光电传感与检测 第1章 绪论.ppt

* 光电计数器是通过红外线发射和接收进行计数，有直射式和反射式两种，通常用于流水线的工件计数。 直射式的发射、接收分体，发射器和接收器置于流水线两边，中间没有阻挡时发射器的红外线射到接收器，接收器接收到发射来的红外线，经反相处理使之没有信号输出，有工件经过时挡住光路，接收器失去红外线信号便输出一个脉冲信号到运算累加器进行计数; 反射式是发射、接收同体，置于流水线一边，流水线上没有东西时，发射器发出的红外线直接射出没有反射，接收器没有接收到反射来的红外线信号没有输出，有工件经过时挡住光路使发射器发出的红外线信号反射到接收器，接收器接收到反射来的红外线信号便输出一个脉冲信号到运算累加器进行计数。 * 1960年第一台红宝石激光器投入运转不久、很快就有人将它用于脉冲测距研究。脉冲激光测距利用了激光的发散角小、能量在空间相对集中的优点。同时还利用了激光脉冲持续时较校短、能量在时间上相对集中的特点．因此瞬时功率很大．—般可达兆瓦级。由于上述两点．脉冲激光测距在有反射器的情况下可以达到极远的测程，进行近距离(几公里)测量时，如果测量精度要求不高，那么不必使用反射器，利用被测目标对脉冲激光的反射取得反射信号，也可以进行测距。目前，脉冲激光的测距方法已得到了广泛的应用，如地形测量，战术前沿测距，工程测量，云层和飞机高度的测量，导弹运行轨道跟踪，人造地球卫星测距，地球与月球间距离的测量等等。目前，脉冲激光测距仪的型号较多，但原理基本相同。 * * * 3.辐射式 检测其辐射量的大小就能确定待测量的大小。 探测被测物体的辐射功率、光谱分布及温度等参数，以便确定待测物体的存在、所处方位以及根据其光谱分布情况分析研究它的物质成份及性质，如辐射高温计、火警报警器、侦查跟踪、光谱分析、热成像仪等。 待检测物体1本身就是辐射源，它发出的辐射能强弱与待检测物I的性质(例如温度的高低)有关，用光电探测器3 1 2 3 4.遮挡式 根据被遮挡光通量的大小就可确定待检测物的形状，或者待检测物的位移量；根据被遮挡光束的次数就可确定待测物体的个数或者待测物体的运动速度等，相应地可用于物体外形尺寸的测量、产品计数、光电测速、光控开关及防盗报警等。 待检测物遮挡部分或全部光束，或周期性地遮挡光束，如图所示。 4 1 2 3 2′ 4 5.干涉式 1 2 2 3 4 5 6 a b 1 2 3 5 6 4 4 a b (a) (b) 如图所示，由光源1发出的光线经过透镜2照射到分束器3(它可以是半透明半反射的平面镜成棱镜)上，经分光面把光线分成两路，一路射向平面反射镜4作为参考光，另一路6射向待检测物5，从待检测物中得到待测信息。例如，图a中的待测信息可以是位移或振动等。图b中的待测信息可以是待测物体折射率的变化，即浓度或成份变化的信息。光线a和b经过4和5后又一起射向光电探测器6，在光电探测器上可检测到干涉 条纹信号。 因此干涉法可用于检测位移、振动、流体的浓度、折射率等。它的检测灵敏度和精度很高，动态范围大，但结构和检测电路复杂，成本高。 光电检测系统 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。 光电检测系统的构成 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：光学变换，光电变换，电路及计算机处理。 光源 光学系统 被测对象 光学变换 光电转换 电信号处理 存储 显示 控制 光学变换：通过各种光学元件和光学系统，如平面镜、狭缝、透镜、棱镜、光栅、成像系统等来实现 ，作用是将被测量转换为光参量（振幅、频率、相位、偏振态，传播方向变化等）。 光电转换：由各种光电器件来实现，如光电检测器件、光电摄像器件、光电热敏器件等。 光电系统框图 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）。 电路及计算机处理 放大、滤波、调制、解调、A/D、D/A、微机与接口、控制。 光电检测系统的功能分类 测量检查型: 几何量: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