简述光电检测系统的组成和特点

《光电检测期末复习题》

第一次作业1、光电检测技术有何特点？光电检测系统的基本组成是怎样的？答：光电检测技术是将光学技术与现代技术相结合，以实现对各种量的测量，它具有如下特点：（1）高精度，光电测量是各种测量技术中精度最高的一种。

（2）高速度，光电检测以光为媒介，而光是各种物质中传播速度最快的，因此用光学方法获取和传递信息的速度是最快的。

（3）远距离、大量程，光是最便于远距离传递信息的介质，尤其适用于遥控和遥测。

（4）非接触式测量，不影响到被测物体的原始状态进行测量。

光电检测系统通过接收被测物体的光辐射，经光电检测器件将接收到的光辐射转换为电信号，再通过放大、滤波等电信号调理电路提取有用信息，经数模转换后输入计算机处理，最后显示，输出所需要的检测物理量等参数。

2、什么是能带、允带、禁带、满带、价带和导带？绝缘体、半导体、导体的能带情况有何不同？答:晶体中电子所能具有的能量范围，在物理学中往往形象化地用一条条水平横线表示电子的各个能力值，能量愈大,线的位置愈高,一定能量范围内的许多能级（彼此相隔很近）形成一条带,称为能带。

其中允许被电子占据的能带称为允带。

允带之间的范围是不允许电子占据的，称为禁带。

在晶体中电子的能量状态遵守能量最低原理和泡利不相容原理，晶体最外层电子壳层分裂所形成的能带称为价带。

价带可能被电子填满也可能不被填满，其中被填满的能带称为满带。

半导体的价带收到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后即成为导电的能带--导带。

对绝缘体和半导体，它的电子大多数都处于价带，不能自由移动，但是热，光等外界因素的作用下，可以少量价带中的电子越过禁带，跃迁到导带上去成为载流子。

绝缘体和半导体的区别主要是禁的宽度不同。

半导体的禁带很窄，绝缘体的禁带宽一些，电子的跃迁困难的多，因此，绝缘体的载流子的浓度很小。

导电性能很弱。

实际绝缘体里，导带里电子不是没有，并且总有一些电子会从价带跃迁到导带，但数量极少，所以，在一般情况下，可以忽略在外场作用下他们移动所形成的电流。

光电系统设计(第一章、绪论)

光电系统设计的基本原则
光电系统应满足预定的功能要求，包括光信号的输入、转换、传输和输出等。
功能性原则
高效性原则
稳定性原则
可维护性原则
光电系统应具有较高的能量转换效率和信号传输质量，以减少能源浪费和信号失真。
光电系统应具有稳定的性能，能够适应不同的环境条件和工作状态，保证系统的可靠性和稳定性。
光电系统的设计应便于安装、调试、使用和维护，降低系统的生命周期成本。
利用光电系统的非接触、高精度测量等优点，实现工业自动化、环境监测等领域的高精度测量和控制系统。
传感领域
0
利用光电系统的无创、无痛等优点，实现医学影像、生物组织检测等领域的光学仪器和设备。
医疗领域
0
利用光电系统的光谱分析、荧光分析等技术，实现食品安全、环境保护等领域的高灵敏度检测系统。
检测领域
0
光电系统的应用领域
光电系统设计（第一章、绪论）
TITLE
演讲人姓名
Ⅰ
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Ⅱ
绪论光电基础知识光电系统设计基础光电系统的性能指标光电系统的应用案例
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目录
绪论
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光电系统概述
光电系统的基本组成
光电系统通常包括光子发射器、光子探测器、光子传输通道和信号处理电路等部分。
光电材料与器件的分类
03
光电材料与器件的发展趋势
随着科技的发展，光电材料与器件在性能和集成度方面不断提升，未来将有更多的创新和应用。
01
光电材料分类
光电材料包括无机材料、有机材料和复合材料等类型。
02
光电器件分类
光电器件包括光电管、光电倍增管、光电二极管和光电晶体管等类型。

光电技术与光电检测技术概述

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，微电子等为基础旳，由光学、精密机械、电子和计算机技术结合而成旳高新技术。

光电检测技术是光电技术中最重要最核心旳部分，它重要涉及光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息旳光电解决技术等。

如用光电措施实现多种物理量旳测量，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旳技术优势，形成了许多崭新功能和良好旳技术性能，在国民经济、国防、科学研究等各方面有着广泛旳应用和巨大旳潜力，成为新技术革命时代和信息社会旳重要技术支柱，受到了各方面注重，从而得到了迅速发展。

核心词：光电技术光电检测技术引言在目前信息化社会中，光电技术已成为获取光学信息或提取他信息旳手段。

它是人类能更有效地扩展自身能力，使视觉旳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迅速现象，如核反映、航空器发射等旳变化过程。

并且光电检测技术是一种非接触测量旳高新技术，是光电技术旳核心和重要构成部分。

通过光电检测器件对载荷有被检测物体信息旳光辐射进行检测，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、解决，最后得出所需检测物旳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旳重要手段和措施，是计量技术旳一种重要发展方向。

一、光电技术与光电检测技术旳含义现代科学技术发展旳一种明显性特点是纵横交叉，彼此渗入，边沿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旳一般原理，因此在电系统中旳许多行之有效旳理论和分析措施都可以移植到光学中来。

随着大规模集成电路旳发展，光学也开始向集成化发展。

光电技术是以激光，红外，微电子等为基础旳，由光学、精密机械、电子和计算机技术结合而成旳高新技术。

它集中发展了光学和电子固有旳技术优势，形成了许多崭新功能和良好旳技术性能，在国民经济、国防、科学研究等各方面有着广泛旳应用和巨大旳潜力，成为新技术革命时代和信息社会旳重要技术支柱，受到了各方面注重，从而得到了迅速发展。

光电检测技术第二版答案

光电检测技术第二版答案篇一：《光电检测技术-题库》(2) 】、填空题1. 对于光电器件而言，最重要的参数是、和。

2. 光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成。

3. 光电三极管的工作过程分为和。

4. 激光产生的基本条件是受激辐射、和。

5. 非平衡载流子的复合大致可以分为和。

6. 在共价键晶体中，从最内层的电子直到最外层的价电子都正好填满相应的能带，能量最高的是填满的能带，称为价带。

价带以上的能带，其中最低的能带常称为，与之间的区域称为。

7. 本征半导体在绝对零度时，又不受光、电、磁等外界条件作用，此时导带中没有，价带中没有，所以不能。

8. 载流子的运动有两种型式，和。

9. 发光二极管发出光的颜色是由材料的决定的。

10. 光电检测电路一般情况下由、、组成。

11. 光电效应分为内光电效应和效应，其中内光电效应包括和，光敏电阻属于效应。

12. 半导体对光的吸收一般有、、、和这五种形式。

13. 光电器件作为光电开关、光电报警使用时，不考虑其线性，但要考虑。

14. 半导体对光的吸收可以分为五种，其中和可以产生光电效应。

15. 光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成，光电倍增管的光谱响应曲线主要取决于材料的性质。

16. 描述发光二极管的发光光谱的两个主要参量是和。

17. 检测器件和放大电路的主要连接类型有、和等。

18.. 使用莫尔条纹法进行位移- 数字量变换有两个优点，分别是和19. 电荷耦合器件( ccd )的基本功能是和。

20. 光电编码器可以按照其构造和数字脉冲的性质进行分类，按照信号性质可以分为和。

21. 交替变化的光信号，必须使所选器件的大于输入信号的频率才能测出输入信号的变化。

22. 随着光电技术的发展，可以实现前后级电路隔离的较为有效的器件是。

23. 硅光电池在偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且动态范围较大。

24. 发光二极管的峰值波长是由决定的。

光电检测系统的组成及特点

由于被测对象复杂多样，故检测系统的结构也不尽相同。

一般电子检测系统是由传感器、信号调理器和输出环节三部分组成。

传感器处于被测对象与检测系统的接口处，是一个信号变换器。

它直接从被测对象中提取被测量的信息，感受其变化，并转化成便于测量的电参数。

有传感器检测到的信号一般为电信号。

它不能直接满足输出的要求，需要进一步的变换、处理和分析，即通过信号调理电路将其转换为标准的电信号，输出给输出环节。

根据检测系统输出的目的和形式的不同，输出环节主要显示与记录装置、数据通信接口和控制装置。

传感器的信号调理电路是由传感器的类型和对输出信号的要求决定的。

不同的传感器具有不同的输出信号。

能量控制型传感器输出的是电参数的变化，需采用电桥电路将其转换成电压的变化，而电桥电路输出的电压信号幅度较小，共模电压又很大，需要用仪表放大器进行放大，在能量转换型传感器输出的电压、电流信号中一般都含有较大的噪声信号，需加滤波电路提取有用的信号，而滤波出无用的噪声信号。

而且，一般能量型传感器输出的电压信号幅度都很低，也许才用仪表放大器进行放大。

与电子系统载波相比，光电系统载波的频率提高了几个数量级。

这种频率量级上的变化使光电系统在实现方法上发生了质变，在功能上也发生了质的飞跃。

主要表现在载波容量、角分辨率、距离分辨率和光谱分辨率大为提高，因此，在信道、雷达、通信、精导、导航、测量等领域获得广泛应用。

应用到这些场合的光电系统的具体构成形式尽管各不相同，但有一个共同的特征，即都具有发射机、光学信道和光接收机这一环节。

光电系统通常分为主动式和被动式两类。

在主动式光电系统中，光发射机主要由光源（例如激光器）和调制器构成；在被动式光电系统中，光发射机为被测物体的热辐射发射。

光学信道和光接收机对两者是完全相同的。

所谓光学信道，主要是指大气、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，包括三个基本模块。

光电变换通常是通过各种光学元件和光学系统来实现的，采用平面镜、光狭缝、透镜、角锥棱镜、偏振器、波片、码盘、光栅、调制器、光成像系统、光干涉系统等，实现将被测量转换为光参量(振幅、频率、相位、偏振态、传播方向变化等。

光电传感器检测系统设计与制作

光电传感器检测系统设计与制作光电传感器检测系统（Optical Sensor Detection System）是一种采用光学技术进行物体检测、识别的技术手段，具有精度高、响应速度快、可靠性好等优点，广泛应用于机械、电子、自动化控制等领域。

本文将介绍一种基于光电传感器的物体检测系统的设计与制作，旨在为初学者提供一些设计思路和操作指南。

一、系统组成该物体检测系统主要由以下几部分组成：1. 光源：发射光信号，一般使用红外线、激光等光源。

2. 接收器：接收被检测物体反射回来的光信号，一般使用光电二极管等器件。

3. 处理电路：对接收到的信号进行放大、滤波、计算等处理，一般使用微处理器、模拟电路等器件。

4. 显示器：将处理后的信号输出，一般使用LED灯等显示器件。

二、系统设计步骤1. 确定检测目标及检测距离：根据实际需求，确定需要检测的物体种类及其距离范围。

该步骤将有助于后续光源和接收器的选择。

2. 选择光源：根据检测需求和检测距离选择合适的光源。

例如，检测距离在5米以内，选择红外线LED灯作为光源；检测距离超过5米，选择雷达等其他光源。

3. 选择接收器：根据光源和检测目标的特点选择合适的接收器。

例如，对于红外线LED光源，选择光电二极管作为接收器。

4. 设计处理电路：根据接收到的信号进行放大、滤波、计算等处理，一般使用微处理器、模拟电路等器件。

这一步骤需要根据实际应用需求进行详细设计，确保检测系统的稳定性和可靠性。

5. 设计显示器件：将处理后的信号输出，一般使用LED灯等显示器件。

该步骤需要将处理后的信号进行转换，输出到LED灯等显示器件上。

三、系统制作要点1. 光源和接收器的布放：将光源和接收器安装在一个平面上，并且保证光源和接收器之间的距离要适当。

同时要将光源和接收器的距离对称放置，以保证信号的稳定性。

2. 处理电路的设计：承担着光电传感器检测系统中的重要组成部分，如果处理电路出现问题，将会影响整个系统的工作状态。

光电检测系统在食品质量检测中的应用研究

光电检测系统在食品质量检测中的应用研究近年来，光电检测系统在食品质量检测中的应用越来越广泛。

这种技术以其快速、准确、无污染的特点，让食品质量检测变得更加简便、有效。

一、光电检测系统的原理与优点光电检测系统是利用光敏元件，根据物质对光的吸收、散射、透射等规律，将这些光学特性转换为电学信号，进而进行分析、计算和实时显示的技术。

这个系统的结构包括：光源、光学系统、检测仪器、显示器等。

相比较于传统的食品质量检测方法，光电检测系统具有以下优点：1. 快速：光电检测系统能够非常快速的完成检测，并且不需要进行分析样品的过程，使得检测速度更快；2. 准确：光电检测系统能够给出非常精准的数据结果，避免人为操作误差和分析误差；3. 多波长：光电检测系统可以采用多种波长的光进行检测，提高检测的准确性和可靠性；4. 非接触：光电检测是一种非接触性的检测技术，不会对食品样品造成任何的损害；5. 无污染：光电检测系统不会对食品样品造成污染，符合食品安全的要求。

二、光电检测系统在食品质量检测中的应用1. 食品中的Pesticide残留农药是改善农业生产的重要手段，但它们的残留会危害人体健康。

光电检测系统可以采用高效液相色谱法，对水果、蔬菜等样品中的农药残留进行检测。

这种方法不仅能够准确检测出残留农药的类型，并可以定量和比较不同样品中农药的含量。

2. 食品中的微生物检测光电检测系统可以根据微生物对不同波长的光吸收的情况，对食品中的微生物进行快速检测。

这种方法不仅能够帮助食品行业及时地发现可能存在的细菌污染问题，而且可以减少人工检测误差，提高鉴定的准确性。

3. 食品品质检测光电检测系统可以通过对光学特性的检测来确定种类、含量、纯度以及是否存在其他杂质等。

例如，通过检测冷藏肉类的色泽变化，可以快速判断肉类的品质是否符合要求。

4. 食品中的金属异物检测光电检测系统可以快速、准确地检测食品样品中是否存在金属异物，避免了传统检测方法需要破坏性地取样。

《光电检测技术基础》课件

信息量大
光电检测技术受到环境因素的影响较大，如温度、湿度、光照等，可能导致测量误差。
对环境条件敏感
光电检测设备通常较为昂贵，对于一些小型企业和实验室而言，购置和维护成本较高。
设备成本高
光电检测技术需要专业的知识和技能，操作和维护需要专业人员，限制了其在某些领域的应用。
专业性强
由于获取的信息量大，对数据的解读和分析需要较高的专业水平，增加了使用难度。
光纤传感技术是一种利用光纤作为敏感元件进行测量的技术，具有抗电磁干扰、耐腐蚀、可远程测量等特点。它主要用于测量温度、压力、位移等参数，在石油化工、航空航天、交通运输等领域有广泛应用。
光电检测技术的优缺点分析
05
光电检测技术利用光子与物质的相互作用，能够实现高精度的测量，尤其在光谱分析、激光雷达等领域具有显著优势。
数据解读难度大
通过改进设备结构和材料，降低环境因素对检测结果的影响，提高检测的稳定性和可靠性。
提高稳定性与可靠性
加强光电检测技术与其它相关领域的交叉融合，如物理学、化学、生物学等，拓展其在前沿科学研究中的应用。
多学科交叉融合
通过技术优化和规模化生产，降低光电检测设备的成本，促进其在更广泛领域的推广应用。
光电式传感器的应用非常广泛，例如在自动控制系统中用于检测光束的通断，在测量领域用于检测物体的位置和尺寸，在环保领域用于检测烟尘、水质等。
光电式传感器通常由光电器件、测量电路和机械装置组成，其中光电器件是核心部分，其性能直接影响传感器的测量精度和稳定性。
红外检测技术是一种利用红外辐射进行检测的技术，具有非接触、高精度、高灵敏度等特点。它主要用于测量温度、气体浓度、湿度等参数，在工业生产和科学研究等领域有广泛应用。
显示系统

光电检测系统的工作原理及应用

光电检测系统的工作原理及应用概述光电检测系统是利用光电传感器来实现对光信号的检测和测量的一种系统。

它通过将光信号转化为电信号进行处理和分析，广泛应用于工业自动化、仪器仪表、机器视觉、安防监控等领域。

本文将介绍光电检测系统的工作原理及其在各个领域的应用。

工作原理光电检测系统的工作原理是将光信号转化为电信号，并通过电路进行处理和分析。

光电传感器是光电检测系统的核心组件，它可以将光信号转化为电信号。

光电传感器光电传感器主要由光电二极管（Photodiode）、光敏电阻（Photocell）和光电管（Phototube）等组成。

光电二极管是最常见的光电传感器之一，其工作原理是利用半导体材料对光的敏感性，在光照下产生电流。

光电二极管可根据光照强度的变化产生不同的电流信号，实现对光信号的检测和测量。

信号处理电路光电检测系统中的信号处理电路主要用于放大、滤波和处理光电传感器产生的微弱电信号。

通过增加电流放大器、滤波器和信号处理器等电路，可以提高系统对光信号的灵敏度和稳定性。

同时，信号处理电路还可以对电信号进行模数转换和数字信号处理，进一步对光信号进行分析和判断。

应用领域光电检测系统在各个领域有广泛的应用，以下是几个常见的应用领域：工业自动化光电检测系统在工业自动化领域中起到了重要作用。

它可以用于物料检测、位置判断和传感器触发等任务。

光电传感器可以检测到物体的存在与否，实现对物体的自动识别和测量。

在流水线上，光电检测系统可以实现对物体的计数和判断，提高生产效率和质量。

仪器仪表光电检测系统在仪器仪表领域中也有广泛的应用。

例如，在光谱仪中，光电传感器可以将光信号分解为不同波长的光谱，并进行光谱分析和测量。

在激光测距仪中，光电检测系统可以利用光信号的反射时间来测量目标物体与传感器的距离。

机器视觉光电检测系统在机器视觉领域中也被广泛应用。

它可以用于图像传感和边缘检测等任务。

利用光电传感器对光信号的感知和分析，可以实现对图像的自动采集、处理和判断。

光电检测技术课后部分答案

第一章1.举例说明你知道的检测系统的工作原理激光检测一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。

山于仿制困难，故用于辨伪很准确。

2.简述光电检测系统的组成和特点组成：（1）光学变换：时域变换-------调制振幅，频率，相位，脉宽空域变换-------光学扫描光学参量调制：光强，波长，相位，偏振形成能被光电探测器接收，便于后续电学处理的光学信息。

（2）光电变换，变换电路，前置放大将信息变为能够驱动电路处理系统的电信息（电信号的放大和处理）（3）电路处理放大，滤波，调制，解调，A/D，D/A，微机与接口，控制。

第二章1.试归纳总结原子自发辐射，受激吸收，受激辐射三个过程的基本特征。

自发辐射：处于激发态的原子在激发态能级只能一段很短的时间，就自发地跃迁到较低能级中去，同时辐射出光子。

受激辐射：在外来光的作用下，原子从激发态能级跃迁到低能级，并发射一个与外来光完全相同的光子。

受激吸收：处于低能级的原子，在外来光的作用下，吸收光子的能量向高能级跃迁。

2.场致发光（电致发光）有哪几种形式，各有什么特点结型电致发光（注入式发光）：在p-n结结构上面加上正向偏压(即p区接电源正极，n区接电源负极)时，引起电子由n区流入(在物理上称为“注入”)p区，空穴由p区流入n区，发生了电子和空穴复合而产生发光。

粉末电致发光：这是在电场作用下，晶体内部电子与空穴受激复合产生的发光现象。

两电极夹有发光材料薄膜电致发光：薄膜电致发光和粉末电致发光相似，也是在两电极间夹有发光材料，但材料是一层根薄的膜，它和电极直接接触，不混和介质。

3.为什么发光二极管的PN结要加正向电压才能发光加正向偏压时，外加电压削弱内建电场，使空间电荷区变窄，载流子的扩散运动加强，构成少数载流子的注入，产生电子和空穴的复合，从而释放能量，并产生电致发光现象。

4.发光二极管的外量子效率与射出的光子数，电子空穴对数，半导体材料的折射率有关。

光电检测技术特点

光电检测技术特点：①便于数字化和智能化②检测精度高，速度快③非接触式检测④遥测遥控。

光电检测系统组成框图：辐射源-光学系统-光电系统-电子学系统-运算机系统。

光电检测技术：采用不同的手腕和方式获取信息，运用光电技术的方式来查验和处置信息，从而实现各类几何量和物理量的测量。

光电效应：因光照而引发物体电学特性的改变的现象。

内光电效应：被光激发所产生的载流子仍在物质内部运动，是物质的电导率发生转变或产生光生电动势的现象。

外光电效应：被光激发产生的电视逸出物质表面，形成真空中的电子的现象。

半导体对光的吸收：本征吸收，杂质吸收，激子吸收，自由载流子吸收，晶格吸收。

能引发光电效应的有：本征吸收和杂质吸收由半导体价带电子吸收光子能量跃迁入导带产生电子-空穴的现象为本征吸收。

光电导效应：半导体受光照后，其内部产生光生载流子，是半导体中载流子数量显著增加而电阻减小的现象。

光敏电阻：具有光电导材料制成的随入射光气宇转变的器件。

原理：在两头加上电压，有电流通过，改变光气宇，电流改变，说明电阻随光气宇转变。

分类：本征半导体光敏电阻，杂质型半导体光敏电阻。

光敏电阻的大体特性:①光电特性：随光气宇转变电导转变越大越灵敏②伏安特性③温度特性：光电导随温度升高而下降光电响应特性受温度影响大④时刻响应：比其他光电器件差，频率响应低，具有特殊性⑤噪声特性⑥光谱响应：电流灵敏度与波长的关系光敏电阻长处:①灵敏度高②工作电流大③光谱响应范围宽④非线性动态范围与所测光强范围宽⑤无极性而利用方便⑥寿命长价钱低。

缺点：①响应时刻长②频率特性差③强光线性差④受温度影响大。

光敏二极管：工作原理：PN结中原子产生本征吸收，激发原子—空穴对，在电场作用下，形成反向的电流。

光电二极管特性参数：①光谱响应②频率响应③时刻响应④噪声⑤温度特性PIN光敏二极管的结构：分三层，即P型半导体和N型半导体之间夹着较厚的本征半导体I层，它是用高阻N型硅片做I层，然后把它的两面别离作N+和P+杂质扩散，在两面制成欧姆接触而取得PIN光电二极管。

简述检测系统的组成及各部件的作用

一、概述随着科技的不断发展，检测系统在工业生产和科学研究中扮演着越来越重要的角色。

检测系统由多个部件组成，每个部件都有其特定的作用，只有各个部件协同工作，才能确保检测系统的正常运转。

本文将就检测系统的组成及各部件的作用进行简要分析和阐述，以期帮助读者更好地了解检测系统。

二、检测系统的组成及各部件的作用1. 传感器传感器是检测系统中最核心的部件之一，其作用是将被测量的物理量转换成可读的电信号。

传感器根据测量的物理量不同可以分为温度传感器、压力传感器、光电传感器等。

传感器的种类繁多，选用合适的传感器对检测系统的精度和稳定性有着至关重要的影响。

2. 信号处理器信号处理器是将传感器采集到的电信号进行处理的部件，其作用是对传感器采集到的信号进行放大、滤波、线性化等处理，以便将其转换为可供分析的信号。

信号处理器的质量将直接影响检测系统的测量精度和稳定性。

3. 控制器控制器是检测系统中的另一个重要部件，其作用是根据测量信号和预设参数对被测量对象进行控制。

控制器可以根据具体的应用场景选择不同的控制算法，如PID控制算法、模糊控制算法等，以实现对被测量对象的精确控制。

4. 数据采集器数据采集器是将传感器采集到的信号转换成数字信号，并存储在计算机中，以便后续的数据分析和处理。

数据采集器的性能直接影响了检测系统对信号的采集速度和精度。

5. 软件系统软件系统是检测系统中不可或缺的一部分，其作用是对采集到的数据进行实时监测、分析和处理。

软件系统可以根据具体的需求定制开发，以满足不同应用场景的需求。

6. 显示器显示器是将经软件系统处理后的数据进行可视化显示的部件，其作用是让操作人员直观地了解被测量对象的状态和参数。

显示器的性能将直接影响操作人员对检测系统的使用体验。

7. 联网模块联网模块是检测系统中的辅助部件，其作用是将检测系统与其他设备或互联网连接起来，以实现远程监控和数据共享的功能。

联网模块的稳定性和安全性是保证检测系统正常运行的重要保障。

光电检测与技术知识点总结

光电检测与技术知识点总结一、光电检测基础知识1. 光电效应：光子射入物质时，将能量传递给物质，或者将物质中的粒子激发出来。

前者称为光吸收，后者称为光发射。

2. 光电效应分类：外光电效应、内光电效应和光热效应。

3. 光电效应的应用：光电管、光电倍增管、光电摄像管等。

二、光电检测技术基础1. 光电检测器的分类：根据工作原理，可分为外光电效应检测器、内光电效应检测器和光热效应检测器。

2. 光电检测器的工作特性：光谱响应、频率响应、线性范围、探测率和噪声等。

3. 常用光电检测器：光电二极管、光电晶体管、光电池、光电倍增管等。

三、光电检测系统1. 光电检测系统的基本组成：光源、被测物、光电检测器、信号处理电路和显示设备。

2. 光电检测系统的应用：测量长度、测量角度、测量速度、测量温度等。

3. 光电检测系统的误差来源：光源的不稳定性、光学系统的误差、探测器噪声和信号处理电路的误差等。

四、常用光电检测技术1. 红外线检测技术：利用红外线的热效应，可以测量物体的温度和辐射功率。

红外线传感器有热敏电阻、热电偶等。

2. 激光雷达技术：利用激光的反射和散射，可以测量物体的距离和形状。

常用的激光雷达有脉冲式和连续波式两种。

3. 光纤传感器技术：利用光纤的传光特性，可以测量物体的位移、压力和温度等物理量。

光纤传感器有折射率型、光强调制型和光相位调制型等。

4. 图像传感器技术：利用图像传感器将光学图像转换为电信号，可以测量物体的尺寸和形状。

常用的图像传感器有CCD和CMOS两种。

5. 色彩传感器技术：利用色彩传感器测量物体的颜色和色差，可以应用于颜色识别和颜色检测等方面。

常用的色彩传感器有RGB和CMYK两种。

什么是光电检测光电检测技术介绍

什么是光电检测光电检测技术介绍光电检测是指利用光电器件对光信号进行检测和测量的技术。

光电器件是一种将光信号转化为电信号的器件，常见的光电器件有光电二极管、光敏电阻、光电导、光敏三极管、光电三极管等。

光电检测技术在科学研究、工业制造、医疗诊断等领域都得到了广泛的应用。

光电检测技术由光源、光电器件、光电转换电路和信号处理系统组成。

光源提供光信号，光电器件将光信号转化为电信号，光电转换电路对电信号进行放大和处理，信号处理系统将电信号转化为可以人们理解的信号进行分析和判断。

光电检测技术具有以下几个特点：1.高灵敏度：光电器件对光信号的检测灵敏度高，可以检测到非常微弱的光信号。

2.快速响应：光电器件的响应速度快，可以对快速变化的光信号进行检测。

3.宽频响：光电器件对不同频率的光信号都有较好的响应。

4.可选择性：不同的光电器件对不同波长的光信号有不同的响应，可以选择合适的光电器件进行检测。

光电检测技术在许多领域中都有广泛的应用。

在科学研究中，光电检测技术常被用于光谱分析、荧光检测、显微镜观测等。

光谱分析可以通过光电检测技术将光信号转化为电信号，进而通过信号处理系统得到样品的光谱信息。

荧光检测可以利用光电器件对样品发出的荧光信号进行检测，用于分析样品的成分和浓度。

显微镜观测可以通过光电检测技术对显微镜下的样品进行观测和测量。

在工业制造中，光电检测技术常被用于检测产品的质量和性能。

例如，光电检测技术可以用于检测产品的表面缺陷、尺寸精度和形状等。

光电检测技术可以替代传统的机械式检测方法，具有速度快、精度高的优点。

在医疗诊断中，光电检测技术可以用于医学影像的获取和分析。

例如，X射线和CT扫描是利用光电检测技术对人体内部结构进行成像的。

光电检测技术还可以用于血液分析、心电图、眼科检查等医学检验和诊断中。

总的来说，光电检测技术是一种非常重要的检测和测量技术，在许多领域都起着关键的作用。

随着光电器件的不断发展和进步，光电检测技术将会在更多的领域中得到应用和推广。

光电检测系统的组成PPT

光电检测系统
光学变换光电变换电路处理
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、…） ……
全部操作：检测器具检测过程
传感器、检测仪器、检测装置、检测系统信号采集、信号处理、信号显示、信号输出
U 0 EbRl
遮挡式直接检测
光强度型光电信号直接检测
U 0 Er1 r2 BR
疵病信号电压
被测表面的照
度
正品表面的反射率
疵病表面的反射率
光电接收器件有
效视场内疵病所占地面积
反射式直接检测
光电测速
2
3
1 (a)
2 3
1 (b)
光电数字式转速表工作原理图
是在待测转速轴上固定一带孔的转速调置盘，在调置盘一边由白炽灯产生恒定光，透过盘上小孔到达光敏二极管组成的光电转换器上，转换成相应的电脉冲信号，经过放大整形电路输出整齐的脉冲信号，转速由该脉冲频率决定。
高传输效率和检测精度改善系统的检测信噪比，提高工作可靠性
光电检测系统分类
主动系统/被动系统(按有无人工光源分) 红外系统/可见光系统(按光源波长分)
红外系统多用于军事,有大气窗口,需要特种探测器可见光系统多用于民用
点探测/面探测系统(按接受系统分)
用单元探测器接受目标的总辐射功率用面接受元件测量目标的光强分布
模拟系统/数字系统(按调制和信号处理方式
分)
直接检测/相干检测系统(按光波对信号的携
带方式分)

光电检测

1.简述光电检测系统的基本组成，各部分的主要作用。

光电检测系统的基本组成包括：光源、被检测对象及光信号的形成、光信号的匹配处理、光电转换、电信号的放大与处理、微机、控制系统和显示等部分。

各部分的主要作用：（1）光源：光源是广义的，可以是人工光源，也可以是自然光源。

光源具有一定辐射功率、一定光谱范围及一定的发光空间分布，同时发出的光束作为携带待测信息的物质，光源本身也可以作为待测对象；（2）被检测对象及光信号的形成：光源所发出的光束携带利用各种光学效应，如发射、吸收、折射、干涉、衍射等，是光束携带上被检测对象的特征信息，形成待检测的光信号；（3）光信号的匹配处理：使光源发出的光或产生携带各种待测信号的光与光电检测器等环节间实现合理的匹配，即通过对光信号的处理或调制满足后面光电转换的需要；（4）光电转换：将光信号转换为电信号，以利于采用目前最为成熟的电子技术进行信号的放大、处理、测量和控制等；（5）电信号的放大与处理：为实现各种检测目的，可按需要采用不同功能的电路来完成对具体系统的具体分析；（6）微机及控制系统：通过反馈、分析、计算或判断等方式实现对信号的利用，从而控制整个光电检测装置更加精确，符合人性化的需求；（7）显示：将处理好的待测量电信号直接经显示系统显示。

2.试述辐射度量与光度量的联系和区别。

辐射度量是用能量单位描述辐射能的客观物理量；光度量是光辐射能为平均人眼接受所引起的视觉刺激大小。

光通量 V 和辐射通量 e 可通过人眼视觉特性进行转换，即式中，Km 最大光谱光视效能，V( )是平均人眼光谱光视效率(或称视见函数)3. 朗伯辐射体是怎样定义的?其有哪些主要特性?朗伯辐射源：某些自身发射辐射的辐射源，其辐射量度与方向无关，即辐射源各个方向的福亮度不变，这类的辐射源称为朗伯辐射源。

其主要的性质（1）亮度不随辐射角变化（2）其单位表面积向空间规定方向单位里提交内发射（或反射）的辐射通量和该方向与表面法线方向的夹角α的余弦成正比（3）辐射亮度与辐射出射度的关系。

光电检测习题解答

11、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：家用电器一一数码相机、数码摄像机：自动对焦一红外测距传感器自动感应灯：亮度检测一光敏电阻空调、冰箱、电饭煲：温度检测一热敏电阻、热电偶遥控接收：红外检测一光敏二极管、光敏三极管可视对讲、可视电话：图像获取一面阵CCD医疗卫生一一数字体温计：接触式一热敏电阻，非接触式一红外传感器办公商务一一扫描仪：文档扫描一线阵CCD红外传输数据．红外检测一光敏二极管、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）激光检测一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。

山于仿制困难，故用于辨伪很准确。

（2）红外穿透检测一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）荧光反应的检测一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。

一一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420一460nm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。

（4）纸宽的检测一红外发光二极管及接收二极管的应用主要是用于根据钞票经过此红外发光及接收二极管所用的时间及电机的转速来间接的计算出钞票的宽度，并对机器的运行状态进行判断，比如有无卡纸等；同时也能根据钞票的宽度判断出其面值。

光电检测技术哈理工考试复习资料.

一、填空1.光电效应包括（内光电效应）（外光电效应）2.光热效应包括（热释电效应）（辐射热计效应）（温差电效应）3.可见光波长范围（380~780nm）4.描述辐射强度的量（光度学量）（辐射度学量）5.光的波粒二象性指的是（波动性）（粒子性）6.物体根据导电性能分为（导体）（半导体）（绝缘体）7.（外界提供足够的能量）（跃迁到的能带上存在空位）//什么玩意发生的条件吧8.（能态的分布）（能态中被电子占据的概率）9.半导体对光子的吸收可分为（本征吸收）（杂质吸收）（激子吸收）（自由载流子吸收）（晶格吸收）（品格吸收）10.载流子在PN结中运动方式（扩散）（漂移）11.光电池种类（太阳能光电池）（测量光电池）12.光电耦合器按结构和用途可分为（光电隔离器）（光传感器）13.光敏三极管的两个过程（光电转换）（电流放大）14.光电倍增管的组成（阴极K）（倍增极D）（阳极A）15.激光器的组成（工作物质）（泵浦）（谐振腔）16.光热辐射检测器件包括（热敏电阻）（热电偶检测器件）（热释电器件）17.电流功率18.光电检测系统的检测方法分为（直接检测）（光外差检测）分别检测（相干光）和（非相干光）19.直接检测系统和光外差检测系统的基本特性：直接检测系统（信噪比、通项带宽度、检测距离、视角）；光外差检测特性（获得信息全部、转换增益高、良好流没特性、信噪比损失小、最小可检测功率）20. 光源光敏二极管光电池光栅传感器结构：光删副是由主光栅和指示光栅组成二、概念1.光电传感器：利用光电效应，将光通量转换为电信号的一种传感器2.光电导效应：是光照射到某些物体上后，引起电导变化的效应3.热噪声：由于载流子的无规则运动产生的噪声成为~，与温度有关，与频率无关。

4.光电效应：当物质受到光照射后，材料的电学性质（电导率改变，发射电子，产生感应电动势）发生变化的现象称为~5.禁带：允许电子存在的能带叫允许带，两个相邻允许带之间不允许电子存在的能带叫禁带6.价带：在绝对零度下能被电子占满的最高能带，也是存在电子的能带中，能量最高的带导带：导带是半导体最外面（能量最高）的一个能带，是由自由电子形成的能量空间，即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围7.光电效应：根据光电导效应，当入射光变化时，材料的电导率发生变化8.光热效应：由于入射光照射引起温升从而使电导变化，使得负载电阻上电压发生变化9.热电检测器件：由于入射光与物质相互作用的热效应而制成内光电检测器件10.光电耦合器件将信号接入端和输出端连接到一起的器件,以光为媒介将输入信号耦合到输出信号11.光电位置敏感器（PSD）：对位置的变化进行检测的器件12.热释电效应：介质的极化强度随温度变化而变化，引起电荷表面电荷变化的现象．13.辐射热计效应：入射光的照射使材料由于受热而造成电阻率变化的现象．14.温差电效应：由两种材料制成的结点出现稳差而在两结点间产生电动势，回路中产生电流．三、简答1.光电检测的测量方法及发展趋势（1）方法：直接作用法，补偿测量法，差动测量法，脉冲测量法（2）发展趋势：①发展纳米，亚纳米高精度的光电检测新技术②发展小型，快速的微型光、电、机系统③非接触、快速在线测量，满足快速增长的商品经济需求④发展微型空间三维和大型空间三维测量技术⑤发展闭环检测电路，实现光电检测和光电控制一体化⑥向人们无法触及的领域发展⑦发展光电跟踪和光电扫描技术，远距离遥控、遥测技术，激光制导、飞行物自动跟踪、复杂形体自动扫描测量2.比较光电效应和光热效应的作用机理，性能及应用特点等方面的差异（1）作用机理：①光电效应：光照射到物体表面，使材料电学性质发生变化（电导率改变、发射电子、产生感应电动势）②光热效应：光照使温度升高而引起性质改变（2）性能：①光电效应直接把光子能量转变为光电子能量②光热效应将光能转变为晶格振动的热能（3）应用特点：①光电对光波波长有选择性，响应速度快②光热无选择性，响应慢3.光生伏特效应与光电导效应的区别（1）光生伏特效应：少数载流子作用，引起电压变化，暗电流小，响应快，受温度影响小，光电特性线性号，噪声低（2）光电导效应：多数载流子作用，引起电导率变化，可对微弱辐射检测，光谱响应范围宽。

南京理工大学光电检测-习题解答教材

南京理工大学光电检测课后习题答案第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。