光电检测技术绪论PPT课件
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第1章 光电检测技术PPT课件
…… 检测器件：传感器、检测仪器、检测装置、检测系统 检测过程：信号采集、信号处理、信号显示、信号输出
10
测量：将被测的未知量与同性质的标准量进行比较，确
定被测量对标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍
数的过程
直接测量：对仪表读数不经任何运算，直接得出被测量
的数值。例如：
– 长度：直尺、游标卡尺、千分尺
4.3 光电信号检测电路的动态计算
4.4 光电信号检测电路的噪声
4.5 前置放大器
4.6 光电检测电路举例
第五章 光电直接检测系统
5.1 光电直接检测系统的基本工作原理
5.2 光电直接检测系统的基本特性
5.3 直接检测系统的距离方程
5.4 光电直接检测系统举例
第六章 光外差检测系统
6.1 光外差检测原理
• 电子检测系统：一般由传感器、信号调理器和输出环 节三部分组成。
15
光电检测系统
光
光
被
光变 电
存储
源
学 系 统
光 载
测 对
波象
光 信
电 传
换 电
息感路
信 号 处
显示
理 控制
光学变换
光电转换
电路处理
16
• 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。
– 电压：万用表
– 质量：天平
间接测量：测量几个与被测量相关的物理量，通过函数
关系式计算出被测量。例如：
– 电功率：P = I × V（电流×电压）
– 重力加速度：单摆测量（L：摆的线长，T：摆动
10
测量：将被测的未知量与同性质的标准量进行比较，确
定被测量对标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍
数的过程
直接测量：对仪表读数不经任何运算，直接得出被测量
的数值。例如：
– 长度：直尺、游标卡尺、千分尺
4.3 光电信号检测电路的动态计算
4.4 光电信号检测电路的噪声
4.5 前置放大器
4.6 光电检测电路举例
第五章 光电直接检测系统
5.1 光电直接检测系统的基本工作原理
5.2 光电直接检测系统的基本特性
5.3 直接检测系统的距离方程
5.4 光电直接检测系统举例
第六章 光外差检测系统
6.1 光外差检测原理
• 电子检测系统：一般由传感器、信号调理器和输出环 节三部分组成。
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光电检测系统
光
光
被
光变 电
存储
源
学 系 统
光 载
测 对
波象
光 信
电 传
换 电
息感路
信 号 处
显示
理 控制
光学变换
光电转换
电路处理
16
• 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。
– 电压：万用表
– 质量：天平
间接测量：测量几个与被测量相关的物理量，通过函数
关系式计算出被测量。例如：
– 电功率：P = I × V（电流×电压）
– 重力加速度：单摆测量（L：摆的线长，T：摆动
《光电检测技术基础》课件
信息量大
光电检测技术受到环境因素的影响较大，如温度、湿度、光照等，可能导致测量误差。
对环境条件敏感
光电检测设备通常较为昂贵，对于一些小型企业和实验室而言，购置和维护成本较高。
设备成本高
光电检测技术需要专业的知识和技能，操作和维护需要专业人员，限制了其在某些领域的应用。
专业性强
由于获取的信息量大，对数据的解读和分析需要较高的专业水平，增加了使用难度。
光纤传感技术是一种利用光纤作为敏感元件进行测量的技术，具有抗电磁干扰、耐腐蚀、可远程测量等特点。它主要用于测量温度、压力、位移等参数，在石油化工、航空航天、交通运输等领域有广泛应用。
光电检测技术的优缺点分析
05
光电检测技术利用光子与物质的相互作用，能够实现高精度的测量，尤其在光谱分析、激光雷达等领域具有显著优势。
数据解读难度大
通过改进设备结构和材料，降低环境因素对检测结果的影响，提高检测的稳定性和可靠性。
提高稳定性与可靠性
加强光电检测技术与其它相关领域的交叉融合，如物理学、化学、生物学等，拓展其在前沿科学研究中的应用。
多学科交叉融合
通过技术优化和规模化生产，降低光电检测设备的成本，促进其在更广泛领域的推广应用。
光电式传感器的应用非常广泛，例如在自动控制系统中用于检测光束的通断，在测量领域用于检测物体的位置和尺寸，在环保领域用于检测烟尘、水质等。
光电式传感器通常由光电器件、测量电路和机械装置组成，其中光电器件是核心部分，其性能直接影响传感器的测量精度和稳定性。
红外检测技术是一种利用红外辐射进行检测的技术，具有非接触、高精度、高灵敏度等特点。它主要用于测量温度、气体浓度、湿度等参数，在工业生产和科学研究等领域有广泛应用。
显示系统
光电检测技术PPT培训课件
光电检测技术的发展趋势
总结词
光电检测技术未来将朝着高精度、高速度、智能化方向发展。
详细描述
随着科技的不断进步，光电检测技术将进一步提高检测精度和速度，实现更快速、更准确的信息获取 和处理。同时，光电检测技术将与人工智能、机器学习等技术相结合，实现智能化检测和自动化决策 ，为各领域的快速发展提供有力支持。
各类光电检测技术的应用场景
可见光检测技术
广泛应用于图像采集、安防监控、交通拍 照等领域。
激光雷达技术
广泛应用于机器人导航、无人驾驶、智能 制造等领域。
红外检测技术
广泛应用于温度测量、无损检测、消防报 警等领域。
X射线检测技术
广泛应用于医疗影像、工业无损检测、安 全检查等领域。
紫外检测技术
广泛应用于荧光显微镜、化学分析仪器、 环境监测等领域。
04
光电检测技术的实际应用案例
光电检测技术在工业自动化中的应用
总结词
质量检测
光电检测技术在工业自动化领域的应用广 泛，主要用于生产线上的质量检测、位置 检测和速度控制等。
通过光电检测技术对生产线上的产品进行 表面缺陷、尺寸、重量等质量参数的检测 ，确保产品质量符合要求。
位置检测
速度控制
利用光电检测技术对生产线上的产品位置 进行精确检测，实现自动化控制和调整。
详细描述
光电检测技术利用光子与电子的相互作用，将光信号转换为电信号，实现对各 种物理量、化学量和生物量的检测。该技术具有高精度、高灵敏度、高可靠性 等优点，广泛应用于各个领域。
光电检测技术的应用领域
总结词
光电检测技术在多个领域都有广泛应用。
详细描述
在工业自动化领域，光电检测技术用于产品质量检测、生产线监控等；在医疗领域，光电检测技术用于医疗诊断、 生物分析等；在环保领域，光电检测技术用于环境监测、水质分析等；在通信领域，光电检测技术用于光纤通信、 高速数据传输等。
光电检测技术40第十四讲PPT
3）通频带宽：它是检测电路上限和下限截止频率所 包括的频率范围。△F 越大，信号通过能力越强。 （一）光电检测电路的高频特性 （除热释电器件外，大多数的光电，热电探测器件， 对检测电路影响突出表现为对高频信号响应的衰减 上）
Ig
Ij
Ib
i
IL
SEe
G
UL
Rg
Cj Rb
RL
图6-17 反向偏置光电二级管检测电路 微变等效电路图
①由负载电流： I Q (U b U Q )Gb
iL ig ij ib SE e
各回路电流： ig g
ij jCj
ib Gb
UL
（6-42）
解上二式：
U SEe L gGLGb jCj
,iL UL / RL
将（6-42）改写如下：
S e/ S e/ E (gGLGb)
E ( g GLGb)
绪 言：
1） 交变信号： 定义：随时间变化的信号。 如瞬变光信号，各种类型的调制光信号。 特点：包含着丰富的频率分量信号，当其很微弱时 还需要多极放大。
2）解决问题： ①确定检测电路的动态工作状态，使在
交变信号作用下，负载上能获得最小非线 性失真的电信号输出。
②使检测电路具有很高的频率响应，以 能对复杂的瞬变光信号或周期光信号进行 无失真的输出和传输。
U L
1 j
Cj gGLGb
1 j
(6 42)
(6 43)
式中：
RC
Cj g GL Gb
→ 检测电路时间常数。
与GL, Gb, g, Cj, 有关
G U S E
解上式有：UQ
bb E0
g Gb
SE
在电压轴上 Q 的电压 UQ=Um0+UM =
光电测试技术PPT
6
二、光电传感器与敏感器的概念 1、 传感器
将非电量转换为与之有确定对应关系的电量 输出
2、敏感器
将被测非电量转换为可用非电量的器件或装 置
3、光电传感器 基于光电效应，将光信号转换为电信号的一 种传感器。
7
光电传感器主要有光电二极管、光电晶体管、 光敏电阻、光电耦合器、集成光 电传感器、光电池和图像传感器等
第一章 绪论
信息技术与光电检测技术
光电检测与光电传感器概念
光电检测系统的组成及特点 光电检测方法及应用发展趋势
1.1 信息技术与光电检测技术
1、信息技术
四个基本内容：感测技术 、通信技术 、人工 智能技术与计算机技术 、控制技术
信息技术包括微电子信息技术、光子信息技 术、光电信息技术等
2
2、光电检测技术
22
（3）辐射型 被测物体本身就是一个辐射源，光电接收 器通过接收被测物的辐射光能量实现测量。
23
2、光电检测基本方法
直接作用法、差动测量法、补偿测量法和 脉冲测量法 (1)直接作用法 受被测物理量控制的光通量，经光电接收 器转换成电量后由检测机构可直接得到所 求被测物理量 。
被测物理量 光通量 光电传感器
27
在高频信号被滤波器滤去后
uO 1/ 2 Ei ER cos[2 ( f1 f 2 )t 1 2 ]
且使 f1=f2
14
1）、功率检测接收机
也称作直接检测接收机或非相干接收机。 透镜系统和光电探测器用于检测所收集到 的到达光接收机的光场瞬间光功率。
15
2）、外差接收机
也称为空间相干接收机。本地产生的光波 场与接收到的光波场经前端镜面加以合成， 然后由光探测器检测这一合成的光波。外 差式接收机可接收以幅度调制、频率调制、 相位调制方式传输的信息。
光电检测技术绪论
02
光电检测技术涉及光电子学、物 理学、化学、材料科学等多个学 科领域，是现代信息科学的重要 组成部分。
光电检测技术的应用领域
在通信领域，光电检测技术用于 光纤通信、光信号处理境监测领域，光电检测技术 用于气体成分分析、水质监测、 气象观测等方面，为环境保护和 治理提供技术支持。
光电检测技术绪论
• 光电检测技术概述 • 光电检测技术的基本原理 • 光电检测技术的分类 • 光电检测技术的应用实例 • 光电检测技术的挑战与展望
01
光电检测技术概述
光电检测技术的定义
01
光电检测技术是指利用光子与电 子相互作用产生电信号，通过测 量电信号实现对光信号的检测和 转换的一种技术。
精度提升
随着科技的发展，光电检测技术 需要更高的精度以适应各种应用 场景，如光学通信、生物医疗和
环境监测等。
响应速度优化
在某些实时性要求较高的场合， 如高速运动目标跟踪和高速信号 处理，光电检测技术需要具备更
快的响应速度。
算法改进
通过算法优化和改进，提高光电 检测系统的数据处理能力和实时 性，以满足高精度和高速度的要
傅里叶变换型光电检测技术主要应用于光谱 分析、光学通信、激光雷达等方面。通过不 同的光学系统和信号处理方法，可以实现不
同的检测功能。
04
光电检测技术的应用实例
光电测距技术
激光雷达测距
利用激光雷达发射激光束并接收反射 回来的信号，通过测量光束往返时间 来计算目标距离，广泛应用于无人驾 驶、环境监测等领域。
超声波测距
利用超声波发射器发出超声波并接收 回波，通过测量回波时间计算目标距 离，常用于近距离测距，如机器人避 障等。
光电跟踪技术
红外跟踪
光电检测技术涉及光电子学、物 理学、化学、材料科学等多个学 科领域，是现代信息科学的重要 组成部分。
光电检测技术的应用领域
在通信领域，光电检测技术用于 光纤通信、光信号处理境监测领域，光电检测技术 用于气体成分分析、水质监测、 气象观测等方面，为环境保护和 治理提供技术支持。
光电检测技术绪论
• 光电检测技术概述 • 光电检测技术的基本原理 • 光电检测技术的分类 • 光电检测技术的应用实例 • 光电检测技术的挑战与展望
01
光电检测技术概述
光电检测技术的定义
01
光电检测技术是指利用光子与电 子相互作用产生电信号，通过测 量电信号实现对光信号的检测和 转换的一种技术。
精度提升
随着科技的发展，光电检测技术 需要更高的精度以适应各种应用 场景，如光学通信、生物医疗和
环境监测等。
响应速度优化
在某些实时性要求较高的场合， 如高速运动目标跟踪和高速信号 处理，光电检测技术需要具备更
快的响应速度。
算法改进
通过算法优化和改进，提高光电 检测系统的数据处理能力和实时 性，以满足高精度和高速度的要
傅里叶变换型光电检测技术主要应用于光谱 分析、光学通信、激光雷达等方面。通过不 同的光学系统和信号处理方法，可以实现不
同的检测功能。
04
光电检测技术的应用实例
光电测距技术
激光雷达测距
利用激光雷达发射激光束并接收反射 回来的信号，通过测量光束往返时间 来计算目标距离，广泛应用于无人驾 驶、环境监测等领域。
超声波测距
利用超声波发射器发出超声波并接收 回波，通过测量回波时间计算目标距 离，常用于近距离测距，如机器人避 障等。
光电跟踪技术
红外跟踪
《光电检测技术》第一章PPT课件
（2）工作原理：
（d）由主振向二跳变脉冲间填充测量脉冲便可测出光扫描工 件上下边缘的时间 Δt，若光扫描工件的线速度 v不变，则可 测出被测工件尺寸 D =vΔt。
3、光电检测系统的基本组成：
1）光源：产生信息传递的媒介——光。 2）光学系统：对光线传播方向等作处理以适应要求。 3）光学变换：光载波与被测对象相互作用而将被测量 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。使用各种光 学元件和光学系统来实现的，如平面镜、光狭缝、光 楔、透镜等，实现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）。
– 运动量：速度、加速度、振动 – 表面形状：光洁度、庇病、伤痕 – 工作过程：湿度、流量、压力、物位、PH值、浓度等 – 机械量：重量、压力、应变、压强 – 电学量：电流、电压、电场、磁场 – 光学量：吸收、反射、透射、光度、色度、波长、光谱
光电检测技术
教材
《光电测试技术》浦昭邦 编著, 机械工业出版社
参考书目
《光电检测技术》曾光宇等编著, 清华大学出版社 《光电检测技术》雷玉堂等编著, 中国计量出版社
第一章 光电检测技术概论
一、光电测试技术
1、信息技术：
（1）信息具有的特点： a. 信息具有可处理、可共享、可控制； b. 理论研究——信息科学； 工程应用——信息技术：获取、传递、加工、
再生信息的技术。
（2）信息技术主要包括： a.电子信息技术：以电子方法来实现信息获取、加工、 处理、传输、存储核显示的技术——微电子技术，特 点：微小尺寸。
b.光学信息技术：用纯光学方法实现信息获取、加工、 处理、存储和显示的技术。如光材料技术 、光器件技 术 和光学系统技术等。 特点：快速和大容量。
光电检测绪论ppt课件
一切与信息的收集、加工、存储、传输有 关的各种技术都可称为信息技术。
最新技术：物联网
最热门的新技术：物联网
所谓“物联网”（Internet of Things）， 指的是将各种信息传感设备，如射频识 别（RFID）装置、红外感应器、全球定 位系统、激光扫描器等种种装置与互联 网结合起来而形成的一个巨大网络。其 目的，是让所有的物品都与网络连接在 一起，方便识别和管理。 物联网是利 用无所不在的网络技术建立起来的.
光电信号检测
Detecting of photoelectronic signal
公交车站台 停靠标识线
D
C
小车引导线
约2M
约1M
约 3.0M
A
60CM
20CM
B
基于自动寻迹的智能公交车系统
设计并制作一套用电池供 电的智能公交车系统，包 括一台能沿着黑色引导线 自主行驶的公交车和两个 电子公交站，公交车行驶 线路如下图所示。公交道 路宽为60cm，公交道路用 光滑平整的白纸制作，黑 色小车引导线和状态标识 线（可用电工胶带）宽度 为1.8±0.1cm，站台停靠 标识线长为20cm。起点与 终点之间公交车道总长约 25m，公交站点B、C、D 的位置在示意图位置附近 任意放置。
受被测物理量控制的光通量，经光电接收器 转换成电量后由检测机构直接得到被测物理 量。
差动测量法
利用被测量与某一标准量相比较，所得差或 数值比反映被测量的大小。
光
被
光
光
光
学
测
学
电
源
系
对
变
转
统
象
换
换
光电检测系统系统框图
电 存储
信
号 显示
最新技术：物联网
最热门的新技术：物联网
所谓“物联网”（Internet of Things）， 指的是将各种信息传感设备，如射频识 别（RFID）装置、红外感应器、全球定 位系统、激光扫描器等种种装置与互联 网结合起来而形成的一个巨大网络。其 目的，是让所有的物品都与网络连接在 一起，方便识别和管理。 物联网是利 用无所不在的网络技术建立起来的.
光电信号检测
Detecting of photoelectronic signal
公交车站台 停靠标识线
D
C
小车引导线
约2M
约1M
约 3.0M
A
60CM
20CM
B
基于自动寻迹的智能公交车系统
设计并制作一套用电池供 电的智能公交车系统，包 括一台能沿着黑色引导线 自主行驶的公交车和两个 电子公交站，公交车行驶 线路如下图所示。公交道 路宽为60cm，公交道路用 光滑平整的白纸制作，黑 色小车引导线和状态标识 线（可用电工胶带）宽度 为1.8±0.1cm，站台停靠 标识线长为20cm。起点与 终点之间公交车道总长约 25m，公交站点B、C、D 的位置在示意图位置附近 任意放置。
受被测物理量控制的光通量，经光电接收器 转换成电量后由检测机构直接得到被测物理 量。
差动测量法
利用被测量与某一标准量相比较，所得差或 数值比反映被测量的大小。
光
被
光
光
光
学
测
学
电
源
系
对
变
转
统
象
换
换
光电检测系统系统框图
电 存储
信
号 显示
《光电检测技术》课件
总结
光电检测技术的应用广泛，原理简单而高效。随着技术的不断发展，它将在各个领域中发挥更重 要的作用，并为我们带来更多惊喜和机遇。
《光电检测技术》PPT课 件
欢迎各位参加今天的课程！本课程将介绍光电检测技术的应用、原理、种类 以及未来发展趋势。让我们一起探索这个令人兴奋的领域！
光电检测技术的应用领域
1 自动化工业
光电检测技术在工业生产中广泛应用，用于检测产品质量、生产过程控制等。
2 医疗诊断
通过光电检测技术，医生可以进行无创性、快速且准确的医学检查，有助于疾病早期诊 断。
3 环境监测
光电检测器可用于测量空气污染、水质监测以及气候变化等环境参数。
光电检测技术的原理
光电效应
当光照射到物质表面时，光的能量会激发物质中的电子跃迁，产生电流。
信号处理
通过电路将光电器件的输出信号转换为可测量或可视化的形式，方便分析和应用。
光电检测器的种类
光敏电阻
根据光照强度对电阻值进 行变化。
3 快速响应
光电检测器的响应时 间非常短，适用于需 要实时检测和控制的 应用。
光电检测技术的发展趋势
1
更高分辨率
光电检测技术将实现更高分辨率的
更小尺寸
2
光电传感器，提高检测和测量的精 度。
光电器件将变得更小巧紧凑，适用
于微型化和集成化的应用。
3
更广应用领域
光电检测技术将渗透到更多领域， 如智能家居、无人驾驶、虚拟现实 等。
光电二极管
将光能转换为电能的二极Байду номын сангаас管器件。
光电二极管阵列
由多个光电二极管组成的 二维阵列，可用于图像捕 捉和识别。
光电检测技术的优势
相关主题
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- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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）。
电路处理
放大、滤波、调制、解调、A/D、D/A、微机与接口、控制。
机械量：重量、压力、应变、压强
电学量：电流、电压、电场、磁场
光学量：吸收、反射、透射、光度、色度、波长、光 谱
.
18
控制跟踪型
跟踪控制：激光制导，红外制导 数值控制：自动定位，图形加工形成，数值
定义：确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作
被测对象： 被测信息：
宇宙万物（固液气体、动物、植物、天体 ……）
物理量（光、电、力、热、磁、声、…） 化学量（PH、成份…） 生物量（酶、葡萄糖、…） ……
全部操作： 检测器具 检测过程
传感器、检测仪器、检测装置、检测系统 信号采集、信号处理、信号显示、信号输出
间接测量：测量几个与被测量相关的物理量，通过
函数关系式计算出被测量。例如：
电功率：P = I * V（电流/电压） 重力加速度：单摆测量（L：摆的线长，T：摆动的周期）
g
4
T
2L
2
.
返回 12
光电探测器的种类
类型 PN结
非PN结 电子管类
其他类
实例
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) 光电元件(CdS, CdSe, Se, PbS) 热电元件(PZT, LiTaO3, PbTiO3) 光电管，摄像管，光电倍增管
光电检测技术
.
1
第一章 绪论
教材
《光电检测技术》雷玉堂等编著 中国计量出版社
参考书目
《光电检测技术与应用》郭培源 付扬 编著
北京航空航天大学出版社 《光电检测技术》曾光宇等编著 清华大学出版社
《激光光电检测》吕海宝等编著 国防科技大学出版社
.
2
目录
第一章 绪论
第二章 光和光的传播特性及光调制原理 2.1 光和光的传播特性 2.2 光强度调制 2.3 光相位调制 2.4 光偏振调制 2.5 光频率和波长调制
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） 光电池
.
返回13
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。
.
6
光电信息技术
以光电子学为基础,以光电子器件为主体,研究和发展光电 信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。它涉及到：
1、光电源器件（包括激光器）和可控光功能器件及集 成
2、光通信和综合信息网络
3、光频微电子
4、光电方法用于瞬态光学观测
5、光电传感、光纤传感和图象传感
6、激光、红外、微光探测，定向和制导
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
光电检测技术：是利用光电传感器实现各类检测。
它将被测量的量值转换成光通量，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
光电检测系统
光学变换
光电变换
电路处理
.
9
检测的基本概念
7、光电精密测试，在线检测和控制技术
8、混合光电信息处理、识别和图象分析
.
7
光电信息技术
9、光电人工智能和机器视觉 10、光（电）逻辑运算和光（电）计算机及光电数据存储 11、生物光子学
本课程着重在第5、6、7三个方面的一些基本知识，
即：光电检测的元器件、系统、方法和应用。
.
8
光电检测技术
检测与测量 光电传感器：
.
4
第六章 6.1 6.2 6.3 6.4
光相位调制检测系统 光相位调制的检测 干涉测量技术 相位调制型光纤传感器 光衍射测量技术
第七章 光偏振调制检测系统 7.1 光偏振调制检测系统有关光学器件 7.2 光弹性效应测力计 7.3 光纤电流电压测试系统
第八章 光频率与波长调制检测系统
8.1 激光多普勒测速仪
8.2 双频激光测速仪
8.3 光电比色温度计
8.4 光电荧光计
.
5
光电检测是信息时代的关键技术
信息技术:
微电子信息技术（电集成）、光子信息技术 （光集成）、光电信息技术（光电集成）。
感测技术、通信技术、人工智能与计算机技 术、控制技术。
信息的产生和获取、转换、传输、控制、存 储、处理、显示。
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。
ห้องสมุดไป่ตู้
.
14
光电检测系统
光 源
光 学 系 统
被 测 对 象
光 学 变 换
光变 电换 传电 感路
电 信 号 处 理
存储 显示 控制
光学变换
电路处理
.
15
光电检测系统
.
10
例：空调机测量控制室温 被测对象： 室内空气 被测信息： 温度 检测器具： 温度传感器 --- 热电阻、热电偶
操作过程：空气 热敏电阻 电信号 处理 显示
空调机
.
返回 11
直接测量：对仪表读数不经任何运算，直接得出被测量的
数值。例如：
长度：直尺、游标卡尺、千分尺 电压：万用表 质量：天平
第三章 光电检测器件 3.1 光电器件的原理及特性 3.2 光电子发射器件
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3
3.3 光电导器件 3.4 光伏器件 3.5 电荷耦合器件
第四章 光探测技术 4.1 光探测器的偏置 4.2 光直接探测方法 4.3 光外差探测方法 4.4 弱光信号的探测
第五章 光强度调制检测系统 5.1 光电开关与光电转速计 5.2 莫尔条文测长仪 5.3 激光测距仪 5.4 激光准直仪 5.5 反射型光纤位移测量系统
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光电检测系统与人操作功能比较
被测物体
感觉器官
人脑
手控
被测物体
光电传感
微机
执行机构
光电传感部分相当于人身的感觉器官
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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
工作过程：湿度、流量、压力、物位、PH值、浓度等
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）。
电路处理
放大、滤波、调制、解调、A/D、D/A、微机与接口、控制。
机械量：重量、压力、应变、压强
电学量：电流、电压、电场、磁场
光学量：吸收、反射、透射、光度、色度、波长、光 谱
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控制跟踪型
跟踪控制：激光制导，红外制导 数值控制：自动定位，图形加工形成，数值
定义：确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作
被测对象： 被测信息：
宇宙万物（固液气体、动物、植物、天体 ……）
物理量（光、电、力、热、磁、声、…） 化学量（PH、成份…） 生物量（酶、葡萄糖、…） ……
全部操作： 检测器具 检测过程
传感器、检测仪器、检测装置、检测系统 信号采集、信号处理、信号显示、信号输出
间接测量：测量几个与被测量相关的物理量，通过
函数关系式计算出被测量。例如：
电功率：P = I * V（电流/电压） 重力加速度：单摆测量（L：摆的线长，T：摆动的周期）
g
4
T
2L
2
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光电探测器的种类
类型 PN结
非PN结 电子管类
其他类
实例
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) 光电元件(CdS, CdSe, Se, PbS) 热电元件(PZT, LiTaO3, PbTiO3) 光电管，摄像管，光电倍增管
光电检测技术
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第一章 绪论
教材
《光电检测技术》雷玉堂等编著 中国计量出版社
参考书目
《光电检测技术与应用》郭培源 付扬 编著
北京航空航天大学出版社 《光电检测技术》曾光宇等编著 清华大学出版社
《激光光电检测》吕海宝等编著 国防科技大学出版社
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2
目录
第一章 绪论
第二章 光和光的传播特性及光调制原理 2.1 光和光的传播特性 2.2 光强度调制 2.3 光相位调制 2.4 光偏振调制 2.5 光频率和波长调制
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） 光电池
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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。
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6
光电信息技术
以光电子学为基础,以光电子器件为主体,研究和发展光电 信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。它涉及到：
1、光电源器件（包括激光器）和可控光功能器件及集 成
2、光通信和综合信息网络
3、光频微电子
4、光电方法用于瞬态光学观测
5、光电传感、光纤传感和图象传感
6、激光、红外、微光探测，定向和制导
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
光电检测技术：是利用光电传感器实现各类检测。
它将被测量的量值转换成光通量，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
光电检测系统
光学变换
光电变换
电路处理
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9
检测的基本概念
7、光电精密测试，在线检测和控制技术
8、混合光电信息处理、识别和图象分析
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7
光电信息技术
9、光电人工智能和机器视觉 10、光（电）逻辑运算和光（电）计算机及光电数据存储 11、生物光子学
本课程着重在第5、6、7三个方面的一些基本知识，
即：光电检测的元器件、系统、方法和应用。
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8
光电检测技术
检测与测量 光电传感器：
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4
第六章 6.1 6.2 6.3 6.4
光相位调制检测系统 光相位调制的检测 干涉测量技术 相位调制型光纤传感器 光衍射测量技术
第七章 光偏振调制检测系统 7.1 光偏振调制检测系统有关光学器件 7.2 光弹性效应测力计 7.3 光纤电流电压测试系统
第八章 光频率与波长调制检测系统
8.1 激光多普勒测速仪
8.2 双频激光测速仪
8.3 光电比色温度计
8.4 光电荧光计
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5
光电检测是信息时代的关键技术
信息技术:
微电子信息技术（电集成）、光子信息技术 （光集成）、光电信息技术（光电集成）。
感测技术、通信技术、人工智能与计算机技 术、控制技术。
信息的产生和获取、转换、传输、控制、存 储、处理、显示。
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。
ห้องสมุดไป่ตู้
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光电检测系统
光 源
光 学 系 统
被 测 对 象
光 学 变 换
光变 电换 传电 感路
电 信 号 处 理
存储 显示 控制
光学变换
电路处理
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光电检测系统
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例：空调机测量控制室温 被测对象： 室内空气 被测信息： 温度 检测器具： 温度传感器 --- 热电阻、热电偶
操作过程：空气 热敏电阻 电信号 处理 显示
空调机
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直接测量：对仪表读数不经任何运算，直接得出被测量的
数值。例如：
长度：直尺、游标卡尺、千分尺 电压：万用表 质量：天平
第三章 光电检测器件 3.1 光电器件的原理及特性 3.2 光电子发射器件
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3.3 光电导器件 3.4 光伏器件 3.5 电荷耦合器件
第四章 光探测技术 4.1 光探测器的偏置 4.2 光直接探测方法 4.3 光外差探测方法 4.4 弱光信号的探测
第五章 光强度调制检测系统 5.1 光电开关与光电转速计 5.2 莫尔条文测长仪 5.3 激光测距仪 5.4 激光准直仪 5.5 反射型光纤位移测量系统
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光电检测系统与人操作功能比较
被测物体
感觉器官
人脑
手控
被测物体
光电传感
微机
执行机构
光电传感部分相当于人身的感觉器官
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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
工作过程：湿度、流量、压力、物位、PH值、浓度等