光電檢測(cè)郭培源第四章

第四章 發(fā)光、耦合和成像器件

4.1 發(fā)光二極管 4.2 激光器 4.3 光電耦合器件 4.4 CCD

4.5光熱輻射檢測(cè)器件光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!發(fā)光器件根據(jù)光源的頻譜寬度情況，可分為相干光源（激光）和非相干光源。相干光源的波長(zhǎng)范圍極窄，又可稱(chēng)為近單色光源，也就是激光。非相干光源是除激光光源以外的其他光源。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!非相干光源大部分是以通電而發(fā)光的光源。因而又稱(chēng)為光電源。具體可將光電源分為三種：熱輻射光源（白熾燈、鹵鎢燈等）；氣體放電光源（汞燈、脈沖氙燈等）；固體發(fā)光光源（發(fā)光二極管等）。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!4.1 發(fā)光二極管發(fā)光二極管（LED）的類(lèi)型發(fā)光二極管的原理發(fā)光二極管的特性發(fā)光二極管的應(yīng)用光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!發(fā)光二極管的圖片光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!發(fā)光二極管的特性光譜特性發(fā)光二極管的發(fā)光光譜直接決定著它的發(fā)光顏色。根據(jù)半導(dǎo)體材料的不同，目前能制造出紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紅外等各種顏色的發(fā)光二極管。響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間是指注入電流后發(fā)光二極管啟亮（上升）或熄滅（衰減）的時(shí)間。發(fā)光二極管的上升時(shí)間隨著電流的增大近似地成指數(shù)減小。響應(yīng)時(shí)間是表示反應(yīng)速度的一個(gè)重要參數(shù)，尤其在脈沖驅(qū)動(dòng)或電調(diào)制時(shí)顯得十分重要。發(fā)光二極管可利用交流供電或脈沖供電獲得調(diào)制光或脈沖光調(diào)制頻率可達(dá)到幾十兆赫。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!發(fā)光二極管的優(yōu)點(diǎn)：屬于低電壓，小電流器件，在室溫下即可得到足夠的亮度（一般為3000cd/平方米以上）；發(fā)光響應(yīng)速度快；性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)；驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，易于和集成電路匹配；與普通光源相比，單色性好，其發(fā)光脈沖的半寬度一般為幾十納米；重量輕，體積小，耐沖擊。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!激光原理1、自發(fā)輻射、受激吸收和受激輻射愛(ài)因斯坦提出，光與原子二能級(jí)系統(tǒng)相互作用，可能有3種躍遷過(guò)程：自發(fā)輻射、受激吸收和受激輻射。自發(fā)輻射過(guò)程中，原子開(kāi)始處于高能態(tài)E2，它自發(fā)地從高能態(tài)躍遷至低能態(tài)E1，并發(fā)射頻率為（E2-E1)/h的光子。普通光源的發(fā)光為自發(fā)輻射，每次輻射之間相互獨(dú)立，沒(méi)有一定的相位關(guān)系，所以是不相干的。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!激光產(chǎn)生的必要條件1）粒子數(shù)反轉(zhuǎn)在熱平衡條件下，原子按能級(jí)服從波爾茲曼分布，有n1>>n2（n1為低能級(jí)原子數(shù)，n2為高能級(jí)原子數(shù)）；但在非平衡態(tài)，就有可能使原子數(shù)按能級(jí)分布反轉(zhuǎn)為n1<<n2，稱(chēng)這種分布為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。這時(shí)，輻射將超過(guò)吸收。頻率為（E2-E1)/h的入射光波，通過(guò)與原子系統(tǒng)相互作用，原子從高能態(tài)躍遷至低能態(tài)，受激輻射同頻率的光，出射光強(qiáng)遠(yuǎn)大于入射光強(qiáng)，光強(qiáng)被放大了。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!激光產(chǎn)生的必要條件3、諧振腔諧振腔的兩個(gè)端面一個(gè)是全反射的，一個(gè)是部分透射的。在兩端面之間的為激光物質(zhì)，光在兩端面之間來(lái)回反射。那些離軸傳播的光子，很快就從腔體的側(cè)面逃逸出去，只有那些沿著軸向來(lái)回反射的光子，才可能在腔內(nèi)來(lái)回反射多次，從而不斷地產(chǎn)生受激輻射，使光子成等比級(jí)數(shù)地被放大，從部分反射鏡端出射一束極強(qiáng)的、指向性和單色性極好的激光束。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!激光器的工作原理常用的泵浦源是輻射源或電源，利用泵浦源能將工作物質(zhì)中的粒子從低能態(tài)激發(fā)到高能態(tài)，使處于高能態(tài)的粒子數(shù)大于處于低能態(tài)的粒子數(shù)，構(gòu)成粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)分布，處于這一狀態(tài)的原子或分子稱(chēng)為受激原子或分子。高能態(tài)粒子從高能態(tài)躍遷到低能態(tài)而產(chǎn)生輻射并通過(guò)受激原子時(shí)會(huì)感應(yīng)出同相位、同頻率的輻射。這些輻射在諧振腔的兩平面之間來(lái)回傳播形成震蕩時(shí)，沿軸線來(lái)回反射的次數(shù)最多，它會(huì)激發(fā)出更多的輻射，從而使輻射能量放大。這樣，受激和經(jīng)過(guò)放大的輻射通過(guò)部分透射的平面鏡輸出到腔外，產(chǎn)生激光。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!激光器的類(lèi)型氣體、固體、半導(dǎo)體激光器紫外、可見(jiàn)和紅外激光器連續(xù)、準(zhǔn)連續(xù)和脈沖激光器單頻、單模激光器可調(diào)諧激光器超短脈沖激光器光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!氦氖激光器氦氖激光器是一種原子氣體激光器，工作物質(zhì)由氦氣和氖氣組成。在激光器電極上施加幾千伏電壓使氣體放電，在適當(dāng)?shù)臈l件下氦氖氣體成為被激活的介質(zhì)，如果在激光器的軸線上安裝高反射比的多層介質(zhì)膜反射鏡作為諧振腔，則可獲得激光輸出。氦氖激光器可輸出一毫瓦左右至數(shù)十毫瓦的連續(xù)光。主要用于精密計(jì)量、全息技術(shù)、準(zhǔn)直測(cè)量等場(chǎng)合。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!固體激光晶體棒光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!紅寶石激光器工作原理2.閃光管閃光并將光線射入紅寶石棒。光線激發(fā)紅寶石內(nèi)的原子光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!紅寶石激光器工作原理4.部分光子沿紅寶石軸的平行方向運(yùn)動(dòng)，因而在兩塊反光鏡之間來(lái)回反彈。它們經(jīng)過(guò)紅寶石晶體時(shí)，還會(huì)繼續(xù)激發(fā)其他原子。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!固體激光實(shí)驗(yàn)裝置光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!半導(dǎo)體激光器工作物質(zhì)是半導(dǎo)體材料，PN結(jié)就是激活物質(zhì)。體積小，質(zhì)量輕、效率高，能耗低，壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定可靠；線寬較寬，波長(zhǎng)可調(diào)諧，能產(chǎn)生超短脈沖，直接高頻調(diào)制；可批量生產(chǎn)，單片集成；發(fā)散角大，溫度特性差，容易產(chǎn)生噪聲。半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)為0.33~44微米。廣泛的應(yīng)用于光通信、光學(xué)測(cè)量、自動(dòng)控制等方面，是最有前途的輻射源之一。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)。其外形及大小與小功率半導(dǎo)體三極管差不多，僅在外殼上多一個(gè)激光輸出窗口。夾著結(jié)區(qū)的p區(qū)與n區(qū)做成層狀，結(jié)區(qū)厚為幾十微米，面積約小于1mm2。

半導(dǎo)體激光器的光學(xué)諧振腔是利用與p-n結(jié)平面相垂直的自然解理面（110面）構(gòu)成，它有35的反射率，已足以引起激光振蕩。若需增加反射率可在晶面上鍍一層二氧化硅，再鍍一層金屬銀膜，可獲得95％以上的反射率。

一旦半導(dǎo)體激光器上加上正向偏壓時(shí)，在結(jié)區(qū)就發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)而進(jìn)行復(fù)合，則可激發(fā)激光。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!半導(dǎo)體激光器電源光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!激光的特性1、單色性光的波長(zhǎng)范圍越窄，單色性越好。2、方向性激光器的方向性一般用光束的發(fā)射角表示。3、高亮度激光器由于發(fā)光面小，發(fā)散角小，因此可獲得高的光譜輻射亮度。4、相干性由于激光器的發(fā)光過(guò)程是受激輻射，單色性好，發(fā)射較小，因此有很好的空間和時(shí)間相干性。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!4.3 光電耦合器件在工業(yè)檢測(cè)、電信號(hào)的傳送處理和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，常用繼電器、脈沖變壓器或復(fù)雜的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入端、輸出端裝置于主機(jī)之間的隔離、開(kāi)關(guān)、匹配、抗干擾等功能。繼電器動(dòng)作慢、有觸點(diǎn)工作不可靠；變壓器體積大、頻率窄，所以它們都不是理想的部件。隨著光電技術(shù)的發(fā)展，70年代以后出現(xiàn)了一種新的功能器件——光電耦合器。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!光電耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!光電耦合器件的特點(diǎn)特點(diǎn)：具有電隔離（絕緣電阻１０１０－１０１２歐姆）的功能；信號(hào)傳輸是單向性的（脈沖或直流），適用于模擬／數(shù)字信號(hào)；具有抗干擾和噪聲能力；響應(yīng)速度快（微／納秒，它可傳輸?shù)男盘?hào)頻率在直流－１０兆赫茲之間）；體積小，壽命長(zhǎng)，使用方便；既有耦合特性，又有隔離功能；光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!光電耦合器件的特性參數(shù)光電耦合器件的主要特性為傳輸特性與隔離特性。電流傳輸比光電耦合器件的電流傳輸比：在直流工作狀態(tài)下，將光電耦合器件的集電極電流與發(fā)光二極管的注入電流之比。最高工作頻率光電耦合器件的頻率特性分別取決于發(fā)光器件與光電接收器件的頻率特性。（由發(fā)光二極管與光電二極管組成的光電耦合器件的頻率響應(yīng)最高，最高工作頻率接近于10MHz。最高工作頻率與負(fù)載電阻的阻值有關(guān)。減小負(fù)載電阻會(huì)使光電耦合器件的最高工作頻率增高。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!1、電平轉(zhuǎn)換在工業(yè)控制系統(tǒng)中所用的集成電路的電源電壓和信號(hào)脈沖的幅度有時(shí)不盡相同。對(duì)于不同電平的轉(zhuǎn)換電路或輸入、輸出電路的電位需要分開(kāi)時(shí)，采用光電耦合器就顯得十分方便了。

圖（a）與（b）圖示電路，就是5V電源的TTL集成電路與15V電源的HTL集成電路，相互連接進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的基本電路。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!圖（a）中，TTL門(mén)電路導(dǎo)通時(shí)，即輸出低電平，發(fā)光二極管導(dǎo)通，光電三極管輸出高電平；TTL門(mén)電路截止時(shí)，發(fā)光二極管截止，光電三極管輸出低電平。圖（b）中，則是利用TTL截止輸出高電平，發(fā)光二極管導(dǎo)通，光電三極管輸出低電平；TTL導(dǎo)通輸出低電平，發(fā)光二極管截止，光電三極管輸出高電平。在進(jìn)行具體應(yīng)用時(shí)，因CMOS集成電路在低電平時(shí)的電流只有1～2mA，難以直接驅(qū)動(dòng)所接的負(fù)載，故一般需加一級(jí)三極管放大電路來(lái)驅(qū)動(dòng)。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!圖1電路中，當(dāng)輸入信號(hào)ui為低電平時(shí)，晶體管V1處于截止?fàn)顟B(tài)，光電耦合器B1中發(fā)光二極管的電流近似為零，輸出端Q11、Q12間的電阻很大，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)“斷開(kāi)”；當(dāng)ui為高電平時(shí)，v1導(dǎo)通，B1中發(fā)光二極管發(fā)光，Q11、Q12間的電阻變小，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)“接通”．該電路因Ui為低電平時(shí)，開(kāi)關(guān)不通，故為高電平導(dǎo)通狀態(tài)．同理，圖2電路中，因無(wú)信號(hào)(Ui為低電平)時(shí)，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，故為低電平導(dǎo)通狀態(tài)．光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁(yè)!4.4 CCDCCD是一種電荷耦合器件(ChargeCoupledDevice)CCD的突出特點(diǎn)：是以電荷作為信號(hào)，而不同于其它大多數(shù)器件是以電流或者電壓為信號(hào)。CCD的基本功能是電荷的存儲(chǔ)和電荷的轉(zhuǎn)移。CCD工作過(guò)程的主要問(wèn)題是信號(hào)電荷的產(chǎn)生、存儲(chǔ)、傳輸和檢測(cè)。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁(yè)!在柵極加正偏壓之前，P型半導(dǎo)體中的空穴（多子）的分布是均勻的。加正偏壓后，空穴被排斥而產(chǎn)生耗盡區(qū)，偏壓增加，耗盡區(qū)向內(nèi)延伸。當(dāng)UG＞Uth時(shí)，半導(dǎo)體與絕緣體界面上的電勢(shì)變得非常高，以致于將半導(dǎo)體內(nèi)的電子(少子)吸引到表面，形成一層極薄但電荷濃度很高的反型層。反型層電荷的存在表明了MOS結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)電荷的功能。電荷存儲(chǔ)光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁(yè)!電荷的轉(zhuǎn)移（耦合）個(gè)電極保持10V，第二個(gè)電極上的電壓由2V變到10V，因這兩個(gè)電極靠得很緊(間隔只有幾微米)，它們各自的對(duì)應(yīng)勢(shì)阱將合并在一起。原來(lái)在個(gè)電極下的電荷變?yōu)檫@兩個(gè)電極下勢(shì)阱所共有。若此后個(gè)電極電壓由10V變?yōu)?V，第二個(gè)電極電壓仍為10V，則共有的電荷轉(zhuǎn)移到第二個(gè)電極下的勢(shì)阱中。這樣，深勢(shì)阱及電荷包向右移動(dòng)了一個(gè)位置。CCD電極間隙必須很小，電荷才能不受阻礙地自一個(gè)電極轉(zhuǎn)移到相鄰電極。對(duì)絕大多數(shù)CCD，1μm的間隙長(zhǎng)度是足夠了。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁(yè)!ＣＣＤ主要由三部分組成：信號(hào)輸入、電荷轉(zhuǎn)移、信號(hào)輸出。輸入部分：將信號(hào)電荷引入到ＣＣＤ的個(gè)轉(zhuǎn)移柵極下的勢(shì)阱中，稱(chēng)為電荷注入。電荷注入的方法主要有兩類(lèi)：光注入和電注入電注入：用于濾波、延遲線和存儲(chǔ)器等應(yīng)用的情況下。通過(guò)輸入二極管給輸入柵極施加電壓。光注入：用于攝像機(jī)。用光敏元件代替輸入二極管。當(dāng)光照射CCD硅片時(shí)，在柵極附近的半導(dǎo)體體內(nèi)產(chǎn)生電子—空穴對(duì)，其多數(shù)載流子被柵極電壓排開(kāi)，少數(shù)載流子則被收集在勢(shì)阱中形成信號(hào)電荷。ＣＣＤ的工作原理P-Si輸入柵輸入二極管輸出二極管輸出柵SiO2光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁(yè)!光注入光注入是攝像器件采取的唯一的注入方式。這時(shí)，輸入二極管由光敏元代替。固體圖像器件的光敏元主要有：光電導(dǎo)體、MOS二極管、PN結(jié)光電二極管和肖特基勢(shì)壘光電二極管。攝像時(shí)光照射到光敏面上，光子被光敏元吸收產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，多數(shù)載流子進(jìn)入耗盡區(qū)以外的襯底，然后通過(guò)接地消失，少數(shù)載流子便被收集到勢(shì)阱中成為信號(hào)電荷。當(dāng)輸入柵開(kāi)啟后，個(gè)轉(zhuǎn)移柵上加以時(shí)鐘電壓時(shí)，這些代表光信號(hào)的少數(shù)載流子就會(huì)進(jìn)入到轉(zhuǎn)移柵下的勢(shì)阱中，完成光注入過(guò)程。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁(yè)!輸出部分輸出部分由輸出二極管、輸出柵和輸出耦合電路組成，作用是將CCD最后一個(gè)轉(zhuǎn)移柵下勢(shì)阱中的信號(hào)電荷引出。最簡(jiǎn)單的輸出電路是通過(guò)二極管檢出，輸出柵采用直流偏置；輸出二極管處于反向偏置狀態(tài)，到達(dá)最后一個(gè)轉(zhuǎn)移柵下的電荷包通過(guò)輸出柵下的“通道”，到達(dá)反向偏置的二極管并檢出，從而產(chǎn)生一個(gè)尖峰波形，此波形受偏置電阻（R)、寄生電容（C）及電荷耦合器件工作頻率的影響。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁(yè)!在ＣＣＤ柵極上施加按一定規(guī)律變化、大小超過(guò)閾值的電壓，則在半導(dǎo)體表面形成不同深淺的勢(shì)阱。勢(shì)阱用于存儲(chǔ)信號(hào)電荷，其深度同步于信號(hào)電壓變化，使阱內(nèi)信號(hào)電荷沿半導(dǎo)體表面?zhèn)鬏敚詈髲妮敵龆O管送出視頻信號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)電荷的定向轉(zhuǎn)移，在CCD的MOS陣列上劃分成以幾個(gè)相鄰MOS電荷為一單元的循環(huán)結(jié)構(gòu)。一位CCD中含的MOS個(gè)數(shù)即為CCD的像數(shù)。以電子為信號(hào)電荷的CCD稱(chēng)為N型溝道CCD，簡(jiǎn)稱(chēng)為N型CCD。而以空穴為信號(hào)電荷的CCD稱(chēng)為P型溝道CCD，簡(jiǎn)稱(chēng)為P型CCD。由于電子的遷移率遠(yuǎn)大于空穴的遷移率，因此N型CCD比P型CCD的工作頻率高得多。ＣＣＤ的工作原理光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁(yè)!CCD的特性參數(shù)像素?cái)?shù)量，CCD尺寸，最低照度，信噪比等像素?cái)?shù)是指CCD上感光元件的數(shù)量。44萬(wàn)（768*576）、100萬(wàn)（1024*1024）、200萬(wàn)（1600*1200）、600萬(wàn)（2832*2128）信噪比：典型值為46分貝感光范圍—可見(jiàn)光、紅外光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁(yè)!ＣＣＤ的類(lèi)型線陣ＣＣＤ：光敏元排列為一行的稱(chēng)為線陣，象元數(shù)從128位至5000位以至7000位不等，由于生產(chǎn)廠家象元數(shù)的不同，市場(chǎng)上有數(shù)十種型號(hào)的器件可供選用。面陣CCD：器件象元排列為一平面，它包含若干行和列的結(jié)合。目前達(dá)到實(shí)用階段的象元數(shù)由25萬(wàn)至數(shù)百萬(wàn)個(gè)不等，按照片子的尺寸不同有1／3英寸、l／2英寸、2／3英寸以至1英寸之分。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁(yè)!CCD在檢測(cè)方面的應(yīng)用1、文字閱讀與圖像識(shí)別CCD線陣成像器件可用于文字閱讀和圖像識(shí)別等。工作時(shí)將紙張或圖像放在傳送帶上，線陣CCD光敏元排列的方向與紙或圖像運(yùn)動(dòng)方向垂直，光學(xué)鏡頭把數(shù)字或圖像聚焦在光敏元上，當(dāng)傳送帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，CCD成像器即可以逐行掃描的方式將圖像讀出，最后顯示或經(jīng)細(xì)化處理與計(jì)算機(jī)中所存儲(chǔ)的圖像特點(diǎn)進(jìn)行比較，以便識(shí)別。類(lèi)似的系統(tǒng)可用于貨幣識(shí)別、條碼識(shí)別、傳真機(jī)、郵政編碼的信封分檢等。2、圖形輪廓測(cè)繪系統(tǒng)3、幾何量測(cè)量自動(dòng)步槍激光模擬射擊系統(tǒng)。4、光譜測(cè)量光譜儀輸出信號(hào)測(cè)量。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁(yè)!熱探測(cè)器光電轉(zhuǎn)換的過(guò)程分為兩步：步：是熱探測(cè)器吸收紅外輻射引起溫升，這一步對(duì)各種熱探測(cè)器都一樣；第二步：利用熱探測(cè)器某些溫度效應(yīng)把溫升轉(zhuǎn)換為電量的變化。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁(yè)!熱探測(cè)器與前面講述的各種光電器件相比具有下列特性：響應(yīng)率與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，屬于無(wú)選擇性探測(cè)器；受熱時(shí)間常數(shù)（熱慣性）的制約，響應(yīng)速度比較慢；熱探測(cè)器的探測(cè)率比光子探測(cè)器的峰值探測(cè)率低；可在室溫下工作。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁(yè)!金屬熱敏電阻的特點(diǎn)：熱敏電阻的溫度系數(shù)大，靈敏度高。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，可測(cè)量近似幾何點(diǎn)的溫度。電阻率高，熱慣性小，適宜作動(dòng)態(tài)測(cè)量。阻值與溫度的變化關(guān)系呈非線性。不足之處是穩(wěn)定性和互換性較差。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁(yè)!輻射熱敏電阻裝入金屬殼內(nèi)，通常把二個(gè)性能相似的熱敏電阻一起裝入，一個(gè)是工作元件，接收輻射；另一個(gè)是環(huán)境溫度補(bǔ)償用的元件，這兩個(gè)元件有相同的導(dǎo)熱參數(shù)，為了保證相同的環(huán)境條件，兩個(gè)元件盡可能地靠近。否則補(bǔ)償效果就差些，補(bǔ)償元件不能接受輻射，通常用硅橡膠灌封把它掩蓋起來(lái)。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁(yè)!熱電偶檢測(cè)器熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一，熱電偶工作原理是基于賽貝克(seeback)效應(yīng),即兩種不同成分的導(dǎo)體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流的物理現(xiàn)象。熱電偶的優(yōu)點(diǎn)：

①測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。

②測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可測(cè)量，某些特殊熱電偶最低可測(cè)到-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達(dá)+2800℃（如鎢-錸）。

③構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和接頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來(lái)非常方便。

光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁(yè)!熱電堆在實(shí)際應(yīng)用中，往往將幾個(gè)熱電偶串聯(lián)起來(lái)提高響應(yīng)率，組成熱電堆來(lái)檢測(cè)紅外輻射的強(qiáng)弱。

。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁(yè)!與其它熱檢測(cè)器件相比，熱釋電器件有以下優(yōu)點(diǎn)：具有較寬的頻率響應(yīng)，工作頻率接近兆赫茲；檢測(cè)率高，在熱檢測(cè)器中檢測(cè)精度接近氣動(dòng)檢測(cè)器水平；熱釋電器件可以有大面積均勻的敏感面，而且工作時(shí)可以不外接偏置電壓；與熱敏電阻相比，它受環(huán)境溫度變化的影響更??；強(qiáng)度和可靠性好，制造比較容易。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁(yè)!2、各種光電檢測(cè)器件的性能比較在動(dòng)態(tài)特性方面，即頻率響應(yīng)與時(shí)間響應(yīng)，光電倍增管和光電二極管最好；在光電線性方面，光電倍增管、光電二極管、光電池為最好；在靈敏度方面，以光電倍增管、雪崩光電二極管、光敏電阻和光電三極管為最好；輸出電流大的器件有大面積光電池、光敏電阻、雪崩光電二極管與光電三極管；穩(wěn)定性方面以光電二極管、光電池為最好外加電壓最低的是光電二極管、光電三極管，光電池不需外加電源。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁(yè)!發(fā)光二極管是少數(shù)載流子在PN結(jié)區(qū)的注入與復(fù)合而產(chǎn)生發(fā)光的一種半導(dǎo)體光源，也稱(chēng)注入式場(chǎng)致發(fā)光光源。發(fā)光二極管屬于結(jié)型電致發(fā)光器件，都是能把電能直接轉(zhuǎn)換為光能的半導(dǎo)體器件。發(fā)光二極管（LED）的類(lèi)型從結(jié)構(gòu)上分有五種類(lèi)型：表面發(fā)光二極管（SLED）側(cè)面發(fā)光二極管（ELED）平面LED圓頂型LED超發(fā)光LED光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁(yè)!發(fā)光二極管的原理實(shí)際上發(fā)光二極管就是一個(gè)由P型和N型半導(dǎo)體組成的二極管。在PN結(jié)附近，N型材料中的多數(shù)載流子是電子，P型材料中的多數(shù)載流子是空穴，PN結(jié)上未加電壓時(shí)構(gòu)成一定的勢(shì)壘，當(dāng)加上正向偏壓時(shí)，在外電場(chǎng)作用下，P區(qū)的空穴和N區(qū)的電子就向?qū)Ψ綌U(kuò)散運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成少數(shù)載流子的注入，從而在PN結(jié)附近產(chǎn)生導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴的復(fù)合。一個(gè)電子和一個(gè)空穴對(duì)每一次復(fù)合，將釋放出與材料性質(zhì)有關(guān)的一定復(fù)合能量，這個(gè)能量會(huì)以熱能、光能、或部分熱能和部分光能的形式輻射出來(lái)。在LED中，向各個(gè)方向發(fā)出的光是自發(fā)發(fā)射的。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁(yè)!發(fā)光二極管的應(yīng)用數(shù)字、文字及圖像顯示指示、照明單個(gè)發(fā)光二極管還可做儀器指示燈、示波器標(biāo)尺、收音機(jī)刻度及鐘表中的文字照明；目前已有雙色、多色甚至變色的單個(gè)發(fā)光二極管。光源紅外發(fā)光二極管多用于光纖通信與光纖傳感器；LED作為信號(hào)光源多用于光電尺寸測(cè)量等的光電檢測(cè)系統(tǒng)中。光電開(kāi)關(guān)、報(bào)警、遙控、耦合光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁(yè)!4.2 激光器激光器的結(jié)構(gòu)與原理激光器的種類(lèi)激光器的特性參數(shù)激光器在光電檢測(cè)中的應(yīng)用光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁(yè)!受激吸收在受激吸收過(guò)程中，原子開(kāi)始是處于低能態(tài)，在一個(gè)頻率為（E2-E1)/h的入射光子激發(fā)下，原子吸收了這個(gè)光子，躍遷至高能態(tài)。受激輻射在受激輻射過(guò)程中，原子開(kāi)始處于高能態(tài)，在一個(gè)頻率為（E2-E1)/h的入射光子激發(fā)下，原子從高能態(tài)躍遷至低能態(tài)，并發(fā)射2個(gè)完全相同的光子，它們的頻率、相位、偏振方向、傳播方向皆相同，所以是相干的。一個(gè)入射光子被放大為2個(gè)光子，若此過(guò)程繼續(xù)，2個(gè)光子將被放大為4個(gè)光子，4個(gè)光子又被放大為8個(gè)光子·······于是，入射光子的強(qiáng)度將成等比級(jí)數(shù)地被放大。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁(yè)!激光產(chǎn)生的必要條件2、光泵上述受激輻射放大過(guò)程，顯然將減少處于高能態(tài)的原子數(shù)，直至新的平衡態(tài)又重新建立，從而破壞粒子數(shù)發(fā)轉(zhuǎn)狀態(tài)。為了保持原子系統(tǒng)的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)，需要不斷地將原子從低能態(tài)抽運(yùn)到高能態(tài)，并將能量注入原子系統(tǒng)，以維持激光運(yùn)轉(zhuǎn)所必須的能量。這種將原子從低能態(tài)抽運(yùn)至高能態(tài)的過(guò)程，稱(chēng)為光泵（opticalpumping)。光泵可以是電學(xué)的、化學(xué)的、熱學(xué)的或光學(xué)的方法。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁(yè)!激光器的工作原理受激輻射：激光是受激輻射的光放大。產(chǎn)生激光的必要條件：1、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)（高能態(tài)的粒子數(shù)大于低能態(tài)的粒子數(shù)）2、增益大于損耗激光具有：?jiǎn)紊裕较蛐?，高亮度，相干性。激光器由三部分組成：激活介質(zhì)，諧振腔和激發(fā)源（泵浦源）。激發(fā)源激活介質(zhì)光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁(yè)!激光器的特性參數(shù)功率（平均／峰值），能量波長(zhǎng)，頻率，線寬脈沖寬度，重復(fù)頻率光斑直徑，發(fā)散角，Ｍ－平方因子模式，波長(zhǎng)可調(diào)諧性穩(wěn)定性（波長(zhǎng)／頻率／功率／能量／方向等），壽命，光電效率光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁(yè)!He-Ne激光器的基本結(jié)構(gòu)形式氣體激光器光束質(zhì)量好，線寬窄，相干性好，譜線豐富。效率低，能耗高，壽命較短，體積大。原子（氦－氖）激光器，離子（氬，氪，金屬蒸汽）激光器，分子（CO2,CO,準(zhǔn)分子)激光器。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁(yè)!固體激光器運(yùn)行方式多樣：連續(xù)，脈沖，調(diào)Ｑ，鎖模等，可以獲得高平均功率，高重復(fù)率，高脈沖能量，高峰值功率激光；主要在紅外波段工作，采用光學(xué)泵浦方式；結(jié)構(gòu)緊湊，壽命較長(zhǎng)，穩(wěn)定可靠；工作物質(zhì)：具有特殊功能的高質(zhì)量的光學(xué)玻璃或光學(xué)晶體，里面摻入具有發(fā)射激光能力的金屬離子。紅寶石激光器輸出波長(zhǎng)為694.3nm脈沖紅光。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁(yè)!紅寶石激光器包括類(lèi)似相機(jī)閃光燈的閃光管、紅寶石棒和兩面反射鏡（其中一面為半反射鏡面）。紅寶石棒是激光介質(zhì)，閃光管是泵激源。1、未發(fā)射狀態(tài)的激光器

紅寶石激光器工作原理光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁(yè)!紅寶石激光器工作原理3.其中的部分原子釋放出光子。

光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁(yè)!紅寶石激光器工作原理5.單色、單相柱狀光線通過(guò)半反射鏡射出紅寶石棒，形成激光！

光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁(yè)!微型固體激光器（學(xué)生研發(fā)）光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁(yè)!半導(dǎo)體激光器

p-n結(jié)電注入激發(fā)機(jī)理。若在形成了p-n結(jié)的半導(dǎo)體材料上加上正向偏壓，p區(qū)接正極，n區(qū)接負(fù)極。顯然，正向電壓的電場(chǎng)與p-n結(jié)的自建電場(chǎng)方向相反，它削弱了自建電場(chǎng)對(duì)晶體中電子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙作用，使n區(qū)中的自由電子在正向電壓的作用下，又源源不斷地通過(guò)p-n結(jié)向p區(qū)擴(kuò)散，在結(jié)區(qū)內(nèi)同時(shí)存在著大量導(dǎo)帶中的電子和價(jià)帶中的空穴時(shí)，它們將在注入?yún)^(qū)產(chǎn)生復(fù)合，當(dāng)導(dǎo)帶中的電子躍遷到價(jià)帶時(shí)，多余的能量就以光的形式發(fā)射出來(lái)。這就是半導(dǎo)體場(chǎng)致發(fā)光的機(jī)理，這種自發(fā)復(fù)合的發(fā)光稱(chēng)為自發(fā)輻射。

要使p-n結(jié)產(chǎn)生激光，必須在結(jié)構(gòu)內(nèi)形成粒子反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)，需使用重?fù)诫s的半導(dǎo)體材料，要求注入p-n結(jié)的電流足夠大（如30000A/cm2）。這樣在p-n結(jié)的局部區(qū)域內(nèi)，就能形成導(dǎo)帶中的電子多于價(jià)帶中空穴數(shù)的反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)，從而產(chǎn)生受激復(fù)合輻射而發(fā)出激光。

光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第61頁(yè)!半導(dǎo)體激光器（自制）光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第62頁(yè)!白光激光器光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第63頁(yè)!激光器在光電檢測(cè)中的應(yīng)用激光測(cè)距，測(cè)長(zhǎng)，測(cè)平面度等激光大氣污染檢測(cè)激光ＤＮＡ檢測(cè)激光海洋探測(cè)激光制導(dǎo)激光雷達(dá)激光干涉測(cè)量（探傷）激光全息測(cè)量光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第64頁(yè)!光電耦合器件定義：發(fā)光器件與光接收器件組合的一種器件，這種器件在信息的傳輸過(guò)程中是用光作媒介把輸入端的電信號(hào)耦合到輸出端，制成的具有信號(hào)傳輸功能的器件，也叫光耦合器。類(lèi)型：光電耦合／隔離器：在電路之間傳遞信息，以便實(shí)現(xiàn)電路間的電氣隔離和消除噪聲。光傳感器：一種固體傳感器，用于檢測(cè)物體的位置或檢測(cè)物體有無(wú)的狀態(tài)。發(fā)光器件：ＬＥＤ，ＬＤ，燈等 光接收器件：光電二極管／三極管，光電 池，光敏電阻。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第65頁(yè)!光電耦合器件的工作原理

結(jié)構(gòu)：發(fā)光器件與光接收器件封裝一體，發(fā)光器件與光電器件靠的很近，但不接觸，發(fā)光器件與光電器件之間有很強(qiáng)的電氣絕緣特性，絕緣電阻常高于兆歐量級(jí)。即光電耦合器件的發(fā)送端與接收端是電、磁絕緣，信號(hào)是通過(guò)光傳輸?shù)摹Ｒ虼斯怆婑詈掀骷哂忻}沖變壓器、繼電器和開(kāi)關(guān)電器的功能。工作原理：輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。

光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第66頁(yè)!光電耦合器能很容易把不同電位的兩組電路互連起來(lái)，圓滿地完成電平匹配、電平轉(zhuǎn)移等功能。光電耦合器的輸入端的發(fā)光器件是電流驅(qū)動(dòng)器件，通過(guò)光與輸出端耦合，抗干擾能力很強(qiáng)，在長(zhǎng)線傳輸中用它作為終端負(fù)載時(shí)，可以大大提高信息在傳輸中的信噪比。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第67頁(yè)!光電耦合器件的應(yīng)用代替脈沖變壓器耦合從零到幾兆赫茲的信號(hào)，失真??；代替繼電器使用，做光電開(kāi)關(guān)用；把不同電位的兩組電路互連，完成電平匹配和電平轉(zhuǎn)移；作為計(jì)算機(jī)主機(jī)與輸入／輸出端的接口，大大提高計(jì)算機(jī)的可靠性；在穩(wěn)壓電源中作為過(guò)電流保護(hù)器件，簡(jiǎn)單可靠。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第68頁(yè)!光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第69頁(yè)!2、組成開(kāi)關(guān)電路光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第70頁(yè)!3、組成邏輯門(mén)電路電路為“與門(mén)”邏輯電路。其邏輯表達(dá)式為P=A．B.圖中兩只光電耦合器串聯(lián)，只有當(dāng)輸入邏輯電平A=1、B=1時(shí)，輸出P=1．同理，還可以組成“或門(mén)”、“與非門(mén)”、“或非門(mén)”等邏輯電路．光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第71頁(yè)!CCD的結(jié)構(gòu)MOS光敏元：構(gòu)成CCD的基本單元是MOS(金屬—氧化物—半導(dǎo)體)結(jié)構(gòu)。（Ｐ／Ｎ型層）電極光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第72頁(yè)!電荷的轉(zhuǎn)移（耦合）光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第73頁(yè)!光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第74頁(yè)!電注入電注入機(jī)構(gòu)由一個(gè)輸入二極管和一個(gè)或幾個(gè)輸入柵構(gòu)成。它可以將信號(hào)電壓轉(zhuǎn)換為勢(shì)阱中等效的電荷包，即給輸入柵施加適當(dāng)?shù)碾妷海谄湎旅姘雽?dǎo)體表面形成一個(gè)耗盡層。如果這時(shí)在緊靠輸入柵的個(gè)轉(zhuǎn)移柵上施以更高的電壓，則在它下面便形成一個(gè)更深的耗盡層。這個(gè)耗盡層就相當(dāng)于一個(gè)“通道”，受輸入信號(hào)調(diào)制的電荷包就會(huì)從輸入二極管經(jīng)過(guò)“通道”流入個(gè)轉(zhuǎn)移柵下的勢(shì)阱中，完成輸入過(guò)程；也可將信號(hào)加在柵上，通過(guò)信號(hào)調(diào)制控制柵下通道進(jìn)行注入。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第75頁(yè)!信號(hào)轉(zhuǎn)移部分信號(hào)轉(zhuǎn)移部分由一串緊密排列的MOS電容器構(gòu)成，根據(jù)電荷總是要向最小位能方向移動(dòng)的原理工作的。信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移時(shí)，只要轉(zhuǎn)移前方電極上的電壓高，電極下的勢(shì)阱深，電荷就會(huì)不斷地向前運(yùn)動(dòng)。通常是將重復(fù)頻率相同、波形相同并且彼此之間有固定相位關(guān)系的多相時(shí)鐘脈沖分組依次加在CCD轉(zhuǎn)移部分的電極上，使電極上的電壓按一定規(guī)律變化，從而在半導(dǎo)體表面形成一系列分布不對(duì)稱(chēng)的勢(shì)阱。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第76頁(yè)!CCD的輸出電路和輸入電路一樣重要，它們決定了整個(gè)CCD器件的噪聲幅值。由于CCD是低噪聲器件，因此選擇和設(shè)計(jì)好CCD輸入和輸出電路，對(duì)于提高器件的信噪比和增大動(dòng)態(tài)范圍有著決定性的影響。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第77頁(yè)!CCD的特點(diǎn)體積小，功耗低，可靠性高，壽命長(zhǎng)?？臻g分辨率高，可以獲得很高的定位精度和測(cè)量精度。光電靈敏度高，動(dòng)態(tài)范圍大，紅外敏感性強(qiáng)，信噪比高。高速掃描，基本上不保留殘象(電子束攝象管有15~20％的殘象)集成度高可用于非接觸精密尺寸測(cè)量系統(tǒng)。無(wú)像元燒傷、扭曲，不受電磁干擾。有數(shù)字掃描能力。象元的位置可由數(shù)字代碼確定，便于與計(jì)算機(jī)結(jié)合接口。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第78頁(yè)!CCD按電荷存儲(chǔ)的位置分有兩種基本類(lèi)型 1、電荷包存儲(chǔ)在半導(dǎo)體與絕緣體之間的界面，并沿界面?zhèn)鬏敗砻鏈系繡CD(簡(jiǎn)稱(chēng)SCCD)。 2、電荷包存儲(chǔ)在離半導(dǎo)體表面一定深度的體內(nèi)，并在半導(dǎo)體體內(nèi)沿一定方向傳輸，——體溝道或埋溝道器件(簡(jiǎn)稱(chēng)BCCD)。ＣＣＤ的類(lèi)型光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第79頁(yè)!線陣CCD：一行，掃描；體積小，價(jià)格低；

面陣CCD:整幅圖像；直觀；價(jià)格高，體積大；面陣CCD芯片光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第80頁(yè)!4、5光熱輻射檢測(cè)器件工作原理：是基于光輻射與物質(zhì)相互作用的熱效應(yīng)而制成的器件。熱效應(yīng)：器件吸收入射輻射產(chǎn)生溫升引起材料物理性質(zhì)的變化，輸出電信號(hào)。熱電傳感器件：是將入射到器件上的輻射能轉(zhuǎn)換成熱能，然后將熱能轉(zhuǎn)換成電能的器件。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第81頁(yè)!熱探測(cè)器件又稱(chēng)為無(wú)選擇性探測(cè)器（對(duì)全波長(zhǎng)有相同的響應(yīng)率）特點(diǎn)：工作時(shí)不需要制冷，光譜響應(yīng)無(wú)波長(zhǎng)選擇性等。分類(lèi)：熱敏電阻、熱電偶檢測(cè)器、熱釋電器件光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第82頁(yè)!熱敏電阻定義：凡吸收入射輻射后引起溫升而使電阻改變，導(dǎo)致負(fù)載電阻兩端電壓的變化，并給出電信號(hào)的器件。熱敏電阻有金屬和半導(dǎo)體兩種。金屬熱敏電阻，電阻溫度系數(shù)多為正，絕對(duì)值比半導(dǎo)體的小，它的電阻與溫度的關(guān)系基本上是線性的，耐高溫能力較強(qiáng)，所以多用于溫度的模擬測(cè)量。半導(dǎo)體熱敏電阻，電阻溫度系數(shù)多為負(fù)的，絕對(duì)值比金屬大十多倍，它的電阻與溫度的關(guān)系是非線性的，耐高溫能力差，所以多用于輻射探測(cè)，如防盜報(bào)警、防火系統(tǒng)、熱輻射體搜索和跟蹤等。光電檢測(cè)郭培源第四章共89頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第83頁(yè)!半導(dǎo)體熱敏電阻大多數(shù)半導(dǎo)體熱敏電阻由各種氧化物按一定比例混合，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。多數(shù)熱敏電阻具有負(fù)的溫度系數(shù)，即當(dāng)溫度升高時(shí)，其電阻值下降，同時(shí)靈敏度也下降。由于熱敏電阻的晶格吸收，對(duì)任何能量的輻射都可以使晶格振動(dòng)加劇，只是吸收不同波長(zhǎng)的輻射，晶格振動(dòng)加劇的