光电检测技术与应用期末考试复习资料

光电检测技术与应用期末考试复习资料光电检测技术与应用期末考试复习资料光电检测技术与应用期末考试复习资料资料仅供参考文件编号：2022年4月光电检测技术与应用期末考试复习资料版本号：A修改号：1页次：1.0审核：批准:发布日期：光电检测技术与应用期末考试复习资料光电信息技术是以光电子学为基础，以光电子器件为主题，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、减缓、处理和应用的技术。检测是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。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。光学变换与光电转换是光电测量的核心部分。光电检测技术是将光学技术与电子技术相结合实现各种量的检测，具有以下特点：a、高精度，b、高速度，c、远距离、大量程，d、非接触测量，e、寿命长，f、具有很强的信息处理和运算能力，可将复杂信息并行处理。在物质受到辐射光照射后，材料的电学性质发生了改变的现象称为光电效应，光电效应可分为外光电效应和内光电效应。内光电效应是指受到光照射的物质内部电子能量状态产生变化，但不存在表面发射电子的现象。响应时间是描述检测器对入射辐射响应快慢的一个参数。光电检测器的工作温度就是最佳工作状态时的温度，它是光电检测器重要的性能参数之一。光电耦合器件的主要特性为传输特性与隔离特性。散粒噪声或称散弹噪声，即穿越势垒的载流子的随机涨落所造成的噪声。Is=1/2＠A²+＠A²d（t）式中：第一项为直流项，若光电检测器输出端有隔直流电容，则输出光电流只包含第二项，这就是包络检测的意思。热噪声是指载流子无规则的运动造成的噪声，存在于热河电阻中，与温度成正比，与频率无关。光外差检测系统对检测器性能的要求：a、响应频带宽，b、均匀性好，c、工作温度高。光波导是指将以光的形式出现的电磁波能量利用全反射的原理约束并引导光波在光纤内部或表面附近沿轴线方向传播。光纤一般由两层光学性质不同的材料组成，它由折射率n1较大的纤芯和折射率n2较小的包层同心圆柱结构。将光电信号转换成0、1数字量的过程称为光电信号的二值化处理。在图像识别与图像测量等应用领域常将视频信号的A/D数据采集方法分为“板卡式”和“嵌入式”。在要求光电检测系统的精度不受光源的稳定性的影响下，应采用浮动阀值二值化处理电路。HI1175JCB为高速A/D转换器，其最高工作频率为20MHz，DIP封装的器件，转换器提供参考电源电压。锁相放大器是一种对交变信号进行相敏检波的放大器，三个主要部分：信号通道、参考通道和相敏检波。相敏检波由混频乘法器和低通滤波器组成，所用参考方式是方波形式。光纤的特性：损耗和色散引起光纤损耗的因素可归结为：吸收损耗（吸收引起）色散损耗（材料引起）。光纤色散可分为：a、材料色散b、波导色散c、多模色散。功能型传感器可实现传光和敏感的作用，而非功能型传感器光纤只起传光作用。外差检测：a、外差检测增益高，b、微弱光线下，外差检测表现出十分高的转换增益，c、光外差检测方式具有天然检测微弱信号的能力。外差检测输出电流包含有信号光的振幅、频率和相位的全部信息，这是直接检测所做不到的。信噪比用来衡量其质量的好坏，其灵敏度的高低与此密切相关。直接检测方法不能改善输入信噪比。对应检测电路的不同工作状态，频率特性可有不同的简化形式。在保证所需检测灵敏度的前提下获得最好的线性不失真和频率不失真是光电检测电路设计的两个基本要求。检测电路频率特性的设计包括：a、确定信号的频谱分布，b、确定多级光电检测电路的允许通频带宽和上限截止频率，c、确定单级检测电路的阻容参数。光敏电阻与其他半导体光电器件相比，有以下特点：a、光谱响应范围宽，b、工作电流大，可达数毫安，c、所测的光电强度范围宽，即可测弱光也能侧强光。d、灵敏度高，e、无选择极性之分，使用方便。硅光电二极管与硅光电池相比，前者掺杂浓度低。光生伏特效应是指光照射在半导体PN结或金属和半导体的接触面上时，会在PN结或金属半导体接触面上产生光生电动势的现象，属于内光电效应。光电检测电路设计的原则：保证光电器件和后续电路的最佳工作状态，基本要求：a、灵敏的光电转换能力，b、快速的动态响应能力，c、最佳的信号检测能力，d、长期工作的稳定性和可靠性。条形码识别：a、要求建立一个光学系统，b、要求一个接受系统能够采集到光点运动时打在条形码条符上反射回来的反射光，c、要求一个电子电路将接受到的光信号不失真的转换成电脉冲。L=（1）（2）（3）（4）第一个括号是目标辐射特性及大气透过率对作用距离的影响，第二和第三个括号是表示光学系统及检测器特性对作用距离的影响，第四个括号是信息处理系统对作用距离的影响。φ=Ad/f²，增大视场角φ时，可增大检测器面积或减小光学系统的焦距，这两个方面对检测系统的影响都是不利的：a、增加检测器的面积意味着增大系统的噪声，b、减小焦距使系统的相对孔径加大，这也是不允许