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光电检测课件整理《1 》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学量, 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。《2》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。《3》检测的定义:确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作《 4 》光电探测器的种类:(1) 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) (2 )非 PN 结:光电元件(CdS, CdSe, Se, PbS) ,热电元件(PZT, LiTaO3, PbTiO3) (3 )电子管类:光电管,摄像管,光电倍增管( 4 )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 )《5 》光电检测技术的检测量:从原理上讲可以检测一切能够影响光量或光特性的非电量。光量: 光通量或光强度。光特性: 光波的幅值、频率、相位、偏振《 6 》光电检测技术的主要内容:光电检测技术的主要内容是通过光学系统把携带被测信息的非电量信息变换成便于接收的光学信息, 然后用光电探测器将光学信息变换成电量, 并进一步经电路放大、处理等, 达到输出的目的。《7》光电检测系统的构成框图: 其基本组成部分可分为: 光源、被检测对象及光信号的形成、光信号的匹配处理、光电转换、电信号的放大与处理、微机、控制系统和显示等部分《8 》光电检测系统是指对待测光学量或由非光学待测物理量转换成的光学量,通过光电变换和电路处理的方法进行检测的系统三要素:检测对象、光、光电变换,光电检测系统三者缺一不可《 9 》光是信息传递的媒介, 它由光源产生。光源与照明光学系统一起获得测量所需的光载波, 光载波与被测对象同时作用在光学系统上而将被测量载荷到光载波上,称为光学变换。光学变换是用各种调制的方法来实现的。光学变换后的光载波上载荷有各种被测信息, 称为光信息。光信息经光电器件实现由光向电的信息转换,称为光电转换。《 10 》光电检测系统各部分的功能:(1 )光源和照明光学系统(2) 被测对象及光学变换:(3) 光信号的匹配处理(4) 光电转换:(5) 电信号的放大与处理: 主要实现两个功能:①实现对微弱信号的检测; ②实现光信号的稳定化( 6 )存储、显示与控制系统:《 11》基本结构形式;1、辐射式:(1、被测物体 2、会聚透镜 3、光电二极管)例:全辐射测温: 由斯忒藩-玻尔兹曼( Stefan — Boltzman )定律可知,物体的全辐射出射度为: Me???T4 (1-1 )式中: ε—比辐射率, 对于某一物体ε值为常数σ—斯忒藩-玻尔兹曼常数; T—绝对温度。在近距离测量时, 可不考虑大气对辐射的吸收作用, 则光电探测器输出的电压信号 Vs?Me?4V????Ts 为: 式中β为光电变换系数。将(1-1) 代入上式得: 2 、反射式: (1 、光源 2 、被测物 3 、光电探测器) 3 、遮挡式( 1 、光源 2 、待检测物 3 、光电探测器) 4 、透射式:根据工作原理不同又分为; (1 )模拟量信息变换方式( 2 )模/ 数信息变换方式 5 、干涉式( 1- 光源 2 -透镜 3 -分束器 4 -反射镜 5 -待测物体 6 -光电探测器) 6、衍射式《 12 》光电检测技术的发展趋势:非接触化、小型化、集成化、数字化、智能化《 13 》光电检测技术的优点: 1) 非接触式检测 2) 响应速度快 3) 测量精度高 4) 检测对象范围宽。 5 )远距离、大量程。 6 )具有很强的信息处理和运算能力,可将复杂信息并行处理 7 )寿命长。光电检测技术的缺点: (1) 由于光电检测系统中用到光学元件, 容易被沾污, 影响光信号的传输, 必须采取措施, 否则使用受限制。(2 )外界干扰光影响大。背景光及外干扰光的影响使信噪比变差, 但可采取措施减至最小。(3) 使用温度范围小,不能用在高温。第一章辐射度与光度学------ 《1》光度学与辐射度学: 对光能进行定量研究的科学。《2 》在辐射度单位体系中, 辐通量( 又称为辐射功率) 或者辐射能是基本量, 是只与辐射客体有关的量。其基本单位是瓦特( W )或者焦耳( J) 。辐射度学适用于整个电磁波段。光度单位体系是一套反映视觉亮暗特性的光辐射计量单位, 被选作基本量的不是光通量而是发光强度, 其基本单位是坎德拉。光度学只适用于可见光波段。《3 》光电技术最基本的理论是光的波粒二象性。即光是以电磁波方式传播的粒子《 4 》辐射度的基本物理量:一、辐射能: 以辐射形式发