第3章 直接探测和外差要点
光电检测方法
光电检测方法2.1直接探测2.1.1基本物理过程直接探测是将待检测的光信号直接入射到光探测器的光敏面上，由光探测器将光信号直接转化为电流或电压，根据不同的要求，再经后续电路处理，最后获得有用的信号。
一般，光探测器前可采用光学天线，在其前端还可经过频率滤波和空间滤波处理。
这是为了进一步提高探测效率和减小杂散的背景光。
信号光场可表示为()cos S E t A t ω=，式中，A 是信号光电场振幅，ω是信号光的频率。
则其平均功率P 为（2.1.1）光探测器输出的光电流为（2.1.2）若光探测器的负载电阻为L R ,则光探测器输出的电功率为（2.1.3）光探测器输出的电功率正比于入射光功率的平方。
从而可知，光探测器对光的响应特性包含两层含意，其一是光电流正比于光场振幅的平方，即光的强度；其二是电输出功率正比于入射光功率的平方。
如果入射信号光为强度调制（TM ）光，调制信号为()d t 。
从而得式中第一项为直流项，若光探测器输出有隔直流电容，则输出光电流只包含第二项，这就是直接探测的基本物理过程，需强调指出，探测器响应的是光场的包络，目前，尚无能直接响应光场频率的探测器。
2.1.2信噪比设入射到光探测器的信号光功率为S P,噪声功率为n P，光探测器输出的信号电功率为P S，输出的噪声功率为P N。
可得（2.1.5）根据噪声比的定义，则输出功率信噪比为（2.1.6）从上式可以看出I.若，则有（2.1.7）输出信噪比等于输入信噪比的平方。
由此可见，直接探测系统不适于输入信号比小于1或者微弱光信号的探测。
II.若，则输出信噪比等于输入信噪比的一半，即经光—电转换后信噪比损失了3dB ，在实际应用中还是可以接受的。
由此可见，直接探测方法不能改善输入信噪比。
如果考虑直接探测系统存在的所以噪声，则输出噪声总功率为（2.1.9）式中，222NS NB ND i i i ++分别为信号光，背景光和暗电流引起的散粒噪声。
自动控制原理第三章复习总结.
第三章过程检测技术目的：为了实现对生产过程的自动控制，首先必须对生产过程的各参数进行可靠地测量。
要点：学习和掌握过程测试及应用；正确地选择测试原理和方法；组成合适的测试系统。
第一节测量与误差基本知识测量基本知识一.测量的概念1•概念测量是人类对自然界的客观事物取得数量概念的一种认识过程。
或者说测量就是为取得任一未知参数而做的全部工作。
4.测量的基本方程式x0 =X0/u5 .测量过程三要素(1)测量单位；(2)测量方法；(3)测量仪器与设备。
二.测量单位1.概念数值为1的某量，称为该量的测量单位或计量单位。
三.测量方法(一)测量方法的分类1.直接测量与间接测量2.等精度测量和不等精度测量3．接触测量与非接触测量4．静态测量与动态测量（二）直接测量法有以下几种常用方法：1．直接比较测量法2．微差测量法3．零位测量法（又称补偿测量法或平衡测量法）（三）间接测量法1 ．定义通过对与被测量有函数关系的其它量进行测量，的测量方才能得到被测量值法。
4．组合测量法四．测量仪器与设备一）感受件（传感器）二）中间件（变送器或变换器）三）显示件（显示器）误差基本知识.误差基础（一）测量误差及分类1．系统误差2．随机误差（又称偶然误差）3．粗大误差（二）测量的精密度、准确度和精确度1．精密度2．准确度3．精确度（三）不确定度概念用测量值代表被测量真值的不肯定程度。
是测量精确度的定量表示（四）仪表的基本误差限1．绝对误差2．相对误差3．引用误差．误差分析与处理一）随机误差的分析与处理1 ．统计特性（随机过程）2．算术平均值原理（1）真值的最佳估计值（最佳信赖值）。
（2）剩余误差3．随机误差的标准误差估计（贝塞尔公式）4．置信概率与置信区间二）系统误差的分析与处理1．系统误差的估计1）恒定系统误差指误差大小和符号在测量过程中不变的误差。
2）变值系统误差它是一种按照一定规律变化的系统误差。
可分为a. 累积性系统误差随着时间的增长，误差逐渐增大或减少的系统误差b. 周期性系统误差误差大小和符号均按一定周期变化的系统误差。
公差配合与测量技术知识点doc资料
公差配合与测量技术知识点《公差配合与测量技术》知识点绪言互换性是指在同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需任何挑选或附加修配就能装在机器上，达到规定的功能要求，这样的一批零件或部件就称为具有互换性的零、部件。
通常包括几何参数和机械性能的互换。
允许零件尺寸和几何参数的变动量就称为公差。
互换性课按其互换程度，分为完全互换和不完全互换。
公差标准分为技术标准和公差标准，技术标准又分为国家标准，部门标准和企业标准。
第一章圆柱公差与配合基本尺寸是设计给定的尺寸。
实际尺寸是通过测量获得的尺寸。
极限尺寸是指允许尺寸变化的两个极限值，即最大极限尺寸和最小极限尺寸。
最大实体状态是具有材料量最多的状态，此时的尺寸是最大实体尺寸。
与实际孔内接的最大理想轴的尺寸称为孔的作用尺寸，与实际轴外接的最小理想孔的尺寸称为轴的作用尺寸。
尺寸偏差是指某一个尺寸减其基本尺寸所得的代数差。
尺寸公差是指允许尺寸的变动量。
公差=|最大极限尺寸 - 最小极限尺寸|=上偏差-下偏差的绝对值配合是指基本尺寸相同的，相互结合的孔与轴公差带之间的关系。
间隙配合：孔德公差带完全在轴的公差带上，即具有间隙配合。
间隙公差是允许间隙的变动量，等于最大间隙和最小间隙的代数差的绝对值，也等于相互配合的孔公差与轴公差的和。
过盈配合，过渡配合T=ai,当尺寸小于或等于500mm时，i=0.45+0.001D(um),当尺寸大于500到3150mm时，I=0.004D+2.1（um）.孔与轴基本偏差换算的条件：1.在孔，轴为同一公差等级或孔比轴低一级配合2.基轴制中孔的基本偏差代号与基孔制中轴的基本偏差代号相当3.保证按基轴制形成的配合与按基孔制形成的配合相同。
通用规则，特殊规则例题基准制的选用：1.一般情况下，优先选用基孔制。
2.与标准件配合时，基准制的选择通常依标准件而定。
3.为了满足配合的特殊需要，允许采用任一孔，轴公差带组合成配合。
公差等级的选用：1.对于基本尺寸小于等于500mm的较高等级的配合，由于孔比同级轴加工困难，当标准公差小于等于IT8时，国家标准推荐孔比轴低一级相配合，但对标准公差大于IT8级或基本尺寸大于500mm的配合，由于孔德测量精度比轴容易保证，推荐采用同级孔，轴配合。
互换性与技术测量第3章
米原器，并规定了1米的定义为“在标准大气压和0℃时，
国际米原器上两条规定刻线间的距离”。国际米原器由铂 铱合金制成 ，存放在法国巴黎的国际计量局 ，这是最早
的米尺。
第3章 测量技术基础 在1960年召开的第十一届国际计量大会上，考虑到
光波干涉测量技术的发，决定正式采用光波波长作为
长度单位基准， 并通过了关于米的新定义：“米的长 度等于氪(86Kr)原子的2p10与5d5能级之间跃迁所对应 的辐射在真空中波长的1 650 763.73倍”。从此，实现 了长度单位由物理基准转换为自然基准的设想，但因氪
式（3-1）被称为基本测量方程式。它说明：如 果采用的测量单位 E 为 mm，与一个被测量比较所
得的比值 Q 为50，则其被测量值也就是测量结果应
为50 mm。 测量单位愈小， 比值就越大。测量单位 的选择取决于被测几何量所要求的测量精度，精度 要求越高，测量单位就应选得越小。
第3章 测量技术基础
第3章 测量技术基础
4.
1） 按国标的规定，量块按制造精度分为6级，即00、 0、1、 2、3和K级。其中00级精度最高，依次降低，3级精度最低， K级为校准级。各级量块精度指标见附表3-2。 量具生产企业根据各级量块的国标要求，在制造时就将 量块分了“级”，并将制造尺寸标刻在量块上。使用时，就
使用量块上的名义尺寸。这叫做按“级”测量。
第3章 测量技术基础
(3）使量块块数尽可能少，以减少积累误差，一般 不超过3~5块。
(4）必须从同一套量块中选取，决不能在两套或两
套以上的量块中混选。 (5）组合时，不能将测量面与非测量面相研合。 (6）组合时，下测量面一律朝下。
第3章 测量技术基础
例如：要组成28.935的尺寸，若采用83块一套的
直接探测和外差探测要点
后级信号
处理电路
反馈电路
光探测电路示意图
9
3.3.1 前放噪声等效电路
Eso
Eno
Vs－信号源，RS－信号源内阻， Ens－RS的热噪声 En－放大器噪声电压源，In－放大器噪声电流源， Av－放大器电压增益，Zi－放大器的输入阻抗，Eni －放大器输入端的噪声电压，Eso－放大器的输出端 电压，Eno－放大器输出端的总噪声电压
输出信噪比为
(
so M Ri Ps ) 2 2 2 2 no ins inb ind inT
探测器的噪声等效功率为
NEP Ps 1 2 2 2 2 12 (ins inb ind inT ) MRi
5
1 4k BTf 1 2 2 [2eM f (is ib id ) ] MRi RL
2 ns 2 2 2 2 K P ( Ens En In Rs )
2
2
2
KV
Zi Av Rs Z i
－放大器的电压传递函数 （考虑源在内的系统增益，注意和Av的区别！）
－放大器的功率传递函数
K P ( KV )2
2 E 2 2 2 2 no Ens En In Rs2 因此等效输入噪声为： Eni KP
so si2 (si ni )2 ( SNR)o 2 no 2si ni ni 1 2( si ni )
so ( si ni )2，说明直接探测不适合微弱信号 （1）si/ni《1，则有 no
讨论：
的探测；
so 1 ( si ni ) ，转换后信噪比损失不大； （2）si/ni》1，则有 no 2
讨论：
2 nT
（1）热噪声优势 i
公差配合与测量技术知识点
《公差配合与测量技术》知识点绪言互换性是指在同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需任何挑选或附加修配就能装在机器上，达到规定的功能要求，这样的一批零件或部件就称为具有互换性的零、部件。
通常包括几何参数和机械性能的互换。
允许零件尺寸和几何参数的变动量就称为公差。
互换性课按其互换程度，分为完全互换和不完全互换。
公差标准分为技术标准和公差标准，技术标准又分为国家标准，部门标准和企业标准。
第一章圆柱公差与配合基本尺寸是设计给定的尺寸。
实际尺寸是通过测量获得的尺寸。
极限尺寸是指允许尺寸变化的两个极限值，即最大极限尺寸和最小极限尺寸。
最大实体状态是具有材料量最多的状态，此时的尺寸是最大实体尺寸。
与实际孔内接的最大理想轴的尺寸称为孔的作用尺寸，与实际轴外接的最小理想孔的尺寸称为轴的作用尺寸。
尺寸偏差是指某一个尺寸减其基本尺寸所得的代数差。
尺寸公差是指允许尺寸的变动量。
公差=|最大极限尺寸- 最小极限尺寸|=上偏差-下偏差的绝对值配合是指基本尺寸相同的，相互结合的孔与轴公差带之间的关系。
间隙配合：孔德公差带完全在轴的公差带上，即具有间隙配合。
间隙公差是允许间隙的变动量，等于最大间隙和最小间隙的代数差的绝对值，也等于相互配合的孔公差与轴公差的和。
过盈配合，过渡配合T=ai,当尺寸小于或等于500mm时，i=0.45+0.001D(um),当尺寸大于500到3150mm时，I=0.004D+2.1（um）.孔与轴基本偏差换算的条件：1.在孔，轴为同一公差等级或孔比轴低一级配合2.基轴制中孔的基本偏差代号与基孔制中轴的基本偏差代号相当3.保证按基轴制形成的配合与按基孔制形成的配合相同。
通用规则，特殊规则例题基准制的选用：1.一般情况下，优先选用基孔制。
2.与标准件配合时，基准制的选择通常依标准件而定。
3.为了满足配合的特殊需要，允许采用任一孔，轴公差带组合成配合。
公差等级的选用：1.对于基本尺寸小于等于500mm的较高等级的配合，由于孔比同级轴加工困难，当标准公差小于等于IT8时，国家标准推荐孔比轴低一级相配合，但对标准公差大于IT8级或基本尺寸大于500mm的配合，由于孔德测量精度比轴容易保证，推荐采用同级孔，轴配合。
光外差探测系统课件
环境监测是光外差探测系统在环保领域的应用，主要用于气体浓度、温度、压力 等参数的测量。
光外差探测系统具有高灵敏度、高精度、实时性强的特点，对于环境监测和污染 治理具有重要的意义。
06
光外差探测系统发展趋势与展望
高性能探测器研究
1 2 3
高灵敏度 通过优化探测器结构、提高材料质量等方式，提 高探测器的光子吸收效率和响应速度，从而提高 探测器的灵敏度。
数据存储与备份
将采集到的数据存储在可靠的存储介质中，并定 期进行备份，以防数据丢失。
系统调试与优化
系统调试
在实验过程中对系统进行实时监 测和调试，确保系统工作正常并 达到预期的性能指标。
性能优化
根据实验结果和实际需求，对系 统的性能进行优化，如调整探测 器参数、改善信号质量等。
故障排查与维护
在系统出现故障时，及时排查故 障原因并进行修复，确保系统的 稳定性和可靠性。
实验设备布局
根据实验需求合理布置实 验设备，包括激光器、光 外差探测器、信号源等， 确保设备间的连接无误。
环境温湿度控制
保持实验环境的温湿度稳 定，以确保实验结果的准 确性和可靠性。
数据采集与处理
数据采集方式
采用高速数据采集卡或示波器等设备，对探测器 输出的信号进行采集。
数据处理算法
根据实验需求选择合适的数据处理算法，如滤波、 放大、解调等，以提取有用的信号信息。
光谱分析
用于光谱分析中，实现对气体、液体、固体 等物质的高精度光谱测量。
光通信
用于光通信系统中，实现高速、大容量、低 噪声的光信号接收。
激光雷达
用于激光雷达系统中，实现高精度、远距离 的激光测距和成像。
02
光外差探测系统组成
第3章 直接探测和外差
第3章 直接探测和外差探测原理
从图3.2 - 1可看出， 目标辐射通量相对值在0.8以 上的波长区域约在2.7~5 μm的范围内， 而背景辐射通 量相对值在0.2以下的波长约在2.6~4.5 μm的范围内。 于是， 把滤光片的短波截止波长选在大于2.7 μm处， 长波截止波长选在小于4.5 μm处。 因为在大于4.5 μm 和小于2.7 μm的范围内， 目标辐射通量在减小， 背景 辐射通量急剧上升。 最后选定滤光片的截止波长为2.8 μm(短)和4.3 μm(长)。
第3章 直接探测和外差探测原理
b 探测器
a 调制盘 物镜
图 3.2 - 2 无场镜探测光学系统
第3章 直接探测和外差探测原理
1. 场镜 如果在调制盘及探测器之间插入一个汇聚能力很 强的透镜， 如图3.2 - 3所示, 那么这样探测器面积可以 做得很小。
第3章 直接探测和外差探测原理
场镜除使探测器面积减小外， 还能使其上的照度 均匀， 避免假目标的干扰。 因为如果光源的光强不均 匀， 则入射到其上的照度亦是不均匀的， 可能引起虚 假目标的指示。
第3章 直接探测和外差探测原理
3.1 直接探测系统的性能分析
通过前两章的学习， 我们已经清楚地知道， 光电 探测器的基本功能就是把入射到探测器上的光功率转 换为相应的光电流。 即
i(t) e P(t)
hv
第3章 直接探测和外差探测原理
光电流i(t)是光电探测器对入射光功率P(t)的响应， 当然光电流随时间的变化也就反映了光功率随时间的 变化。 因此， 只要待传递的信息表现为光功率的变化， 利用光电探测器的这种直接光电转换功能就能实现信 息的解调。 这种探测方式通常称为直接探测。 直接探 测系统的方框图如图3.0 - 1所示。 因为光电流实际上 是相应于光功率的包络变化， 所以直接探测方式也常 常叫做包络探测。
误差原理误差的传递与合成
修正已定系统误差：
L L 0 5 0 . 0 2 5 5 m m 0 . 0 0 0 8 m m 5 0 . 0 2 4 7 m m
总误差合成
1 2 i 2 1i2 j3 1 e 2 j 1 2 ( 1 2 0 .8 2 ) ( 1 2 0 .3 5 2 0 .5 2 )m 1 .4 8 m
第三章 误差的传递与合成
3.1 误差的传递
一.系统误差的传递 在间接测量中，其表达式为
y f(x 1 ,x 2 L x n )
——式中x1,x2…xn各个直接测量值；
y ——间接测量值。
增量可用函数的全微分表示．则上式的函数增量为
dy x f1dx1 x f2dx2L x fndxn
由于误差是微小量，因此可得到函数的系统误差Δy为
若已知
直径的极限误差为
直径的最后结果为 三.误差间的相关关系和相关系数
1.误差间的线性相关关系
2.相关系数
K•n D
确定两误差之间的相关系数是比较困难的,通常 采用以下几种方法: (1)直接判断法
通过两误差之间关系的分析,直接确定相关系数ρ.
(2)试验观察和简略计算法 ①观察法
②简单计算法
二.未定系统误差的合成
1.未定系统误差的特征极其评定
2.未定系统误差的合成 2.1未定系统误差的特征（五点，详见p60）
2.2未定系统误差的合成
(1)标准差的合成
s
s
u (aiui)22 ijaiajuiuj
i1
1ipj
(2)极限误差的合成
s
s
et (aii)22 ijaiajuiuj
i1
cos(n1 n3 )
n
nn 1 n 2 n 3 n 4
003xx
（3）能够根据需要在放大电路中引入合适的交流负反馈。
5、信号的运算和处理
（1）掌握比例、加减、积分、微分等基本运算电路的运算关系分析与估算。
（2）掌握各种滤波电路的工作原理、主要性能分析，能根据需要合理选择滤波电路。
6、波形的发生和信号的转换
（1）根据相位平衡条件判断正弦波振荡电路能否振荡，估算振荡频率。
参考书目
信号与系统引论，郑君里等编著，高等教育出版社
科目名称
光电子技术
科目代码
840
一、考试范围及要点
考试范围：
（1）光辐射与发光源
辐射度学和光度学，激光原理及典型激光器
（二）光辐射的传播
光波在大气、电光晶体、声光晶体、磁光晶体、光纤波导中的传播特性，大气衰减，大气湍流，半波电压
（三）光束的调制和扫描
（2）掌握晶体管的输入特性和输出特性、主要参数。
（3）掌握绝缘栅型场效应管的转移特性、输出特性及主要参数。
2、放大电路基础
（1）掌握放大电路的组成原则、工作原理及特点。
（2）掌握三种基本接法放大电路的分析，能够正确估算基本放大电路的静态工作点和动态参数AU、Ri、R。，正确分析电路的输出波形和产生截止失真、饱和失真的原因。
2、线性时不变（LTI）连续及离散系统的时域分析，包括系统数学模型的建立；系统时域响应分解；卷积（和）的定义、性质、计算及应用。要点是LTI系统的数学模型、卷积计算。
3、傅里叶变换及应用。周期信号的傅里叶级数分析原理及物理意义；信号频谱的概念；傅里叶变换的定义、基本性质；常用信号的傅里叶正、反变换；周期信号傅里叶变换的方法；时域及频域抽样的方法及抽样定理；理想抽样信号的频谱特点；傅里叶变换在通信系统的基本应用问题分析。要点是信号频谱的概念、傅里叶变换的主要性质及信号的时频对应关系、信号的抽样与恢复方法、无失真传输、理想低通及带通滤波器、调制与解调原理。
第五讲激光外差干涉测长与测振
主要内容 一、双频激光外差干涉 二、双频激光外差干涉的应用 三、条纹小数重合法原理 四、红外双线氦氖激光绝对干涉测长系统
一、双频激光外差干涉仪
光源: 双频He-Ne激光器
由于
t
0
fdt＝
t
2v
0
所以 L N f dt 在全内腔单频He—Ne激光器上加上约 300 ×10-4T 2 的轴向磁场 2 0
dt＝
0
t
2
t
2 vdt＝ L
由于塞曼效应 1/4波片 和频率牵引效 应，使该激光 双频激光器 f2 器输出一束有 f1 两个不同频率 检偏器 的左旋和右旋 圆偏振光 ，它 f2－f1 们的频率差△V 约为1．5MHz
准直系统 f2
偏振分光镜 v f1 可动角 隅棱镜
f1±Δf
f2 探测器 前置 放大器
1 2 干涉场中某点（x， 1 y） 2 Er 1 cos 2( )t Et 1 cos 2t φ( x,y) 2 2 处光强以低频Δω随 Er Et cos(时间呈余弦变化 2 )t φ( x,y) Er Et cost-φ( x,y)
f1±Δf
数 据 处 理
f2－（f1±Δf）
双频激光器外差干涉测长原理图
工作原理
双频激光器1发出双频激光束
通过1／4波片2变成两束振动方向互相垂直的线偏振 光(v1垂直于纸面，v2平行于纸面) ，
经光束扩束器3适当扩束准直后，光束被分束镜4分为两部分
根据马吕斯定律， 两个互相垂直的 线偏振光在450方 向上的投影，形 成新的同向线偏 振光并产生 “拍”，其拍频 就等于两个光频 之差，即△v＝ v1—v2＝1.5MHz
第五讲激光外差干涉测长与测振
提出问题 解决问题
双频激光直线度测量仪，在长距离上测量直 线度，具有很高的精度和可靠性，但是这种 仪器能否用于长距离同轴度的精密测量呢？
同轴度测量仪器应具有以下的特点 (1)能够进行间断测量 (2)测量系统对激光束的平漂和角漂具有自适应能力， 光束漂移应不影响测量结果。
(3)光学系统对大气扰动应具有较强的抵抗力。
经光束扩束器3适当扩束准直后，光束被分束镜4分为两部分
根据马吕斯定律， 两个互相垂直的 线偏振光在450方 向上的投影，形 成新的同向线偏 振光并产生 “拍”，其拍频 就等于两个光频 之差，即△v＝ v1—v2＝1.5MHz
一小部分被反 射到检偏器5 上，检偏器的 透光轴与纸面 成450
由光电接收器6接收后 进入交流放大器7，放 大后的信号作为参考信 号送给计算机
v1光的光程较原来的减少了2AC；与此相反，v2光的光程 却增加了2BD。两者总差值等于2（AC+BD），根据这一 数值，即可以算出下落量
以线量表示 的导轨直线 性偏差
精度 测直线度的精度可达土1．5μm，其分辨率为lμm，最大检 测距离可达3m，最大下落量可测到1．5mm
(三)双频激光干涉用于同轴度的精密测量
一部分光束透过分束 镜4沿原方向射向偏振 分束棱镜8。偏振方向 互相正交的线偏振光 被偏振分束镜按偏振 方向分光， v1被反射 至参考角锥棱镜9， v2则透过8到测量角锥
棱镜10
若测量镜以速度V运动(移动或振动)，则由于多普勒 效应，从测量镜返回光束的光频发生变化，其频移
光束返回后重新通过偏振分束镜10与v1的返回光会合，经 反射镜11及透光轴与纸面成450的检偏器12后也形成 “拍” ，其拍频信号可表示为
激光外差干涉测试技术
直接探测与外差探测
光电信号检测的技术方法在光电系统中，通常要借助于几何光学、物理光学和光电子学的方法对信号进行变换，包括将一种光量变换为另一种光量，将非光量转换为光量或将连续光量转换为脉冲光量等。
光电探测系统具有传感信息，传递信息，测量信息（未知的光学量或非光学量），存储信息的多种功能和用途，对各种系统具有不同的技术要求。
但是，它们的共同特点都是接受光信号，并最终以电信号形式将信息输出。
其输出电学量是模拟信号或数字信号。
光电转换与测量系统的目的在于：1）将待测信息加载到光载波上进而形成光电信号；2）改善系统的时间或空间分辨力和动态品质，提高传输效率和检测精度； 3）改善系统的检测信噪比，提高工作可靠性和系统对环境的适应能力。
光电信号的变换方法从光学原理来看，可分为几何光学法、物理光学法和光电子学方法。
表6—1给出了典型的光电信号变换方法和应用范围。
表6—1 光电信号变换方法和应用范围检测系统的分类：1、主动系统与被动系统（按携带信息的光源来分，由光源是否受到人工干预决定）；2、可见光系统与红外探测系统（按光谱范围分）；3、点探测系统与面探测系统（按被探测目标的相对面积大小来分）；4、模拟探测系统与数字探测系统（按信号调制方法与信号处理类型分）；5、直接探测与相干探测系统（按光波对信息信号的携带方式来分）。
不论光源是相干光源还是非相干光源，光电器件只能对接收到的光强度产生响应。
光载波所携带的被测光信息有多种，若光信息为光强，即被测信息携带于光载波的强度之中，这时光电器件直接接收光强度变化，然后用解调的方法检出被测信息称为直接检测光电系统。
如果光信息加载于相干光源的光载波的振幅、频率或相位变化之中，通过光学相干的方法检测出被测信息，则称为相干检测系统。
6.1光电检测系统的工作原理6.1.1光电检测的物理过程待测光直接（或经光学成象系统会聚后）照射到光探测器的光敏面上，光探测器将其光强信号（光通量）直接转化为相应的电压或电流，经后续处理（放大、滤波、信号处理）后输出。
第三章 测量技术基础
没有刻度的，用以检验零件尺寸或形状、相互位置的专用检验工具。 只能判断零件是否合格，不能测出具体尺寸。如光滑极限量规，螺纹量 规等。
第三章 测量技术基础
3、量仪
第二节、常用的计量器具和测量方法
即计量仪器，指能将被测的量值转换成可直接观察的指示值或 等效信息的计量器具。 按工作原理和结构特征，分为机械式、电动式、光学式、气动式及光 电一体化的现代量仪。
2）分类
第二节、常用的计量器具和测量方法
★按用途分：游标卡尺、深度游标尺、高度游标尺、齿厚游标卡尺。
第三章 测量技术基础
3）结构原理
第二节、常用的计量器具和测量方法
1、2-内量爪；3-尺框；4-螺钉；5-游标；6-主尺；7-深度尺；8、9-外量尺
被测工件尺寸为64十0.18＝64.18mm。
第三章 测量技术基础
第三章 测量技术基础
4、计量装置
第二节、常用的计量器具和测量方法
计量装置一种专用检验工具，可以迅速地检验更多或更复杂的参数， 从而有助于实现自动测量和自动控制。 如自动分选机、检验夹具、主动测量装置等。
第三章 测量技术基础
第二节、常用的计量器具和测量方法
思考？
三大件
实质上
量仪
结构简单 应用广泛
量具 （万能量具、常用量具）
游标卡尺
外径千分尺
b2 h R 8h 2
第三章 测量技术基础
第二节、常用的计量器具和测量方法
2、按零件被测参数的多少分为：综合测量和单项测量
第三章 测量技术基础
第二节、常用的计量器具和测量方法
3、按被测零件表面与测量头是否有机械接触分：接触和非接触测量测量
第三章 测量技术基础
第二节、常用的计量器具和测量方法
各章节的复习要点
《地震勘探原理》各章节的复习要点第一章地震勘探的运动学理论§1.1 几何地震学基本概念1、掌握基本概念，如地震子波、波面、射线、振动图、波剖面、视速度、视波长、全反射、里克子波。
2、掌握基本原理，如反射定律、透射定律、Snell定律、惠更斯原理、费马原理等。
3、地震波的分类§1.2 波速为常数情况下的反射波路径及数学表达式1、基本概念：时距曲线、时距曲面、时间场、自激自收、共炮点、炮检距、初至时间、纵测线、同相轴、正常时差、倾角时差、动校正等。
2、基本原理：虚震源原理、讨论时距曲线的实际意义、直达波时距曲线及方程、反射波时距曲线及方程、反射波时距曲线的主要特点。
§1.3 波速沿垂向变化时的反射波路径及数学表达式1、基本概念：均匀介质、层状介质、连续介质、参数方程、平均速度、射线方程、等时线方程、回折波、最大穿透深度等。
2、基本原理：水平层状介质和连续介质情况下讨论反射波时距曲线的基本思路；水平层状介质和连续介质情况下反射波时距曲线的主要特点。
§1.4 地震折射波运动学1、基本概念：折射波盲区、初至波、续至波、交叉时、信噪比等。
2、基本原理：产生折射波的条件；利用折射波法研究地下地层起伏的基本依据；折射波与反射波的主要差异。
3、分析理解：单界面（水平和倾斜）直达波、反射波与折射波时距曲线之间的关系；三层介质情况下折射波的时距曲线及其特点；折射波法在地震勘探中的应用。
§1.5 透射波和反射波的垂直时距曲线1、基本概念：上行波、下行波、垂直时距曲线等。
2、基本原理：透射波、下行波和上行波垂直时距曲线；垂直时距曲线的主要特点。
第二章地震资料的野外采集技术§2.1 野外工作概述1、掌握基本概念：低降速带、频散、群速度、相速度、多次波、虚反射、鸣震、交混回响。
2、掌握基本内容：试验工作内容、生产工作过程、激发条件、接收条件、调查干扰波的方法、干扰波的类型、各种干扰波的主要特点、面波特点、压制面波的方法、海上地震勘探的特点与特殊性、海上特殊干扰波、海上震源等。
公差配合与技术测量第三章
第三章
测量技术基础
• 2、不内缩验收方式——以零件设计给定的
公差作为生产公差，并以设定的公差进行 验收。
• 这种方式不设安全裕度，容易引起误收
误废，应注意适用的范围。
公差配合与技术测量第三章
第三章
测量技术基础
•a
dmax A
轴
上验收极限
公
差
带
下验收极限
Dmax
上验收极限
孔
公
差
下验收极限
带
A
Dmin
公差配合与技术测量第三章
第三章
测量技术基础
安全裕度（A）与计量器具的测量不确定度允许值（u1）
公差配合与技术
公差配合与技术测量第三章
1.28 6.5
20
1.005
28.785
公差配合与技术测量第三章
第三章
测量技术基础
量块使用的注意事情项：
1. 量块必须在使用有效期内，否则应及时送 专业部门检定。
2. 使用环境良好，防止各种腐蚀性物质及灰 尘对测量面的损伤，影响其粘合性。
3. 分清量块的“级”与“等”，注意使用规 则。
4. 所选量块应用航空汽油清洗、洁净软布擦 干，待量块温度与环境温度相同后方可使 用（计量室要达公差到配合恒与技温术测量标第三准章 ）。
量块在使用时，常常用几个量块组合使用。 为了能用较少的块数组合成所需要的尺寸，量 块应按一定的尺寸系列成套生产供应。
组合量块时，为减少量块组合的累积误差， 应尽量减少量块的组合块数，一般不超过4块。 选用量块时，应从所需组合尺寸的最后一位数 开始，每选一块至少应减去所需尺寸的一位尾 数。
公差配合与技术测量第三章
公差配合与技术测量第三章
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e
hv
(3.1 - 11) (3.1 - 12)
第3章 直接探测和外差探测原理
而输出噪声功率
Pn (in2s in2b in2d in2T )RL
(3.1 - 13)
in2s 2eM 2is f in2b 2eM 2ib f in2d 2eM 2id f in2T 2eMT f / RL
(3.1 - 14) (3.1 - 15) (3.1 - 16) (3.1 - 17)
第3章 直接探测和外差探测原理
以上诸式适用于光电倍增管。 对光电二极管， M=1； 对光电导探测器， 式(3.1 - 14)~(3.1 - 16) 前面的系数2 应改为4。 其中
is=αPs
(3.1 - 18)
ib=αPb
第3章 直接探测和外差探测原理
3.1 直接探测系统的性能分析
通过前两章的学习， 我们已经清楚地知道， 光电 探测器的基本功能就是把入射到探测器上的光功率转 换为相应的光电流。 即
i(t) e P(t)
hv
第3章 直接探测和外差探测原理
光电流i(t)是光电探测器对入射光功率P(t)的响应， 当然光电流随时间的变化也就反映了光功率随时间的 变化。 因此， 只要待传递的信息表现为光功率的变化， 利用光电探测器的这种直接光电转换功能就能实现信 息的解调。 这种探测方式通常称为直接探测。 直接探 测系统的方框图如图3.0 - 1所示。 因为光电流实际上 是相应于光功率的包络变化， 所以直接探测方式也常 常叫做包络探测。
(si / ni )2 1 2(si / ni )
(3.1 - 7) (3.1 - 8)
第3章 直接探测和外差探测原理
从上式可以得出如下结论：
(1) 若si/ni<<1, 则有
2
so no
si ni
(3.1 - 9)
输出信噪比近似等于输入信噪比的平方。 这说明直 接探测方式不适宜于输入信噪比小于1或者微弱信号的探 测。 实际上， 要想对弱光信号实施直接探测， 还必须在 探测体制上进行改革， 这个问题我们在后面分节中将进 行专门讨论。
第3章 直接探测和外差探测原理
(2) 若si/ni>>1, 则
so no
1 2
si ni
(3.1 - 10)
第3章 直接探测和外差探测原理
3.1.3 直接探测系统的NEP分析 具有内增益的光电探测器的电输出功率由式(3.1 -
3)可以写为
Ps M 2is2RL
式中,
M 2 Ps2RL
P0 is2RL 2RLPs2
(3.1 - 3)
第3章 直接探测和外差探测原理
该式说明， 探测器的电输出功率正比于入射光功 率的平方。 所以， 我们应该建立这样的观念： 光电探 测器的平方律特性包含着两层含义。 其一是光电流正 比于光电场振幅的平方； 其二是电输出功率又正比于 入射光功率的平方。
式中e2s(t)上的短划线表示时间平均。 这是因为光 电探测器的响应时间远远大于光频变化周期， 所以光 电转换过程实际上是对光场变化的时间积分响应。 把 正弦变化的光场代入式(3.1 - 1)：
is
1 2
Es2
Ps
(3.1 - 2)
第3章 直接探测和外差探测原理
式中Ps是入射信号光的平均功率。 若探测器的负 载电阻是RL， 那么， 光电探测器的电输出功率
(3.1 - 19)
这里Pb是指背景杂散光功率。
按照输出信噪比的定义， 由式(3.1 - 14)~(3.1 - 19)有
so
M 2 2Ps2
no in2s in2b in2d in2T
(3.1 - 20)
第3章 直接探测和外差探测原理
SNR S N
第3章 直接探测和外差探测原理
3.1.1 光电探测器的平方律特性 假定入射信号光的电场es(t)=Es cosωst是等幅正弦
变化的， 这里ωs是光频率。 因为光功率Ps(t)∝e2(t)， 所以由光电探测器的光电转换定律
is (t) es2(t)
(3.1 - 1)
第3章 直接探测和外差探测原理
第3章 直接探测和外差探测原理
第3章 直接探测和外差探测原理
3.1 直接探测系统的性能分析 3.2 提高输入信噪比的光学方法 3.3 前置放大器的噪声特性 3.4 光电探测器偏置电路对系统噪声性能的影响 3.5 光电阈值探测统计
第3章 直接探测和外差探测原理
3.6 光频外差探测的基本原理 3.7 光频外差探测的信噪比分析 3.8 光频外差探测的空间相位条件 习题与思考题
第3章 直接探测和外差探测原理
合束器
光学 透镜 天线
带通
滤波片
光电 探 测 器 iIF
中频 放大器 IF＝－0
0
本振 激光器
图 3.0 - 2 光外差探测系统
第3章 直接探测和外差探测原理
与无线电波一样， 评价上述两种光探测系统的性 能的判据也是信噪比(SNR)。 它定义为信号功率和噪 声功率之比。 若信号功率用符号S表示， 噪声功率用 N表示， 则
第3章 直接探测和外差探测原理
光学 透镜 天线
带通 滤波片
光电 探 测器
放大 及 处理
图 3.0 - 1 直接探测系统
第3章 直接探测和外差探测原理
激光的高度相干性、 单色性和方向性使光频段的 外差探测成为现实。 光电探测器除了具有解调光功率 的包络变化的能力之外， 只要光谱响应匹配， 也同样 具有实现光外差探测的能力。 光外差探测系统的方框 图如图3.0 - 2所示。
so+no=k(si+ni)2 =k(s2i+2sini+n2i)
(3.1 - 5)
考虑到信号和噪声的独立性， 应用
so ksi2
(3.1 - 6)
第3章 直接探测和外差探测原理
no k (2sini ni2 )
根据信噪比的定义， 输出信噪比为
(SNR)o
so si
si2 2sini ni2
如果入射光场t)]cosst
那么
is (t)
1 2
Es2
Es2KV
(t)
(3.1 - 4)
第3章 直接探测和外差探测原理
3.1.2 信噪比性能分析
设输入光电探测器的信号光功率为si， 噪声功率为 ni， 光电探测器的输出电功率为so， 输出噪声功率为no， 则总的输入功率为(si+ni)， 总的输出功率为(so+no)。 由光电探测器的平方律特性