光電檢測緒論講述

1、寧波工程學(xué)院 電信學(xué)院 丁志群 2011.2,班級：電科08系統(tǒng)設(shè)計,光電信號檢測,Detecting of photoelectronic signal,光電信號檢測,自我介紹,姓名： 丁志群 電子科學(xué)與技術(shù)教研室學(xué)歷 : 碩士 職稱：講師聯(lián)系方式：短號 686099 e-Mail dzq@nbut.cn答疑：周三上午 3，4節(jié) 電子樓30

2、5室有關(guān)此課程有疑問或意見建議，歡迎和我聯(lián)系,光電信號檢測,浙江省大學(xué)生電子競賽題目,,,（1）病床輸液監(jiān)控器具有站號和點(diǎn)滴速度等參數(shù)的輸入設(shè)定功能，在顯示器上能同時顯示站號、設(shè)定點(diǎn)滴速度和當(dāng)前實際點(diǎn)滴速度。（2）在漏斗處檢測點(diǎn)滴速度，并能動態(tài)顯示點(diǎn)滴速度（滴/分）。（3）通過改變h2控制點(diǎn)滴速度，點(diǎn)滴速度設(shè)定范圍為50～120（滴/分），控制誤差范圍為設(shè)定值±10%。（4）調(diào)整時間≤3min（從改變設(shè)定值起到點(diǎn)滴速

3、度基本穩(wěn)定，能人工讀出數(shù)據(jù)為止）。（5）輸液結(jié)束(滴速為零)或發(fā)生異常情況（輸液瓶頂部距滑輪小于5cm，漏斗距受液瓶頂部小于5cm）時，應(yīng)在3秒內(nèi)發(fā)出聲光報警信號。,病床電控輸液裝置,光電信號檢測,,,設(shè)計并制作一套用電池供電的智能公交車系統(tǒng)，包括一臺能沿著黑色引導(dǎo)線自主行駛的公交車和兩個電子公交站，公交車行駛線路如下圖所示。公交道路寬為60cm，公交道路用光滑平整的白紙制作，黑色小車引導(dǎo)線和狀態(tài)標(biāo)識線（可用電工膠帶）寬度為1.8&#

4、177;0.1cm，站臺?？繕?biāo)識線長為20cm。起點(diǎn)與終點(diǎn)之間公交車道總長約25m，公交站點(diǎn)B、C、D的位置在示意圖位置附近任意放置。,基于自動尋跡的智能公交車系統(tǒng),光電信號檢測,人類對太空的研究,光電信號檢測,,汽車倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)商店的自動門鈴窗簾自動控制系統(tǒng)你能想出哪些光電檢測方面的應(yīng)用？ 1. 2. 3.,光電信號檢測,緒論,介紹：光電檢測技術(shù)的應(yīng)用及與信息技術(shù)的關(guān)系；光電檢測系統(tǒng)的組成，光電檢測方法等基本概念；,

5、光電信號檢測,主要內(nèi)容： 光電檢測技術(shù)與信息技術(shù)光電檢測技術(shù)與光電傳感器概念 光電檢測系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)光電檢測方法及應(yīng)用發(fā)展趨勢,光電信號檢測,光電檢測技術(shù)的概述,光電檢測技術(shù)是一種測量精度高，速度快，非接觸，頻寬和信息容量大等特點(diǎn)的現(xiàn)代高新技術(shù)。它作為一門新興學(xué)科已經(jīng)成為現(xiàn)代信息科學(xué)的極為重要的組成部分，廣泛應(yīng)用于工業(yè)，農(nóng)業(yè)，家庭，醫(yī)療，醫(yī)學(xué)，軍事，環(huán)境保護(hù)和空間科學(xué)等廣泛領(lǐng)域，成為信息技術(shù)領(lǐng)域中最活躍的高

6、新技術(shù)之一。神舟七號 成功發(fā)射 紅外攝像監(jiān)測及控制系統(tǒng) 太陽能板展開 自動跟蹤太陽光伏發(fā)電智能紅外監(jiān)控系統(tǒng) 《偷天陷阱》博物館的紅外監(jiān)控系統(tǒng),光電信號檢測,信息技術(shù)（即IT，Information Technology的縮寫）是一種綜合技術(shù)，包括四個基本內(nèi)容：感測技術(shù)；通信技術(shù)；人工智能與計算機(jī)技術(shù)，控制技術(shù)等各種信息領(lǐng)域的技術(shù)。IT的普遍應(yīng)用，是進(jìn)入信息社會的標(biāo)志。,一切與信息的收集、加工、存儲、傳輸有關(guān)的各種技術(shù)都可稱為信

7、息技術(shù)。,一、 信息技術(shù)與光電檢測技術(shù),最新技術(shù)：物聯(lián)網(wǎng),光電信號檢測,最熱門的新技術(shù)：物聯(lián)網(wǎng),所謂“物聯(lián)網(wǎng)”（Internet of Things），指的是將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識別（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的，是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識別和管理。 物聯(lián)網(wǎng)是利用無所不在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立起來的. 如：智能空間 遠(yuǎn)程控制,光電信號

8、檢測,感知技術(shù)：傳感技術(shù)和測量技術(shù)以及遙感、遙測技術(shù)，通過技術(shù)手段幫助人類獲得更多外部世界的信息。通信技術(shù)：傳遞、交換和分配信息，可以消除和克服空間上的限制。人工智能與計算機(jī)技術(shù)：它使人們更好地加工和再生信息。控制技術(shù)：它的作用是根據(jù)輸入的指令，對外部事物的運(yùn)動狀態(tài)實施干預(yù)。,信息技術(shù)的內(nèi)容,光電信號檢測,現(xiàn)代信息技術(shù)的種類,微電子信息技術(shù)：主要研究新型電子器件及大規(guī)模集成電路與集成系統(tǒng)的設(shè)計、制造，并學(xué)會用計算機(jī)輔助集成電路分析

9、 。對應(yīng)的是IC產(chǎn)業(yè)，即集成電路，簡稱芯片，它是電子信息產(chǎn)品的核心器件，相當(dāng)于各種電子設(shè)備的腦細(xì)胞，承擔(dān)著運(yùn)算和存儲功能，是電子信息制造業(yè)的源頭。光子信息技術(shù)：光子學(xué)器件、光通信、光存儲，光信息處理和計算（每秒億次的光學(xué)數(shù)字處理器）21世紀(jì)將進(jìn)入光子信息時代，標(biāo)志著將實現(xiàn)Tb(1012 bits)容量和Tb/s超大信息流的傳遞、存儲、處理和運(yùn)算。光子、光電子和微電子技術(shù)的結(jié)合，將在下世紀(jì)產(chǎn)生更高水平的信息技術(shù)。,光電信號檢測,,光電信

10、息技術(shù)：是光子技術(shù)與微電子技術(shù)的結(jié)合，是現(xiàn)代信息技術(shù)的核心 ，光電信息轉(zhuǎn)換與應(yīng)用 。是在光頻段的微電子技術(shù)，將光學(xué)技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合實現(xiàn)信息的獲取、加工、傳輸、控制、處理、存儲與顯示。 優(yōu)點(diǎn)：既有光的快速又有電子信息的便捷，因而具有無可比擬的優(yōu)勢。,光電信號檢測,光電檢測技術(shù)： 是光電信息技術(shù)的主要技術(shù)之一，利用光電傳感器實現(xiàn)各類檢測即將被測量轉(zhuǎn)換成光通量，再將光通量轉(zhuǎn)換成電量，并綜合利用信息傳送技術(shù)和信息處理技術(shù)，最后

11、完成對各類物理量進(jìn)行在線和自動檢測。,光電信號檢測,二、 光電檢測技術(shù)與光電傳感器概念,2.1 檢測與測量的概念1.什么是檢測？ 通過一定的物理方式分辨出被測參數(shù)量并歸屬到某一范圍帶，以此來判別被測參數(shù)是否合格或參數(shù)量是否存在。如：蔬菜農(nóng)藥殘留檢測2.什么是測量？ 是將被測的未知量與同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，確定被測量對標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)，并通過數(shù)字表示出這個倍數(shù)的過程。如：電壓測量,光電信號檢測,測量的方式,直接測

12、量 對被測量進(jìn)行測量時，對儀表讀數(shù)不經(jīng)任何運(yùn)算，直接得出被測量的數(shù)值。如：溫度計測量溫度，電壓表測量。間接測量 測量幾個與被測量有關(guān)的物理量，通過函數(shù)關(guān)系計算出被測量的數(shù)值。如：功率測量，P=V*I。 數(shù)學(xué)模型的建立,光電信號檢測,2.2 光傳感器與敏感器的概念,傳感器 將非電量轉(zhuǎn)換為對應(yīng)關(guān)系的電量輸出，分為有源傳感器和無源傳感器兩種類型。敏感器 將被測非電量轉(zhuǎn)化成能被傳感器接收和轉(zhuǎn)換的非電量的裝置

13、或器件。光電傳感器 基于光電效應(yīng)，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的一種傳感器，廣泛應(yīng)用于自動控制、宇航、廣播電視，醫(yī)療等各個領(lǐng)域。,光電信號檢測,光電傳感器的種類,光電二極管光電晶體管光敏電阻光電耦合器集成光電傳感器光電池CCD,COMS圖像傳感器,光電信號檢測,光電檢測系統(tǒng)的組成及特點(diǎn),電子檢測系統(tǒng)的組成:傳感器、信號調(diào)理器、輸出環(huán)節(jié)。 1.傳感器:信號變換器的作用 2.信號調(diào)理環(huán)節(jié)：將傳感器輸出的信號轉(zhuǎn)換

14、 為標(biāo)準(zhǔn)信號，送輸出環(huán)節(jié)。 3.輸出環(huán)節(jié)：顯示與記錄檢測數(shù)據(jù)。有顯示和記錄 裝置，數(shù)據(jù)通信接口和控制裝置。,光電信號檢測,光電系統(tǒng)的基本模型： 光發(fā)射機(jī) 光學(xué)信道 光接收機(jī)光發(fā)射機(jī)1.主動式光電系統(tǒng) 光發(fā)射機(jī)由光源和調(diào)制器構(gòu)成。2.被動式光電系統(tǒng) 光發(fā)射機(jī)為被檢測物體的 熱輻射發(fā)射。,火星探測器,光電信號檢測,四、 光電檢測方法及

15、應(yīng)用發(fā)展趨勢,1.光電傳感器的種類（據(jù)接收位置分類）直射型：光電轉(zhuǎn)換器對著光源放置反射型：接收被測物體反射回來的光輻射型: 接收被測物體輻射的光2.光電檢測的基本方法直接作用法 受被測物理量控制的光通量，經(jīng)光電接收器轉(zhuǎn)換成電量后由檢測機(jī)構(gòu)直接得到被測物理量。差動測量法 利用被測量與某一標(biāo)準(zhǔn)量相比較，所得差或數(shù)值比反映被測量的大小。,光電信號檢測,光電檢測系統(tǒng)系統(tǒng)框圖,光源,光學(xué)系統(tǒng),電信號處理,被

16、測對象,光學(xué)變換,光電轉(zhuǎn)換,控制,顯示,存儲,,,,,,,,,光電信號檢測,光電檢測系統(tǒng)特點(diǎn),高精度高速度遠(yuǎn)距離，大量程非接觸測量壽命長具有很強(qiáng)的信息處理和運(yùn)算能力 （光通信，量子計算機(jī)）,量子計算機(jī)（quantum computer）是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當(dāng)某個裝置處理和計算的是量子信息，運(yùn)行的是量子算法時，它就是量子計算機(jī)。量子計算機(jī)的概念源

17、于對可逆計算機(jī)的研究。研究可逆計算機(jī)的目的是為了解決計算機(jī)中的能耗問題。半導(dǎo)體靠控制積體電路（集成電路）來記錄及運(yùn)算資訊，量子計算機(jī)則希望控制原子或小分子的狀態(tài)，記錄和運(yùn)算資訊（信息） http://baike.baidu.com/view/18645.htm#2,光電信號檢測,,作業(yè)P10 1.7 1.8,光電信號檢測,學(xué)習(xí)本課程的目的,通過本課程學(xué)習(xí)全面系統(tǒng)地了解和掌握光電檢測技術(shù)的基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)應(yīng)用，使同學(xué)們能夠了解

18、和掌握:光電檢測系統(tǒng)的基本構(gòu)成光電檢測器件的工作原理光電檢測電路的設(shè)計原理光電檢測系統(tǒng)的基本原理及特性初步具備根據(jù)實際應(yīng)用要求完成設(shè)計出簡單光電檢測系統(tǒng)的能力。,光電信號檢測,基本要求,掌握光電信號檢測的基本知識和基本原理掌握簡單光電檢測電路及系統(tǒng)的設(shè)計原理。,光電信號檢測,主要解決的問題,如何正確選擇光電探測器件如何選擇光電檢測系統(tǒng)？如何設(shè)計光電檢測電路及其參數(shù)如何根據(jù)被測對象的要求，設(shè)計光電檢測系統(tǒng),光電信

19、號檢測,課程介紹,主要內(nèi)容：第一章 緒論及光輻射物理基礎(chǔ)第二章 光電檢測器件工作原理及特性第三章 半導(dǎo)體光電檢測器件及應(yīng)用第四章 光電信號檢測電路第五章 光電直接檢測系統(tǒng)第六章 光電外差檢測系統(tǒng)第八章 光電信號的數(shù)據(jù)采集與微機(jī)接口第九章 光電檢測系統(tǒng)的典型應(yīng)用,光電信號檢測,,教材《光電檢測技術(shù)與應(yīng)用》 郭培源 付揚(yáng)編著北京航空航天大學(xué)出版社考核方法 閉卷考試（筆試）成績評定方法 平時

20、成績40%（作業(yè)15%，實驗15%，平時到課情況10%）+期末考試60%,光電信號檢測,,總課時 45課時 講授課 30課時 10次課 3-420教室 2月底~4月底結(jié)束 實驗課 15課時 5次 光電子實驗室 5月,光電信號檢測,,課堂紀(jì)律準(zhǔn)時上課（遲到記錄，說明遲到理由）認(rèn)真聽講，至少不要發(fā)出聲

21、音影響到別人按時交作業(yè)，少于三分之一取消考試資格實驗課親自參與，嚴(yán)禁打醬油實驗報告內(nèi)容完整，分析總結(jié)不缺項，字跡工整,光電信號檢測,參考書目,1《光電測試技術(shù)》，浦昭邦編， 機(jī)械工業(yè)出版社，20052《光電檢測技術(shù)》，曾光宇編，清華大學(xué)出版社， 20054《光電檢測技術(shù)》，羅先和、張廣軍編著，北京航空航天大學(xué)出版社，19953《光電信號檢測原理與技術(shù)》，趙遠(yuǎn)、張宇編著，機(jī)械工業(yè)出版社5《光電探測原理》安毓英、曾曉東編著，西

22、安電子科技大學(xué)出版社，20046《光電子技術(shù)》 姚建銓 于意仲主編， 高等教育出版社 20067《光電檢測技術(shù)》，雷玉堂、王慶有等編著，中國計量出版社，1997，8《微弱信號檢測》，高晉占編著，清華大學(xué)出版社，2004.119《光電技術(shù)與試驗》，江月松主編 ，北京理工大學(xué)出版社 ，2000,光電信號檢測,,考核方式：閉卷考試（筆試）成績評定方法：平時成績40%（作業(yè)15%，實驗15%，平時學(xué)習(xí)情況10%）設(shè)立有獎問答：