光电检测技术与应用第1章绪论

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1、第一章 绪 论2023/9/272023/9/271 1光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论1.1 信息技术及光电检测技术信息技术：微电子技术、光子信息技术和光电信息技术传统的电子技术微电子技术光子信息技术光电信息技术2023/9/272023/9/272 2光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论微电子技术：微电子技术：通过控制固体内电子的微观运动来实现对信息的加通过控制固体内电子的微观运动来实现对信息的加工处理，并在固体的微区（小到几个晶格）内进行，将一个电工处理，并在固体的微区（小到几个晶格）内进行，将一个电子功能部件甚至一个系统集成在一个很小的芯

2、片上。子功能部件甚至一个系统集成在一个很小的芯片上。光子信息技术：光子信息技术：以光集成技术为核心的有关光学元器件制造的应以光集成技术为核心的有关光学元器件制造的应用技术，利用传统工艺将有源和无源光学器件集成在一起，构用技术，利用传统工艺将有源和无源光学器件集成在一起，构成能完成光学信息采集处理和存储等功能的系统成能完成光学信息采集处理和存储等功能的系统光电信息技术：光电信息技术：光与电子转换及其应用技术，光频段微电子技术。光与电子转换及其应用技术，光频段微电子技术。传统的电子技术微电子技术光子信息技术光电信息技术光电检测技术光电检测技术2023/9/272023/9/273 3光光电检测电检

3、测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论光电信息技术1 1、光电源器件（包括激光器）和可控光功能器件及集成、光电源器件（包括激光器）和可控光功能器件及集成2 2、光通信和综合信息网络、光通信和综合信息网络3 3、光频微电子、光频微电子4 4、光电方法用于瞬态光学观测、光电方法用于瞬态光学观测以光电子学为基础,以光电子器件为主体,研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。它涉及到：5 5、光电传感、光纤传感和图象传感、光电传感、光纤传感和图象传感、光电传感、光纤传感和图象传感、光电传感、光纤传感和图象传感6 6、激光、红外、微光探测，定向和制导、激光、红外、微光探测，定向和制导

4、、激光、红外、微光探测，定向和制导、激光、红外、微光探测，定向和制导7 7、光电精密测试，在线检测和控制技术、光电精密测试，在线检测和控制技术、光电精密测试，在线检测和控制技术、光电精密测试，在线检测和控制技术8 8、混合光电信息处理、识别和图象分析、混合光电信息处理、识别和图象分析2023/9/272023/9/274 4光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论光电信息技术9 9、光电人工智能和机器视觉、光电人工智能和机器视觉1010、光（电）逻辑运算和光（电）计算机及光电数据存储、光（电）逻辑运算和光（电）计算机及光电数据存储1111、生物光子学、生物光子学 本课程着重在

5、本课程着重在光电检测的元器件、系统、方光电检测的元器件、系统、方光电检测的元器件、系统、方光电检测的元器件、系统、方法和应用法和应用法和应用法和应用。2023/9/272023/9/275 5光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论光电检测技术光电检测技术光电传感器：光电传感器：基于光电效应，将光信号转换为电信号的一种光电器件基于光电效应，将光信号转换为电信号的一种光电器件 将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出。将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出。光电检测技术：光电检测技术：是利用光电传感器实现各类检测。是利用光电传感器实现各类检测。它将被测量的量转换成光通量它

6、将被测量的量转换成光通量,再转换成电量，并综合再转换成电量，并综合利用信息传送和处理技术，完成在线和自动测量利用信息传送和处理技术，完成在线和自动测量光电检测系统光电检测系统 光学变换光学变换 光电变换光电变换 电路处理电路处理2023/9/272023/9/276 6光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论光电探测器的种类类类 型型实实 例例PNPN结结PNPN光电二极管（光电二极管（Si,Ge,GaAs)Si,Ge,GaAs)PINPIN光电二极管（光电二极管（SiSi）雪崩光电二极管雪崩光电二极管(Si,Ge)(Si,Ge)光电晶体管光电晶体管(Si)(Si)集成光电传

7、感器和光电晶闸管集成光电传感器和光电晶闸管(Si)(Si)非非PNPN结结光电元件光电元件(CdS,CdSe,Se,PbS)(CdS,CdSe,Se,PbS)热电元件热电元件(PZT,LiTaO3,PbTiO(PZT,LiTaO3,PbTiO3 3)电子管类电子管类光电管，摄像管，光电倍增管光电管，摄像管，光电倍增管其他类其他类色敏传感器色敏传感器固体图象传感器（固体图象传感器（SISI，CCD/MOS/CPDCCD/MOS/CPD型）型）位置检测用元件（位置检测用元件（PSDPSD）光电池光电池返回2023/9/272023/9/277 7光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪

8、论绪论光电检测系统(一)光电检测技术以激光、红外、光纤等现代光电器件光电检测技术以激光、红外、光纤等现代光电器件为基础，通过对载有被检测物体信号的光辐射（发为基础，通过对载有被检测物体信号的光辐射（发射、反射、散射、衍射、折射、透射等）进行检测，射、反射、散射、衍射、折射、透射等）进行检测，即通过光电检测器件接收光辐射并转换为电信号。即通过光电检测器件接收光辐射并转换为电信号。由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用的信息，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用的信息，再经过再经过A/DA/D变换接口输入微型计算机运算、处理，变换接口输入微型计算机运算、处理，最后显示或打印输出所需检测物体的几何

9、量或物理最后显示或打印输出所需检测物体的几何量或物理量。量。2023/9/272023/9/278 8光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论光电检测系统(二)变换电路光电传感光源光学系统被测对象光学变换电信号处理存 储显 示控 制光学变换电路处理2023/9/272023/9/279 9光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论光电检测系统(三)光学变换光学变换 时域变换：调制振幅、频率、相位、脉宽时域变换：调制振幅、频率、相位、脉宽 空域变换：光学扫描空域变换：光学扫描 光学参量调制：光强、波长、相位、偏振光学参量调制：光强、波长、相位、偏振 形成能被光电

10、探测器接收，便于后续电学处理的光学信息。形成能被光电探测器接收，便于后续电学处理的光学信息。光电变换光电变换 光电光电/热电器件（传感器）、变换电路、前置放大热电器件（传感器）、变换电路、前置放大 将信息变为能够驱动电路处理系统的电信息（电信号的放大和处理）。将信息变为能够驱动电路处理系统的电信息（电信号的放大和处理）。电路处理电路处理 放大、滤波、调制、解调、放大、滤波、调制、解调、A/DA/D、D/AD/A、微机与接口、控制。、微机与接口、控制。2023/9/272023/9/271010光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论光电检测系统与人操作功能比较光电检测系统与人

11、操作功能比较被测物体 感觉器官 人脑 手控 被测物体 光电传感 微机 执行机构光电传感部分相当于人身的感觉器官 2023/9/272023/9/271111光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论光电检测系统的功能分类测量检查型测量检查型:几何量几何量:长度、角度、形状、位置、形变、面积、体长度、角度、形状、位置、形变、面积、体积、距离。积、距离。运动量运动量：速度、加速度、振动：速度、加速度、振动 表面形状表面形状：光洁度、庇病、伤痕：光洁度、庇病、伤痕 工作过程工作过程：湿度、流量、压力、物位、：湿度、流量、压力、物位、PHPH值、浓度值、浓度等等 机械量机械量：重量、压

12、力、应变、压强：重量、压力、应变、压强 电学量电学量：电流、电压、电场、磁场：电流、电压、电场、磁场 光学量光学量：吸收、反射、透射、光度、色度、波长、：吸收、反射、透射、光度、色度、波长、光谱光谱2023/9/272023/9/271212光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论控制跟踪型跟踪控制：激光制导，红外制导跟踪控制：激光制导，红外制导数值控制：自动定位，图形加工形成，数值数值控制：自动定位，图形加工形成，数值控制控制图象分析型图形检测图形检测图形分析图形分析2023/9/272023/9/271313光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论1.2

13、 光电检测与光电传感器概念1、检测与测量检测：通过一定的物理方式通过一定的物理方式 ，分辨出被测参量并归属到某，分辨出被测参量并归属到某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或是否存在。一范围带，以此来判别被测参数是否合格或是否存在。测量：将被测的未知量与同性质的标准量比较，确定被测将被测的未知量与同性质的标准量比较，确定被测量对标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。量对标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。测量方式：直接测量：温度计，电压表直接测量：温度计，电压表间接测量：由电压和电流数值，通过关系计算出功率间接测量：由电压和电流数值，通过关系计算出功率 2023/9/2720

14、23/9/271414光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论2、光电传感器与敏感器的概念敏感器光电传感器-光电效应：将光信号转换为电信号（确定对应关系）（确定对应关系）可测非电量电量电量光电传感器光电传感器被测非电量敏感器敏感器2023/9/272023/9/271515光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论1.3 光电检测系统的组成及特点一般电子检测系统传感器传感器信号变换器信号变换器输出环节输出环节传感器：从被测对象中提取被测信号，转化成便于测量的电参数信号变换电路：完成信号的转换、滤波和放大2023/9/272023/9/271616光光电检测电检

15、测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论一般光电系统光发射机光发射机光学通道光学通道光接收机光接收机光发射机：分为主动式和被动式 主动式：光源（或加调制器）被动式：无自身光源，来自被测物体的光热辐射发射光学通道：大气、空间、水下和光纤等光接收机：收集入射的光信号并加以处理，恢复光载波信息2023/9/272023/9/271717光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论 光接收机的基本结构光接收机的基本结构光接收机的基本结构光接收机的基本结构接收到的接收到的光场光场接收透镜系统接收透镜系统光电检测器光电检测器后继检测处理器后继检测处理器接收透镜系统：对光信号进行滤波、聚焦

16、，入射到光检测器上接收透镜系统：对光信号进行滤波、聚焦，入射到光检测器上光电检测器：完成光电信号的转换光电检测器：完成光电信号的转换检测处理电路：完成电信号的放大、调理及滤波，恢复信号。检测处理电路：完成电信号的放大、调理及滤波，恢复信号。光接收机的分类光接收机的分类 功率检测接收机功率检测接收机直接检测或非相干检测直接检测或非相干检测外差检测接收机外差检测接收机相干检测（空间相干）相干检测（空间相干）2023/9/272023/9/271818光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论 光接收机的分类图示光接收机的分类图示光接收机的分类图示光接收机的分类图示透镜透镜光电检测器

17、光电检测器接收到的光场空间滤波器空间滤波器频率滤波器频率滤波器直接检测接收机直接检测接收机外差检测接收机外差检测接收机合束镜合束镜光电检测器光电检测器接收到的光场本地激本地激光器光器本地光场本地光场聚焦光场聚焦光场透镜透镜2023/9/272023/9/271919光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论 光电系统框图光电系统框图光电系统框图光电系统框图光光光光源源源源光光光光学学学学系系系系统统统统被被被被测测测测对对对对象象象象光光光光学学学学变变变变换换换换光光光光电电电电转转转转换换换换电电电电信信信信号号号号处处处处理理理理存储存储存储存储显示显示显示显示控制控制控

18、制控制光学变换光学变换光学变换光学变换：通过各种光学元件和光学系统，如平面镜、狭缝、透镜、棱通过各种光学元件和光学系统，如平面镜、狭缝、透镜、棱镜、光栅、成像系统等来实现镜、光栅、成像系统等来实现 ，作用是将被测量转换为光参量（振幅、，作用是将被测量转换为光参量（振幅、频率、相位、偏振态，传播方向变化等）。频率、相位、偏振态，传播方向变化等）。光电转换光电转换光电转换光电转换：由各种光电器件来实现，如光电检测器件、光电摄像器件、由各种光电器件来实现，如光电检测器件、光电摄像器件、光电热敏器件等。光电热敏器件等。2023/9/272023/9/272020光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第

19、1 1章章绪论绪论 光电系统的分类光电系统的分类光电系统的分类光电系统的分类1 1、光电系统的分类：广义的光电系统包括两个分、光电系统的分类：广义的光电系统包括两个分支，即光电能量系统、光电信息系统支，即光电能量系统、光电信息系统 （1 1）光电能量系统：太阳能发电、激光加工、激光医疗、）光电能量系统：太阳能发电、激光加工、激光医疗、激光核聚变等。主要是解决有关大功率光辐射能量的产生、激光核聚变等。主要是解决有关大功率光辐射能量的产生、控制、利用及向其他能量形式的转换。控制、利用及向其他能量形式的转换。（2 2）光电信息系统：以光辐射和电子流为信息载体，通过）光电信息系统：以光辐射和电子流为信

20、息载体，通过光电或电光相互转换，综合利用光学或电子学的方法进行光电或电光相互转换，综合利用光学或电子学的方法进行信息的传输、采集、处理、存储或显示、以实现确定目标信息的传输、采集、处理、存储或显示、以实现确定目标的混合系统，简称光电系统。的混合系统，简称光电系统。2023/9/272023/9/272121光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论2 2、光电系统大致可分作下列几种类型。、光电系统大致可分作下列几种类型。（1 1）光）光-电型（应用最广泛）：电型（应用最广泛）：被测量对象经过光机系统产生光信号，其通过光电转被测量对象经过光机系统产生光信号，其通过光电转换成电信号

21、进入电子系统，光学仪器的自动化常采用这种换成电信号进入电子系统，光学仪器的自动化常采用这种方式。若经方式。若经ADAD转换，进一步传输到计算机处理，可组成部转换，进一步传输到计算机处理，可组成部分代替人的视觉和思维活动的机器视觉系统。例如：智能分代替人的视觉和思维活动的机器视觉系统。例如：智能化的工业在线检测。化的工业在线检测。（2 2）光）光-电电-光型：光型：由光机系统采集到的光信号通过光电转换（由光机系统采集到的光信号通过光电转换（A/DA/D）成电）成电信号，经电信号处理后再经过电光变换形成光信号输出。信号，经电信号处理后再经过电光变换形成光信号输出。例如：电视技术中的摄像管，显像管以

22、及声像光盘的录制例如：电视技术中的摄像管，显像管以及声像光盘的录制和再现都是这类系统的代表。和再现都是这类系统的代表。2023/9/272023/9/272222光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论（3 3）电）电-光光-电型：电型：电信号经过电光变换得到可在光路中传输的光信号，电信号经过电光变换得到可在光路中传输的光信号，在经过光电变换为电信号后作进一步处理或输出。典型应在经过光电变换为电信号后作进一步处理或输出。典型应用如光纤通讯，其主要利用光纤对光信号进行传输。用如光纤通讯，其主要利用光纤对光信号进行传输。（4 4）光电混合型：）光电混合型：其主要特点是使传统光路实

23、现光路器件的其主要特点是使传统光路实现光路器件的“有源化有源化”和封闭的光束网络，例如光导纤维、空间调制器等。这将和封闭的光束网络，例如光导纤维、空间调制器等。这将最终组成有源可控的光学系统和集成光路。和现有的无源最终组成有源可控的光学系统和集成光路。和现有的无源光路比较，这是光学技术的根本变革。光路比较，这是光学技术的根本变革。2023/9/272023/9/272323光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论（5 5）电光混合型）电光混合型 这种系统的目标是将电路系统元器件的功能用光学方这种系统的目标是将电路系统元器件的功能用光学方法来实现，即所谓的电路元件的法来实现，即

24、所谓的电路元件的“光子化光子化”，例如光学晶，例如光学晶体管和光学双稳态器件等，目前许多单元器件已相继问世体管和光学双稳态器件等，目前许多单元器件已相继问世或正在研制中。或正在研制中。后两种光电系统是光电技术未来的发展方向，其中后两种光电系统是光电技术未来的发展方向，其中的光电混合式或全光学式的光学计算机是这些系统最有吸的光电混合式或全光学式的光学计算机是这些系统最有吸引力的发展目标。引力的发展目标。通过上面的学习我们可以看出，光电系统的共同特点是通过通过上面的学习我们可以看出，光电系统的共同特点是通过光电检测光电检测所有被研究的信息都将通过各种效应（机、热、声、电、磁）调制所有被研究的信息都

25、将通过各种效应（机、热、声、电、磁）调制到光载波上，然后将携带被研究的信息光载波转换为电信号，并通过电到光载波上，然后将携带被研究的信息光载波转换为电信号，并通过电子线路和计算机的综合处理，实现光学仪器的自动化。因此，光电检测子线路和计算机的综合处理，实现光学仪器的自动化。因此，光电检测作为光电系统的一种共性技术具有重要的意义。所谓光电检测，指的是作为光电系统的一种共性技术具有重要的意义。所谓光电检测，指的是对光信号的调制变换和接收解调两个主要方面。对光信号的调制变换和接收解调两个主要方面。2023/9/272023/9/272424光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论

26、高精度。高精度。高精度。高精度。各种检测技术中最高。如激光干涉仪法检测长度的精度达各种检测技术中最高。如激光干涉仪法检测长度的精度达0.05um/m0.05um/m；光栅莫尔条纹法测角可达；光栅莫尔条纹法测角可达0.040.04秒；用激光测距法测量地球到秒；用激光测距法测量地球到月球之间距离分辨率可达月球之间距离分辨率可达1m1m。高速度。高速度。高速度。高速度。光电检测以光为介质，用光学方法获取和传递信息是最快的。光电检测以光为介质，用光学方法获取和传递信息是最快的。远距离，大量程。远距离，大量程。远距离，大量程。远距离，大量程。光便于远距离传播的介质，适于遥控和遥测，如光便于远距离传播的介

27、质，适于遥控和遥测，如武器制导，光电跟踪，电视遥测等。武器制导，光电跟踪，电视遥测等。非接触检测。非接触检测。非接触检测。非接触检测。光照可认为是没有测量力的，也无磨擦，可实现动态测光照可认为是没有测量力的，也无磨擦，可实现动态测量，效率最高。量，效率最高。寿命长。寿命长。寿命长。寿命长。光波可永久使用。光波可永久使用。具有很强的信息处理和运算能力。具有很强的信息处理和运算能力。具有很强的信息处理和运算能力。具有很强的信息处理和运算能力。可将复杂信息并行处理。同可将复杂信息并行处理。同时光电方法还便于信息控制和存储，易于实现自动化和智能化。时光电方法还便于信息控制和存储，易于实现自动化和智能化

28、。光电检测技术的特点2023/9/272023/9/272525光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论1.了解并掌握典型的光电器件的原理和特点，会正确选用光电器件。2.学会根据光电器件的特点选择和设计光电检测电路和有关参数。3.能根据被测对象的要求，设计光电检测系统。光电检测技术的学习要求：2023/9/272023/9/272626光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论1.4 光电检测方法及应用发展趋势光电传感器的类型根据光源、光学系统和光电转换器件放置位置的不同，可分为：直射型：光电转换器对着光源放置，光轴重合，对于光源为发射光通量最大方向，对于光电

29、器件为灵敏度最高的方向。反射型：分为单向反射和漫反射辐射型：被测物体本身为一辐射源，光电检测器通过接收被测物体的辐射光能量实现测量。2023/9/272023/9/272727光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论光电检测的基本方法根据检测原理，基本方法：直接作用法、差动测量法、补偿测量法和脉冲测量法I、直接作用法：受被测物理量控制的光通量，经光电接收器转换后由检测机构可直接得到所求被测物理量。被测物理量被测物理量光通量光通量光电传感器光电传感器放大、定标放大、定标直接读数直接读数光电系统的基本模型2023/9/272023/9/272828光光电检测电检测技技术术与与应应

30、用第用第1 1章章绪论绪论II、差动测量法：利用被测量与某一标准量相比较，所得差或数值比可反应被测量的大小，放大放大相敏检波器相敏检波器uACREUL调制盘调制盘被测物被测物光楔光楔反光镜反光镜21双光路差动测量法测量物体长度2023/9/272023/9/272929光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论工作原理：11=22时，时，U=0O1212tUOtO1212tUOtO1212tUOt1122时，工件尺寸变小时，工件尺寸变小 U=S*(1-2)=S*1122时，工件尺寸变大时，工件尺寸变大 U=S*(1-2)=-S*说明：测量值的大小决定了U的幅值，测量值的正负决定

31、于U的相位，可通过相敏检波器相敏检波器得到。测量值测量值U的幅值的幅值工件大小工件大小2023/9/272023/9/273030光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论 相敏检测器：相敏检测器：核心是由一个乘法器和一个滤波器，如图一路为信号核心是由一个乘法器和一个滤波器，如图一路为信号u us s，另一路为，另一路为u uR R。u ui i=u=us s=E=Ei isin(sin(1 1t+t+1 1),u),uR R=E=ER Rsin(sin(2 2t+t+2 2),),滤波器滤波器ui或usu0uRu0=uiuR=1/2gEiERcos2(f1-f2)t+1-2)

32、-1/2gEiERcos(2(f1+f2)t+1+2滤去高频信号后，u0=uiuR=1/2gEiERcos2(f1-f2)t+1-2如f1=f2，则u0=1/2gEiERcos(1-2)=1/2gEiERcos2023/9/272023/9/273131光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论特性分析：=0，则u0输出为正，=，则u0输出为负。相敏检波器用途：可用来测幅，测相，还可高频信号变成中频信号（差频信号）双光路外差检测特点：双光路可消除杂散光、光源波动、温度变化和电源电压波动带来的测量误差，使测量精度和灵敏度大大提高。2023/9/272023/9/273232光光电

33、检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论III、补偿测量法：原理：是用光或电的方法补偿由被测量变化而引起的光通量变化，补偿器的可动元件连接读数装置指示出补偿量值，其大小反应被测量变化大小。例：由相敏检波器输出控制光楔上下移动，使1-2=0，光楔移动与读数机构相连，读数反映光通量的变化量，即被测值。放大放大相敏检波器相敏检波器uACREUL调制盘调制盘被测物被测物光楔光楔反光镜反光镜21移动控制及读数显示移动控制及读数显示2023/9/272023/9/273333光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论IV、脉冲测量法：原理：测量中将被测量的光通量转换成电脉冲，其

34、参数（脉宽，相位，频率，脉冲数量等）反映被测量的大小。1、脉宽方法测长度：测量关系式：测量关系式：L=v*t=v*k*N=K*NL=v*t=v*k*N=K*Nk-k-高频脉冲时间当量高频脉冲时间当量K-K-长度当量长度当量N-N-计数器值计数器值高频脉冲可取自电动机或转动轮上脉冲，消除不匀速带来的误差。vn nR1ER2高频脉冲高频脉冲N计数器计数器2023/9/272023/9/273434光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论2、频率法测速：在转动轮上均匀贴有反射片，光电传感器可接收与转速相对应的光脉冲，m为反光片数，n为每分钟转速，则：f=n*m/60=N/t；即转速

35、可以由此得到：n=60N/m*t控制时间控制时间tRE放大放大整形整形N计数计数脉冲测量法特点：抗干扰性能好，精度高，直接与计算机相连，易于实现在线测量和自动化控制。2023/9/272023/9/273535光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论光电传感器的发展趋势发展纳米、亚纳米高精度的光电测量新技术。发展纳米、亚纳米高精度的光电测量新技术。发展小型的、快速的微型光、机、电检测系统。发展小型的、快速的微型光、机、电检测系统。非接触、快速在线测量，以满足快速增长的经济需要。非接触、快速在线测量，以满足快速增长的经济需要。向微空间三维测量技术和大空间三维测量技术发展。向微空

36、间三维测量技术和大空间三维测量技术发展。发展闭环控制的光电检测系统，实现光电测量与光电控制发展闭环控制的光电检测系统，实现光电测量与光电控制一体化。一体化。向人们无法触及的领域发展。向人们无法触及的领域发展。发展光电跟踪与光电扫描技术，如远距离的遥控，遥测技发展光电跟踪与光电扫描技术，如远距离的遥控，遥测技术，激光制导，飞行物自动跟踪，复杂形体自动扫描测术，激光制导，飞行物自动跟踪，复杂形体自动扫描测量等。量等。2023/9/272023/9/273636光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论一、在工业生产领域的应用一、在工业生产领域的应用在在线线检检测测：零零件件尺尺寸寸

37、、产产品品缺缺陷陷、装装配配定定位位.现现代代工工程程装装备备中中，检检测测环环节节的的成成本本约约占占5070%光电检测技术的应用2023/9/272023/9/273737光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论检测技术在汽车中的应用日新月异检测技术在汽车中的应用日新月异发动机：发动机：向发动机的电子控制单元（向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息，）提供发动机的工作状况信息，对发动机工作状况进行精确控制对发动机工作状况进行精确控制 温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等 汽车传感器：汽车

38、电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容 普通轿车：约安装几十到近百只传感器，普通轿车：约安装几十到近百只传感器，豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。底底 盘：盘：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等 车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温 车车 身：身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等 温度、湿度、风量、日照、加速度、车速

39、、测距、图象等温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等 2023/9/272023/9/273838光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论2023/9/272023/9/273939光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论二、检测技术在日常生活中的应用二、检测技术在日常生活中的应用 家用电器：家用电器：数码相机、数码摄像机：自动对焦数码相机、数码摄像机：自动对焦-红外测距传感器红外测距传感器数字体温计：接触式数字体温计：接触式-热敏电阻，非接触式热敏电阻，非接触式-红外传感器红外传感器自动感应灯：亮度检测自动感应灯：亮度检测-光敏电阻光敏电阻空调

40、、冰箱、电饭煲：温度检测空调、冰箱、电饭煲：温度检测-热敏电阻、热电偶热敏电阻、热电偶电话、麦克风：话音转换电话、麦克风：话音转换-驻极电容传感器驻极电容传感器遥控接收：红外检测遥控接收：红外检测-光敏二极管、光敏三极管光敏二极管、光敏三极管办公商务：办公商务：可视对讲、可视电话：图像获取可视对讲、可视电话：图像获取-面阵面阵CCDCCD扫描仪：文档扫描扫描仪：文档扫描-线阵线阵CCDCCD红外传输数据：红外检测红外传输数据：红外检测-光敏二极管、光敏三极管光敏二极管、光敏三极管医疗卫生：医疗卫生：电子血压计：血压检测电子血压计：血压检测 -压力传感器压力传感器血糖测试仪、胆固醇检测仪血糖测试

41、仪、胆固醇检测仪 -离子传感器离子传感器2023/9/272023/9/274040光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论三、检测技术在军事上的应用三、检测技术在军事上的应用三、检测技术在军事上的应用三、检测技术在军事上的应用美军研制的未来单兵作战武器美军研制的未来单兵作战武器夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术激光测距仪：可精确的定位目标。激光测距仪：可精确的定位目标。2023/9/272023/9/274141光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论美国国家导弹防御计划美国国家导弹防御计划-NMD四、检测技术在国防领

42、域的应用四、检测技术在国防领域的应用四、检测技术在国防领域的应用四、检测技术在国防领域的应用1.地基拦截器地基拦截器2.早期预警系统早期预警系统3.前沿部署前沿部署(如雷达）如雷达）4.管理与控制系统管理与控制系统5.卫星红外线监测系统卫星红外线监测系统 监测系统监测系统:探测和发现探测和发现敌人导弹的发射并追踪敌人导弹的发射并追踪导弹的飞行轨道；导弹的飞行轨道；拦截器：能识别真假弹拦截器：能识别真假弹头，敌友方头，敌友方2023/9/272023/9/274242光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论“阿波罗阿波罗10”：火箭部分火箭部分-2077个传感器个传感器飞船部分飞船部分-1218个传感器个传感器检测参数检测参数-加速度、温度、压力、加速度、温度、压力、振动、流量、应变、振动、流量、应变、声学声学神州飞船：神州飞船：185台（套）仪器装置台（套）仪器装置五、检测技术在航天领域的应用五、检测技术在航天领域的应用2023/9/272023/9/274343光光电检测电检测技技术术与与应应用第用第1 1章章绪论绪论