光電檢測技術介紹

1、光電檢測技術介紹(一)檢測一、檢測是通過一定的物理方式，分辨出被測參數(shù)量病歸屬到某一范圍帶，以此來判別被測參數(shù)是否合格或參數(shù)量是否存在。測量時將被測的未知量與同性質的標準量進行比較，確定被測量隊標準量的倍數(shù)，并通過數(shù)字表示出這個倍數(shù)的過程。在自動化和檢測領域，檢測的任務不僅是對成品或半成品的檢驗和測量，而且為了檢查、監(jiān)督和控制某個生產過程或運動對象使之處于人們選定的最佳狀況，需要隨時檢測和測量各種參量的大小和變化等情況。這種對生產過程和

2、運動對象實時檢測和測量的技術又稱為工程檢測技術。測量有兩種方式：即直接測量和間接測量直接測量是對被測量進行測量時，對以表讀數(shù)不經(jīng)任何運算，直接的出被測量的數(shù)值，如：用溫度計測量溫度，用萬用表測量電壓間接測量是測量幾個與被測量有關的物理量，通過函數(shù)關系是計算出被測量的數(shù)值。如：功率P與電壓V和電流I有關，即P=VI，通過測量到的電壓和電流，計算出功率。直接測量簡單、方便，在實際中使用較多；但在無法采用直接測量方式、直接測量不方便或直接測量

3、誤差大等情況下，可采用間接測量方式。光電傳感器與敏感器的概念傳感器的作用是將非電量轉換為與之有確定對應關系得電量輸出，它本質上是非電量系統(tǒng)與電量系統(tǒng)之間的接口。在檢測和控制過程中，傳感器是必不可少的轉換器件。從能量角度出發(fā)，可將傳感器劃分為兩種類型：一類是能量控制型傳感器，也稱有源傳感器；另一類是能量轉換傳感器，也稱無源傳感器。能量控制型傳感器是指傳感器將被測量的變換轉換成電參數(shù)（如電阻、電容）的變化，傳感器需外加激勵電源，才可將被測量

4、參數(shù)的變化轉換成電壓、電流的變化。而能量轉換型傳感器可直接將被測量的變化轉換成電壓、電流的變化，不需外加激勵源。在很多情況下，所需要測量的非電量并不是傳感器所能轉換的那種非電量，這就需要在傳感器前面加一個能夠把被測非電量轉換為該傳感器能夠接收和轉換的非電量的裝置或器件。這種能夠被測非電量轉換為可用電量的元器件或裝置成為敏感器。例如用電阻應變片測量電壓時，就需要將應變片粘貼到售壓力的彈性原件上，彈性原件將壓力轉換為應變力，應變片再將應變力

5、轉換為電阻的變化。這里應變片便是傳感器，而彈性原件便是敏感器。敏感器和傳感器隨然都可對被測非電量進行轉換，但敏感器是把被測量轉換為可用非電量，而傳感器是把被測非電量轉換為電量。二、光電傳感器是基于光電效應，將光信號轉換為電信號的一種傳感器，廣泛應用于自動控制、宇航和廣播電視等各個領域。光電傳感器主要噢有光電二極管、光電晶體管、光敏電阻Cds、光電耦合器、繼承光電傳感器、光電池和圖像傳感器等。主要種類表如下圖所示。實際應用時，要選擇適宜的

6、傳感器才能達到預期的效果。大致的選用原則是：高速的光電檢測電路、寬范圍照度的照度計、超高速的激光傳感器宜選用光電二極管；(6)具有很強的信息處理和運算能力，可將復雜信息并行處理。用光電方法還便于信息的控制和存儲，易于實現(xiàn)自動化，，易于與計算機連接，易于實現(xiàn)只能化。光電測試技術是現(xiàn)代科學、國家現(xiàn)代化建設和人民生活中不可缺少的新技術，是機、光、電、計算機相結合的新技術，是最具有潛力的信息技術之一。(三)光電檢測系統(tǒng)的組成及特點由于被測對象復

7、雜多樣，故檢測系統(tǒng)的結構也不盡相同。一般電子檢測系統(tǒng)是由傳感器、信號調理器和輸出環(huán)節(jié)三部分組成。傳感器處于被測對象與檢測系統(tǒng)的接口處，是一個信號變換器。它直接從被測對象中提取被測量的信息，感受其變化，并轉化成便于測量的電參數(shù)。有傳感器檢測到的信號一般為電信號。它不能直接滿足輸出的要求，需要進一步的變換、處理和分析，即通過信號調理電路將其轉換為標準的電信號，輸出給輸出環(huán)節(jié)。根據(jù)檢測系統(tǒng)輸出的目的和形式的不同，輸出環(huán)節(jié)主要顯示與記錄裝置、數(shù)

8、據(jù)通信接口和控制裝置。傳感器的信號調理電路是由傳感器的類型和對輸出信號的要求決定的。不同的傳感器具有不同的輸出信號。能量控制型傳感器輸出的是電參數(shù)的變化，需采用電橋電路將其轉換成電壓的變化，而電橋電路輸出的電壓信號幅度較小，共模電壓又很大，需要用儀表放大器進行放大，在能量轉換型傳感器輸出的電壓、電流信號中一般都含有較大的噪聲信號，需加濾波電路提取有用的信號，而濾波出無用的噪聲信號。而且，一般能量型傳感器輸出的電壓信號幅度都很低，也許才用

9、儀表放大器進行放大。與電子系統(tǒng)載波相比，光電系統(tǒng)載波的頻率提高了幾個數(shù)量級。這種頻率量級上的變化使光電系統(tǒng)在實現(xiàn)方法上發(fā)生了質變，在功能上也發(fā)生了質的飛躍。主要表現(xiàn)在載波容量、角分辨率、距離分辨率和光譜分辨率大為提高，因此，在信道、雷達、通信、精導、導航、測量等領域獲得廣泛應用。應用到這些場合的光電系統(tǒng)的具體構成形式盡管各不相同，但有一個共同的特征，即都具有發(fā)射機、光學信道和光接收機這一環(huán)節(jié)。光電系統(tǒng)通常分為主動式和被動式兩類。在主動式

10、光電系統(tǒng)中，光發(fā)射機主要由光源（例如激光器）和調制器構成；在被動式光電系統(tǒng)中，光發(fā)射機為被測物體的熱輻射發(fā)射。光學信道和光接收機對兩者是完全相同的。所謂光學信道，主要是指大氣、空間、水下和光纖。光接收機是用于收集入射的光信號并加以處理、恢復光載波的信息，包括三個基本模塊。光電變換通常是通過各種光學元件和光學系統(tǒng)來實現(xiàn)的，采用平面鏡、光狹縫、透鏡、角錐棱鏡、偏振器、波片、碼盤、光柵、調制器、光成像系統(tǒng)、光干涉系統(tǒng)等，實現(xiàn)將被測量轉換為光參