《光电检测技术》投影片1-2

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1、《光电检测技术》教材：雷玉堂等，《光电检测技术》，北京：中国计量出版社，1997年第一版。参考文献：（1为基本要求；2为中等要求；3为高要求）1、缪家鼎，龚兆远等编，《光电技术基础》，杭州：浙江大学出版社，1988年第一版。2、钱浚霞，郑坚立编著，《光电检测技术》，北京：机械工业出版社，1993年第一版。3、图书馆有关参考书和期刊本门课学习方法1、认真听课并做好课堂笔记、课堂作业；2、考前认真复习课堂笔记、课堂作业。3、笔记中不清楚的地方或感兴趣处，去图书馆查参考文献或互相交流，包括问；4、通过实验认识现代光电检测系统一个实例，实验中要求再重温课堂有关内容；5、在图

2、书馆至少找出一个运用光电检测解决工业生产中测控问题的实例，要求看懂；（其中1、2为基本要求；3、4为中等要求；5为较高要求）第1章概述1、什么是光电检测技术？2、光电检测技术有何优点？3、光电检测系统的基本构成4、五种光电变换的结构5、光电检测技术的发展趋势？1、什么是光电检测技术？将待测量的非电量信息变换成便于接收的光学信息，再利用电子技术对光学信息进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示等。2、光电检测技术有何优点？是一种非接触式的检测方法，检测速度快，精度高，能自动、连续地进行检测，可进行遥测，可与计算机联接形成智能仪器，便于动态检测。3、光电检测系统的

3、基本构成光电检测系统由光电传感器，处理电路和显示控制三个基本部分组成。光电传感器由光源、光学系统和光电探测器三部分组成。光电传感器是检测系统的核心部分，它以光为媒介，将各种待测量变换成电量（电压，电流或频率等）进行检测。4、五种光电变换的结构A.反射式镜面反射:光按一定方向反射，可用来判断光信号的有无（典型用例：测量转速）。1－光源2－待测物3－光电探测器漫反射:接收到的光通量的大小与漫反射表面材料性质，表面粗糙度及表面缺陷等有关，可检测表面外观质量。B．透射式光通过待测物体，一部分光被吸收或散射另一部分光透射。用于检测液、气体浓度等。透射光通量入射光通量吸收系数介

4、质厚度dC．辐射式待测物体本身就是辐射源。光电探测器检测其辐射量的大小，以确定待测量的大小。如辐射高温计、火警报警器和热成象仪等。D．遮挡式根据被遮挡光束的次数或被遮挡光通量的大小进行检测，如产品计数器、光控开关和防盗报警等。E．干涉式光束分成两路，一路为参考光，一路为测量光。用光电探测器检测干涉条纹信号。如检测位移、振动、折射率和液体浓度等。其检测灵敏度，精度很高，动态范围大，但成本高。5、光电检测技术的发展趋势？（1）非接触，小型化，集成化，数字化，智能化。（2）作为机器人视觉系统。（3）光导纤维传感器。可以解决传统检测技术难以解决或无法解决的许多问题。如在噪声

5、、干扰或污染严重的工业过程检测，在海洋、反应堆中（高温、高压、高辐射、化学腐蚀等）。第2章光的基础知识2.1光到底是什么？五个阶段的认识：粒子说。代表人物：牛顿波动说。代表人物：惠更斯电磁波说。代表人物：麦克斯韦光子说。代表人物：爱因斯坦波粒二象性。目前的普遍观点电磁波说认为：光是一种电磁波。这可以解释光的反射，折射，干涉，衍射，偏振和光的传播现象等，但未能解释物质对光的吸收，色散和散射等。光子说认为：光由光量子组成。1905年爱因斯坦在普朗克1900年提出的辐射量子论的基础上提出了光量子概念，认为光由光量子组成，光量子具有波粒两重性，光子的能量E=h•(h=6.6

6、25×10J·s)，每个光子以速度c传播，光子的波长λ＝c/。光在不同介质中的传播速度：v=c/n。光不论在什么介质中传播，其频率总是不变的。在很多情况下，由于光子数巨大，使光的波动性占统治地位，例如，1mW的He-Ne激光器每秒发射10个光子，发射光束可用平面波理论解释。光的波长范围：在整个电磁波谱中，波长从0.01－1000μm范围内属于光学波段，包括紫外、可见光、红外光，人眼对波长为0.55μm的黄绿光反应最敏感。2.2光的反射、折射、吸收、色散和散射正入射时可见光的反射率Rn：设光由n1向n2入射，有例：空气n≈1，玻璃n≈1.5，得R≈4.3%。可见：对于

7、构造复杂的光学系统，由于反射面过多，光能量的损失也是相当严重的。全反射时光能没有透射损失（几乎）。往往利用其来改变光线的传播方向。如光导纤维将光由一端传播到另一端。光在金属的清洁磨光表面上一般有很强的反射。这与金属中存在密度很大的自由电子有关（（1cm3中电子数约为1022数量级）。自由电子受到光场强迫振动会产生次波，这造成了强烈的反射波和较弱的透射波。红外辐射主要对自由电子发生作用，紫外辐射（频率较高）也可以对束缚电子发生作用，后者使反射能力下降，透射能力增强。银对红光和红外Rn>90％，对316nm附近紫外光Rn≈4.2％。铝对紫外仍有相当高的反射率，抗腐蚀