光电检测技术及应用徐熙平第1章节绪论

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1、20七月2021《光电检测技术及应用》第1章绪论任课教师：徐熙平目录课程简介学时分配学习目的及意义特点和发展状况光电检测系统的组成举例常用的光电检测系统第1章绪论课程简介课程性质：专业基础课学分：3.5学时：64（48学时讲课+16学时实验）先修课程：工程光学、传感器、电子线路、微机原理使用教材：《光电检测技术及应用》徐熙平张宁编著机械工业出版社参考书目：《光电检测技术》雷玉堂，中国计量出版社《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《光电检测技术与应用》郭培源编著，北京航空航天大学出版社《光电技术》王庆有编著，机械工业出版社第1章绪论：1学时

2、第1章绪论学时分配第2章光电效应：2学时第3章光电检测器件：8学时第4章半导体发光管与激光器：4学时第5章辐射信号检测：4学时第6章光电检测系统典型电路：6学时第7章光学相关检测：2学时第8章外形尺寸检测：4学时第9章位移量检测：6学时第10章外观检测：4学时第11章光纤传感测量：2学时第12章光电检测技术的综合应用：4学时光电检测系统的组成及特点。半导体的物理基础，半导体对光的吸收，各类光电效应。光电导器件、光生伏特器件、光电发射器件、热辐射探测器件、热释电器件、光电耦合器件和图像传感器件等各种光电传感器的结构、工作原理、特性参数和使用方法。发光二极管、激光器等常用光源的工作原理、特性及其应

3、用。辐射信号检测的方法，如直接检测、光外差检测、基于几何光学方法的光电信息变换检测、温度检测、莫尔条纹检测，并结合实际举例说明了如何使用调制盘检测、投影放大法、光三角法、光扫描法、光焦点法等进行长、宽尺寸测量的原理。常用的光电传感器如光敏电阻、光敏二极管、CCD电荷耦合器件等对应的典型电路，并举例说明了使用可编程逻辑器件进行CCD驱动的方法，视频信号的二值化处理方法，光电信号常用的辨向处理和细分电路。光学相关探测的基本概念和应用、光学相关探测器的原理和典型电路。光电检测技术在外形尺寸检测、位移量检测、外观检测方面的应用。光导纤维的基本知识以及光纤传感器的原理和应用。光电检测技术的综合应用，如光

4、电多功能二维自动检测系统、曲臂光电综合测量系统、激光扫描圆度误差测量系统、飞轮齿圈总成圆跳动非接触检测系统、座圈尺寸光电非接触测量系统、管道直线度光电检测系统。第1章绪论一、目的和意义采用不同的手段和方法来获得不同类型的信息，然后运用光电技术的方法来检验和处理信息，从而实现各种几何量和物理量的测量，称为光电检测技术。光电检测技术具有系统性和综合性，涉及光学、电子学、计算机科学等多个领域。已深入到各行各业，在信息与信号提取和分析中起到重要作用。近年来国内应用光电技术，针对不同的检测需求，开发了大量典型光电检测仪器与系统，形成许多新光电检测技术与方法。鉴于这种情况需要开设光电检测技术及应用课程，为

5、今后科研、生产解决光电检测技术问题打下基础。第1章绪论二、特点及发展趋势发展趋势：纳米、亚纳米高精度的光电测量新技术。小型、快速的微型光、机、电检测系统。微空间三维测量技术和大空间三维测量技术。闭环控制的光电检测系统，实现光电测量与光电控制一体化。向人们无法触及的领域发展。光电跟踪与光电扫描测量技术。特点：数字化和智能化：强的信息处理、运算和控制能力。高精度和高速度：从地球到月球激光测距的精度达到1米。非接触式检测：不改变被测物体性质的条件下进行测量。远距离、大量程：遥控、遥测和遥感。第1章绪论三、系统组成图1-1光电检测系统组成框图1、辐射源辐射源一般由光源及其电源组成，是将电能转换成光能的

6、系统，通过该系统得到符合后面光学系统所要求的波段范围和光强度（光通量）。辐射源类型各有差异，但它是一切光电检测系统不可缺少的部分，有些光电检测系统将待测物体本身作为检测对象，此时是将待测物体本身作为辐射源。第1章绪论各种光源第1章绪论测量物体本身作为辐射源热释电传感器（防盗或自动感应灯）智能空调能检测出屋内是否有人，微处理器据此自动调节空调的出风量，以达到节能的目的。空调中，热释电传感器的菲涅尔透镜做成球形状，从而能感受到屋内一定空间角范围里是否有人，以及人是静止着还是走动着。上下范围左右范围第1章绪论测量物体本身作为辐射源第1章绪论光学系统2、光学系统光学系统是将前面辐射源发出的光进行光学色

7、散、几何成像、分束和改变辐射流的传送方向等，目的是让光信号携带有待测物体信息的同时还便于进行后续的光电转换。光学系统在结构上以及复杂程度上不同，但一般都是由物镜、目镜、滤光镜（有些系统还有调制盘、光机扫描器、探测器辅助光学系统）等组成。如图，调制盘1装在欲测转速的轴上，光源2发出的光线，经盘1调制后透射或反射至光电器件3．转速可由光电器件3产生的脉冲频率决定。N=60f/m(转速n与频率f,m为孔