《光电传感与检测技术》课程教学大纲

1、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

2、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，

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、，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五、课外习题及课程讨论为达到本课程的教学基本要求，课外习题（包括自测题）不应少于20题。六、教学方法与手段本课程采用板书与多媒体课件结合的方式进行课堂教学。七、各教学环节学时分配章节（或内容）讲课实验上机习题课讨论课自主学习合计概论22光电检测技术基础66光电检测系统628红外传感与检测技术

9、8210激光传感与检测技术8210光纤传感与检测技术8210光栅传感与检测技术628光电新技术的应用8210合 计528464八、学生自主学习要求建议学生根据提供的参考书目或主动上网查找资料，自主学习128学时。九、考核方式与成绩评定1、考核方式闭卷笔试2、成绩评定（需注明平时成绩、考试成绩、实验成绩等各部分占比）学生的课程总评成绩由平时成绩（占3040%）和期末考试成绩（占6070%）两部分构成，平时成绩中实验成绩、出勤、作业、课堂测验、学习主动性等组成。十、推荐教材和教学参考书教 材：光电传感与检测技术，江晓军编著，机械工业出版社，2011年。参考书：光电检测技术（第2版），雷玉堂编著，中

10、国计量出版社，2009年。光电检测技术及应用，周秀云编著，电子工业出版社，2009年。光电传感器应用技术，王庆有编著，机械工业出版社，2007年。十一、说明由于“光电信息科学与工程实验室”仍在筹划建设中，实验项目可做调整。大纲制订人：赵静大纲审定人：张健制订日期：2014年5月10日光电传感与检测技术课程实验（上机）教学大纲一、教学目标与基本要求本课程是面向光电信息科学与工程或相关专业学生的专业性课程。本实验是为配合光电传感与检测技术课程的教学而设。本实验课程的教学目标是使学生通过实验动手操作，理解课堂内容所学知识，在此基础上能自己动手设计光电类综合实验，掌握光电传感器和光电检测技术的基本应用

11、方法和技巧。二、基本理论与实验（上机）技术知识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特性。三、实验（上机）方法、特点与基本要求1、验证性实验要求学生能够验证所学的光电传感器的基本理论知识、加深和巩固对所学理论的认识和了解，能够对实验数据做基本运算处理。2、综合性实验在已具备实验技能的前提下，要求学生通过查阅文献、确定实验方法、理解光电类综合实验的原理与应用，能够独立操作完成综合实验，写出符合要求的实验报告。四、主要仪器设备（1）光电特性综合实验仪（2）PSD位置传感器位置测量实验仪（3）光电传感器特性综合实

12、验仪五、实验（上机）项目的设置与内容提要序号实验（上机）项目内 容 提 要实验学时实验类型每组人数实验要求1光敏电阻、光电二三极管的特性实验验证光敏电阻、光电二极管、光电三极管的典型特性并进行对比2验证5必做2光电池、光电倍增管的特性实验验证光电池、光电倍增管的典型特性并进行对比2验证5必做3光电传感器特性综合实验研究CCD和CMOS传感器成像设备的特性2综合5必做4PSD位置传感器位置测量实验通过讲解PSD位置传感器工作原理及其特性，了解并掌握PSD位置传感器测量位移的方法2综合5必做注：设计实验（上机）根据情况各选 4 个，总实验学时为 8 学时。六、实验（上机）报告要求简明、扼要的反映实验原理、实现过程的基本情况，并对实验中的输入输出数据进行合理的分析和归纳，加深对所学理论知识的理解。实验报告应包含：实验目的和要求，实验原理简述，实验实现过程，实验结果分析，实验总结和讨论，实验数据的原始记录等。七、考核方式与成绩评定1、考核方式实验操作前应做好实验预习报告和绘制原始数据表格，实验操作完毕，原始数据交由教师检查，教师根据预习、操作和纪律态度情况综合打分，然后学生根据教师规定时间上交完整的实验报告。2、成绩评定预习、纪律与态度、操作等占50%，实验报