长春理工大学

《光电检测技术》考试大纲

一、课程性质

专业基础课。

二、适用科学

仪器科学与技术、光学工程(包括专业型硕士：仪器仪表工程、光学工程)。

三、试卷结构

基础知识占60%，应用能力占40%。

四、参考书目

教材：徐熙平、张宁编著，光电检测技术及应用，机械工业出版社，2016

参考：雷玉堂主编，光电检测技术，中国计量出版社，2009

王庆有主编，光电传感应用技术，机械工业出版社，2011

五、考试内容与基本要求

第一章 绪论

[考试要求]光电检测技术及特点、光电检测系统的组成。

[考试内容]光电检测技术、光电检测系统的组成。

第二章 光电检测技术基础

[考试要求] 辐射度量和光度量的基本概念，半导体的物理基础，半导体对光的吸收，各类光电效应概念，光电器件的基本参数。

[考试内容] 辐射度量和光度量的基本概念

半导体物理基础：半导体特性、能带、半导体导电结构、载流子的运动，PN结、半导体对光的吸收;

内光电效应：光电导效应、光生伏特效应;

外光电效应;

光电器件常用的各种基本参数。

第三章 光电检测器件

[考试要求]光电导器件、光生伏特器件、光电发射器件、热辐射探测器件、热释电器件、光电耦合器件和图像传感器件等各种光电传感器的结构、工作原理、特性参数和使用方法，关键参数计算等。

[考试内容]光电导器件：光敏电阻;

光生伏特器件：光敏二极管、硅光电池、光敏晶体管、光电位置敏感器件;

光电发射器件：光电倍增管;

热辐射探测器件：热敏电阻、热电偶、热电堆;

热释电器件：工作原理，居里温度，热释电器件优点;

光耦合器件：定义、原理、如何用光耦合器件组成简单的逻辑电路?

图像传感器：电荷耦合器件、CMOS图像传感器、红外热成像、图像的增强与变像。

第四章 半导体发光管与激光器

[考试要求] 发光二极管、激光器等常用光源的工作原理、特性及其应用。

[考试内容]发光二极管：发光机理、应用;

半导体激光器：发光机理、结构;

几种典型的激光器：气体激光器、固体激光器结构。

第五章 辐射信号检测

[考试要求] 辐射信号检测的方法，如直接检测、光外差检测、基于几何光学方法的光电信息变换检测、温度检测、莫尔条纹检测，并结合实际举例说明了如何使用调制盘检测、投影放大法、光三角法、光扫描法、光焦点法等进行长、宽尺寸测量的原理、结构，典型信号检测的优缺点。

[考试内容]直接探测法：光学系统、调制盘;

光外差探测法：探测原理、光外差探测的特性;

几何光学方法的光电信息变换：长、宽、位移、速度;

莫尔条纹特点及特性参数计算。

第六章 光电检测系统典型电路

[考试要求] 常用的光电传感器如光敏电阻、光敏二极管、CCD电荷耦合器件等对应的典型电路，并举例说明了使用可编程逻辑器件进行CCD驱动的方法，视频信号的二值化处理方法，光电信号常用的辨向处理和细分电路。

[考试内容]光敏电阻的变换电路：基本偏置、恒流电路、恒压电路;

光生伏特器件的偏置电路：反偏、零偏;

CCD器件驱动电路：驱动电路时序方法、可编程器件产生驱动时序;

视频信号二值化处理电路：阈值法、微分法;

常用的光电信号辨向处理与细分电路。

第七章 微弱信号检测

[考试要求] 相关函数及相关接收、相敏检波的基本概念和原理，锁相放大器、取样积分器、光子计数器的原理、特点及应用。

[考试内容] 相关函数及相关接收、相敏检波的基本概念和原理

常用的微弱信号检测的方法如锁相放大器、取样积分器、光子计数器，各种方法对应的原理、特点及应用。

第八章 外形尺寸检测

[考试要求] 光电检测技术在外形尺寸检测方面的应用。

[考试内容]模拟变换检测法;

光电扫描检测法：光学扫描法、电扫描法;

CCD自扫描检测法;

光电三维形貌检测原理、应用及特点。

第九章 位移量检测

[考试要求] 光电检测技术在位移量检测方面的应用、设计。

[考试内容]激光干涉位移检测：激光干涉原理、激光干涉仪;

光栅线位移检测：光栅尺、光源和光强调制、前置放大器;

光栅角位移检测：编码器、读数和细分、狭缝及光电信号、编码器误差;

轴向位移测量;

光三角位移测量原理、特点及应用;

激光测距：脉冲法、相位法测量原理、精度设计。

第十章 光电外观检测

[考试要求] 光电检测技术在外观检测方面的应用。

[考试内容] 外观检测的方式和原理：反射式与透射式外观检测、正反射式与非正反射式检测、扫描方式;

光电变换器：疵病信号、光源选择;

信号处理及检测装置：通量式疵病信号的处理方法、检测装置;

表面粗糙度检测：激光外差法检测粗糙度原理;

内表面疵病检测：管道内表面疵病检测系统组成、工作原理与特点。

第十一章 光纤传感测量

[考试要求] 光导纤维的基本知识以及光纤传感器的原理和应用。确定度和扩展不确定度的求取方法;掌握正确表示测量结果的方式。

[考试内容] 光导纤维的基本知识：光纤传光原理、光纤分类、光纤的基本特性;

光纤传感器原理及应用：光纤传感器分类与特点。

第十二章 光电检测技术的综合应用

[考试要求] 光电检测技术的综合应用，如光电多功能二维自动检测系统、曲臂光电综合测量系统、飞轮齿圈总成圆跳动非接触检测系统、管道直线度光电检测系统。

[考试内容] 会运用所学知识进行简单的光电检测系统设计。