《光电检测技术》教学大纲 课程编号：ME3321286 课程名称：光电检测技术 英文名称：Optic-electronic detection technology 学分/学时：2/32+实验 课程性质：选修课， 适用专业：测控技术与仪器专业 建议开设学期：6 先修课程：大学物理、电路、传感器、电子测量、电子测量技术、传感器与信号调理 开课单位：机电工程学院测控与仪器系 一、课程的教学目标与任务 本课程是测控专业学生的一门技术基础课。光电技术是将传统的光学技术与现代微电 子技术、计算机技术紧密结合在一起的一门高新技术，它己渗透到许多科学领域，并得到 迅猛的发展。光电技术是一门综合性的学科，是现代科学的重要组成部分。由它产生的一 门重要技术：光电检测技术是现代测量技术中的一个重要组成部分。特别是近年来，各种 新型光电探测器件的出现，要求学测控专业的人才必须掌握这门课程。 二、课程具体内容及基本要求 (一)光电信息技术(3学时) 1.基本要求：了解信息与光电信息技术，光电信息技术与光电检测技术的关系，典型 的光电测试系统，以及光电测试技术的发展及其特点。强调：“重要的不是获取知识，而是 发展思维能力”。 (二)光电检测技术基础(4学时) 1,基本要求：掌握光度学的基本物理量和基本定律，光辐射在空气中传播的基本概念： 了解和掌握光源的基本参数：了解光电系统中的常用光源：热辐射光源、气体放电光源、半 导体发光器件及激光光源等的原理、特性及其对光电检测的影响。 2.重点和难点 重点：光度学中各物理量的基本概念和基本定律。 难点：如何根据光电检测的实际要求，合理选用适当的光源。 (三)光电检测器件(6学时) 1.基本要求：了解光电管：光电倍增管：光敏电阻：光敏二极管：光敏三极管：光电 耦合器：光电池；位敏传感器：热释电：热电偶：光栅尺：光电编码器等光电传感器。 2.重点和难点 重点光电探测器是光电探测系统的硬件支撑 难点原理 (四)光电探测系统的信噪比(4学时) 1.基本要求：了解光电测试系统的精度与信噪比的关系，噪声的来源与分类，噪声的 抑制。 重点信噪比概念及影响因素
- 1 - 《光电检测技术》教学大纲 课程编号：ME3321286 课程名称：光电检测技术 英文名称：Optic-electronic detection technology 学分/学时：2/32+实验 课程性质：选修课， 适用专业：测控技术与仪器专业 建议开设学期：6 先修课程：大学物理、电路、传感器、电子测量、电子测量技术、传感器与信号调理 开课单位：机电工程学院测控与仪器系 一、课程的教学目标与任务 本课程是测控专业学生的一门技术基础课。光电技术是将传统的光学技术与现代微电 子技术、计算机技术紧密结合在一起的一门高新技术，它已渗透到许多科学领域，并得到 迅猛的发展。光电技术是一门综合性的学科，是现代科学的重要组成部分。由它产生的一 门重要技术：光电检测技术是现代测量技术中的一个重要组成部分。特别是近年来，各种 新型光电探测器件的出现，要求学测控专业的人才必须掌握这门课程。 二、课程具体内容及基本要求 （一）光电信息技术（3 学时） 1．基本要求：了解信息与光电信息技术，光电信息技术与光电检测技术的关系，典型 的光电测试系统，以及光电测试技术的发展及其特点。强调：“重要的不是获取知识，而是 发展思维能力”。 （二）光电检测技术基础（4 学时） 1．基本要求：掌握光度学的基本物理量和基本定律，光辐射在空气中传播的基本概念； 了解和掌握光源的基本参数；了解光电系统中的常用光源：热辐射光源、气体放电光源、半 导体发光器件及激光光源等的原理、特性及其对光电检测的影响。 2．重点和难点 重点：光度学中各物理量的基本概念和基本定律。 难点：如何根据光电检测的实际要求，合理选用适当的光源。 （三）光电检测器件（6 学时） 1．基本要求：了解光电管；光电倍增管；光敏电阻；光敏二极管；光敏三极管；光电 耦合器；光电池；位敏传感器；热释电；热电偶；光栅尺；光电编码器等光电传感器。 2．重点和难点 重点 光电探测器是光电探测系统的硬件支撑 难点 原理 （四）光电探测系统的信噪比（4 学时） 1．基本要求：了解光电测试系统的精度与信噪比的关系，噪声的来源与分类，噪声的 抑制。 重点 信噪比概念及影响因素
难点提高信噪比的技术 (五)光电成像探测(3学时) 1.基本要求：点介绍了CCD、热释电器件和参数，也介绍了其它图像传感器，最后， 讨论了光电成像探测系统的特性参数。 2.重点和难点 重点：光电成像探测系统的特性参数。 难点：光电成像探测的光谱特性和探测器选型。 （六)光谱仪家族(2学时) 1.基本要求：熟悉各种光谱仪的原理。 2.重点和难点 重点：光电式直读光谱仪 难点：区别散射光谱荧光光谱，掌握X射线光谱。 (七)光纤传感检测(6学时) 1.基本要求：了解和掌握光纤传光原理、光纤传感原理：熟悉典型的光纤传感器的应 用实例。 2.重点和难点 重点：光纤传感器的原理、封装增敏 难点：光纤传感器的去耦 (八)光电检测技术的典型应用(4学时) 了解和掌握光电检测在生活、工业、农业、科研【以诺贝尔奖为代表】等多方面的应用。 三、教学安排及方式 总学时40学时，讲课32学时，实验8学时。 八教学环节 上 教学时数 讲 实 习 讨 小 题 论 饔装 课 验 课 课 计 课程内容 机 光电信息技术 3 3 光电检测技术基 础 光电检测器件 6 8 光电探测系统的 2 6 信噪比 光电成像探测系 3 统 光谱仪家族 2 2 光纤传感检测 6 2 8 光电检测技术的 2 6 典型应用 合计 32 8 40 -2-
- 2 - 难点 提高信噪比的技术 （五）光电成像探测（3 学时） 1．基本要求：点介绍了 CCD、热释电器件和参数，也介绍了其它图像传感器，最后， 讨论了光电成像探测系统的特性参数。 2．重点和难点 重点：光电成像探测系统的特性参数。 难点：光电成像探测的光谱特性和探测器选型。 （六）光谱仪家族（2 学时） 1．基本要求：熟悉各种光谱仪的原理。 2．重点和难点 重点：光电式直读光谱仪 难点：区别散射光谱荧光光谱，掌握 X 射线光谱。 （七）光纤传感检测 （6 学时） 1．基本要求：了解和掌握光纤传光原理、光纤传感原理；熟悉典型的光纤传感器的应 用实例。 2．重点和难点 重点：光纤传感器的原理、封装增敏 难点：光纤传感器的去耦 （八）光电检测技术的典型应用（4 学时） 了解和掌握光电检测在生活、工业、农业、科研【以诺贝尔奖为代表】等多方面的应用。 三、教学安排及方式 总学时 40 学时， 讲课 32 学时，实验 8 学时。 教学环节 教学时数 课程内容 讲 课 实 验 习 题 课 讨 论 课 上 机 参 观 或 看 录 像 小 计 光电信息技术 3 3 光电检测技术基 础 4 4 光电检测器件 6 2 8 光电探测系统的 信噪比 4 2 6 光电成像探测系 统 3 3 光谱仪家族 2 2 光纤传感检测 6 2 8 光电检测技术的 典型应用 4 2 6 合计 32 8 40
四、本课程对培养学生能力和素质的贡献点 本课程围绕测控技术与仪器专业人才培养的专业工程素质教育目标，在先期课程的铺垫 下教授学生运用光电检测的思想方法，注重思想和系统观念的培养，加强对相关应用的理解 和掌握，树立一定的光对岸测量仪器较的系统知识、分析和应用能力。 五、考核及成绩评定方式 最终成绩由大作业成绩、实验成绩、到课情况等组合而成（在实验正式开设之前，成绩 评定方式由主要由大作业确定)，各部分所占比例如下： 到课情况：5%，主要考核学生出席情况。 大作业成绩：45%。主要考核对每章节知识点的理解、复习和掌握程度。 实验成绩：50%。主要考核光电检测传感器、光电检测系统的掌握程度。 六、教材及参考书目 教材：《光电探测技术与系统》，付小宁、赵建，电子工业出版社 参考书目： 1.《光电检测技术与应用》郭培源付扬编著，2006： 2.《光电检测技术》，雷玉堂等编著，国防工业出版社，1995： 3.《光电检测技术》高稚允、高岳编，国防工业出版社，2009 七、说明 (一)与相关课程的分工衔接 光电检测技术是现代检测技术最重要的手段和方法之一，是计量检测技术的一个重要的 发展方向，是测控技术与仪器专业的专业基础课之一。通过本课程的学习，使学生掌握光电 检测器件（传感器、光源和成像器件）的工作原理及基本特性，了解它们的应用范围。能够 根据特性参数，选择合适的光电检测器件。了解常用器件的性能指标。 知识要求：要求必须具备物理学、电路的学习知识，通过本课程的学习为以后、电子仪 器仪表及智能仪表设计等课程的学习打下基础。 能力要求：使学生系统的掌握各种光电器件的结构原理、特性和参数，并熟练掌握各类 型器件在生产生活中的实际应用。 (二)其他说明 (执笔人：付小宁 审核人：赵建) 年 月 -3-
- 3 - 四、本课程对培养学生能力和素质的贡献点 本课程围绕测控技术与仪器专业人才培养的专业工程素质教育目标，在先期课程的铺垫 下教授学生运用光电检测的思想方法，注重思想和系统观念的培养，加强对相关应用的理解 和掌握，树立一定的光对岸测量仪器较的系统知识、分析和应用能力。 五、考核及成绩评定方式 最终成绩由大作业成绩、实验成绩、到课情况等组合而成（在实验正式开设之前，成绩 评定方式由主要由大作业确定），各部分所占比例如下： 到课情况：5%，主要考核学生出席情况。 大作业成绩：45%。主要考核对每章节知识点的理解、复习和掌握程度。 实验成绩：50%。主要考核光电检测传感器、光电检测系统的掌握程度。 六、教材及参考书目 教材： 《光电探测技术与系统》，付小宁、赵建，电子工业出版社 参考书目： 1. 《光电检测技术与应用》郭培源 付扬 编著，2006； 2. 《光电检测技术》，雷玉堂等编著，国防工业出版社，1995； 3. 《光电检测技术》高稚允、高岳编，国防工业出版社，2009 七、说明 （一）与相关课程的分工衔接 光电检测技术是现代检测技术最重要的手段和方法之一，是计量检测技术的一个重要的 发展方向，是测控技术与仪器专业的专业基础课之一。通过本课程的学习，使学生掌握光电 检测器件（传感器、光源和成像器件）的工作原理及基本特性，了解它们的应用范围。能够 根据特性参数，选择合适的光电检测器件。了解常用器件的性能指标。 知识要求：要求必须具备物理学、电路的学习知识，通过本课程的学习为以后、电子仪 器仪表及智能仪表设计等课程的学习打下基础。 能力要求：使学生系统的掌握各种光电器件的结构原理、特性和参数，并熟练掌握各类 型器件在生产生活中的实际应用。 （二）其他说明 （执笔人：付小宁 审核人：赵建） 年 月 日