光電檢測技術(shù)介紹

1、光電檢測技術(shù)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(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，確定被測量隊標(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。在自動化和檢測領(lǐng)域，檢測的任務(wù)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(chǎn)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(chǎn)過程和

2、運動對象實時檢測和測量的技術(shù)又稱為工程檢測技術(shù)。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(jìn)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(guān)的物理量，通過函數(shù)關(guān)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(guān)，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(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系得電量輸出，它本質(zhì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換成電壓、電流的變化。而能量轉(zhuǎn)換型傳感器可直接將被測量的變化轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換為該傳感器能夠接收和轉(zhuǎn)換的非電量的裝置或器件。這種能夠被測非電量轉(zhuǎn)換為可用電量的元器件或裝置成為敏感器。例如用電阻應(yīng)變片測量電壓時，就需要將應(yīng)變片粘貼到售壓力的彈性原件上，彈性原件將壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變力，應(yīng)變片再將應(yīng)變力

5、轉(zhuǎn)換為電阻的變化。這里應(yīng)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(jìn)行轉(zhuǎn)換，但敏感器是把被測量轉(zhuǎn)換為可用非電量，而傳感器是把被測非電量轉(zhuǎn)換為電量。二、光電傳感器是基于光電效應(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、宇航和廣播電視等各個領(lǐng)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(yīng)用時，要選擇適宜的

6、傳感器才能達(dá)到預(yù)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(fù)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(shù)是現(xiàn)代科學(xué)、國家現(xiàn)代化建設(shè)和人民生活中不可缺少的新技術(shù)，是機、光、電、計算機相結(jié)合的新技術(shù)，是最具有潛力的信息技術(shù)之一。(三)光電檢測系統(tǒng)的組成及特點由于被測對象復(fù)

7、雜多樣，故檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不盡相同。一般電子檢測系統(tǒng)是由傳感器、信號調(diào)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(zhuǎn)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(jìn)一步的變換、處理和分析，即通過信號調(diào)理電路將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)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(diào)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(zhuǎn)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(jìn)行放大，在能量轉(zhuǎn)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(jìn)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(zhì)變，在功能上也發(fā)生了質(zhì)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(dá)、通信、精導(dǎo)、導(dǎo)航、測量等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。應(yīng)用到這些場合的光電系統(tǒng)的具體構(gòu)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(xué)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(diào)制器構(gòu)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(xué)信道和光接收機對兩者是完全相同的。所謂光學(xué)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(fù)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(xué)元件和光學(xué)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(diào)制器、光成像系統(tǒng)、光干涉系統(tǒng)等，實現(xiàn)將被測量轉(zhuǎn)換為光參