《光电传感与检测技术》课程教学大纲

《光电传感与检测技术》课程教学大纲

课程代码：0807508011

课程名称：光电传感与检测技术

英文名称：Optoelectronic sensor and detecting technology

学分：4 总学时：64

讲课学时：56 实验学时：8上机学时：课外学时：

适用对象：光电信息科学与工程专业本科生

先修课程：模拟电子技术、数字电子技术、工程光学

学生自主学习时数建议：128

一、课程性质、目的和任务

光电传感与检测技术是光电信息科学与技术专业学生的专业必修课，课程将系统全面地介绍光电传感与检测技术的基本概念、多种光电检测器件的工作原理和特性，以及相关实际应用系统的工作原理及设计，使学生比较全面地掌握光电传感技术和检测技术的基本原理、基本知识和基本方法，了解科技的新动向，以便于在今后的科研和生产实践中能够熟练应用。

二、教学基本要求

对课程的讲授要求概念准确、论述严谨，既重视基本原理和基本概念的阐述，又力图反映出光电传感与检测技术的一些最新发展动向，同时也重视必要光电检测理论的分析。

基本要求如下：

（1）熟练掌握常用光电传感与检测技术的基本概念及原理；

（2）掌握光的表征及常见光电检测器件的工作原理与特性、光电检测方法及系统设计；

（3）理解红外探测器、热释电红外传感器、激光传感与检测技术及基于虚拟仪器技术构成的检测系统及设计方法；

（4）了解压力、温度、振动等检测方面的光电检测系统设计，光栅传感与检测技术在线位移和角位移测量中的应用，光电图像检测、故障诊断、红外热成像检测、红外气体检测网络与物联网技术的应用等；

（5）培养学生从工程实际中发现问题、分析问题、解决问题的能力和创新意识。

三、教学内容

第一章概论

1、教学内容

（1）光电传感技术概述

（2）光电检测技术概述

（3）光电传感与检测的应用

2、重点和难点

（1）重点：光电传感器件的组成、分类、特性、参数，光电检测的概念与分类

（2）难点：测量误差的概念与分类，数据处理方法

第二章光电检测技术基础

1、教学内容

（1）辐射度量与光度量

（2）光电检测器件的物理基础

（3）光电检测器件的工作原理与特性

2、重点和难点

（1）重点：光的基本物理性质与表征，半导体的物理基础、物理效应和基本定律，光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管、光电倍增管、光电池的工作原理与应用

（2）难点：红外辐射与红外探测器，光电位置传感器，色敏检测器的工作原理与应用

第三章光电检测系统

1、教学内容

（1）光电检测系统概述

（2）光电检测方法及系统设计

（3）光电信号与计算机的接口技术

（4）光电检测电路举例

2、重点和难点

（1）重点：光电检测系统中的常见光源及选用，光电检测中的光学系统，光信号的调制检测，光电信号的检测方法，光电检测信号的偏置放大

（2）难点：单元光电信号的处理与数据采集，光电单元信号与计算机的接口技术，光电单元信号与单片机的接口技术

第四章红外传感与检测技术

1、教学内容

（1）红外检测基本原理

（2）常用红外传感器与选型

（3）红外光电检测与应用

（4）热释电红外检测与应用

（5）红外气体分析仪

2、重点和难点

（1）重点：红外检测的基本原理，热释电红外传感原理，热释电红外传感器与选型，红外气体分析检测原理及构成，红外探测器与选型

（2）难点：红外数字计数器的设计，基于虚拟仪器的红外线温度测量系统设计，用于小车运动标识的红外光电检测系统设计，热释电红外开关电路设计，热释电自动识别进出人员语音系统设计，基于虚拟仪器的热释电传感器电性能测试系统设计，双通道红外气体分析系统设计

第五章激光传感与检测技术

1、教学内容

（1）激光气体检测系统设计

（2）基于激光平面干涉技术的元件面形偏差检测系统设计

（3）光刻机调焦调平激光检测系统设计

（4）激光风力发电风速检测系统设计

（5）基于虚拟仪器的激光打靶系统设计

（6）激光条码扫描系统设计

2、重点和难点

（1）重点：激光气体检测系统设计，光刻机调焦调平激光检测系统设计，激光条码扫描系统设计

（2）难点：基于激光平面干涉技术的元件面形偏差检测系统设计，激光风力发电风速检测系统设计，基于虚拟仪器的激光打靶系统设计

第六章光纤传感与检测技术

1、教学内容

（1）光纤检测基本原理

（2）常用光纤传感器与选型

（3）光纤检测与应用

2、重点和难点

（1）重点：光纤的基本知识，光纤传光原理，光纤的特性参数，光纤传感器的定义和分类，强度调制型、相位调制型、时分调制型光纤传感器

（2）难点：光纤压力传感系统设计，光纤温度传感系统设计，光纤安防振动传感系统设计，反射式光纤位移传感系统设计，分布式光纤传感系统设计

第七章光栅传感与检测技术

1、教学内容

（1）光栅的工作原理

（2）常用光栅与选型

（3）光栅测量与应用

2、重点和难点

（1）重点：光栅的工作原理，常用光栅与选型

（2）难点：基于零位光栅传感器的线位移测量系统设计,基于增量式旋转编码器的角度测量系统设计

第八章光电新技术的应用

1、教学内容

（1）光电图像检测

（2）红外诊断与红外热成像技术

（3）激光在军事中的应用

（4）纳米技术的“光电”应用

（5）红外气体检测网络与物联网技术

2、重点和难点

（1）重点：光电图像检测，红外故障诊断与红外热成像检测技术，激光在军事中的应用

（2）难点：纳米技术的“光电”应用，红外气体检测网络与物联网技术的应用

四、实践环节设计

实验安排在本课程内，开设4个实验：

（1）光敏电阻、光电二三极管的特性实验

（2）光电池、光电倍增管的特性实验

（3）光电传感器特性综合实验

（4）PSD位置传感器位置测量实验