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《光電檢測技術》考試大綱

一、課程性質

專業基礎課。

二、適用科學

儀器科學與技術、光學工程(包括專業型碩士：儀器儀表工程、光學工程)。

三、試卷結構

基礎知識占60%，應用能力占40%。

四、參考書目

教材：徐熙平、張寧編著，光電檢測技術及應用，機械工業出版社，2016

參考：雷玉堂主編，光電檢測技術，中國計量出版社，2009

王慶有主編，光電傳感應用技術，機械工業出版社，2011

五、考試內容與基本要求

第一章 緒論

[考試要求]光電檢測技術及特點、光電檢測系統的組成。

[考試內容]光電檢測技術、光電檢測系統的組成。

第二章 光電檢測技術基礎

[考試要求] 輻射度量和光度量的基本概念，半導體的物理基礎，半導體對光的吸收，各類光電效應概念，光電器件的基本參數。

[考試內容] 輻射度量和光度量的基本概念

半導體物理基礎：半導體特性、能帶、半導體導電結構、載流子的運動，PN結、半導體對光的吸收;

內光電效應：光電導效應、光生伏特效應;

外光電效應;

光電器件常用的各種基本參數。

第三章 光電檢測器件

[考試要求]光電導器件、光生伏特器件、光電發射器件、熱輻射探測器件、熱釋電器件、光電耦合器件和圖像傳感器件等各種光電傳感器的結構、工作原理、特性參數和使用方法，關鍵參數計算等。

[考試內容]光電導器件：光敏電阻;

光生伏特器件：光敏二極管、硅光電池、光敏晶體管、光電位置敏感器件;

光電發射器件：光電倍增管;

熱輻射探測器件：熱敏電阻、熱電偶、熱電堆;

熱釋電器件：工作原理，居里溫度，熱釋電器件優點;

光耦合器件：定義、原理、如何用光耦合器件組成簡單的邏輯電路?

圖像傳感器：電荷耦合器件、CMOS圖像傳感器、紅外熱成像、圖像的增強與變像。

第四章 半導體發光管與激光器

[考試要求] 發光二極管、激光器等常用光源的工作原理、特性及其應用。

[考試內容]發光二極管：發光機理、應用;

半導體激光器：發光機理、結構;

幾種典型的激光器：氣體激光器、固體激光器結構。

第五章 輻射信號檢測

[考試要求] 輻射信號檢測的方法，如直接檢測、光外差檢測、基于幾何光學方法的光電信息變換檢測、溫度檢測、莫爾條紋檢測，并結合實際舉例說明了如何使用調制盤檢測、投影放大法、光三角法、光掃描法、光焦點法等進行長、寬尺寸測量的原理、結構，典型信號檢測的優缺點。

[考試內容]直接探測法：光學系統、調制盤;

光外差探測法：探測原理、光外差探測的特性;

幾何光學方法的光電信息變換：長、寬、位移、速度;

莫爾條紋特點及特性參數計算。

第六章 光電檢測系統典型電路

[考試要求] 常用的光電傳感器如光敏電阻、光敏二極管、CCD電荷耦合器件等對應的典型電路，并舉例說明了使用可編程邏輯器件進行CCD驅動的方法，視頻信號的二值化處理方法，光電信號常用的辨向處理和細分電路。

[考試內容]光敏電阻的變換電路：基本偏置、恒流電路、恒壓電路;

光生伏特器件的偏置電路：反偏、零偏;

CCD器件驅動電路：驅動電路時序方法、可編程器件產生驅動時序;

視頻信號二值化處理電路：閾值法、微分法;

常用的光電信號辨向處理與細分電路。

第七章 微弱信號檢測

[考試要求] 相關函數及相關接收、相敏檢波的基本概念和原理，鎖相放大器、取樣積分器、光子計數器的原理、特點及應用。

[考試內容] 相關函數及相關接收、相敏檢波的基本概念和原理

常用的微弱信號檢測的方法如鎖相放大器、取樣積分器、光子計數器，各種方法對應的原理、特點及應用。

第八章 外形尺寸檢測

[考試要求] 光電檢測技術在外形尺寸檢測方面的應用。

[考試內容]模擬變換檢測法;

光電掃描檢測法：光學掃描法、電掃描法;

CCD自掃描檢測法;

光電三維形貌檢測原理、應用及特點。

第九章 位移量檢測

[考試要求] 光電檢測技術在位移量檢測方面的應用、設計。

[考試內容]激光干涉位移檢測：激光干涉原理、激光干涉儀;

光柵線位移檢測：光柵尺、光源和光強調制、前置放大器;

光柵角位移檢測：編碼器、讀數和細分、狹縫及光電信號、編碼器誤差;

軸向位移測量;

光三角位移測量原理、特點及應用;

激光測距：脈沖法、相位法測量原理、精度設計。

第十章 光電外觀檢測

[考試要求] 光電檢測技術在外觀檢測方面的應用。

[考試內容] 外觀檢測的方式和原理：反射式與透射式外觀檢測、正反射式與非正反射式檢測、掃描方式;

光電變換器：疵病信號、光源選擇;

信號處理及檢測裝置：通量式疵病信號的處理方法、檢測裝置;

表面粗糙度檢測：激光外差法檢測粗糙度原理;

內表面疵病檢測：管道內表面疵病檢測系統組成、工作原理與特點。

第十一章 光纖傳感測量

[考試要求] 光導纖維的基本知識以及光纖傳感器的原理和應用。確定度和擴展不確定度的求取方法;掌握正確表示測量結果的方式。

[考試內容] 光導纖維的基本知識：光纖傳光原理、光纖分類、光纖的基本特性;

光纖傳感器原理及應用：光纖傳感器分類與特點。

第十二章 光電檢測技術的綜合應用

[考試要求] 光電檢測技術的綜合應用，如光電多功能二維自動檢測系統、曲臂光電綜合測量系統、飛輪齒圈總成圓跳動非接觸檢測系統、管道直線度光電檢測系統。

[考試內容] 會運用所學知識進行簡單的光電檢測系統設計。