光电检测系统课件.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光电检测是信息时代的关键技术信息技术:微电子信息技术(电集成)、光子信息技术(光集成)、光电信息技术(光电集成)。感测技术、通信技术、人工智能与计算机技术、控制技术。信息的产生和获取、转换、传输、控制、存储、处理、显示。光电信息技术1、光电源器件(包括激光器)和可控光功能器件及集成2、光通信和综合信息网络3、光频微电子4、光电方法用于瞬态光学观测以光电子学为基础,以光电器件为主体,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、光电传感、光纤

2、传感和图象传感6、激光、红外、微光探测,定向和制导7、光电精密测试,在线检测和控制技术8、混合光电信息处理、识别和图象分析光电信息技术9、光电人工智能和机器视觉10、光(电)逻辑运算和光(电)计算机及光电数据存储11、生物光子学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

3、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、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

4、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:单摆测量(L:摆的线长,T:摆动的周期)返回测量类型实例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结光电元件(CdS,CdSe,Se,PbS)热电元件(PZT,LiTaO3,PbTiO3)电子管类光电管,摄像

5、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)返回光电探测器的种类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。由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用的信息,再经过A/D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量或物理量。光电检测系统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

6、显示控制光学变换电路处理光电检测系统光学变换时域变换: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光电检测系统与人操作功能比较测量检查型:几何量:

7、长度、角度、形状、位置、形变、面积、体积、距离。运动量:速度、加速度、振动表面形状:光洁度、庇病、伤痕工作过程:湿度、流量、压力、物位、PH值、浓度等机械量:重量、压力、应变、压强电学量:电流、电压、电场、磁场光学量:吸收、反射、透射、光度、色度、波长、光谱光电检测系统的功能分类控制跟踪型跟踪控制:激光制导,红外制导数值控制:自动定位,图形加工形成,数值控制图象分析型图形检测图形分析光电检测系统的功能分类高精度:从地球到月球激光测距的精度达到1米。高速度:光速是最快的。远距离、大量程:遥控、遥测和遥感。非

8、接触式检测:不改变被测物体性质的条件下进行测量。寿命长:光电检测中通常无机械运动部分,故测量装置寿命长,工作可靠、准确度高,对被测物无形状和大小要求。数字化和智能化:强的信息处理、运算和控制能力。光电检测技术的特点直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法光电检测方法主动系统/被动系统(按信息光源分)红外系统/可见光系统(按光源波长分)红外系统多用于军事,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

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