光電檢測期末復習(編輯修改稿)
2025-05-13 23:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 最大的轉換系數(shù)、線性范圍、信噪比以及快速的動態(tài)響應等。光源選擇的基本要求有哪些?①源發(fā)光的光譜特性必須滿足檢測系統(tǒng)的要求。按檢測的任務不同，要求的光譜范圍也有所不同，如可見光區(qū)、紫外光區(qū)、紅外光區(qū)等等。有時要求連續(xù)光譜，有時又要求特定的光譜段。系統(tǒng)對光譜范圍的要求都應在選擇光源時加以滿足。 ②光對光源發(fā)光強度的要求。為確保光電測試系統(tǒng)的正常工作，對系統(tǒng)采用的光源的發(fā)光強度應有一定的要求。光源強度過低，系統(tǒng)獲得信號過小，以至無法正常測試，光源強度過高，又會導致系統(tǒng)工作的非線性，有時還可能損壞系統(tǒng)、待測物或光電探測器，同時還會導致不必要的能源消耗而造成浪費。因此在設計時，必須對探測器所需獲得的最大、最小光適量進行正確估計，并按估計來選擇光源。 ③對光源穩(wěn)定性的要求。不同的光電測試系統(tǒng)對光源的穩(wěn)定性有著不同的要求。通常依不同的測試量來確定。穩(wěn)定光源發(fā)光的方法很多，一般要求時，可采用穩(wěn)壓電源供電。當要求較高時，可采用穩(wěn)流電源供電。所用的光源應該預先進行月化處理。當有更高要求時，可對發(fā)出光進行采樣，然后再反饋控制光源的輸出。 ④對光源其他方面的要求。光電測試中光源除以上幾條基本要求外；還有一些具體的要求。如燈絲的結構和形狀；發(fā)光面積的大小和構成；燈泡玻殼的形狀和均勻性；光源發(fā)光效率和空間分布等等，這些方面都應該根據(jù)測試系統(tǒng)的要求給以滿足。論述光電檢測系統(tǒng)的基本構成，并說明各部分的功能。光電檢測系統(tǒng)的基本構成框圖如下：（1）光源和照明光學系統(tǒng)：是光電檢測系統(tǒng)中必不可少的一部分。在許多系統(tǒng)中按需要選擇一定輻射功率、一定光譜范圍和一定發(fā)光空間、分布的光源，以此發(fā)出的光束作為載體攜帶被測信息。（2）被測對象及光學變換：這里所指的是上述光源所發(fā)出的光束在通過這一環(huán)節(jié)時，利用各種光學效應，如反射、吸收、折射、干涉、衍射、偏振等，使光束攜帶上被檢測對象的特征信息，形成待檢測的光信號。光學變換通常是用各種光學元件和光學系統(tǒng)來實現(xiàn)的，實現(xiàn)將被測量轉換為光參量（振幅、頻率、相位、偏振態(tài)、傳播方向變化等）。（3）光信號的匹配處理：這一工作環(huán)節(jié)的位置可以設置在被檢測對象前面，也可設在光學變換后面，應按實際要求來決定。光信號匹配處理的主要目的是為了更好地獲得待測量的信息，以滿足光電轉換的需要。（4）光電轉換：該環(huán)節(jié)是實現(xiàn)光電檢測的核心部分。其主要作用是以光信號為媒質，以光電探測器為手段，將各種經(jīng)待測量調制的光信號轉換成電信號（電流、電壓或頻率），以利于采用目前最為成熟的電子技術進行信號的放大、處理、測量和控制等。（5）電信號的放大與處理：這一部分主要是由各種電子線路所組成。光電檢測系統(tǒng)中處理電路的任務主要是解決兩個問題：①實現(xiàn)對微弱信號的檢測；②實現(xiàn)光源的穩(wěn)定化。（6）存儲、顯示與控制系統(tǒng)：許多光電檢測系統(tǒng)只要求給出待測量的具體值，即將處理好的待測量電信號直接經(jīng)顯示系統(tǒng)顯示。 如圖所示，光電倍增管的陰極積分靈敏度，陽極積分靈敏度，陽極暗電流，輸入電路是電阻和電容的并聯(lián)，陰極面積A為80，要求信號電流為，計算陽極噪聲電流、負載電阻上的噪聲電壓和信噪比解：（1）等效噪聲帶寬和檢測電路的高頻截止頻率分別為（2
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