光电检测技术在机械设计中的应用与发展

摘要：本文通过对光电检测基本原理的描述，通过讨论了光电检测技术在印刷机，包装机械，洗衣机，表面粗糙度的测定当中的应用，论述了在工艺上应该注意的问题，同时展望了光电检测技术的发展趋势

关键词：光电检测机械

前言：检测技术在国民经济的各个行业中,起着举足轻重的作用,无论科学研究、产品质量及自动控制都需要检测,利用现代光电子技术作为检测手段,具有无接触、无损、远距离、抗干扰能力强、受环境影响小、检测速度快、测量精度高等优越性,是当今检测技术发展的主要方向。光电检测技术是以激光、红外、光纤等现代光电子器件作为基础，通过对被检测物体的光辐射，经光电检测器接受光辐射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用信息，再经模/数转换接口输入计算机运算处理，最后显示输出所需要的检测物理量等参数。光电检测在机械设计中的应用也越来越多。

1.光电检测的基本原理

光电检测系统主要由投光器(光源)、受光器、信号处理装置等组成。根据受光器所感知的信号判断被测对象的有无、形状、方位和颜色时,按投光器和受光器的相对位置不同可分为反射型和透过型两种型式,见图1。作为光电检测媒介的光可以是自然光如白炽灯、萤光灯或卤素灯发出的光。随着光电技术的发展,现常用的是一种特殊的经过调制的光,它是反光二极管在电压作用下发出的光。因为半导体没有热惯性,可以在通电的瞬间发光,并且可发出与电流波形相同的光,这大大提高了其抗干扰能力。投光器发出的光采用不同形式接触被测物后照射在受光器上,而受光器是在光照射下产生电流(或电导率发生变化),即所谓的具有光电效应的光敏元件,常用的有光电二极管和光电三极管。光电二极管的PN结在没有光照时和普通二极管一样具有单向导电性,使用时处于反向偏置;光线照射管芯,会产生光生载流子,在反向电压作用下,生载流子导电产生光电流,即随入射光强度的变化在负载电阻的两端就会产生随光强度变化的光电压,经检波、放大处理去推动控制系统。

图（2）

2.光电检测在机械设计中的应用

光电检测技术在机械设计上多用于位置检测，其特点是可以实现无接触检测，因而可以将机械动态检测变成光电静态检测，从而可显著简化机械结构.除此之外在很多场合还可省去调整操作，如印刷机上的纸张到位检测采用光电检测技术后，纸张厚度可在相当大的范围内变化，而无需调整检测部件;相反在采用机械检测方法时，纸张稍有变化(如0.02mm )就要调整检测装置，否则机器就可能不正常工作，由于印刷机上所用纸张是经常变化的，因而采用光电检测技术后，就不必再为纸张厚度变化而发愁了，同样在纺织机械、轧钢机械等其它设备上也可用光电检测技术代替机械检测。

1)印刷机上的应用

透射式光电管在印刷机上主要用于位置检测和双.张检测，其位置检测实际结构示意图如图2(A)所示.图中光电管1是通用的槽形光祸，控制圆盘2用来控制光电管1发光管和接收管之间的通与断，控制圆盘2固定在回转轴3上，因而可以用来检测回转轴3的相对位置，从而根据工艺要求发出相应的控制信号，厚度检测如图2(B)所示，由发光管1发出的信号经过纸张2到达接收管3，纸张厚度或透明度发生变化后，接收管3输出的信号强度也随之变化，因而在用一张纸调试好后(即接收管输出的信号在正常规定的范围内)，当有两张纸或多张纸通过发光管和接收管之间时，接收管的输出信号强度减弱，从而发出双张或多张控制信号. 图（3）

射式光电管主要用于位置检测，其在印刷机的应用过程如图3所示，光电管1上面装有发光管和接收管两部分，当纸张到达光电管下面时，纸张上面的反射信号回到光电管1的接收管内，从而在接收管的外围线路里产生一个纸到的输出信号.反之如果纸张没有到达光电管下面，则光电管无输出信号.

图（4）

2）包装机械中的应用

光电检测技术在包装机械中多用于计数、容器定位、料面控制和色质检测等方面。其特点是可以实现无接触检测,可将机械动态检测变成光电静态检测,从而显著简化机械结构。如图2所示为牙膏灌装机上的商标对准装置原理图。牙膏管尾端夹扁必须与商标图案在同一平面,采用反射型光电控制装置。当灌装好的牙膏传送到该工位时,凸轮通过杠杆将牙膏带底座从支架上托起,由步进电动机带动慢速旋转,当牙膏管上的标记(代表商标位置)与光电接受头对准时,该有色标记将无反射光,受光器即接受光信号转换成电信号经放大整形处理控制步进电动机迅速停止转动,这时进行尾端夹扁即能与商标在同一平面上。图3所示为用光电检测装置控制充填的实例。该装置为透射式,当包装容器输送到位时,挡住了发光器投射到受光器上的光线,说明具备了充填条件,光敏元件发送出电信号,由充填控制装置控制的充填执行机构方能动作。

图（5）

图（6）

3）模糊控制洗衣机中的应用

模糊控制洗衣机主要是在普通洗衣机的基础上,在硬件系统中增加了对被洗衣物

质料、衣物重量、脏污程度、脏污性质和洗涤剂量等参数检测所需的一些传感器及其接口电路和相应的A/D转换电路,通过这些传感器检测被洗衣物的质料、重量、温度等信息,单片机根据采集到的信息,经过模糊计算与推理,采用最佳的洗涤策略进行洗涤,在洗涤过程中,利用光电传感器实时检测洗涤液及水的混浊度变化,以此来确定洗涤时间和洗涤过程何时结束。根据模糊控制洗衣机的工作原理,设计模糊控制洗衣机检测系统总体结构如图1所示。

图（7）

洗衣机通过负载传感器、衣物质料检测系统、电动机惯性响应检测系统、光电传感器、温度传感器、水位变化检测系统分别对衣物重量、衣物质料、脏污程度、脏污性质、水温和水位等进行检测[3],并通过单片机控制系统输出相应的值,以便于进行模糊计算与推理,进而推断出洗涤时间、电动机转速、清洗时间、脱水时间和水位等参量用以实时控制洗衣机进行工作。

2.1 光电检测技术在衣物重量和衣物质料检测方面的应用

衣物重量和衣物质料是洗衣机实现模糊控制最重要的两个输入量,它对洗涤时间的长短、水位的高低、洗衣粉的投放量有着直接的影响。对于衣物重量的检测,采用通过断电后测量其转速和转动的圈数推算出衣物重量的方法,其检测依据是不同的布量产生不同的布阻抗,使电机断电后滚筒停转的时间不同,为了适应不同类型的电动机,我们直接测量与滚筒相连的皮带轮的转速,在洗衣机上均布六个光电传感器,在未加水的情况下,皮带轮转动时,传感器发出光电信号,通过光电接收装置采集信号,测出每两个相邻传感器收到信号的时间间隔和光电信号的脉冲数量,由相应软件推算出在断电后电动机的转速和转动的圈数,进而推算出衣物的重量。衣物质料的检测通过检测多点水位测量并采用通过断电后测量其转速和转动的圈数进而推算出衣物质料的方法。其检测原理为:通过向洗衣机内胆注入一定量的水A升,在此期间,测量n次水位。若无被洗衣物,则水位应为H1,H2,…,Hn,若有被洗物,则水位为h1,h2,…,hn。因为相同质料的衣物吸水性能是相同的,而相同衣物重量不同质料的衣物吸水性能是不同的,所以在水位H 附近,两个水位差值Hi- hi(Hi,hi均小于H)变化曲线可反映被洗衣物的吸水性能,通过吸水性能可判断布质。其具体步骤为:当洗衣机水位高于H后,被洗衣物的重量和质料都会影响水位的变化,当水位达到hn时,转动内胆,使衣物充分吸水,得到水位值He,这时在已知质料的前提下,两个水位差值Hi- hi(Hi,hi均大于H)变化规则和Hn与He的差值,可作为判断被洗衣物的布量的一个因素。在洗衣机内胆转动到一定速度后,让电机停止转动,由于不同衣

物重量的被洗衣物的阻抗不同,因此电机停止的不同,通过接近开关可测量电机在惯性作用下的脉冲数,可作为判断布量的第二个因素。根据以上两个判断因素可推断出被洗衣物的质料。

4）检测表面粗糙度中的应用

采用半导体激光器、光学纤维和更合理的光路结构，具有功耗低、抗干扰能力强、稳定性好、测量范围大、体积小、成本低等特点。其原理为:当一束光入射到粗糙表面时，受表面微观不平度的调制，散射光强度呈特定的空间角分布，当表面较为光滑时，散射角分布正比于表面的功率谱密度，如果表面较为粗糙，则与表面的轮廓角分布成比例。对大多数表面而言，散射光强度角分布为正态型，而且其形状特征与表材料和入射光强无关。因此表面散射光角分布与表面粗糙度具有一一对应的关系。

图1为激光表面粗糙度检测装置结构示意图，图2为激光表面粗糙度检测装置结构原理图。

图（8）（9）

激光表面粗糙度检测装置由测量头和电箱两部分组成。测量头包括半导体激光器2、光纤自聚焦透镜3、测量物镜4和聚光镜6等。被测工件表面5和光电三极管阵列7分别位于测量物镜4的物、像方焦平面处。电箱包括激光电源1、前置放大器8、A/D模数转换器9、MCS一51单片微机10、LED显示11和键盘12等。由自稳功率激光电源1提供电能使半导体激光器2输出恒定功率的光.经光纤白聚焦透镜3

成为平行光.通过测量物镜4聚焦于被测工件表面5，表面的散射光经测量物镜后变为平行光.表面上的光斑相当于系统的光栅，构成远心光路.可减小物镜调焦不准带来的影响.聚光透镜6将散射光聚集于光电气极管阵列7上.其作用是提高接收光的效率.扩大测量范围.阵列将散射光角分布变为电信号，经前置放大器及A/D模数转换器9送入单片微机10进行处理.并由数码管LED显示器11显示出对应的R“、尺:或旧国标的相应级别。对于不同的加工方法，其光学散射特征值召、与R“值的关系不一致，由实验归结为三类表面，测量时由键盘12进行选择。

3光电检测技术工艺问题分析

光电检测技术相对并不复杂，但是要投人生产应用还有很多工艺上的问题要解决，一般情况下以下几方面问题需要予以考虑.

(1)光电管的选用原则

通过上面分析可以看出，采用反射或透射式光电管都可进行位置检测，因而要进行位置检测的话，选用哪一种都可以，一般情况下透射式光电管灵敏度要高一些，主要是其可使光路更短，但是透射式光电管要在上下两个位置安装，且需要对中，因而给安装和调试带来不方便.尤其是印刷机上零部件比较多，一般情况下都使用反射式光祸，只有在无法用反射光祸的情况下才考虑使用透射式光祸，如印刷机用的光电双张检测装置，光电管的灵敏度也是选用光电管时应考虑的一个基本

激光检测技术研究现状与发展趋势

激光检测技术研究现状与发展趋势提要：激光检测学科发展现状在光电检测领域，利用光的干涉、衍射和散射进行检测已经有很长的历史。由泰曼干涉仪到莫尔条纹，然后到散斑，再到全息干涉，出现了一个个干涉场，物理量（如位移、温度、压力、速度、折射率等）的测量不再需要单独测量，而是整个物理量场一起进行测量。自从激光出现以后，电子学领域的许多探测方法（如外差、相关、取样平均、光子计数等）被引入，使测量灵敏度和测量精度得到大大提高。用激光检测关键技术(激光干涉测量技术、激光共焦测量技术、激光三角测量技术)实现的激光干涉仪、激光位移传感器等，可以完成纳米级非接触测量。可以说，超精密加工技术将随着高精密激光检测技术的发展而发展；在此基础上，提出了激光测量需解决的关键技术及今后的发展方向。 1.测量原理 1.1激光测距原理先由激光二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号。记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。

1.2激光测位移原理激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。 2.激光测量系统的应用激光功率和能量是描述激光特性的两个基本参数，激光功率计和能量计是最常用的两类激光测量仪器。随着激光技术的不断发展，对激光测试技术和测量仪器提出了更高要求。由于调Q和锁模激光的出现和应用，要求测量的激光功率已从毫瓦、瓦、千瓦、兆瓦直到千兆瓦以上。激光能量也从毫焦尔逐渐跨过千焦尔。脉冲激光的持续时间也由毫秒、微秒、毫微秒、而缩短至微微秒量级。光谱范围也从紫外、可见、红外扩展到近毫米波段。激光精密测量和某些生物医学方面的研究和应用(如眼科治疗、细胞手术器等)的发展，对激光测量的精度也提出了非常高的要求。 2.1激光非球面检测技术长期以来，非球面检测技术一直制约着非球面制造精度的提高，尤其对于高精度非球面的检测。规的非球面检测方法如刀口阴影法、激光数字干涉法及接触式光栅测量法等，对于检测工件表面来说都有一定的局限性。原子力显微镜是利用纳米级的探针固定在可灵敏操控的微米级尺度的弹性悬臂上，当针尖很靠近样品时，其顶端的原子与

光电检测技术课程作业及答案(打印版)

思考题及其答案习题01 一、填空题 1、通常把对应于真空中波长在（0.38m μ）围的电磁辐射称 μ）到（0.78m 为光辐射。 2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。 3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。二、概念题 1、视见函数：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。 2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦(1W=1J/s)，是单位时间发射、传播或接收的辐射能。 3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。单位为(瓦每球面度平方米) 。 4、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间、给定方向上单位立体角所辐射出的能量，单位为W／sr(瓦每球面度)。三、简答题辐射照度和辐射出射度的区别是什么？答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接

收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。四、计算及证明题证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答： 2 22 4444R I R I dA d E R dA d E R I I ===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为 ()1 2222222221 122 12 11001001010E E L I E L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴= = 又的距离为第二个探测器到点光源，源的距离为设第一个探测器到点光习题02 一、填空题 1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。 2、价电子的运动状态发生变化,使它跃迁到新的能级上的条件是（具有能向电子提供能量的外力作用）、（电子跃入的那个能级必须是空的）。 3、热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关：一是在能带中（能态的分布），二是这些能态中（每一个能态可能被电子占据的概率）。 4、半导体对光的吸收有（本征吸收）（杂质吸收）（自由载流子吸收）（激子吸收）（晶格吸收）。半导体对光的吸收主要是（本征吸收）。二、概念题 1、禁带、导带、价带：

光电检测技术试题及答案

光电检测技术试题及答案光电检测技术试题及答案1、光电器件的基本参数特性有哪些? (响应特性噪声特性量子效率线性度工作温度) @响应特性分为电压响应度电流响应度光谱响应度积分响应度响应时间频率响应 @噪声分类：热噪声散粒噪声产生-复合噪声 1/f噪声信噪比S/N 噪声等效功率NEP 2、光电信息技术是以什么为基础，以什么为主体，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。 (光电子学光电子器件) 3、光电检测系统通常由哪三部分组成 (光学变换光电变换电路处理) 4、光电效应包括哪些外光电效应和内光电效应) 外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物。内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体。内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。

光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象。光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时，会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。 5、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件，按用途可分为哪几种? (光生伏特效应太阳能光电池和测量光电池) 6、激光的定义，产生激光的必要条件有什么? ( 定义：激光是受激辐射的光放大粒子数反转光泵谐振腔) 7、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出? (交变辐射) 8、 CCD是一种电荷耦合器件，CCD的突出特点是以什么作为信号，CCD的基本功能是什么? (电荷 CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。) 9根据检查原理，光电检测的方法有哪四种。 (直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法) 10、光热效应应包括哪三种。 (热释电效应辐射热计效应温差电效应) 11、一般PSD分为两类，一维PSD和二维PSD，他们各自用途是什么?

光电检测技术

光电检测技术总结经过一学期的光电检测技术课程的学习，我们大致上了解了光电检测技术有许多方面的知识，按照传感器、转换电路、检测装置划分排列。接下来我们来仔细探讨一下究竟有什么值得我们学习的。首先是光电技术的定义。何为光电技术？光电检测技术是以激光、红外、光纤等现代光电子器件作为基础，通过对被检测物体的光辐射，经光电检测器接收光辐射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用信息，或进入计算机处理，最终显示输出所需要的检测物理参数。其中检测和测量有一些不同的地方：检测：通过一定的物理方式，分辨出被测参量并归属到某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或是否存在。测量：将被测的未知量与同性质的标准量比较，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。而光电检测技术的应用存在在生活中的每一个部分。比如人的视觉功能，人眼是一个直径为23mm的近似球体，眼球前方横径为11mm的透明角膜具有屈光作用，角膜后的虹膜中央有称为瞳孔的圆孔，它可以扩大或缩小以调节进入眼球的光亮。虹膜后的水晶体相当于光学系统中的透镜，其直径为9mm。在眼球的后方有视网膜，这是光学细胞和杆状细胞，它们和视网膜上的其他细胞组成的微小感光单元。这些感光单元接收光刺激后转化为神经冲动，经视神经传导到大脑的高级视觉中枢，从而产生亮度和彩色的感觉，同时也形成有关物体状和大小的判断。因此，人眼是一个高灵敏度、高分辨率和极为复杂而精巧的光传感器。正好光学仪器是人眼的视觉扩展，通过利用光辐射的各种现象和特性，摄取信息实现控制的有力工具，它是人类视觉参与下才能工作的。光学仪器一共在人类视觉上做出了以下的扩展：1、时间上扩展，可以通过摄像机记录过去的样子；2、空间上的扩展，通过地球卫星观看世界个地的样貌；3、识别能力的扩展，通过放大镜和显微镜我们能够观测到人眼看不见的细微东西。光电检测系统由哪些东西组成？典型的光电仪器包括了精密机械、光学系统、光电信号传感器、电信号处理器和运算控制计算机以及输出显示设备等环节。各种环节分别实现各自的职能，组成光、机、电的综合系统。一个典型的光电检测系统的组成由辐射源开始，依次为传输媒质、检测目标、光学系统、光点检测器件、信息处理、输出设备。其中辐射源通过传输媒质由对象空间进入到光电系统。

光电检测技术作业答案

光电检测技术作业2 光电导灵敏度S g = 0.5X10 -6S/lx，1. 设某只CdS光敏电阻的最大功耗为30mW， =0 。试求当 CdS 光敏电阻上的偏置电压为 20V 时的极限照度。暗电导 g 2. 在如图所示的照明灯控制电路中，将上题所给的CdS光敏电阻用作光电传感器，若已知继电器绕组的电阻为 5 K ，继电器的吸合电流为2mA，电阻R 1K 。求为使继电器吸合所需要的照度。要使继电器在 3lx时吸合，问应如何调整电阻器R？

3. 在如图所示的电路中，已知R b 820 ，R e 3.3k ,U w 4V，光敏电阻为R p ，当光照度为40lx时输出电压为6V，80lx时为9V。设该光敏电阻在30~100lx之间的值不变。试求：（1）输出电压为8V时的照度。（2）若R e增加到6k ，输出电压仍然为8V，求此时的照度。（3）若光敏面上的照度为70lx，求R e 3.3k 与R e 6k 时输出的电压。（4）求该电路在输出电压为 8V时的电压灵敏度。

4. 影响光生伏特器件频率响应特性的主要因素有哪些？为什么PN结型硅光电二极管的最高工作频率小于等于107Hz？ 5为什么在光照度增大到一定程度后，硅光电池的开路电压不再随入射照度的增大而增大？硅光电池的最大开路电压为多少？为什么硅光电池的有载输出电压总小于相同照度下的开路电压？ 6硅光电池的内阻与哪些因素有关？在什么条件下硅光电池的输出功率最大？答：（1）极电容，串接电阻，串接电阻越小越好。（2）显然，存在着最佳负载电阻Ropt，在最佳负载电阻情况下负载可以获得最大的输出功率Pmax

光电信息技术习题

中国海洋大学命题专用纸（附页A） 2007-2008学年第 2 学期试题名称：光电技术（A卷）共 4 页第2 页

中国海洋大学命题专用纸（附页B ） 2007-2008学年第 2 学期试题名称：光电技术（A 卷）共4 页第 3 页四、简答题（15分） 1、（5分）简述光电三极管的工作原理。 2、（5分）简述声光相互作用中产生布喇格衍射的条件以及布喇格衍射的特点。 3、（5分）什么是热释电效应？热释电器件为什么不能工作在直流状态？五、计算分析题（34分） 1、（5分）假设将人体作为黑体，正常人体体温为36.5°C 。计算（1）正常人体所发出的辐射出射度；（2）正常人体的峰值辐射波长。（斯忒藩-玻尔兹曼常数 )(10670.5842K s J/m ???=-σ，维恩常数为2897.9μm ） 2、（7分）用Si 光电二极管测缓变光辐射，伏安特性曲线如图1所示，在入射光最大功率为8μW 时，屈膝电压10V ，反向偏置电压为40V ，Si 光电二极管的灵敏度S=0.5μA/μW ，结电导为0.005μS ，求（1）画出光电二极管的应用电路图（2）计算二极管的临界电导（3）计算最大线性输出时的负载R L 。图1 图2 3、（7分）与象限探测器相比PSD 有什么特点？如何测试图中（如图2所示）光点A 偏离中心的位置？ 5、(8分)依据图3提供的结构和脉冲电压图说明CCD 电荷转移的过程。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 装订线 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 3 21ΦΦΦt 1 t 2 t 3 t 4

光电探测技术发展概况

光电探测技术发展概况学号：20121226465姓名：熊玉宝摘要:本文扼要论述光电探测技术重要性，并简要地介绍了光电探测技术的几种主要方法及发展趋势。关键词:光电；探测；技术光电探测技术是根据被探测对象辐射或反射的光波的特征来探测和识别对象的一种技术，这种技术本身就赋予光电技术在军事应用中的四大优点，即看得更清、打得更准、反应更快和生存能力更强。光电探测技术是现代战争中广泛使用的核心技术，它包括光电侦察、夜视、导航、制导、寻的、搜索、跟踪和识别多种功能。光电探测包括从紫外光（0.2～0.4μm）、可见光（0.4～0.7μm）、红外光（1～3μm，3～5μm，8～12μm）等多种波段的光信号的探测。新一代光电探测技术及其智能化，将使相关武器获得更长的作用距离，更强的单目标/多目标探测和识别能力，从而实现更准确的打击和快速反应，在极小伤亡的情况下取得战争的主动权。同时使武器装备具有很强的自主决策能力，增强了对抗，反对抗和自身的生存能力。实际上，先进的光电探测技术已成为一个国家的军事实力的重要标志。现代高技术战争的显著特点首先是信息战，而信息战中首要的任务是如何获取信息。谁获取更多信息，谁最早获取信息，谁就掌握信息战的主动权。光电探测正是获取信息的重要手段。微波雷达和光电子成像设备常常一起使用，互相取长补短，相辅相成，可以获取更多信息，可以更早获取信息。前者作用距离远，能全天候工作；后者分辨率高，识别能力和抗干扰能力强。无论侦察卫星、预警卫星、预警飞机还是无人侦察机往往同时装备合成孔径雷达和CCD相机、红外热像仪或多光谱相机。为改进对弹道导弹的预警能力，美国正在研制的天基红外系统（SBIRS）拟用双传感器方案，即一台宽视场扫描短波红外捕获传感器和一台窄视场凝视多色（中波/长波红外、长波红外/可见光）跟踪传感器，能捕获和跟踪弹道导弹从发射到再入大气的全过程。美国已经装备并正在不断改进的CR-135S眼镜蛇球预警机，采用可见光和中波红外像机，能精确测定420km外的导弹发射，确定发动机熄火点，计算出它的弹道和碰撞点。最近在上面加了一台远程激光测距机，其作用距离可达400km。美国海军也在为战区弹道导弹防御

《光电检测技术》考试大纲

《光电检测技术》考试大纲一、课程性质专业基础课。二、适用科学仪器科学与技术、光学工程(包括专业型硕士：仪器仪表工程、光学工程)。三、试卷结构基础知识占60％，应用能力占40％。四、参考书目教材：徐熙平、张宁编著，光电检测技术及应用，机械工业出版社，2016 参考：雷玉堂主编，光电检测技术，中国计量出版社，2009 王庆有主编，光电传感应用技术，机械工业出版社，2011 五、考试内容与基本要求第一章绪论 [考试要求]光电检测技术及特点、光电检测系统的组成。 [考试内容]光电检测技术、光电检测系统的组成。第二章光电检测技术基础 [考试要求] 辐射度量和光度量的基本概念，半导体的物理基础，半导体对光的吸收，各类光电效应概念，光电器件的基本参数。 [考试内容] 辐射度量和光度量的基本概念半导体物理基础：半导体特性、能带、半导体导电结构、载流子的运动， PN结、半导体对光的吸收；内光电效应：光电导效应、光生伏特效应；外光电效应；光电器件常用的各种基本参数。第三章光电检测器件 [考试要求]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，关键参数计算等。 [考试内容]光电导器件：光敏电阻；光生伏特器件：光敏二极管、硅光电池、光敏晶体管、光电位置敏感器件；

光电发射器件：光电倍增管；热辐射探测器件：热敏电阻、热电偶、热电堆；热释电器件：工作原理，居里温度，热释电器件优点；光耦合器件：定义、原理、如何用光耦合器件组成简单的逻辑电路？图像传感器：电荷耦合器件、CMOS图像传感器、红外热成像、图像的增强与变像。第四章半导体发光管与激光器 [考试要求] 发光二极管、激光器等常用光源的工作原理、特性及其应用。 [考试内容]发光二极管：发光机理、应用；半导体激光器：发光机理、结构；几种典型的激光器：气体激光器、固体激光器结构。第五章辐射信号检测 [考试要求] 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、结构，典型信号检测的优缺点。 [考试内容]直接探测法：光学系统、调制盘；光外差探测法：探测原理、光外差探测的特性；几何光学方法的光电信息变换：长、宽、位移、速度；莫尔条纹特点及特性参数计算。第六章光电检测系统典型电路 [考试要求] 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。 [考试内容]光敏电阻的变换电路：基本偏置、恒流电路、恒压电路；光生伏特器件的偏置电路：反偏、零偏； CCD器件驱动电路：驱动电路时序方法、可编程器件产生驱动时序；视频信号二值化处理电路：阈值法、微分法；常用的光电信号辨向处理与细分电路。第七章微弱信号检测

光电检测技术期末试卷试题大全

1、光电器件的基本参数特性有哪些? （响应特性噪声特性量子效率线性度工作温度）响应特性分为电压响应度电流响应度光谱响应度积分响应度响应时间频率响应噪声分类：热噪声散粒噪声产生-复合噪声1/f噪声信噪比S/N 噪声等效功率NEP 2、光电信息技术是以什么为基础，以什么为主体，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。（光电子学光电子器件） 3、光电检测系统通常由哪三部分组成（光学变换光电变换电路处理） 4、光电效应包括哪些外光电效应和内光电效应）外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物。内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体。内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象。光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时，会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。 5、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件，按用途可分为哪几种？（光生伏特效应太阳能光电池和测量光电池） 6、激光的定义，产生激光的必要条件有什么？（定义：激光是受激辐射的光放大粒子数反转光泵谐振腔） 7、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出？（交变辐射） 8、CCD是一种电荷耦合器件，CCD的突出特点是以什么作为信号，CCD的基本功能是什么？（电荷CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。） 9根据检查原理，光电检测的方法有哪四种。（直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法） 10、光热效应应包括哪三种。（热释电效应辐射热计效应温差电效应） 11、一般PSD分为两类，一维PSD和二维PSD，他们各自用途是什么？（一维PSD主要用来测量光点在一维方向的位置；二维PSD用来测定光点在平面上的坐标。） 12、真空光电器件是基于什么效应的光电探测器，它的结构特点是有一个真空管，其他元件都在真空管中，真空光电器件包括哪两类。（外光电效应光电管光电倍增管）二、名词解释 1、响应度（响应度（或称灵敏度）：是光电检测器输出信号与输入光功率之间关系的度量。）2、信噪比（是负载电阻上信号功率与噪声功率之比）

光电检测技术在机械设计中的应用与发展(DOC)

《光机电检测技术》结课论文光电检测技术在机械设计中的应用

摘要：本文通过对光电检测基本原理的描述，通过讨论了光电检测技术在印刷机，包装机械，洗衣机当中的应用，论述了在工艺上应该注意的问题。关键词：光电检测，机械前言：检测技术在国民经济的各个行业中,起着举足轻重的作用,无论科学研究、产品质量及自动控制都需要检测,利用现代光电子技术作为检测手段,具有无接触、无损、远距离、抗干扰能力强、受环境影响小、检测速度快、测量精度高等优越性,是当今检测技术发展的主要方向。光电检测技术是以激光、红外、光纤等现代光电子器件作为基础，通过对被检测物体的光辐射，经光电检测器接受光辐射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用信息，再经模/数转换接口输入计算机运算处理，最后显示输出所需要的检测物理量等参数。 1.光电检测的基本原理图1 光电检测系统主要由投光器(光源)、受光器、信号处理装置等组

成。根据受光器所感知的信号判断被测对象的有无、形状、方位和颜色时,按投光器和受光器的相对位置不同可分为反射型和透过型两种型式,见图2。作为光电检测媒介的光可以是自然光如白炽灯、萤光灯或卤素灯发出的光。随着光电技术的发展,现常用的是一种特殊的经过调制的光,它是反光二极管在电压作用下发出的光。因为半导体没有热惯性,可以在通电的瞬间发光,并且可发出与电流波形相同的光,这大大提高了其抗干扰能力。投光器发出的光采用不同形式接触被测物后照射在受光器上,而受光器是在光照射下产生电流(或电导率发生变化),即所谓的具有光电效应的光敏元件,常用的有光电二极管和光电三极管。光电二极管的PN结在没有光照时和普通二极管一样具有单向导电性,使用时处于反向偏置;光线照射管芯,会产生光生载流子,在反向电压作用下,生载流子导电产生光电流,即随入射光强度的变化在负载电阻的两端就会产生随光强度变化的光电压,经检波、放大处理去推动控制系统。图2 2.光电检测在机械设计中的应用

光电检测技术考试试卷

光电检测技术期中考试试卷 2014 一．选择题（20分） 1．对于费米能级，以下说法不正确的是（） A 一个平衡的系统只能有唯一一个费米能级 B 电子占据率为0.5时所对应的能级 C p 型半导体材料费米能级靠近价带顶 D n 型半导体材料费米能级靠近价带顶 2．负电子亲和势阴极和正电子亲和势比较有重要差别，参与发射的的电子（） A 不是冷电子，而是热电子 B 不是热电子，而是冷电子 C 既是冷电子，又是热电子 D 既不是冷电子，也不是热电子 3．下列器件按照响应速度由快到慢的顺序，正确的是（） A PIN 光电二极管 PN 结光电二极管光电三极管光敏电阻 B PIN 光电二极管光敏电阻PN 结光电二极管光电三极管 C 光电三极管 PIN 光电二极管光敏电阻PN 结光电二极管 D PN 结光电二极管光电三极管 PIN 光电二极管光敏电阻 4．下列探测器的光－电响应时间，由少数载流子的寿命决定：（） A 光电导探测器 B 光电二极管 C 光电倍增管 D 光电倍增管 5．对于光敏电阻，下列说法不正确的是( ) A 弱光照下，光电流与照度之间具有良好的线性关系 B 光敏面做成蛇形，有利于提高灵敏度 C 光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向短波方向移动 D 光敏电阻具有前历效应 6．下列光源中哪一种光源，可作为光电探测器在可见光区的积分灵敏度测量标准光源：（） A 氘灯 B 低压汞灯 C 色温2856K 的白炽灯 D 色温500K 的黑体辐射器 7．当黑体的温度升高时，其峰值光谱辐射出射度所对应的波长的移动方向为（） A.向短波方向移动 B.向长波方向移动 C.不移动 D.均有可能 8．表中列出了几种国外硅APD 的特性参数根据表中数据，要探测830nm 的弱光信号，最为合适的器件是（） A C30817E B C30916E C C30902E D C30902S 9．已知甲、乙两厂生产的光电器件在色温2856K 标准钨丝灯下标定出的灵敏度分别为uW uA S e /5=， lm A o S v /4.=，则甲乙两厂中光电器件灵敏度比较结果正确的是（） A. 甲场灵敏度高 B. 乙场灵敏度高 C. 甲乙两场灵敏度一样高 D. 无法比较

光电检测技术课程作业及答案(打印版)

思考题及其答案习题01 一、填空题 1、通常把对应于真空中波长在（0.38m μ）范围内的电磁辐 μ）到（0.78m 射称为光辐射。 2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。 3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。二、概念题 1、视见函数：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。 2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦(1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。 3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。单位为(瓦每球面度平方米) 。 4、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W／sr(瓦每球面度)。三、简答题辐射照度和辐射出射度的区别是什么？答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接

收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。四、计算及证明题证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答： 2 22 4444R I R I dA d E R dA d E R I I ===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为ΘΘ ()1 2222222221 122 12 11001001010E E L I E L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴= =ΘΘ又的距离为第二个探测器到点光源，源的距离为设第一个探测器到点光习题02 一、填空题 1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。 2、价电子的运动状态发生变化,使它跃迁到新的能级上的条件是（具有能向电子提供能量的外力作用）、（电子跃入的那个能级必须是空的）。 3、热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关：一是在能带中（能态的分布），二是这些能态中（每一个能态可能被电子占据的概率）。 4、半导体对光的吸收有（本征吸收）（杂质吸收）（自由载流子吸收）（激子吸收）（晶格吸收）。半导体对光的吸收主要是（本征吸收）。二、概念题 1、禁带、导带、价带：

光电测试技术考试版

1、光电测试技术的发展，从功能上来看具有什么特点： 1、从静态测量向动态测量发展； 2、从逐点测量向全场测量发展； 3、从低速测量向高速测量发展，同时具有存储和记录功能。 2、测量中应遵循的原则：阿贝原则，封闭原则 3、人眼进行调焦的方法中最简单、最常用的是清晰度法和消视差法。人眼的对准不确定度和调焦不确定度最简便最常用的调焦方法是清晰度法和消视差法。清晰度法是以目标与比较标志同样清晰为准。调焦不确定度是由于存在几何焦深和物理焦深所造成的。消视差法是以眼睛在垂轴平面上左右摆动也看不出目标和标志有相对横移为准的。用望远镜调焦的目的是提高精度、准确度 4、光电对准按功能原理分类： a) 光度式：普通光度式、差动光度式 b) 相位式:光度式的基础上加入一个调制器即成为相位式 5、关于光具座：测量焦距时使用玻罗板 6、分辨率测试技术有几种判据？ ? 瑞利（Rayleigh ）判据认为，当两衍射斑中心距正好等于第一暗环的半径时，人眼刚能分辨开这两个像点，这时两衍射斑的中心距为 ? 道斯（Dawes ）判据认为，人眼刚能分辨两个衍射像点的最小中心距为 ? 斯派罗（Sparrow ）判据认为，当两个衍射斑之间的合光强刚好不出现下凹时为刚可分辨的极限情况，两衍射斑之间的最小中心距为例：假设汽车两盏灯相距r =1.5m ，人的眼睛瞳孔直径D=4mm ，问最远在多少米的地方，人眼恰好能分辨出这两盏灯? 1－平行光管 2－透镜夹持器 3－测量显微镜 4－测微目镜 5－导轨 1 2 3 4 5 0'1.22 1.22f F D σλλ==0 1.02F σλ=00.947F σλ=

光电检测技术的现状及发展趋势

光电检测作为光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术，主要包括光信息获取、光电变换、光信息测量以及测量信息的智能化处理等，具有精度高、速度快、距离远、容量大、非接触、寿命长、易于自动化和智能化等优点，在国民经济各行业中得到了迅猛的发展和广泛的应用，如光扫描、光跟踪测量，光纤测量，激光测量，红外测量，图像测量，微光、弱光测量等，是当前最主要和最具有潜力的光电信息技术。本文从光电检测技术本身特点出发，分析其发展现状及发展趋势。一、光电检测技术的概述光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术。它主要利用电子技术对光学信号进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示。光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息，然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量，并进一步经过电路放大、处理，以达到电信号输出的目的。然后采用电子学、信息论、计算机及物理学等方法分析噪声产生的原因和规律，以便于进行相应的电路改进，更好地研究被噪声淹没的微弱有用信号的特点与相关性，从而了解非电量的状态。微弱信号检测的目的是从强噪声中提取有用信号，同时提高测系统输出信号的信噪比。光电检测的系统机构比较简单，分为信号的处理器，受光器，光源。在实际检测过程中，受光器在获得感知信号后，就会被反映为不同形状、颜色的信号，同时根据这些器件所处在的不同位置，就能够将他分为反射型与透过型的两种比较的模式。光电检测的媒介光应当是自然的光，例如白炽灯或者萤光灯。特别是随着这些技术的发展，光电技术也取得的非常好发展。由于投光器在发出光后，会以不一样的方式触摸这些被检测物中，直到照射到检测系统中的受光器中，同时受光器在此刺激下，会产生一定量的电流，这就是我们常说的光敏性的原件，实际生活中应用比较广泛的有三极管、二极管。光电检测技术主要包括光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息的光电处理技术等。光电检测技术将光学技术与电子技术相结合实现对各种量的测量，它具有高精度、高速度、远距离、大量程、非接触测量等特点。二、光电检测技术的发展现状

传感器与检测技术期末考试试卷及答案

传感器与自动检测技术一、填空题（每题3分） 1、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。 2、金属材料的应变效应是指金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。 3、半导体材料的压阻效应是半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。 4、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化。 5、金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。 6、金属应变片的灵敏度系数是指金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。 7、固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称压阻效应。 8、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 9、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 10、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 11、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 12、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 13、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用

光电检测技术在机械设计中的应用与发展

光电检测技术在机械设计中的应用与发展摘要：本文通过对光电检测基本原理的描述，通过讨论了光电检测技术在印刷机，包装机械，洗衣机，表面粗糙度的测定当中的应用，论述了在工艺上应该注意的问题，同时展望了光电检测技术的发展趋势关键词：光电检测机械前言：检测技术在国民经济的各个行业中,起着举足轻重的作用,无论科学研究、产品质量及自动控制都需要检测,利用现代光电子技术作为检测手段,具有无接触、无损、远距离、抗干扰能力强、受环境影响小、检测速度快、测量精度高等优越性,是当今检测技术发展的主要方向。光电检测技术是以激光、红外、光纤等现代光电子器件作为基础，通过对被检测物体的光辐射，经光电检测器接受光辐射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用信息，再经模/数转换接口输入计算机运算处理，最后显示输出所需要的检测物理量等参数。光电检测在机械设计中的应用也越来越多。 1.光电检测的基本原理光电检测系统主要由投光器(光源)、受光器、信号处理装置等组成。根据受光器所感知的信号判断被测对象的有无、形状、方位和颜色时,按投光器和受光器的相对位置不同可分为反射型和透过型两种型式,见图1。作为光电检测媒介的光可以是自然光如白炽灯、萤光灯或卤素灯发出的光。随着光电技术的发展,现常用的是一种特殊的经过调制的光,它是反光二极管在电压作用下发出的光。因为半导体没有热惯性,可以在通电的瞬间发光,并且可发出与电流波形相同的光,这大大提高了其抗干扰能力。投光器发出的光采用不同形式接触被测物后照射在受光器上,而受光器是在光照射下产生电流(或电导率发生变化),即所谓的具有光电效应的光敏元件,常用的有光电二极管和光电三极管。光电二极管的PN结在没有光照时和普通二极管一样具有单向导电性,使用时处于反向偏置;光线照射管芯,会产生光生载流子,在反向电压作用下,生载流子导电产生光电流,即随入射光强度的变化在负载电阻的两端就会产生随光强度变化的光电压,经检波、放大处理去推动控制系统。

期末考试传感器题库试卷5

试卷五一、单项选择题（每小题 1分，共 15分） 1.传感器一般包括敏感元件和（ D ） A ．弹性元件Ｂ．霍尔元件Ｃ．光电元件 2.如果按被测对象分类，温度传感器和压力传感器属于（C ） A ．物理型传感器Ｂ．生物量传感器Ｃ．物理量传感器Ｄ．转换元件Ｄ．化学量传感器Ｄ．压电传感器Ｄ．稳定性 3.以下传感器中具有能量放大作用的是（ B ） A ．热电偶Ｂ．电感式传感器Ｃ．光电池 4.以下特性属于传感器动态特性的是（ A ） A ．瞬态响应 5.传感器在零点附近的分辨力称为（A A ．阀值Ｂ．线性度Ｃ．灵敏度）Ｂ．分辨力Ｃ．迟滞Ｄ．重复性 6.电阻式传感器是一种基本电量传感器，其非电量与电量转换是通过测量（ D ） A ．电流值 7.据光生伏打效应制成的光电器件是（ B ） A ．光敏电阻Ｂ．电压值Ｃ．电感值Ｄ．电阻值Ｂ．光电池Ｃ．光敏二极管Ｄ．光敏晶闸管 8.家用彩色电视机的色彩调整使用的传感器是（A A ．光纤传感器Ｂ．红外传感器Ｃ．色彩传感器Ｄ．温度传感器 9.弹性敏感元件的灵敏度和线性度有相互矛盾的问题，提高灵敏度，线性度会（C A ．变差Ｂ．变好 10.利用霍尔效应制成的传感器是（ C ） A ．磁敏传感器Ｂ．温度传感器Ｃ．霍尔传感器Ｄ．气敏传感器 11.影响超声波的衰减程度的因素有介质和（ B A ．温度Ｂ．频率 12.用来衡量物体温度数值的标尺称为（ D ） A ．摄氏度 13.属于半导体气敏传感器的是（ C ） A ．固体电解质式 14.微生物传感器和酶传感器都属于（D ））Ｃ．不变Ｄ．不能确定）Ｃ．湿度Ｄ．浓度Ｂ．华氏温度Ｃ．绝对温标Ｄ．温标Ｂ．光干涉式Ｃ．氧化物系Ｄ．接触燃烧式） A ．电阻传感器Ｂ．电感传感器Ｃ．电容传感器Ｄ．生物传感器 15.智能传感器不具有的功能是（ C ） A ．自检 16.在测谎仪中一般采用（a A ．热敏电阻 17.电容式湿度传感器主要包括陶瓷电容式和（ B ） A ．金属电容式Ｂ．高分子电容式Ｃ．半导体电容式Ｄ．单晶电容式 18.酶传感器的信号变换方法有电位法和（ C ） A ．电压法 19.弹性滞后的主要原因是材料内部存在的分子间（ D ） A ．吸引力 20.以下不属于传感器主要发展方向的是（ B ） A ．开发新材料Ｂ．简单化Ｂ．自诊断Ｃ．自修复Ｄ．自维护）Ｂ．光敏电阻Ｃ．磁敏电阻Ｄ．压敏电阻Ｂ．电阻法Ｃ．电流法Ｄ．电容法Ｄ．内摩擦Ｂ．排斥力Ｃ．相容性Ｃ．集成化Ｄ．智能化

光电检测技术的发展及应用

新世纪献辞光学?激光是知识创新体系的重要一环李景镇 (深圳大学科技研究院,深圳　518060) 1　20世纪的光学创新在人类知识创新上有特殊重要的地位 ?普朗克从黑体辐射的研究中提出了辐射能量子化理论,随之出现的量子力学、量子物理、量子化学、量子生物学,等等,是人类认识微观世界的基础。 ?爱因斯坦明确提出了光量子理论,光量子的能量E=ν,根据迈克尔逊光干涉实验导致了狭义相对论的出现,形成了新的时空概念及推导出质能互换定律E=mc2; 玻尔在光谱学的成就和量子理论的指导下,提出子氢原子的光谱理论,导致了对原子、分子结构的了解; ?爱因斯坦1917年提出原子系统中不仅有自然辐射,而且有受激辐射,受激光辐射是激光的理论基础;1954年,T.H. Townes发明了NH3受激辐射的微波放大器;1960年,T.H. Maiman做出了红宝石激光器。激光的发现,是人类科学技术发展史上的一次重大突破; ?半导体物理在导致科技进入信息时代的同时,也为光电器件及光信息技术开辟了途径; ?光纤通信,是人们进入信息时代的重大突破; ?超分辩显微术,特别是扫描探针技术,使人们进入观察、操纵,重组原子成为现实; ?超大天文望远镜,特别是哈勃空间望远镜,大大提高了人们认识宇宙的深度、广度; ?光合作用的研究,等等。这些重大的突破和创新,正是知识创新体系中最重要的源泉,在创新体系中属于最高层次。 2　光学知识本身的知识创新主要体现在光学到光子学的飞跃,正像电学到电子学的飞跃。光子学是研究光子的产生,运动和转化的科学,侧重于从微观的角度来研究它的属性。完成光学到光子学飞跃的重大突破和进展主要有: ?半导体超晶格概念和理论的提示,半导体超晶格激光器、量子阱、量子线和量子点激光器的出现; ?微腔量子电动力学效应的发现和垂直腔面发射激光器的问世,是光子学理论和器件的重大突破,是光集成的基础; ?非线性导波光学的发展,导致了光通信技术上的三大突破;孤子激光器和光孤子传输,光纤放大器,和波分复用技术; ?光子材料和光子器件的发展,光子晶体的研究正出现突破,光子晶体的研究与上个世纪半导体的研究有着同样重大的意义; ?光存储和广义三维光存储的进展; ?光双稳、光互联和光子计算机的进展; ?量子光学的进展,量子纠缠态、量子通信和量子计算机已初见端倪,等等; 3　激光在知识和技术创新体系中居于重要地位和光纤技术一道是光子学的主要依托,将在下世纪———光子世纪担纲重要的角色,关于激光的历史作用,王大珩院士有一段精辟的论述: “60年代激光的问世,堪称本世纪物理学重大进展之一,是光学方面具有革命意义的重大突破。基于它所具有的前所未有的性质,对于光的本质,以及光与物质相互作用都具有划时代的认识。我们知道,X光在研究物质上将近一个世纪,还有其生命力,还用以研究较复杂的分子(生物分子),而激光所开辟的研究物质动态及反应的手段,它的生命力将更长,必将成为即将到来的下个世纪(21世纪)的重要科学研究对象”。激光是创新体系中的重要一环。光电检测技术的发展及应用钟丽云 (昆明理工大学激光研究所,昆明　650051) 检测技术在国民经济的各个行业中,起着举足轻重的作用,无论科学研究、产品质量及自动控制都需要检测,利用现代光电子技术作为检测手段,具有无接触、无损、远距离、抗干扰能力强、受环境影响小、检测速度快、测量精度高等优越性,是当今检测技术发展的主要方向。利用光的干涉、衍射和散射进行检测已经有很长的历史, 由台曼干涉仪到莫尔条纹,然后到散斑,再到全息干涉,出现了一个个干涉场,物理量(如位移、温度、压力、速度、折射率等)的测量不再需要一个个的测量,而是整个物理量场一起进行。自从激光出现以后,电子学领域的许多探测方法(如外差、相关、取样平均、光子计数等)被引入,使测量灵敏度和测量精度得到大大提高。光纤技术的出现,由于光纤能控制光束的传播路径,使调制的方法增多,接收更为方便,同时它能进入物体内部,扩大了测量范围,提高了测量精度,甚至可以事先铺设在各种建筑物内部,作实时监测和自动控制等。 CCD固体摄像头的出现 ,由于它是成像的,又很容易和计算机连接,利用图像处理技术,可以提高测量的信噪比,并扩大测量范围,目前它正全面地改造着传统的光学测量方法;由于它的高分辨率,可以直接用于物体外部尺寸,轮廓以及位移和有关物理量的测量。由于图像具有非常高的信息量,特别是彩色CCD,在遥感技术和光纤传感技术中也得到普遍应用。利用光与物质的相互作用,如激光致超声、激光热效应等新的探测方法,在无损检测中也得到广泛应用。随着科学技术的不断发展,新的探测方法还会不断的出现。计算机在光电检测中的应用,不但可以处理大量的测量数据,而且还可以用于设备本身的自诊断,使设备成为真正的智能仪器。某些传统的光学仪器,如照像机和显微镜等,由于采用了新的光信息处理方法,而出现了富里叶光谱仪和断层摄影与计算机成像结合的CT等许多光电子设备;将激光技术和计算机技术相结合,出现了品种繁多的各行各业的光电子仪器设备,如激光相位测距仪、激光多谱勒测速、干涉仪、光纤陀螺、激光排版、激光印刷、VCD光盘以及各种激光治疗仪等。 1 　《激光杂志》2000年第21卷第3期 LASERJOURNAL(Vol121,No.312000)