光电检测技术【朱均超】PPT课件

18.07.2020
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一、人眼的视觉特性
人眼的视觉功能
辨别光亮和颜色的。 对明暗光的适应能力。 人眼具有很高的分辩能力（1’）。 具有很高的辨色能力（380~780nm）。 人眼视觉暂留时间（0.1S），动态响应时间
（50ms）。 同时感知大视场和小范围。
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一、人眼的视觉特性
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课程主要内容
第一章 概论 第二章 光电检测技术基础 第三章 光电检测器件 第四章 热电检测器件 第六章 发光与耦合器件 第五章 光电成像器件 第十一章 光电检测技术的典型应用
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概论
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自动检测录像
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自动检测录像
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
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例：空调机测量控制室温
被测对象： 被测信息： 检测器具：
室内空气 温度
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
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空调机
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光电传感器的种类
➢ 亮度适应能力
暗光适应：亮—暗，10～30 秒
亮光适应：暗—亮，1～2 秒
＊人眼能适应亮度的范围是很宽的，由暗视阈值到强闪 光之间的光强度差别约为1010级。 ＊人眼不能同时适应如此宽的光强范围，当适应某一平 均亮度时，能同时鉴别出光强变化的范围要窄得多。 ＊主观感觉亮度与进入人眼内的外界刺激光强不成线性 关系，实验表明，在很大范围内，成对数关系。
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 5、光电传感、图像传感、光纤传感 6、光电精密检测和控制技术 7、激光、红外、微光探测，定向和制导 8、光电信息混合处理、识别和图象分析
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光电信息技术
9、光电人工智能和机器视觉 10、光（电）逻辑运算和光（电）计算机及光电数据存储 11、生物光子学
光电检测系统
光学变换
光电变换
电路处理
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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
学分
2学分
考核方式
期末成绩80％；平时成绩20％
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wk.baidu.com材
雷玉堂等编著《光电检测技术》中国计量出版社
参考书目
《光电测试技术》张广军主编 中国计量出版社 《激光光电检测》吕海宝等编著 国防科技大学出版社 《光电技术》 王庆有主编 电子工业出版社 《半导体物理学》刘恩科主编 电子工业出版社
本课程着重在第5、6、7三个方面的一些基本知识， 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：是利用光电传感器将被测量的量转换 成光信号,再转换成电信号，并结合信息通讯和处理技 术，完成在线检测和测量。
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光电检测技术
Photo-electricity Measurement Technology
自动化学院测控系：朱均超 zhujunchao@sina.com
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整体概述
概述一
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概述二
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概述三
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课程性质
专业课程（选修）
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二、光电技术、光电检测技术、光 电传感器
光电技术是光学技术和电子技术的融合。 光电检测技术是光电技术的最核心部分。 光电传感器是光电检测技术的基础。
光电技术是信息技术的一个方面。
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光电信息技术
以光电子学为基础,光电子器件为主体，对光电信息的形成、 传输、接收、变换、处理、应用进行研究，包括：
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学习本课程的目的
了解光电检测系统的基本组成，光电检测技术的特 点和发展趋势。
掌握光电检测器件（传感器、光源和成像器件）的 工作原理及基本特性，了解它们的应用范围。
能够根据特性参数，选择合适的光电检测器件。熟 悉常用器件的性能指标。
掌握了解常用光电检测技术的测量、数据采集、处 理和转换的方法，了解所需的元器件、仪器和相关 的接口技术。
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一、人眼的视觉特性
➢对比度 ＊亮度对比 — 相同亮度的刺激，由于其背景亮度的 不同，人眼所感受的主观亮度是不一样的。
＊色度对比：
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一、人眼的视觉特性
➢ Mach 带
—— 人 眼 在 观 察 一 条 由
均匀黑和均匀白的区域
形成的边界时，会感觉
实际
在亮度变化部位附近的
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。
类型 PN结
非PN结 电子管类
其他类
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实例
PN光电二极管（Si,Ge, GaAs) PIN光电二极管（Si） 雪崩光电二极管(Si, Ge) 光电晶体管(Si) 集成光电传感器和光电晶闸管(Si)
光电元件(CdS, CdSe, Se, PbS) 热电元件(PZT, LiTaO3, PbTiO3) 光电管，摄像管，光电倍增管
色敏传感器
固体图像传感器（SI，CCD/MOS/CPD型）
位置检测用元件（PSD）
光电池
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三、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。
亮度
暗区和亮区分别存在一
条更黑和更亮的条带。
感觉
亮度
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二、光电技术、光电检测技术、光 电传感器
信息技术:
微电子信息技术（电集成）、光子信息技术 （光集成）、光电信息技术（光电集成）。
感测技术、通信技术、人工智能与计算机技 术、控制技术。
信息的产生和获取、转换、传输、控制、存 储、处理、显示。