光電檢測應用中的基礎(chǔ)知識.ppt

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1、光電檢測技術(shù)隨著現(xiàn)代信息檢測技術(shù)的發(fā)展，光子技術(shù)與微電子技術(shù)結(jié)合，相互交叉、相互滲透與補充已經(jīng)成為信息科學技術(shù)的主體之一,具有越來越大的競爭力.序信息檢測技術(shù)光學檢測技術(shù)電子檢測技術(shù)易與物質(zhì)發(fā)生聯(lián)系，傳播速度快,頻帶寬，信息容量大易存儲，可轉(zhuǎn)移，好控制光電檢測技術(shù)本課程所討論的主要內(nèi)容第一章：光電檢測應用中的基礎(chǔ)知識第二章：光電檢測中的常用光源第三章：結(jié)型光電器件第四章：光電導器件第五章：真空光電器件補充：光電測試技術(shù)的一些簡單應用第六章：真空成像器件第七章：固體成像器件第八章：紅外輻射與紅外探測器第9章：光導纖維與光纖傳感器第一章光電檢測應用中的基礎(chǔ)知識被測對像光學系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)換被測

2、對象的信息加載光源信息載體光電探測器信息處理光電檢測系統(tǒng)組成：放大邊緣檢測電動機驅(qū)動門控處理主振激光外徑掃描儀原理圖例：§1.1輻射度學和光度學基本概念紫外輻射可見光輻射X光輻射紅外光輻射光波：波長10納米~1毫米（頻率3*1011~3*1016HZ)范圍的電磁輻射紅、橙、黃、綠、青、藍、紫(100~380nm)(380~780nm)（10~100nm)(780nm~1mm)1.輻射度學對各種電磁輻射進行定量評價的一門科學工具：光接收器件結(jié)果：與光能量相關(guān)的各種物理量評價對象：電磁輻射2.光度學工具：人眼對象：可見光輻射對可見輻射作用于人眼所引起的“光”感覺進行定量評價，是一種生理效

3、應結(jié)果：對人眼刺激大小的各種物理量用下標(e)用下標(v)1.1.1輻射度學基本物理量1.輻射功率（輻射通量）對于輻射源說----單位時間內(nèi)向空間各個方向發(fā)射的總能量。單位：W（瓦特）對于電磁波的傳播----單位時間通過某一截面的電磁波能量對于電磁波的接收----單位時間內(nèi)某一截面接收到的電磁能發(fā)射A1A2傳播A接收如果是多波長輻射，則有：光譜功率譜密度點光源:在某一方向上，在單位立體角內(nèi)發(fā)出的輻射通量（描述輻射體在不同方向上的輻射特性）。2、輻射強度單位：向空間各個方向輻射均勻的點光源：如果輻射是多波長的電磁波則：如果輻射不均勻，則θ方向上的輻射強度，可表示為：dΩθ3、輻射亮度單

4、位：----表征發(fā)光面發(fā)光強弱并與發(fā)光面特性有關(guān)的物理量。面元dS在θ方向的光亮度定義為：此面元在θ方向dΩ體積角內(nèi)的的輻射通量dΦe除立體角的大小dΩ和此面元在觀測方向上的表觀面積cosθ(dS)。如果是多波長輻射則：如果輻射不均勻，則θ方向上的輻亮度，可表示為：N4、輻射出射度----光源單位時間由單位表面積輻射出的電磁能（包括所有方向），或者說單位輻射面發(fā)出的輻通量。用來描述輻射體表面不同位置的輻射特性。dA1dA2單位：W/m2----受照面上單位時間單位表面積接受的輻射能，或單位表面積接受的輻通量。5、輻照度單位：W/m2dA1dA2同樣有：同樣有：1.1.2光度學基本物理

5、量（一）光度學量和輻射度學量的關(guān)系1.光譜靈敏度Kλ及視見函數(shù)Vλ相同波長（λ）不同產(chǎn)生對人眼不同的刺激程度人眼對光的感受是光波長的函數(shù)單位時間內(nèi)發(fā)射、傳播或接收的光量Kλ光譜靈敏度(lm/W)(1)光譜靈敏度光通量(lm流明)定義:視見函數(shù)明視0.55μmλ10.380.7明視暗視0.55μm0.52μmλKm=683（lm/W）0.380.7不同波長的光譜靈敏度，如圖所示：C(2)視見函數(shù)（二）光度學量A1A2A1A2輻射通量單位時間內(nèi)發(fā)射、傳播或接收的輻射能量。復色光時----單位時間內(nèi)發(fā)射、傳播或接收的光量。復色光時1、光通量Alm(流明）W（瓦特）----點光源在某一方向上

6、，單位立體角內(nèi)發(fā)出的輻射通量。----點光源在某一方向上，單位立體角內(nèi)的光通量。2、發(fā)光強度單位：輻射強度單位：（cd坎德拉）dΩ----面元dS在θ方向dΩ體積角內(nèi)的的光通量dΦv除立體角的大小dΩ和此面元在觀測方向上的表觀面積cosθ(dS)。3、光亮度單位：輻射亮度----面元dS在θ方向dΩ體積角內(nèi)的的輻通量dΦe除立體角的大小dΩ和此面元在觀測方向上的表觀面積cosθ(dS)。N4、光出射度----光源單位時間由單位表面積輻射出的光量（包括所有方向），或者說單位輻射面發(fā)出的光通量。dA1dA2單位：lm/m2輻射出射度----光源單位時間由單位表面積輻射出的電磁能（包括所有

7、方向），或者說單位輻射面發(fā)出的輻通量。單位：W/m2----受照面上單位時間單位表面積接受的輻射能，或單位表面積接受的輻通量。5、輻照度單位：lm/m2dA1dA2----受照面上單位時間單位表面積接受的輻射能，或單位表面積接受的輻通量。輻照度單位：W/m2(lx勒克斯）1.1.3其它基本概念1.點源dA⊥θdA某面元上的照度與面元到光源的距離的平方成反比---平方反比定律同時也與面源的方向有關(guān)Ir對于沿各方向勻均輻射的點源點源對面的照度-----光源S總