术，通过光电传感器对光的反射、吸收和透过等响应进行测量和分析，以实现对物体或现象的检测和监测。
光电检测法广泛应用于工业控制、环境监测、生物医学等领域，具有高精度、快速响应和非接触式等优点。
2. 原理光电检测法基于光电传感器的工作原理，光电传感器主要有光电二极管、光敏电阻、光电管、光电三极管等类型，不同的光电传感器原理略有差异。
•光电二极管：基于半导体材料的P-N结原理，当光照射到P-N结区域时，会产生光生载流子，从而改变P-N结的电流特性。
•光敏电阻：基于光敏材料的电阻响应特性，当光照射到光敏电阻表面时，光敏材料的电阻值会发生变化。
•光电管：基于光电发射和电子倍增原理，当光照射到光电管的光阴极时，光电发射产生光电子，经过电子倍增器放大后形成电流信号。
•光电三极管：基于半导体材料的PNP或NPN结构，当光照射到光电三极管的光阴极时，产生的光生载流子导致管子的电流增大或减小。
3. 应用3.1 工业控制光电检测法在工业控制中广泛应用于物体的测距、测量和检测等环节。
- 通过测量物体到光电传感器的距离来实现物体的定位和识别。
- 利用光电传感器对物体的透光特性进行检测，判断物体是否存在或通过光电传感器检测物体的颜色。
3.2 环境监测光电检测法在环境监测中可以用于空气污染、水质监测等方面。
- 利用光电传感器对空气中的颗粒物进行监测，例如PM2.5的浓度和粒子大小等。
- 利用光电传感器对水体的透明度进行检测，从而判断水质的清澈程度。
3.3 生物医学光电检测法在生物医学领域有着重要的应用，例如血糖检测、血氧饱和度监测等。
- 利用光电传感器通过测量血液中的葡萄糖含量实现血糖检测。
- 利用光电传感器测量血液中的氧气饱和度，以监测患者的健康状况。
3.4 其他领域除了上述应用，光电检测法还可以在许多其他领域实现检测和监测任务。
- 在自动化设备中，利用光电传感器检测和控制设备的运动、位置和开关状态。
光电检测技术常用器件及应用
3、数字、文字以及图像显示
七段式数码管 14划字码管 文字显示器的内部接线
4、显示器
彩色大面积显示设备，如电子商标及大屏幕显示
LCD
LCD 液晶屏是 Liquid Crystal Display 的简称， LCD 的构造是在 两片平行的玻璃 当中放置液态的 晶体，两片玻璃 中间有许多垂直 和水平的细小电 线，透过通电与 否来控制杆状水 晶分子改变方向， 将光线折射出来 产生画面。
发光二极管的发光机理
发光二极管 （即LED）是一种 注入电致发光器件， 它由P型和 N型半 导体组合而成。其 发光机理常分为PN 结注入发光与异质 结注入发光两种。
1. PN结注入发光
1、制作半导体发光二极管的材料是掺杂的，热平 衡状态下的N区很多自由电子，P区有很多多空穴。 2、当加以正向电压时，N区导带中的电子可越过PN 结的势垒进入P区。P区的空穴也向N区扩散 3、于是电子与空穴有机会相遇，复合发光。由于 空穴迁移率低于自由电子，则复合发光主要发生在 p区。 光的颜色（波长）决定于材料禁带宽度Eg，光的强 弱与电流有关
4. 寿命
发光二极管的寿命定义为亮度降低到原有亮 度一半时所经历的时间。二极管的寿命一般都很 长，在电流密度小于lA/cm2时，一般可达106h， 最长可达109h。随着工作时间的加长，亮度下降 的现象叫老化。电流密度大，老化快。
LED特点
1、 LED辐射光为非相干光，光谱较宽，发散角较大。 2、 LED的发光颜色丰富，通过选用不同的材料，可以实 现各种发光颜色。如采用GaP:ZnO或GaAaP材料的红色 LED，GaAaP材料的橙色、黄色LED，以及GaN蓝色LED 等。 3、LED的辉度高。随着各种颜色LED辉度的迅速提高，即 使在日光下，由LED发出的光也能视认。 4、LED的单元体积小。再加上低电压、低电流驱动的特 点，可作为电子仪器设备、家用电器的指示灯、信号灯的 使用。 5、寿命长，基本上不需要维修。可作为地板、马路、广场 地面的信号光源，是一个新的应用领域。
光电检测技术与应用 ppt课件
色敏传感器
固体图象传感器（SI，CCD/MOS/CPD型）
位置检测用元件（PSD）
光电池
ppt课件
返回14
光电检测系统
光电检测技术以激光、红外、光纤等现代光电器件 为基础，通过对载有被检测物体信号的光辐射（发 射、反射、散射、衍射、折射、透射等）进行检测， 即通过光电检测器件接收光辐射并转换为电信号。
ppt课件
11
例：空调机测量控制室温 被测对象： 室内空气 被测信息： 温度 检测器具： 温度传感器 --- 热电阻、热电偶
操作过程：空气 热敏电阻 电信号 处理 显示
Hale Waihona Puke 空调机ppt课件返回12
直接测量：对仪表读数不经任何运算，直接得出被测量的
数值。例如：
– 长度：直尺、游标卡尺、千分尺 – 电压：万用表 – 质量：天平
光电检测技术
ppt课件
1
教材
《光电检测技术与应用》郭培源 付扬 编著 北京航空航天大学出版社
参考书目
《光电检测技术》曾光宇等编著 清华大学出版社 《激光光电检测》吕海宝等编著 国防科技大学出版社 《光电检测技术》雷玉堂等编著 中国计量出版社
ppt课件
2
目录
第一章 绪论
第二章 2.1 2.2 2.3 2.4
10
检测的基本概念
定义：确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作
被测对象： 被测信息：
宇宙万物（固液气体、动物、植物、天体 ……）
物理量（光、电、力、热、磁、声、…） 化学量（PH、成份…） 生物量（酶、葡萄糖、…） ……
十章光电检测技术的典型应用
二、取样积分器（Boxcar平均器） 利用取样＆平均化技术测定深埋在噪声中的周期性信
号的测量装置。根据被测信号的形式可分为稳态＆ 扫描测量方式。其中扫描测量方式见下页。 1、运行步骤： 利用检测光脉冲的激励源取得＆输入光脉冲同步的 触发信号； 利用门延时＆门脉冲宽度控制单元形成与触发脉冲 具有恒定时延或时延与时间成线性关系的可调脉宽 取样脉冲串； 取样脉冲控制取样开关对连续的周期性变化信号进 行扫描取样； 积分器对取样信号进行多次线性累加，经过滤波后 获得输出信号。
（2）波带板：根据菲涅耳衍射原理设计，透光带或 遮光带边缘具有很高的位置精度，且透光部分有很 好的透光性能，常为圆形波带板。通常利用电化学 工业在金属薄板上形成透光孔而得到波带板图案。
（3）光电接收装置：具有很高放大倍率的电子线路， 一般采用调制光源以及相应的带有选频放大的光电 接收装置。
自
动
准
直
间频率光分布的传输函数； 相位传递函数（PTF）：表示系统对不同空
间频率光分布的相位推移； 光学传递函数（OTF）：表征滤波器对其中
的光学信息进行滤波变换的能力。
2、测量OTF的基本环节：
光学目标发生器：以典型激励图形为单元， 组成空间变化的物面标准图形。通过合适的 光路投射到被测系统上作为理想的物函数；
效率 0.3% 1% 1%
导热值 好 不好 较好
稳定值 较好 次之 次之
四种调Q方法的比较
调Q方法
优点
缺点
马达 （转镜）
调Q
饱和吸 收染料
调Q
简便可靠 简单经济
开关速度慢；脉冲宽；电 机噪声大；寿命短。
- 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)。
2、缓变光信号检测电路
1）光伏型器件输入电路的形式 无偏置电路；反向偏置电路；太阳能电池 充电电路。
无偏置电路
偏置电路
太阳能电池电路
谢 谢！
通常GL>>G
max min
1 G GL
I S ( max min ) S
2、缓变光信号检测电路
（5）计算输出电功率 由功率关系可得 :
S 2 P G L U G L ( ) G GL
2
2、缓变光信号检测电路 2.2、光伏型光电检测电路的静态计算
方法二：最大输入光信号对应的伏安特性曲 线转折点为M。连接原点O和M；过M作直 流部分的拟合直线。
2、缓变光信号检测电路
转折电压U0：对应于曲线转折点M处的电压值。 初始电导G0：非线性区近似直线的初始斜率。 结间漏电导G：线性区内各平行直线的平均斜率。 光电灵敏度S：单位输入光功率所引起的光电流值。
U I U b IRL
适用于大信号状态下的电路分析
图解法
2、缓变光信号检测电路
负载电阻影响
电源电压影响
电阻减小，电流增大，RL端电压减小。 偏置电压增大，输出电压增大。
2、缓变光信号检测电路
2）解析计算法 i、折线化伏安特性
方法一：作两段曲线的切线，交于M点，并连接 原点O和M。
2、缓变光信号检测电路
S
IP
P
2、缓变光信号检测电路
ii、确定工作点 电流：光电流和暗电流之和。
I f U , I d I p GU S
微变等效方程为：
I I dI dU d GdU Sd U
2、缓变光信号检测电路 输入电路的工作状态的计算 包括：负载电阻、偏置电压、输出电流幅度、 输出电流幅度。 （1）确定线性工作区域 折线化特性曲线由U0、G0、G和S四个参数决 定。
2、缓变光信号检测电路
检测对象:缓变光信号 方法:采用直流电路进行检测 要点:静态工作点计算 光电传感器件按伏安特性的性质分为:恒流源 型、光伏型和可变电阻型三种基本类型 。
2、缓变光信号检测电路
2.1 恒流源型光电检测电路的静态计算 曲线特征： i、工作电压较小的范围内呈弯曲的趋势，并且有一转折点M； ii、随着工作电压的升高，曲线逐渐平直； iii、不同输入光通量的曲线间近似平行且间距随光通量增大趋 于相等。
GLU b S max U0 G GL
则，输出电压幅度为 ：
(Φmax Φmin ) Φ U S S G GL G GL
P76 公式4-9有误
2、缓变光信号检测电路源自（4）计算输出电流幅度 输出电流幅度为：
I I max I min GL U
I GL U S
2、缓变光信号检测电路
在线段 MN上有关系：
G0U0 GU0 S max
解得
S max U0 G0 G
S max G0 G U0
2、缓变光信号检测电路
（2）计算负载电阻和偏置电压 为保证最大线性输出条件，负载线和Φmax 与对应的伏安曲线的交点不能低于转折点M。 假设负载线通过M点，因此有：
2、缓变光信号检测电路
当RL＝1／GL已知时，可计算偏置电源 电压Ub为：
Ub U0 GL G0U0
U 0 (G0 G ) Ub SΦmax (G0 G ) GL Ub SΦmax G ( G G ) L 0 U0 G0 G
2、缓变光信号检测电路
（3）计算输出电压幅度 输入光通量由Φmin变 化到Φmax时，输出电压幅 度为△U＝Umax-U0
GL (U b U nax ) GUmax S min
H点
M点
GL (Ub U0 ) GU0 S max
2、缓变光信号检测电路
解得 ：
U max
GLU b S min G GL
Ub U0 GL G0U0
2、缓变光信号检测电路
当Ub已知时，可计算出负载电导GL或电阻RL为：
U0 GL G0 SΦmax Ub U0 GL SΦmax S Φ G max U0 U b (1 ) G0 G G0 G0
1 RL G U b (1 G S max G0 ) 1 G0
2、缓变光信号检测电路
具有这种伏安特性的光电检测器件有光电管、光电倍 增管、光电二极管和光电三极管等 。
(a)光电倍增管
b）光电二极管
c）光电三极管
这些特性曲线和晶体管集电极特性曲线类似，区别是 光电器件的光电流是由输入光功率控制，而三极管是由基 极电流控制
2、缓变光信号检测电路
1）图解计算法
基本电路
伏安特性
等效电路
具有这种伏安特性的光电器件包括光电池和工作 与光电池状态下的光电二极管等
2、缓变光信号检测电路
光电池的输出电流:
I I0 (e
翻转到第一象限
U UT
1) I p
UT＝KT／q≈26mV（T＝300K时），Ip＝SE
I I p I0 (eU UT 1)
U U T ln I (I p I0 ) I0
光电检测技术及应用
第6章 光电信号检测电路
主讲：张广远
本课内容
缓变光信光电检测电路的设计要求 号检测电路 光电信号检测电路的动态计算 光电信号检测电路的噪声 前置放大器
1、光电检测电路的设计要求
对检测电路的要求： 1．良好的光电转换能力 2．快速的动态响应能力 3．最佳的信号检测能力 4．长期工作的稳定性和可靠性。