光电检测系统.ppt

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1、光学系统光电探测器电路处理光源光电检测系统检测与测量光电传感器：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：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,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光电检测系统光学变换光电变换电路处理光电检测技术定义：被测信息：传感器、检测仪器、检测装置、检测系统全部操作：检测过程确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作信号采集、信号处理、信号显示、信号输出物理量（光、电、力、热、磁

2、、声、…）被测对象：宇宙万物（固液气体、动物、植物、天体……）检测器具化学量（PH、成份…）生物量（酶、葡萄糖、…）……检测的基本概念例：空调机测量控制室温空气被测对象：被测信息：检测器具：操作过程：室内空气温度温度传感器---热电阻、热电偶热敏电阻电信号处理显示空调机返回直接测量：对仪表读数不经任何运算，直接得出被测量的数值。例如：长度：直尺、游标卡尺、千分尺电压：万用表质量：天平间接测量：测量几个与被测量相关的物理量，通过函数关系式计算出被测量。例如：电功率：P=I*V（电流/电压）重力加速度：

3、单摆测量（L：摆的线长，T：摆动的周期）返回测量光电传感器：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：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,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光电检测系统光学变换光电变换电路处理光电检测技术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光电检测系统类型实例PN结PN光电二极管（Si,Ge,GaAs)PIN光电二极管（Si）雪崩光电

4、二极管(Si,Ge)光电晶体管(Si)集成光电传感器和光电晶闸管(Si)非PN结光敏元件(CdS,CdSe,Se,PbS)热电元件(PZT,LiTaO3,PbTiO3)电子管类光电管，摄像管，光电倍增管其他类色敏传感器固体图象传感器（SI，CCD/MOS/CPD型）位置检测用元件（PSD）光电探测器的种类光学变换时域变换：调制振幅、频率、相位、脉宽空域变换：光学扫描光学参量调制：光强、波长、相位、偏振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/热电器件（传感器）、变换电路、前置放大将信

5、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）。电路处理放大、滤波、调制、解调、A/D、D/A、微机与接口、控制。光电检测系统光学变换在光电系统中，通常要借助几何光学、物理光学和光电子学的方法对信号进行变换，包括将一种光量转换成另一种光量，将非光量转换成光量或将连续光量转换成脉冲光量目的：将待测信息加载到光载波上进而形成光电信号改善系统的时间和空间分辨力和动态品质，提高传输效率和检测精度改善系统的检测信噪比，提高工作可靠性主动系统/被动系统(按有无人工光源分)红外系统/可见光系统(按光源波长分)红

6、外系统多用于军事,有大气窗口,需要特种探测器可见光系统多用于民用点探测/面探测系统(按接受系统分)用单元探测器接受目标的总辐射功率用面接受元件测量目标的光强分布模拟系统/数字系统(按调制和信号处理方式分)直接检测/相干检测系统(按光波对信号的携带方式分)光电检测系统分类光电信号检测种类光强度型信号检测光相位型信号检测光偏振型信号检测光频率型信号检测光谱型信号检测光电信号检测种类光强度型信号检测---被测参量作用在光强信号上---直接检测和调制检测光强度型光电信号直接检测光强调制检测光强度型光电信号直接检测辐

7、射式直接检测探测器直接测量被测目标的辐射光强，根据这些信息可以进行温度监测、红外侦察、武器制导、光谱分析、火灾报警、武器制导、夜视观察、地形地貌普查和成像测量等的应用。光强度型光电信号直接检测透射式直接检测光强度型光电信号直接检测遮挡式直接检测光强度型光电信号直接检测反射式直接检测疵病信号电压被测表面的照度正品表面的反射率疵病表面的反射率光电接收器件有效视场内疵病所占地面积光电测速231231(a)(b)光电数字式转速表工作原理图在待测转速的轴上固定一个涂上黑白相间条纹的圆盘，它们具有不同的反射率。当转轴转

8、动时，反光与不反光交替出现，光电敏感器件间断地接收光的反射信号，转换为电脉冲信号。是在待测转速轴上固定一带孔的转速调置盘，在调置盘一边由白炽灯产生恒定光，透过盘上小孔到达光敏二极管组成的光电转换器上，转换成相应的电脉冲信号，经过放大整形电路输出整齐的脉冲信号，转速由该脉冲频率决定。被动光学系统主动光学系统光电系统所接收的信号完全来自被测对象的自发辐射而不用人工光源信息源通过调制光源的电源电压或电流，把信息加载到光