第1節(jié) 緒論 輻射度學(xué)和光度學(xué)基本概念

前言光電檢測(cè)是信息時(shí)代的關(guān)鍵技術(shù)信息技術(shù):微電子信息技術(shù)（電集成）、光子信息技術(shù)（光集成）、光電信息技術(shù)（光電集成）。感測(cè)技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能與計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)。信息的產(chǎn)生和獲取、轉(zhuǎn)換、傳輸、控制、存儲(chǔ)、處理、顯示光電信息技術(shù)

以光電子學(xué)為基礎(chǔ),以光電子器件為主體,研究和發(fā)展光電信息的形成、傳輸、接收、變換、處理和應(yīng)用。它涉及到：1、光電源器件（包括激光器）和可控光功能器件及集成2、光通信和綜合信息網(wǎng)絡(luò)3、光頻微電子4、光電方法用于瞬態(tài)光學(xué)觀測(cè)5、光電傳感、光纖傳感和圖象傳感6、激光、紅外、微光探測(cè)，定向和制導(dǎo)7、光電精密測(cè)試，在線檢測(cè)和控制技術(shù)8、混合光電信息處理、識(shí)別和圖象分析9、光電人工智能和機(jī)器視覺(jué)10、光（電）邏輯運(yùn)算和光（電）計(jì)算機(jī)及光電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)11、生物光子學(xué)檢測(cè)與測(cè)量光電傳感器：基于光電效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一種光電器件將非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的電量輸出。光電檢測(cè)技術(shù)：是利用光電傳感器實(shí)現(xiàn)各類檢測(cè)。它將被測(cè)量的量轉(zhuǎn)換成光通量,再轉(zhuǎn)換成電量，并綜合利用信息傳送和處理技術(shù)，完成在線和自動(dòng)測(cè)量光電檢測(cè)系統(tǒng)光學(xué)變換光電變換電路處理光電檢測(cè)技術(shù)光學(xué)變換時(shí)域變換：調(diào)制振幅、頻率、相位、脈寬空域變換：光學(xué)掃描光學(xué)參量調(diào)制：光強(qiáng)、波長(zhǎng)、相位、偏振形成能被光電探測(cè)器接收，便于后續(xù)電學(xué)處理的光學(xué)信息。光電變換光電/熱電器件（傳感器）、變換電路、前置放大將信息變?yōu)槟軌蝌?qū)動(dòng)電路處理系統(tǒng)的電信息（電信號(hào)的放大和處理）。電路處理放大、濾波、調(diào)制、解調(diào)、A/D、D/A、微機(jī)與接口、控制。例：空調(diào)機(jī)測(cè)量控制室溫空氣被測(cè)對(duì)象：被測(cè)信息：檢測(cè)器具：操作過(guò)程：室內(nèi)空氣溫度溫度傳感器---熱電阻、熱電偶

熱敏電阻

電信號(hào)處理顯示空調(diào)機(jī)返回光電檢測(cè)系統(tǒng)

變換電路光電傳感

光源

光學(xué)系統(tǒng)

被測(cè)對(duì)象

光學(xué)變換

電信號(hào)處理存儲(chǔ)顯示控制光學(xué)變換電路處理光電檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)高精度：從地球到月球激光測(cè)距的精度達(dá)到1米。高速度：光速是最快的。遠(yuǎn)距離、大量程：遙控、遙測(cè)和遙感。非接觸式檢測(cè)：不改變被測(cè)物體性質(zhì)的條件下進(jìn)行測(cè)量。壽命長(zhǎng)：光電檢測(cè)中通常無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分，故測(cè)量裝置壽命長(zhǎng)，工作可靠、準(zhǔn)確度高，對(duì)被測(cè)物無(wú)形狀和大小要求。數(shù)字化和智能化：強(qiáng)的信息處理、運(yùn)算和控制能力。光電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用一、在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用在線檢測(cè)：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位….現(xiàn)代工程裝備中，檢測(cè)環(huán)節(jié)的成本約占50~70%二、檢測(cè)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用三、檢測(cè)技術(shù)在軍事上的應(yīng)用美軍研制的未來(lái)單兵作戰(zhàn)武器夜視瞄準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù)激光測(cè)距儀：可精確的定位目標(biāo)。四、檢測(cè)技術(shù)在國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用1.地基攔截器2.早期預(yù)警系統(tǒng)3.前沿部署(如雷達(dá)）4.管理與控制系統(tǒng)5.衛(wèi)星紅外線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)系統(tǒng):探測(cè)和發(fā)現(xiàn)敵人導(dǎo)彈的發(fā)射并追蹤導(dǎo)彈的飛行軌道；

攔截器：能識(shí)別真假?gòu)楊^，敵友方五、在石油勘探領(lǐng)域的應(yīng)用井間地震資料地面地震資料第一章光電檢測(cè)應(yīng)用基礎(chǔ)輻射度學(xué)和光度學(xué)基本概念√光電效應(yīng)光電探測(cè)器的噪聲和特性下頁(yè)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)返回郎伯余弦定律黑體輻射定律下頁(yè)上頁(yè)返回1.1輻射度學(xué)和光度學(xué)基本概念1.輻射度學(xué)基本物理量(2)輻[射]功率或輻射能通量Φe:單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)一定面積發(fā)射、傳播或接受的能量，又稱輻[射]功率，是輻射能的時(shí)間變化率。單位：瓦［Ｗ］(3)輻[射]強(qiáng)度Ie點(diǎn)輻射源在給定方向上通過(guò)單位立體角內(nèi)的輻射通量。單位：［W/Sr](1)(1)輻射能Qe:一種以電磁波的形式發(fā)射、傳播或接受的能量。單位：焦耳[J]立體角

立體角Ω是描述輻射能向空間發(fā)射、傳輸或被某一表面接收時(shí)的發(fā)散或會(huì)聚的角度，定義為：以錐體的基點(diǎn)為球心作一球表面，錐體在球表面上所截取部分的表面積dS和球半徑r平方之比。

式中，為天頂角；為方位角；d

d分別為其增量。立體角的單位是球面度(sr)dsrdddo(4)輻[射]亮度或輻射度Le:輻射表面定向發(fā)射的輻射強(qiáng)度。單位：［W/m2?Sr］(2)(5)輻[射]出[射]度Me:擴(kuò)展輻射源單位面積所輻射的通量（也稱輻射本領(lǐng)。單位：［W/m2］(3)(6)輻[射]照度Ee:投射在單位面積上的輻射通量。單位：［W/m2］(4)2.光度學(xué)基本物理量光度量和輻射度量的定義、定義方程是一一對(duì)應(yīng)的。光度量是針對(duì)可見光波段而言.視見函數(shù)暗視覺(jué)明視覺(jué)(1)光通量ΦV:光強(qiáng)度為1cd的均勻點(diǎn)光源在1sr內(nèi)發(fā)出的光通量。單位：流明［lm］(5)(2)發(fā)光強(qiáng)度IV發(fā)出波長(zhǎng)為555nm的單色輻射，在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度規(guī)定為1cd。單位：坎德拉（Candela）［cd］，它是國(guó)際單位制中七個(gè)基本單位之一。(6)(3)亮度LV(7)LV單位

:cd/m2(坎德拉每平方米)(4)光出射度MV(8)(5)照度EV單位面積所接受的入射光的量，單位：勒克斯［lx］，相當(dāng)于1平方米面積上接受到1個(gè)流明的光通量。(9)晴天陽(yáng)光直射地面照度約為100000lx晴天背陰處照度約為10000lx晴天室內(nèi)北窗附近照度約為2000lx晴天室內(nèi)中央照度約為200lx晴天室內(nèi)角落照度約為20lx陰天室外5