光电检测绪论(1)

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1、光电信号检测,Detecting of photoelectronic signal,设计并制作一套用电池供电的智能公交车系统，包括一台能沿着黑色引导线自主行驶的公交车和两个电子公交站，公交车行驶线路如下图所示。公交道路宽为60cm，公交道路用光滑平整的白纸制作，黑色小车引导线和状态标识线（可用电工胶带）宽度为1.80.1cm，站台停靠标识线长为20cm。起点与终点之间公交车道总长约25m，公交站点B、C、D的位置在示意图位置附近任意放置,基于自动寻迹的智能公交车系统,人类对太空的研究,汽车倒车雷达系统 商店的自动门铃 窗帘自动控制系统 你能想出哪些光电检测方面的应用？ 1. 2. 3,绪论,

2、介绍： 光电检测技术的应用及与信息技术的关系； 光电检测系统的组成，光电检测方法等基本概念,主要内容： 光电检测技术与信息技术 光电检测技术与光电传感器概念 光电检测系统的组成及特点 光电检测方法及应用发展趋势,光电检测技术的概述,光电检测技术是一种测量精度高，速度快，非接触，频宽和信息容量大等特点的现代高新技术。它作为一门新兴学科已经成为现代信息科学的极为重要的组成部分，广泛应用于工业，农业，家庭，医疗，医学，军事，环境保护和空间科学等广泛领域，成为信息技术领域中最活跃的高新技术之一。 神舟七号 成功发射 红外摄像监测及控制系统 太阳能板展开 自动跟踪太阳光伏发电 智能红外监控系统 偷天陷阱

3、博物馆的红外监控系统,一、信息技术与光电检测技术,信息技术（即IT，Information Technology的缩写）是一种综合技术，包括四个基本内容：感测技术；通信技术；人工智能与计算机技术，控制技术等各种信息领域的技术。IT的普遍应用，是进入信息社会的标志,一切与信息的收集、加工、存储、传输有关的各种技术都可称为信息技术,最新技术：物联网,最热门的新技术：物联网,所谓“物联网”（Internet of Things），指的是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的，是让所有的物品都与网络连接

4、在一起，方便识别和管理。 物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的. 如：智能空间 远程控制,信息技术的内容,感知技术：传感技术和测量技术以及遥感、遥测技术，通过技术手段帮助人类获得更多外部世界的信息。 通信技术：传递、交换和分配信息，可以消除和克服空间上的限制。 人工智能与计算机技术：它使人们更好地加工和再生信息。 控制技术：它的作用是根据输入的指令，对外部事物的运动状态实施干预,现代信息技术的种类,微电子信息技术：主要研究新型电子器件及大规模集成电路与集成系统的设计、制造，并学会用计算机辅助集成电路分析 。对应的是IC产业，即集成电路，简称芯片，它是电子信息产品的核心器件，相当于各种电子设

5、备的脑细胞，承担着运算和存储功能，是电子信息制造业的源头。 光子信息技术：光子学器件、光通信、光存储，光信息处理和计算（每秒亿次的光学数字处理器）21世纪将进入光子信息时代，标志着将实现Tb(1012 bits)容量和Tb/s超大信息流的传递、存储、处理和运算。光子、光电子和微电子技术的结合，将在下世纪产生更高水平的信息技术,光电信息技术：是光子技术与微电子技术的结合，是现代信息技术的核心 ，光电信息转换与应用 。是在光频段的微电子技术，将光学技术与电子技术相结合实现信息的获取、加工、传输、控制、处理、存储与显示。 优点：既有光的快速又有电子信息的便捷，因而具有无可比拟的优势,光电检测技术：

6、是光电信息技术的主要技术之一，利用光电传感器实现各类检测即将被测量转换成光通量，再将光通量转换成电量，并综合利用信息传送技术和信息处理技术，最后完成对各类物理量进行在线和自动检测,二、光电检测技术与光电传感器概念,2.1 检测与测量的概念 1.什么是检测？ 通过一定的物理方式分辨出被测参数量并归属到某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或参数量是否存在。如：蔬菜农药残留检测 2.什么是测量？ 是将被测的未知量与同性质的标准量进行比较，确定被测量对标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。如：电压测量,测量的方式,直接测量 对被测量进行测量时，对仪表读数不经任何运算，直接得出被测量的数值。如

7、：温度计测量温度，电压表测量。 间接测量 测量几个与被测量有关的物理量，通过函数关系计算出被测量的数值。 如：功率测量，P=V*I。 数学模型的建立,2.2 光传感器与敏感器的概念,传感器 将非电量转换为对应关系的电量输出，分为有源传感器和无源传感器两种类型。 敏感器 将被测非电量转化成能被传感器接收和转换的非电量的装置或器件。 光电传感器 基于光电效应，将光信号转换为电信号的一种传感器，广泛应用于自动控制、宇航、广播电视，医疗等各个领域,光电传感器的种类,光电二极管 光电晶体管 光敏电阻 光电耦合器 集成光电传感器 光电池 CCD,COMS图像传感器,光电检测系统的组成及特点,电子检测系统的

8、组成: 传感器、信号调理器、输出环节。 1.传感器:信号变换器的作用 2.信号调理环节：将传感器输出的信号转换 为标准信号，送输出环节。 3.输出环节：显示与记录检测数据。有显示和记录 装置，数据通信接口和控制装置,光电系统的基本模型： 光发射机 光学信道 光接收机 光发射机 1.主动式光电系统 光发射机由光源和调制器构成。 2.被动式光电系统 光发射机为被检测物体的 热辐射发射,火星探测器,四、光电检测方法及应用发展趋势,1.光电传感器的种类（据接收位置分类） 直射型：光电转换器对着光源放置 反射型：接收被测物体反射回来的光 辐射型: 接收被测物体辐射的光 2.光电检测的基本方法 直接作用法

9、 受被测物理量控制的光通量，经光电接收器转换成电量后由检测机构直接得到被测物理量。 差动测量法 利用被测量与某一标准量相比较，所得差或数值比反映被测量的大小,光电检测系统系统框图,电信号处理,光 源,光 学 系 统,被 测 对 象,光 学 变 换,光 电 转 换,控制,显示,存储,光电检测系统特点,高精度 高速度 远距离，大量程 非接触测量 寿命长 具有很强的信息处理和运算能力 （光通信，量子计算机,量子计算机（quantum computer）是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量

10、子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。 半导体靠控制积体电路（集成电路）来记录及运算资讯，量子计算机则希望控制原子或小分子的状态，记录和运算资讯（信息） http:/,作业 P10 1.7 1.8,学习本课程的目的,通过本课程学习全面系统地了解和掌握光电检测技术的基础理论和基础应用，使同学们能够了解和掌握: 光电检测系统的基本构成 光电检测器件的工作原理 光电检测电路的设计原理 光电检测系统的基本原理及特性 初步具备根据实际应用要求完成设计出简单光电检测系统的能力,基本要求,掌握光电信号检测的基本知识和基本原理 掌握简单光电检测电路及系统的设计

11、原理,主要解决的问题,如何正确选择光电探测器件 如何选择光电检测系统？ 如何设计光电检测电路及其参数 如何根据被测对象的要求，设计光电检测系统,课程介绍,主要内容： 第一章 绪论及光辐射物理基础 第二章 光电检测器件工作原理及特性 第三章 半导体光电检测器件及应用 第四章 光电信号检测电路 第五章 光电直接检测系统 第六章 光电外差检测系统 第八章 光电信号的数据采集与微机接口 第九章 光电检测系统的典型应用,教材 光电检测技术与应用 郭培源 付扬编著北京航空航天大学出版社 考核方法 闭卷考试（笔试） 成绩评定方法 平时成绩40%（作业15%，实验15%，平时到课情况10%）+期末考试60,总

12、课时 45课时 讲授课 30课时 10次课 3-420教室 2月底4月底结束 实验课 15课时 5次 光电子实验室 5月,课堂纪律 准时上课（迟到记录，说明迟到理由） 认真听讲，至少不要发出声音影响到别人 按时交作业，少于三分之一取消考试资格 实验课亲自参与，严禁打酱油 实验报告内容完整，分析总结不缺项，字迹工整,参考书目,1光电测试技术，浦昭邦编， 机械工业出版社，2005 2光电检测技术，曾光宇编，清华大学出版社， 2005 4光电检测技术，罗先和、张广军编著，北京航空航天大学出版社，1995 3光电信号检测原理与技术，赵远、张宇编著，机械工业出版社 5光电探测原理安毓英、曾晓东编著，西安电子科技大学出版社，2004 6光电子技术 姚建铨 于意仲主编， 高等教育出版社 2006 7光电检测技术，雷玉堂、王庆有等编著，中国计量出版社，1997， 8微弱信号检测，高晋占编著，清华大学出版社，2004.11 9光电技术与试验，江月松主编 ，北京理工大学出版社 ，2000,考核方式： 闭卷考试（笔试） 成绩评定方法： 平时成绩40%（作业15%，实验15%，平时学习情况10%） 设立有奖问答：每次课堂回答正确,平时成绩+5分 期末考试60% 作业：每次交一个班（每个班的三分之一,Thank You