光电检测-报告

摘要

设计了一种应用于微光夜视仪检测设备中低噪声的光电检测系统，分析了电路中产生的主要噪声，并提出了抑制方法。系统采用光敏二极管作为光电检测器件，并利用单片机实现了光照度的实时显示与超差报警以及与上位机的通信。关键词：单片机；光电检测电路；光电二极管

Ａｂｓｔｒａcｔ

Ａｌｏｗｎｏｉｓｅｌｉｇｈｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒａｎｉｇｈｔｖｉｓｉｏｎｔｅｓｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｗｅａｎａｌｙｚｅｔｈｅｎｏｉｓｅｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｓｔｕｄｙｈｏｗｔｏｃｈｅｃｋｔｈｅｍ．Ｉｎｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅｉｓｕｓｅｄａｓｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｏｒ，ａｎｄａｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｄｉｓｐｌａｙｏｆｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ，ａｌａｒｍａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｈｏｓｔｃｏｍｐｕｔｅｒ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｐhｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ；ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ．

0 引言

夜视技术在军事、工业、农业、科学研究、医药卫生等领域有着广泛的应用，特别是在军事方面的需求是夜视技术发展的原动力。在现代战争中，为了提升战争的突然性以及扩大战争的时间范围和空间范围，需要部队在星光或月光等微弱光照度情况下对战场进行侦查和监控，这就必须依靠夜视技术，所以，微光夜视仪设备的可靠性将直接影响到军队的战斗力。要确保每一个装备的夜视仪都是合格的，就对检测设备的技术指标提出了很高的要求。为模拟实际中的夜天光环境，在微光夜视仪检测设备中的光源要求色温为２８５６Ｋ，光照度的变化不超过±１０％。光应力源是否符合要求直接决定了整套系统工作的稳定性及判断结果的准确度，所以，为了保证检测设备的检测精度以及检测结果的准确性，要求对光源的照度变化进行实时监测。当光源变化超出规定范围时，能够及时报警，提示进行设备维修或光源的更换。

１系统设计与工作原理

系统主要包括：光电检测电路、光照度显示模块、超差报警模块、串口通信模块。具体原理是通过光电检测电路将采集到的外界自然光转换为相应的直流电压信号，再通过ＡＤＣ将电压信号转换为数字信号送入单片机，单片机将数据进行补偿算法获得精确的实际采样值，控制数码管显示实时光照度，一旦光照度不符合设计指标，则通过报警灯及蜂鸣器进行报警，同时，通过ＲＳ２３２串口与上位机进行通信。系统原理框图如图１所示。

图1 光应力源监测系统原理框图

２光电检测电路

光电检测电路是通过将照射于光电探测器上的光通量转化为相应的光电流，再经过电流放大、电压转换等后续电路进一步优化有用信号，最终实现光信号获取的一种方法。这种电路已被广泛用于军事、农业、民用等诸多领域在光电系统中，光电检测电路把接收到的光信号转换成电信号，并对电信号进行放大，再与后面的检测和运算系统对接。光电检测电路在整个光电系统中是非常重要的，它的性能好坏直接决定了整个系统的性能好坏。

２．１光电检测电路的设计

由于本电路中采用的光电探测器的输出信号为电流信号，所以，先要经过前置放大电路将接收到的光信号转换为电流信号再转换为电压信号，但由于光电探测器的输出电流信号比较微弱，所以，在经过前置放大电路后，还需要对电压信号进一步放大到便于下一步微处理器处理的范围。但在测量信号得到放大的同时噪声也被放大，所以，为了测量的精准性，必须使用滤波电路限制噪声的频率范围，将大部分噪声滤除掉。检测电路由前置放大电路、滤波电路和二级放大电路组成，光电检测电路结构框图如图２所示。

设计光电检测电路有３个规则：一是降低电路噪声，提高输出信噪比；二是为避免出现频率失真，要保证电路通频带的范围足够宽；三是为保证输出信号功率大，后续电路的输入阻抗要与检测电路匹配。

光电检测器件采用普通ＰＮ结硅光电二极管。因为光电二极管本身具有优越的光电线性特性和频率特性好、较小的暗电流、良好的稳定性，光电二极管的工作模式又可以分为两类：１）光导模式，在光电二极管两端加反向偏置电压；２）光伏模式，在光电二极管两端不加电压直接与负载相连。前一种模式的时间常数较小，造成这样结果的主要原因是外加反向偏置电压可以减小结电容，因此，可以用在脉冲和高频调制光的探测上。光导模式的主要缺点就是暗电流的干扰比较大。与此相反，后一种模式中的暗电流影响非常小，所以电路噪声小，在恒定和低速调制微弱光的测量上有着更大的优势。ＰＮ结光电二极管比ＰＩＮ结光电二极管的输出电流大。ＰＩＮ结光电二极管更适合在反向偏压下工作。前置放大器采用集成运算放大器。光电二极管与集成运放的连接方法属于电流放大型，光电二极管和运算放大器的两个输入端同极性相连，电阻Ｒ１作为反馈电阻。

图３中，由于在光电二极管两端没有加反向偏置电压，所以暗电流非常小，这就减小了输出噪声。

输出电压：

1SC so R I U =

式中：I s c ———光电二极管产生的光电流。

２．２ 电路噪声的估计与降低方法

图３所示电路中，所产生的噪声主要包括光电二极管的散粒噪声，光电二极管内阻所产生的热噪声，反馈电阻Ｒ１产生的热噪声以及运算放大器所产生的噪声。

设Ins 为光电二极管的散粒电流，sc I 为光电二极管的光电流，Δｆ 为电路的通频带。则：

sc 2

ns I 2I e =△?

设nd I 为光电二极管内阻所产生的的热噪声电流，Ｒｄ为光电二极管的内阻，则:

d R f k ?=4I 2nd

设nf U 为反馈电阻Ｒ１产生的热噪声电压，则：

14fR KT U nf ?=

设n E ，n I 分别为放大器的等效输入噪声电压和等效输入噪声电流，则光电检测电路的输出总电压为：

nf d

n n nd ns sc O U R R E I I I I U +++++=1)( 输出电压1R I U sc so =，所以输出噪声电压为：

nf d n n nd ns so o no U R R E I I I U U U ++

++=-=1)( 光电检测电路的输出信噪比ＳＮＲ为： f sc d sc n sc n d sc sc no so R I f KT R I E I I R I f I f e U U ?+++?+?=22221

从上述公式可以看出，电路的信噪比与很多因素有关。电路的光电流sc I 越大，则信噪比越大，所以，应该选择灵敏性高的光电二极管以提高信噪比。通频带Δｆ 越小，则输出信噪比越大，所以，应该在后级电路使用滤波电路以限制通频带，但通频带又不能过于狭窄，以免输出信号产生频率失真。集成运放的等效输入噪声电压Ｅｎ和等效输入噪声电流Ｉｎ越小，则输出信噪比越大，所以，应该选择噪声小的低噪声高精度集成运放，可以有效地减小噪声提高信噪比。另外电路的工作环境温度Ｔ 越小，输出信噪比越大。所以，要尽可能使检测电路在较低的温度环境下工作。

在实际应用中，可以在前置放大电路后面连接低通滤波器以过滤高频噪声，因为噪声以高频为主，所以，低通滤波器可以有效地提高输出信噪比二阶低通滤波器电路如图４所示。

传递函数为

2s s up(s)up(s))()(12i(s)o(s)u RC)(RC ]A -[31A )1(U U (s)A ++=+==

+S i S U U R R

其中 1

2up R R 1(s)A += 令c

R f j S πω21,0==，得电压放大倍数

())A -3j )(-(1A U A up 2up o u o

o i f f f f U +==

２．３ 改进型的光电检测电路

为了降低噪声带宽，可以采用改进型光电检测电路，如图５所示。

运算放大器Ａ１和Ａ２构成的复合放大器对测量信号的频带没有影响，却可以降低噪声的带宽。图３中的增益响应特性取决于由Ｒ３，Ｒ４，Ｃ８构成的内反馈。在通过直流电流时，由于Ｃ８的电容特性，反馈断开。这时电路的增益为Ａ１·Ａ２（Ａ１，Ａ２分别是Ａ１，Ａ２的开环增益）。通过设置Ｒ３Ｒ４可以限制电路噪声的带宽。此增益曲线共有两次下降，一次是因为放大器的开环增益极点而导致的，另一次是因为Ｒ３和Ｃ８组成的积分器响应极点。当频率继续增大时，通过设置Ｒ３Ｒ４＜＜１，那么复合放大器总的开环增益Ａ１Ｒ３Ｒ４＜＜Ａ１，这样就可以缩小复合放大器的频响范围。从而使噪声的频带变小，而信号频带基本不受影响。

如果Ｒ２比较大，则容易产生直流误差，所以电路中加入Ｒ５进行补偿。Ｃ１０的作用是消除Ｒ５的杂散噪声。Ｃ７是消振电容，它的加入减小了噪声的带宽。

３ 光照度显示与超差报警模块

３．１ 硬件设计

此模块接收到前置光电检测电路直流电压信号后进行ＡＤ 转换，其中的ＡＤＣ 选用单片机ＡＴｍｅｇａ１６集成的１０位ＡＤＣ，监测精度为１２１０＝１１０２４≈０．１％，可以充分满足我们的技术指标要求。转换后的数据经单片机ＡＴｍｅｇａ１６进行补偿运算，再经过实验确定恢复实测光照度数据，由单片机控制数码管进行显示，当光照度变化超出技术指标要求时，单片机控制

报警灯与蜂鸣器报警。同时，通过串口将监测到的光照度数据与报警信息通过ＲＳ２３２串口发送到电脑的上位机上。模块框图如图６所示。

３．２单片机软件设计

本系统单片机程序设计主要包括以下几点：

ｕｉｎｔｍｅｇａ１６＿ａｄ（）：ＡＶＲ单片机根据接收到的直流电压信号进行ＡＤ转换，将接收到的模拟信号转换成数字信号；

ｕｉｎｔｍｅｇａ１６＿ａｄ＿ａｖｅｒａｇｅ（）：为减小误差将连续几次测量的数据进行平均后再作为最终数据输出；

ｖｏｉｄｓｈｏｗ（ｕｃｈａｒｊ，ｕｃｈａｒｋ）：数码管显示子程序，将光照度数据在数码管上进行显示；

ｖｏｉｄａｌｅｒｔ（ｕｉｎｔｐ）：报警子程序，当光照度数据超出正常范围时，由单片机控制报警灯闪亮，同时蜂鸣器响起；

ｖｏｉｄｕａｒｔ＿ｉｎｉｔ（ｕｉｎｔｂａｕｄ）：串口通信初始化子程序；

ｖｏｉｄｕａｒｔ＿ｓｅｎｄ（ｕｃｈａｒｄａｔａ）：串口发送数据到主机。

在程序中，接收到的模拟量是光电检测电路输出的直流电压信号，此信号因为光电二极管的线性特性，应与监测的光照度成正比，通过调节光源的输入电流大小，可以调节光照度，使用照度计记录不同输出电压时的光照度，利用在实验中测量得到的数据可以得出比例常数，实验数据见表１。

通过表１可以得出，光照度与输出直流电压信号的比例常数约为１７１．２，可以在单片机中通过编程将监测信号还原成实际环境中的光照度。

４系统测试记录

通过串口可以将监测系统监测到的光照度信息、报警信息与设定报警上下限，输入计算机，存储进数据库进行记录和查询，记录结果如图７所示。

通过现场测量与高精度的照度计的测量结果进行比较，误差在±２LUX以内，同时报警功能工作正常，系统符合设计指标。

５结语

文中所述的光电监测与显示报警系统具有精度高、成本低、适用性广的特点。通过改进电路降低了噪声的影响，经实际测试，满足了信号测量的要求，只要改变单片机内的程序便可执行更多其它控制功能，有很大的发展前景。本方法既适

用于检测微弱信号，也适用于一般光信号的检测。

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照度实验报告

照度实验报告 一、背景 作业场所的合理采光与照明，对生产中的效率、卫生和安全都有重要的意义。它是工作 场所设计中的重要项目，无论是天然采光还是人工照明，其主要目的都是给人们的生活和生 产提供必需的视觉条件。 适当的照度设计应遵循工效学的原则，使照度设置达到保证物体的轮廓立体视觉，有利 于辨认物体的高低，深浅，前后远近及相对位置，有利于眼睛的辨色能力，有利于大视野， 降低疲劳、减少错误和工伤事故的发生。提高照度值可以提高识别速度和主体视觉，从而提 高工作效率和准确度。但照度值提高到使人产生眩光时，会降低工作效率。此外，利用照明 设计对人的情绪的影响，根据场所功能的需求，可使光环境对人产生兴奋或抑制的作用。在 绿色照明理念的指导下，人工照明应考虑节能和环保的要求。 二、实验目的 正确熟悉和使用照度计，采集光环境数据，并通过分析数据来判断光环境的照度是否合 理，假如不合理则提出合理的改善措施。 三、实验场所 上海海洋大学图书馆二楼大厅自习室（室外） 四、实验要求 1、照度采集 2、对自习室的照度情况进行分析 3、分析光照度合理性，并提出改善措施 五、分析 1、主观分析 （1）、主观评价调查数据 （2）、主观评价结果分析 a、计算每个项目的评分s(n): s(n)= 式中，s（n）为第n个项目的评分 p（m）为第m个状态的分值，其中，p（1）=0，p（2）=10，p（3）=50，p（4）=100， v （n,m）为第n个评价项目的第m个状态所得的票数。所以： s(1)= s(2)= s(3)= s(4)= s(5)= s(6)= =16.4 =10.8 =12.4 =12.6 =12.4 =12.6 s(7)= s(8)= s(9)= s(10)= b、计算总的光环境指数 s s= =9.2 =8.2 =9.4 =10 式中，w（n）为第n个评价项目权值，设其权值均为1 所以: s=11.4 为了便于分析和确定评价结果,本方法将光环境质量按光环境的指数范围分为四个质量 等级,其质量等级的划分及其含意如下表所示: 因为10<11.4<=50所以根据上表的结论，本实验的光环境质量等级为3，含义是： 问题较大 2、客观分析（照度数据采集及分析）（1）、照度采集现场 在进行照度值测量的时间点上我们选择了一个晴朗的下午2点~3点之间，光照十分充足， 因为时间和条件的限制就没有对阴天和晚上进行测量和分析。 图书馆二楼自习室现场

硅光电池特性测试实验报告

硅光电池特性测试实验报告 系别：电子信息工程系 班级：光电08305班 组长：祝李 组员：贺义贵、何江武、占志武 实验时间：2010年4月2日 指导老师：王凌波 2010.4.6

目录 一、实验目的 二、实验内容 三、实验仪器 四、实验原理 五、注意事项 六、实验步骤 七、实验数据及分析 八、总结

一、实验目的 1、学习掌握硅光电池的工作原理 2、学习掌握硅光电池的基本特性 3、掌握硅光电池基本特性测试方法 4、了解硅光电池的基本应用 二、实验内容 1、硅光电池短路电路测试实验 2、硅光电池开路电压测试实验 3、硅光电池光电特性测试实验 4、硅光电池伏安特性测试实验 5、硅光电池负载特性测试实验 6、硅光电池时间响应测试实验 7、硅光电池光谱特性测试实验 设计实验1：硅光电池光控开关电路设计实验 设计实验2：简易光照度计设计实验 三、实验仪器 1、硅光电池综合实验仪 1个 2、光通路组件 1只 3、光照度计 1台 4、2#迭插头对（红色，50cm） 10根 5、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根 6、三相电源线 1根 7、实验指导书 1本 8、20M 示波器 1台 四、实验原理 1、硅光电池的基本结构 目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN结原理﹑光电效应理论和光伏电池产生机理。 零偏反偏正偏 图 2-1. 半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区 图2-1是半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区，当P型和N型半导体材料结合

光电检测总结

第一章概论 1.检测技术的概念与分类。 定义：确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作 检测技术分类 按工作原理：机械式阻抗式电量式光电式辐射式 按工作方式：接触式，非接触式 按工作物质：电量式，非电量式 2.光电检测技术特点，光电检测系统组成。 特点：光电检测技术以激光、红外、光纤等现代光电器件为基础，通过对载有被检测 光学变换电路处理 第二章基础知识 电磁波谱图

i o V P V S 光谱光视效率函数 器件的基本特性参数 响应特性 噪声特性 量子效率 线性度 工作温度 一、响应特性 １．响应度（或称灵敏度）：是光电探测器输出信号与输入光功率之间关系的度量。描 述的是光电探测器件的光电转换效率。 响应度是随入射光波长变化而变化的 响应度分电压响应率和电流响应率 电压响应率： 光电探测器件输出电压与入射光功率之比 电流响应率：光电探测器件输出电流与入射光功率之比 ２．光谱响应度：探测器在波长为λ的单色光照射下，输出电压或电流与入射的单色光功率之比 ３．积分响应度：检测器对各种波长光连续辐射量的反应程度． ４．响应时间：响应时间τ是描述光电探测器对入射光响应快慢的一个参数. 上升时间：入射光照射到光电探测器后，光电探测器输出上升到稳定值所需要的时间。 下降时间：入射光遮断后，光电探测器输出下降到稳定值所需要的时间。 ５．频率响应：光电探测器的响应随入射光的调制频率而变化的特性称为频率响应

二、噪声特性 在一定波长的光照下光电探测器输出的电信号并不是平直的，而是在平均值上下随机地起伏，它实质上就是物理量围绕其平均值的涨落现象 用均方噪声来表示噪声值大小 噪声的分类及性质 外部干扰噪声:人为干扰噪声的和自然干扰噪声。 人为干扰：电子设备的干扰噪声。如焦距测量仪在日光灯下，人的走动对干涉仪的光程影响。 自然干扰：雷电、太阳等。如光电导盲器在太阳下 内部噪声:人为噪声和固有噪声两类。 人为噪声：如工频交流电（50Hz)、测试仪器的散热风扇引起的光路变化。 固有噪声：散粒噪声、热噪声、产生-复合噪声、1/f噪声、温度噪声 光电探测器常见的噪声 热噪声：载流子无规则的热运动造成的噪声。热噪声存在于任何电阻中，热噪声与温度成正比，与频率无关，热噪声又称为白噪声。 散粒噪声：入射到光探测器表面的光子是随机的，光电子从光电阴极表面逸出是随机的，PN结中通过结区的载流子数也是随机的。 散粒噪声也是白噪声，与频率无关。散粒噪声是光电探测器的固有特性，对大多数光

光电探测技术实验报告

光电探测技术实验报告 班级：08050341X 学号：28 姓名：宫鑫

实验一光敏电阻特性实验 实验原理: 光敏电阻又称为光导管,是一种均质的半导体光电器件,其结构如图(1)所示。由于半导体在光照的作用下,电导率的变化只限于表面薄层,因此将掺杂的半导体薄膜沉积在绝缘体表面就制成了光敏电阻，不同材料制成的光敏电阻具有不同的光谱特性。光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。 实验所需部件: 稳压电源、光敏电阻、负载电阻（选配单元）、电压表、 各种光源、遮光罩、激光器、光照度计（由用户选配） 实验步骤: 1、测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻 观察光敏电阻的结构,用遮光罩将光敏电阻完全掩 盖,用万用表测得的电阻值为暗电阻 R暗,移开遮光罩，在环境光照下测得的光敏电阻的 阻值为亮电阻，暗电阻与亮电阻之差为光电阻，光 电阻越大，则灵敏度越高。 在光电器件模板的试件插座上接入另一光敏电阻， 试作性能比较分析。 2、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流 按照图(3)接线，电源可从+2~+8V间选用，分别在暗光和正常环境光照下测出输出电压V暗和V亮则暗电流L暗=V暗/R L,亮电流L亮=V亮/R L，亮电流与暗电流之差称为光电流，光电流越大则灵敏度越高。 分别测出两种光敏电阻的亮电流，并做性能比较。 图（2）几种光敏电阻的光谱特性 3、伏安特性: 光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系。 按照图(3)分别测得偏压为2V、4V、6V、8V、10V、12V时的光电流，并尝试高照射光源的光强，测得给定偏压时光强度的提高与光电流增大的情况。将所测得的结果填入表格并作出V/I曲线。 注意事项: 实验时请注意不要超过光电阻的最大耗散功率P MAX, P MAX=LV。光源照射时灯胆及灯杯温度均很高，请勿用手触摸，以免烫伤。实验时各种不同波长的光源的获取也可以采用在仪器上的光源灯泡前加装各色滤色片的办法，同时也须考虑到环境光照的影响。

逸出功的测定实验报告

光电效应测普朗克常数 在近代物理学中，光电效应在证实光的量子性方面有着重要的地位。1905 年爱因斯坦在普朗克量子假说的基础上圆满地解释了光电效应，约十年后密立根以精确的光电效应实验证实了爱因斯坦的光电效应方程，并测定了普朗克常数。而今光电效应已经广泛地应用于各科技领域，利用光电效应制成的光电器件（如：光电管、光电池、光电倍增管等）已成为生产和科研中不可缺少的器件。 【实验目的】 1. 测定光电效应的基本特性曲线，加深对光的量子性的理解； 2. 学习验证爱因斯坦光电方程的实验方法，并测定普朗克常数。 【实验仪器】 ZKY—GD1光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片（五个）、光阑（两个）、光电管、测试仪（含光电管和微电流放大器） 图1 实验仪器实物图 【实验原理】 1.光电效应与爱因斯坦方程 用合适频率的光照射在某些金属表面上时，会有电子从金属表面逸出，这种现象叫做光电效应，从金属表面逸出的电子叫光电子。为了解释光电效应现象，爱因 斯坦提出了“光量子”的概念，认为对于频率为的光波，每个光子的能量为

式中，为普朗克常数，它的公认值是=6.626。 按照爱因斯坦的理论，光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时，光子把全部能量传递给电子，电子所获得的能量，一部分用来克服金属表面对它的约束，其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。爱因斯坦提出了著名的光电方程： （1）式中，为入射光的频率，为电子的质量，为光电子逸出金属表面的初速 度，为被光线照射的金属材料的逸出功，为从金属逸出的光电子的最大初动能。 由（1）式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极，直至阳极电位低于某一数值时，所有光电 子都不能到达阳极，光电流才为零。这个相对于阴极为负值的阳极电位被称为光电效应的截止电压。 显然，有 （2）代入（1）式，即有 （3）由上式可知，若光电子能量，则不能产生光电子。产生光电效应的最低频率是，通常称为光电效应的截止频率。不同材料有不同的逸出功，因

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。

光电检测实验报告(2)硅光电池

光电检测实验报告 实验名称：硅光电池特性测试实验实验者： 实验班级： 实验时间： 指导老师：宋老师

一：实验目的 1、学习掌握硅光电池的工作原理 2、学习掌握硅光电池的基本特性 3、掌握硅光电池基本特性测试方法 4、了解硅光电池的基本应用 二、实验内容 1、硅光电池短路电路测试实验 2、硅光电池开路电压测试实验 3、硅光电池光电特性测试实验 4、硅光电池负载特性测试实验 5、硅光电池光谱特性测试实验 三、实验仪器 1、硅光电池综合实验仪 1个 2、光通路组件 1只 3、光照度计 1台 4、2#迭插头对（红色，50cm） 10根 5、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根 6、三相电源线 1根 7、实验指导书 1本 8、20M 示波器 1台

四、实验步骤 1、硅光电池短路电流特性测试： （1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。 （2）“光照度调节”调到最小，连接好光照度计，直流电源调至最小，打开照度计，此时照度计的读数应为0。 （3）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。 （4）按图2-11所示的电路连接电路图 （5）记录下此时的电流表读数I即为硅光电池短路电流。 图2-11 硅光电池短路电流特性测试 2、硅光电池开路电压特性测试 （1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4

与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。 （2）“光照度调节”调到最小，连接好光照度计，直流电源调至最小，打开照度计，此时照度计的读数应为0。 （3）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。 （4）按图2-12所示的电路连接电路图 （5）记录下此时电压表的读数u即为硅光电池开路电压。 图2-12 硅光电池开路电压特性测试 3、硅光电池伏安特性测试 （1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。 （2）“光照度调节”调到最小，连接好光照度计，直流电源调至最小，打开照度计，此时照度计的读数应为0。 （3）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。 （4）电压表档位调节至2V档，电流表档位调至200uA档，将“光照度调节”旋钮逆时针调节至最小值位置。

光电探测实验报告

光电探测技术 实验报告 班级：10050341 学号：05 姓名：解娴

实验一光敏电阻特性实验 一、实验目的 1.了解一些常见的光敏电阻的器件的类型； 2.了解光敏电阻的基本特性； 3.测量不同偏置电压下的光敏电阻的电压与电流，并作出V/A曲线。 二、实验原理 伏安特性显示出光敏电阻与外光电效应光电元件间的基本差别。这种差别是当增加电压时，光敏电阻的光电流没有饱和现象，因此，它的灵敏度正比于外加电压。 光敏电阻与外光电效应光电元件不同，具有非线性的光照特性。各种光敏电阻的非线性程度都是各不相同的。 大多数场合证明，各种光敏电阻均存在着分析关系。这一关系为 式中，K为比例系数；是永远小于1的分数。 光电流的增长落后于光通量的增长，即当光通量增加时，光敏电阻的积分灵敏度下降。 这样的光照特性，使得解算许多要求光电流与光强间必需保持正比关系的问题时不能利用光敏电阻。 光照的非线性特性并不是一切光敏半导体都必有的。目前已有就像真空光电管—样，它的光电流随光通量线性增大的光敏电阻的实验室试样。光敏电阻的积分灵敏度非常大，最近研究出的硒—鎘光敏电阻达到12A／lm，这比普通锑、铯真空光电管的灵敏度高120，000倍。

三、实验步骤 1、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流 按照图1接线，电源可从+2V～+8V间选用，分别在暗光和正常环境光照下测出输出电压V暗和V亮。则暗电流L暗=V暗/RL,亮电流L亮=V亮/RL，亮电流与暗电流之差称为光电流，光电流越大则灵敏度越高。 2、伏安特性 光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系即为伏安特性。按照图1接线，分别测得偏压为2V、4V、6V、8V、10V时的光电流，并尝试高照度光源的光强，测得给定偏压时光强度的提高与光电流增大的情况。将所测得的结果 填入表格并做出V/I曲线。 图1光敏电阻的测量电路 偏压2V4V6V8V10V12V 光电阻I 四、实验数据 实验数据记录如下： 光电流： E/V246810 U/V0.090.210.320.430.56 I/uA1427.54255.270.5 暗电流：0.5uA 实验数据处理：

光电检测实验报告

光电检测试验报告 专业：应用物理学 姓名：叶长军 学号：10801030125 指导教师：王颖 实验时间：2011.4 重庆理工大学光电信息学院

实验一 光敏电阻特性实验 实验原理: 利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器叫光敏电阻。光敏电阻采用梳 状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。 内光电效应发生时，光敏电阻电导率的改变量为： p n p e n e σμμ?=???+??? ，e 为 电荷电量，p ?为空穴浓度的改变量，n ?为电子浓度的改变量，μ表示迁移率。当两端加上电压U 后，光电流为：ph A I U d σ=??? 式中A 为与电流垂直的表面，d 为电极间的间距。在一定的光照度下，σ?为恒定的值，因而光电流和电压成线性关系。 光敏电阻的伏安特性如图1-2所示，不同的光照度可以得到不同的伏安特性，表明 电阻值随光照度发生变化。光照度不变的情况下，电压越高，光电流也越大，光敏电阻的工作电压和电流都不能超过规定的最高额定值。 图1-2光敏电阻的伏安特性曲线 图1-3 光敏电阻的光照特性曲线 实验仪器: 稳压电源、光敏电阻、负载电阻（选配单元）、电压表、各种光源、遮光罩、激光器、光照度计（做光照特性测试，由用户自备或选配） 实验步骤: 1. 测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻 观察光敏电阻的结构,用遮光罩将光敏电阻完全掩盖,用万用表欧姆档测得的电阻值为 暗电阻R 暗,移开遮光罩，在环境光照下测得的光敏电阻的阻值为亮电阻R 亮，暗电阻 与亮电阻之差为光电阻，光电阻越大，则灵敏度越高。 在光电器件模板的试件插座上接入另一光敏电阻，试作性能比较分析。 2. 光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流 按照图1-5接线，分别在暗光及有光源照射下测出输出 电压暗和U 亮，电流L 暗=U 暗/R,亮电流L 亮=U 亮/R ，亮电流 与暗电流之差称为光电流，光电流越大则灵敏度越高。 3. 光敏电阻的伏安特性测试 按照上图接线，电源可从直流稳压电源+2~+12V 间选用， 每次在一定的光照条件下，测出当加在光敏电阻上电压 为 +2V ；+4V ；+6V ；+8V ；+10V ；+12V 时电阻R 两端的电压U R ，

南京理工大学-光电检测技术总结汇编

习题01 一、填空题 1、通常把对应于真空中波长在（0.38m μ）到（0.78m μ ）范围内的电磁辐射称为光辐射。 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）。 4、光量Q ：?dt φ，s lm ?。 5、光通量φ：光辐射通量对人眼所引起的视觉强度值，单位：流明lm 。 6、发光强度I ：光源在给定方向上单位立体角内所发出的光通量，称为光源在该方向上的发光强度，ωφd d /，单位：坎德拉)/(sr lm cd 。 7、光出射度M ：光源表面单位面积向半球面空间内发出的光通量，称为光源在该点的光出射度，dA d /φ,单位：2/m lm 。 8、光照度E ：被照明物体单位面积上的入射光通量，dA d /φ，单位：勒克斯lx 。 9、光亮度L ：光源表面一点的面元dA 在给定方向上的发光强度dI 与该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积之比，称为光源在该方向上的亮度，)cos /(θ?dA dI ，单位：2/m cd 。 10、对于理想的散射面，有Ee= Me 。 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e φ：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、辐射强度e I ：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)。 4、辐射出射度e M ：辐射体在单位面积内所辐射的通量，单位为2/m W 。 5、辐射照度e E ：单位面积内所接收到的辐射通量，单位为2/m W 。 6、辐射亮度e L ：由辐射表面给定方向发射的辐射强度，除于该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积。单位为)/(2sr m W ?。 7、光谱响应度：探测器在波长为λ的单色光照射下，输出电压或电流与入射的单色光功率之比。 8、朗伯定律：发光体在各方向上的辐射亮度一致，有θcos o e I I =。 9、光学多普勒效应：运动物体能改变入射于其上的光波频率。 10、黑体：是一个理想的余弦辐射体，其亮度与方向无关。 11、积分响应度：光电探测器输出的电流或电压与入射总通量之比。

光电探测实验报告

* * 光电探测技术 实验报告

* * 班级：10050341 学号：05 姓名：解娴 实验一光敏电阻特性实验 一、实验目的 1.了解一些常见的光敏电阻的器件的类型； 2.了解光敏电阻的基本特性； 3.测量不同偏置电压下的光敏电阻的电压与电流，并作出V/A曲线。

二、实验原理 伏安特性显示出光敏电阻与外光电效应光电元件间的基本差别。这种差别是当增加电压时，光敏电阻的光电流没有饱和现象，因此，它的灵敏度正比于外加电压。 光敏电阻与外光电效应光电元件不同，具有非线性的光照特性。各种光敏电阻的非线性程度都是各不相同的。 大多数场合证明，各种光敏电阻均存在着分析关系。这一关系为 I kα =Φ Φ 式中，K为比例系数；是永远小于1的分数。 光电流的增长落后于光通量的增长，即当光通量增加时，光敏电阻的积分灵敏度下降。 这样的光照特性，使得解算许多要求光电流与光强间必需保持正比关系的问题时不能利用光敏电阻。 光照的非线性特性并不是一切光敏半导体都必有的。目前已有就像真空光电管—样，它的光电流随光通量线性增大的光敏电阻的实验室试样。光敏电阻的积分灵敏度非常大，最近研究出的硒—鎘光敏电阻达到12A／lm，这比普通锑、铯真空光电管的灵敏度高120，000倍。 三、实验步骤 1、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流 按照图1接线，电源可从+2V～+8V间选用，分别在暗光和正常环境光照下测出输出电压V暗和V亮。则暗电流L暗=V暗/RL,亮电流L亮=V亮/RL，亮电流与暗电流之差称为光电流，光电流越大则灵敏度越高。 2、伏安特性 光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系即为伏安特性。按照图1

光电实验报告.

长春理工大学 光电信息综合实验一实验总结 名：赵儒桐 学号：S1******* 专业：信息与通信工程学院：电子信息工程2016年5月20号

实验一：光电基础知识实验 1、实验目的 通过实验使学生对光源，光源分光原理，光的不同波长等基本概 念有具体认识。 2、实验原理 本实验我们分别用了普通光源和激光光源两种。普通光源光谱 为连续光谱，激光光源是半导体激光器。在实验中我们利用分光三棱镜可以得到红橙黄绿青蓝紫等多种波长的光辐射。激光光源发射出来的是波长为630 纳米的红色光。 3、实验分析 为了找到光谱需要调节棱镜，不同的面对准光源找出光谱，棱镜的不同面对准光源产生的光谱清晰度不同，想要清晰的光谱就需要通过调节棱镜获得。 实验二：光敏电阻实验 1、实验目的 了解光敏电阻的光照特性，光谱特性和伏安特性等基本特性。 2、实验原理 在光线的作用下，电子吸收光子的能量从键和状态过渡到自由状态，引起电导率的变化，这种现象称为光电导效应。光电导效应是半导体材料的一种体效应。光照越强，器件自身的电阻越小。光敏电阻无极性，其工作特性与入射光光强，波长和外加电压有关。 3、实验结果

当 光敏电阻的工作电压（Vcc ）为+5V 时，通过实验我们看出来 改变光照度的值，光源的电流值是发生变化的。光照度增加电流值也 是增加的。测得实验数据如表2-1 : 光敏电阻光照特性实验数据 光照度 （Lx ） 20 40 60 80 100 120 140 160 180 电流mA 0.37 0.52 0.68 0.78 0.88 1.00 1.07 1.18 1.24 表2-1光敏电阻光照特性实验数据 得到的光敏电阻光照特性实验曲线: 光敏电阻伏安特性实验数据 型号：G5528 电压 （U ） 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 照度 （Lx ） 50 电流 （mA 0 0.05 0 .11 0. 17 0.2 4 0.29 0.35 0 1.42 0. 48 0.5 4 0.6 100 电流 （mA 0 0.09 0 .19 0. 28 0.3 3 0.48 0.58 0 .67 0. 77 0.8 7 0.95 150 电流 （mA 0.12 0 .24 0. 37 0.4 9 0.62 0.74 0.87 0. 98 1.1 2 1.19 通过实验我们看出光敏电阻的光电流值随外加电压的增大而增 大，在光照强度增大的情况下流过光敏电阻的电流值也是增大的， 得 到 数据如表2-2。 光敏电阻光照特性实验曲线 图2.1

光电检测课程总结

1.光电检测技术的特点 高精度：从地球到月球激光测距的精度达到1米。 高速度：光速是最快的。 远距离、大量程：遥控、遥测和遥感。 非接触式检测：不改变被测物体性质的条件下进行测量。 寿命长：光电检测中通常无机械运动部分，故测量装置寿命长，工作可靠、准确度高，对被测物无形状和大小要求。 数字化和智能化：强的信息处理、运算和控制能力。 2.简述本征吸收、杂质吸收。 本征吸收:电子从价带激发到导带引起的吸收称为本征吸收, 当一定波长的光照射到半导体上时，电子吸收光后能从价带跃迁入导带，显然，要发生本征吸收，光子能量必须大于半导体的禁带宽度Eg。 杂质吸收:由光纤材料的不纯净而造成的附加吸收损耗 (二章38-43)3.外光电效应、内光电效应、光伏效应 外光电效应：固体受光照后从其表面逸出电子的现象称为光电发射效应或外光电效应。当金属或半导体受到光照射时，其表面和体内的电子因吸收光子能量而被激发，如果被激发的电子具有足够的能量，足以克服表面势垒而从表面离开，产生了光电子发射效应。被光逸出的电子称为光电子,基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。 内光电效应：物质受到光辐射的作用后，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。 (二章57）光伏效应：又称光生伏特效应，是指由内建电场形成势垒，此势垒将光照产生的电子空穴对分开，从而在势垒两侧形成电荷堆积，产生光生电动势的效应。 (二章91-112)4.简述光电探测器的特性参数。 响应特性、噪声特性、量子效率、线性度、工作温度 响应度（或称灵敏度）：是光电探测器输出信号与输入光功率之间关系的量度。描述的是光电探测器件的光电转换效率(响应度是随入射光波长变化而变化的,响应度分电压响应率和电流响应率)[电压响应度:光电探测器件输出电压与入射光功率之比;电流响应度:光电探测器件输出电流与入射光功率之比;光谱响应度：探测器在波长为λ的单色光照射下，输出电压或电流与入射的单色光功率之比;积分响应度：检测器对各种波长光连续辐射量的反应程度;响应时间：响应时间τ是描述光电探测器对入射光响应快慢的一个参数(上升时间：入射光照射到光电探测器后，光电探测器输出上升到稳定值所需要的时间。下降时间：入射光遮断后，光电探测器输出下降到稳定值所需要的时间。);频率响应：光电探测器的响应随入射光的调制频率而变化的特性称为频率响应] 噪声特性:在一定波长的光照下光电探测器输出的电信号并不是平直的，而是在平均值上下随机地起伏，它实质上就是物理量围绕其平均值的涨落现象[光电探测器常见的噪声：热噪声、散粒噪声、产生-复合噪声、1/f噪声] 工作温度：工作温度就是指光电探测器最佳工作状态时的温度。光电探测器在不同温度下，性能有变化。 5.光子器件和热电器件的区别 光子器件：响应波长有选择性，一般有截止波长，超过该波长，器件无响应。响应快，吸收辐射产生信号需要的时间短，一般为纳秒到几百微秒。 热电器件：响应波长无选择性，对可见光到远红外的各种波长的辐射同样敏感，响应慢，一

光电探测器特性测量实验报告

实验1 光电探测器光谱响应特性实验 实验目的 1. 加深对光谱响应概念的理解； 2. 掌握光谱响应的测试方法； 3. 熟悉热释电探测器和硅光电二极管的使用。 实验内容 1. 用热释电探测器测量钨丝灯的光谱特性曲线； 2. 用比较法测量硅光电二极管的光谱响应曲线。 实验原理 光谱响应度是光电探测器对单色入射辐射的响应能力。电压光谱响应度 ()v R λ定义为在波长为λ的单位入射辐射功率的照射下，光电探测器输出的信号 电压，用公式表示，则为 () ()() v V R P λλλ= (1-1) 而光电探测器在波长为λ的单位入射辐射功率的作用下，其所输出的光电流叫做探测器的电流光谱响应度，用下式表示 () ()() i I R P λλλ= (1-2) 式中，()P λ为波长为λ时的入射光功率；()V λ为光电探测器在入射光功率 ()P λ作用下的输出信号电压；()I λ则为输出用电流表示的输出信号电流。为简 写起见，()v R λ和()i R λ均可以用()R λ表示。但在具体计算时应区分()v R λ和()i R λ，显然，二者具有不同的单位。 通常，测量光电探测器的光谱响应多用单色仪对辐射源的辐射功率进行分光来得到不同波长的单色辐射,然后测量在各种波长的辐射照射下光电探测器输出的电信号()V λ。然而由于实际光源的辐射功率是波长的函数，因此在相对测量中要确定单色辐射功率()P λ需要利用参考探测器（基准探测器）。即使用一个光

谱响应度为()f R λ的探测器为基准，用同一波长的单色辐射分别照射待测探测器和基准探测器。由参考探测器的电信号输出（例如为电压信号）()f V λ可得单色辐射功率()=()()f P V R λλλ，再通过(1-1)式计算即可得到待测探测器的光谱响应度。 本实验采用单色仪对钨丝灯辐射进行分光，得到单色光功率()P λ ，这里用响应度和波长无关的热释电探测器作参考探测器，测得()P λ入射时的输出电压为()f V λ。若用f R 表示热释电探测器的响应度，则显然有 ()()f f f V P R K λλ= (1-3) 这里f K 为热释电探测器前放和主放放大倍数的乘织，即总的放大倍数。在本实验中=100300f K ?，f R 为热释电探测器的响应度，实验中在所用的25Hz 调制频率下，=900/f R V W 。 然后在相同的光功率()P λ下，用硅光电二极管测量相应的单色光，得到输出电压()b V λ，从而得到光电二极管的光谱相应度 ()() ()()()b b f f f V K V R P V R K λλλλλ= = (1-4) 式中b K 为硅光电二极管测量时总的放大倍数，这里=150300b K ?。 实验仪器 单色仪、热释电探测器组件、光电二极管探测器组件、选频放大器、光源。

实验报告_光电效应实验

南昌大学物理实验报告 学生姓名： 学号： 专业班级:材料12４班 实验时间：10时０0分 第十一周 星期四 座位号：2８ 一、 实验名称: 光电效应 二、 实验目的: １、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律; 2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法; 3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法,并用以测定普朗克常数。 三、实验仪器： 光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管、测试仪 四、实验原理: １、 光电效应与爱因斯坦方程 用合适频率的光照射在某些金属表面上时，会有电子从金属表面逸出，这种现象叫做光电效应,从金属表面逸出的电子叫光电子。为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了“光量子"的概念，认为对于频率为γ的光波,每个光子的能量为E h ν=,其中 h ＝6.62６ s J ??-3410为普朗克常数。 按照爱因斯坦的理论,光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时,光子把全部能量传递给电子,电子所获得的能量，一部分用来克服金属表面对它的约束，其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。爱因斯坦提出了著名的光电方程: 21 2h m W νυ=+ (1) 式中, 为入射光的频率,m 为电子的质量， 为光电子逸出金属表面的初速度，W 为被 光线照射的金属材料的逸出功,1/2mv 2 为从金属逸出的光电子的最大初动能。 由（1）式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极,直至阳极电位低于某一数值时,所有光电子都不能到达阳极,光电流才为零.这个相对于阴极为负值的阳极电位0U 被称为光电效应的截止电压。 显然，有 ｅu ０－１/2m ｖ2 =０ (2） 代入上式即有 0h eU W ν=+ （3） 由上式可知，若光电子能量h ＋ Ｗ,则不能产生光电子。产生光电效应的最低频率是 ０ ＝W ／ｈ，通常称为光电效应的截止频率。不同材料有不同的逸出功，因而 也不同.由

传感器与检测技术总结材料

《传感器与检测技术》总结 ：王婷婷 学号：14032329 班级：14-11

传感器与检测技术 这学期通过学习《传感器与检测技术》，懂得了很多，以下是我对这本书的总结。 第一章 概 述 传感器的作用是：传感器是各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件，具有不可替代的重要作用。 传感器的定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。 传感器的组成：被测量量---敏感元件---转换元件----基本转换电路----电量输出 传感器的分类：按被测量对象分类（部系统状态的部信息传感器{位置、速度、力、力矩、温度、导演变化}、外部环境状态的外部信息传感器{接触式[触觉、滑动觉、压觉]、非接触式[视觉、超声测距、激光测距）；按工作机理分类（结构型{电容式、电感式}、物性型{霍尔式、压电式}）；按是否有能量转换分类（能量控制型[有源型]、能量转换型[无源型]）；按输出信号的性质分类（开关型[二值型]{接触型[微动、行程、接触开关]、非接触式[光电、接近开关]}、模拟型{电阻型[电位器、电阻应变片]，电压、电流型[热电偶、光电电池]，电感、电容型[电感、电容式位置传感器]}、数字型{计数型[脉冲或方波信号+计数器]、代码型 [回转编码器、磁尺]}）。 传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系。当输入量为常量，或变化极慢时，称为静态特性；输出量对于随时间变化的输入量的响应特性，这一关系称为动态特性，这一特性取决于传感器本身及输入信号的形式。可以分为接触式环节（以刚性接触形式传递信息）、模拟环节（多数是非刚性传递信息）、数字环节。动态测量输入信号的形式通常采用正弦周期（在频域）信号和阶跃信号(在时域)。 传感器的静态特性：线性度（以一定的拟合直线作基准与校准曲线比较% 100max ??=Y L L δ）、迟滞、重复性、灵敏度（K0=△Y/△X=输出变化量/输入变化量 =k1k2···kn ）和灵敏度误差（rs=△K0/K0×100%、稳定性、静态测量不确定性、其他性能参数：温度稳定性、抗干扰稳定性。 传感器的动态特性：传递函数、频率特性（幅频特性、相频特性）、过渡函数。 0阶系统：静态灵敏度；一阶系统：静态灵敏度，时间常数；二阶系统：静态灵敏度，时间常数，阻尼比。 传感器的标定：通过各种试验建立传感器的输入量与输出量之间的关系，确定传感器在不同使用条件下的误差关系。国家标准测力机允许误差±0.001%，省、部一级计量站允许误差±0.01%，市、企业计量站允许误差±0.1%，三等标准测力机、传感器允许误差±（0.3～0.5）%，工程测试、试验装置、测试用力传感器允许误差±1%。分为静态标定和动态标定。 第二章 位 移 检 测 传 感 器 测量位移常用的传感器有电阻式、电容式、涡流式、压电式、感应同步器式、磁栅式、光电式。参量位移传感器是将被测物理量转化为电参数，即电阻、电容或电感等。发电型位移传感器是将被测物理量转换为电源性参量，如电动势、电荷等。属于能量转换型传感器，这类传感器有磁电型、压电型等。 电位计的电阻元件通常有线绕电阻、薄膜电阻、导塑料（即有机实心电位计）等。电位计结构简单，输出信号大，性能稳定，并容易实现任意函数关系。其缺点是要求输入能量大，电刷与电阻元件之间有干摩擦，容易磨损，产生噪声干扰。 线性电位计的空载特性：x K x l R R R x == ，KR----电位计的电阻灵敏度（Ω/m ）。电

光电检测常用光源及其参数

光电检测技术调研报告 光电检测常用光源及其参数 班级：光电工程142 学号：2014032082 姓名：王和远 2017年3月24日

目录 摘要 (1) 正文 (1) 光源的分类 (1) 光源的特性参数 (1) 辐射效率 (1) 发光效率 (1) 光谱功率 (1) 空间光强分布 (2) 光源的颜色 (2) 光源的色温 (3) 光电检测常用光源 (3) 热辐射源 (3) 气体放电光源 (3) 固体发光光源 (3) 激光器 (4) 总结 (4)

摘要 由于生产技术的发展和对产品质量的保证，对产品进行检测就成了一个重要的环节，光电检测则是其中比较常见的手段之一。在光电检测中，光源的选择当然是关键的一个环节。选取光源，则必须了解和熟悉其参数，才能选出好的、适合的光源。可以说，光源的选择是光电检测中至关重要的一环。 正文 光源的分类 光源是能产生光辐射的辐射源。天然光源是自然界中存在的，恒星（太阳）等；人造光源是人为将各种形式的能量（热能、电能、化学能）转化成光辐射的器件，其中利用电能产生光辐射的器件称为电光源。在光电检测系统中，电光源是最常用的光源。 按照光波在时间、空间上的相位特征可分为相干光源和非相干光源；按照发光机理可以分为热辐射光源、气体发光光源、固体发光光源和激光器光源。 光源的特性参数 辐射效率 在给定λ1~λ2波长范围内，某一辐射源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需的电功率之比。 发光效率 某一光源所发射的光通量与产生这些光通量所需的电功率之比。 光谱功率 分布四种情况

在选择光源时，它的光谱功率分布应由测量对象的要求来决定。在目视光学系统中，一般采用可见光谱辐射比较丰富的光源。对于彩色摄像用光源，应采用类似于日光色的光源，如卤钨灯、氙灯等。在紫外分光光度计中，通常使用氘灯、汞氙灯等紫外辐射较强的光源。 空间光强分布 常用发光强度矢量和发光强度曲线来描述光源的这种空间光强分布特性。在空间某一截面上，自原点向各径向取矢量，矢量的长度与该方向的发光强度成正比，称其为发光强度矢量；将各矢量的端点连起来，就得到光源在该截面上的发光强度分布曲线，也称配光曲线。 光源的颜色 包含了色表和显色性两方面的含义。用眼睛直接观察光源时所看到的颜色称为光源的色表；当用这种光源照射物体时，物体呈现的颜色（也就是物体反射光在人眼内产生的颜色感觉）与该物体在完全辐射体照射下所呈现的颜色的一致性，称为该光源的显色性。 光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性，通常叫做显色指数（Ra）。显色性是指事物的真实颜色（其自身的色泽）与某一标准光源下所显示的颜色的关系。Ra值的确定，是将DIN6169标准中定义的8种测试颜色在标准光源和被测试光源下做比较，色差越小的则表明被测光源

光电效应物理实验报告

光电效应 实验目的： (1)了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解 (2)测量普朗克常量h。 实验仪器： ZKY-GD-4 光电效应实验仪 1 微电流放大器 2 光电管工作电源 3 光电管 4 滤色片 5 汞灯 实验原理： 原理图如右图所示：入射光照射到光电管阴极K 上，产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移形成光 电流。改变外加电压V AK，测量出光电流I的大小，即可 得出光电管得伏安特性曲线。 1）对于某一频率，光电效应I-V AK关系如图所示。 从图中可见，对于一定频率，有一电压V0，当V AK≤V0时，电流为0，这个电压V0叫做截止电压。 2)当V AK≥V0后，电流I迅速增大，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度成正比。 3）对于不同频率的光来说，其截止频率的数值不同，如右图： 4) 对于截止频率V0与频率的关系图如下所示。V0与成正比关系。当入射光的频率低于某极限值时，不论发光强度如何大、照射时间如何长，都没有光电流产生。 5）光电流效应是瞬时效应。即使光电流的发光强度非常微弱，只要频率大于，在开始照射后立即就要光电子产生，所经过的时间之多为10-9s的数量级。 实验内容及测量： 1 将4mm的光阑及365nm的滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。从低到高调节电压（绝对值减小），观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的V AK值，以 由图可知：直线的方程是:y=0.4098x-1.6988 所以: h/e=0.4098×, 当y=0，即时，，即该金属的截止频率为。也就是说，如果入射光如果频率低于上值时，不管光强多大也不能产生光电流；频率高于上值，就可以产生光电流。 根据线性回归理论： 可得：k=0.40975，与EXCEL给出的直线斜率相同。 我们知道普朗克常量, 所以，相对误差：