第10章光电信息变换技术的典型应用下
光电信息技术的典型应用(11章)
5.4、视频监控系统的终端设备
终端设备是电视监控系统前端信息的存储记忆、显示与处理的输 出设备。也可比喻为是人的大脑的记忆与存储以及前端设备“观 看”、监听的再现。人们可根据终端设备所获取的前端信息，去 分析、综合、判别真伪、判断是非，及时地打击各类犯罪，以保 卫国家和人民生命财产的安全。所以，终端设备配备的好坏和与 前端设备搭配的合理与否，是系统是否丢失前端信息和不失真地 再现前端信息的重要关键。 (1)终端设备的组成 终端设备的组成如图11-56所示。它包括供 观察图像的监视器，告警的喇叭和警示灯，监听喇叭，记录查证 的硬盘录像机，即时可将图像记录、印出的视像机，事件发生即 予上报和记录的电话自动拨号机，以及打印机等。
(1)物质色散 不同波长的辐射在同一介质中传播的速度不同，因
它由主控制器(有些还设有副控制台)、控制键盘、视音频放大与 分配、视音频切换、视频图像信号的校正与补偿、画面分割及多 工处理、时日发生与字符叠加、楼层显示、云台镜头防护罩控制 及报警控制器等设备组成。由于控制设备大多使用了微处理器， 因而能按操作者的意志协调系统的动作，执行系统所具有的功能。
2、视频监控系统的几种特殊组成方式 (1)带声音拾取式 在带有声音拾取的视频监控系统中，可以
把被监视场所的图像内容及声音内容一起传送至控制中心，在监 视图像的同时，还监听声音。由于监听是中央控制室实现远距离 了解现场情况的一种途径，它在安防系统中，主要作为发生报警 后对报警真实性进行复合的一种手段，以判别是否需要采取相应 对策。但是，它也可作为一般声音监听装置来使用。监听系统的 组成方式主要有下述两类： ①声音与图像分别传送的方式 以分散布局的拾音器，加上 音频选择器组成一路监听声音的简单的监听系统，如书中图1152所示。这种方式是采用声音及图像分别传送的方式。 ②声音与图像同时传送的方式 以带音频的摄像机及视、音 频切换器，组成音、视频监听、视系统。这种系统既能对摄像点 的声音接收，还能接收该处的视频图像。其工作方式是，将声音 信号调频至6.5 MHz上，与图像信号一起传送，到控制中心后， 再将声音信号解调出来。采用目前世界最先进的运放王，加上高 保真微音拾音器而结合成的监听装置，能与任何音视频切换器、 任何音频功放、任何AV-AUDIO IN连接，直接监听现场的微细声 音。若直接连接任何一种带IN AUDIO的录音器材，也可作现场 录音。一般好的监听器在监听场合100m2内不会失真，并同CCD 摄像机一样用DC12V供电。所以，可装接至摄像机内，其信号输
光电技术的应用
引言光电子技术确切称为信息光电子技术。
20世纪60年代激光问世以来,最初应用于激光测距等少数应用,到70年代,由于有了室温下连续工作的半导体激光器和传输损耗很低的光纤,光电子技术才迅速发展起来。
全世界铺设的通信光纤总长超过1000万公里,主要用于建设宽带综合业务数字通信网。
以光盘为代表的信息存储和激光打印机、复印机和发光二极管大屏幕现实为代表的信息显示技术成为市场最大的电子产品。
人们对光电神经网络计算机技术抱有很大希望,希望获得功耗低、响应带宽很大,噪音低的光电子技术。
当今全球范围内,已经公认光电子产业是本世纪的第一主导产业,是经济发展的制高点,光电子产业的战略地位是不言而喻的。
鉴于此,光电子技术应用的开发被世界各国所关注,新的应用领域也在不断发现中。
我国光电子技术和发展,从“六五”起步,开始发展以激光技术为主的光电子技术。
1987年科技部把信息光电子列入“863”计划,给予支持,激光科学技术的研究和发展受到国家的很大重视,在国防建设和社会应用上起了重要作用。
我国光电子产业的原始基础是军事光学,军用光电子学和红外技术。
自60年代以来,我国依靠自己的力量,研制出“神龙”高功率激光装置,激光分离同位素装置,军用靶场激光经纬仪,激光卫星测距仪,高速摄影机,红外扫描仪等重要的军用光电子设备,并在此过程中,形成了实力雄厚的10多个光电子技术研究基地。
70年代末,光纤通信的研究和开发也在我国兴起。
80年代中期光盘技术和光电平面显示技术也得到发展。
我国在"八五"计划期间对一些光电器件企业进行了技术改造,已在"九五"计划中产生了效益。
例如,12英寸彩色液晶显示屏已经在1996年投产。
国家重大成套通信设备2.5Gbps同步数字系列(SDH)光通信系统,于1997年研制开发成功,现已广泛应用于国家通信骨干网的建设[1]。
总之,我国的光电子技术经过“七五”入轨,“八五”攻坚和“九五”拼搏,在信息光电子方面取得了可喜的成绩。
传感器原理及其应用-第10章-红外传感器重点
第10章 红外传感器
10.2 红外传感器
红外传感器是将红外辐射能量的变化转换为电量变化的一种传 感器，也常称为红外探测器。它是红外探测系统的核心，它的 性能好坏，将直接影响系统性能的优劣。选择合适的、性能良 好的红外传感器，对于红外探测系统是十分重要的。
按探测机理的不同，红外传感器分为热传感器和光子传感器两
维恩公式比普朗克公式简单，但仅适用于不超过3000 K的温 度范围，辐射波长在0.4～0.75m 之间。当温度超过3000 K时， 与实验结果就有较大偏差。
从维恩公式可以看出，黑体的辐射本领是波长和温度的函数， 当波长一定时，黑体的辐射本领就仅仅是温度的函数，这就是 单色辐射式测温和比色测温的理论依据。
武汉理工大学机电工程学院
第10章 红外传感器
近年来，红外技术在军事领域和民用工程上，都得到了广泛 应用。军事领域的应用主要包括： (1) 侦查、搜索和预警； (2) 探测和跟踪； (3) 全天候前视和夜视； (4) 武器瞄准； (5) 红外制导导弹； (6) 红外成像相机； (7) 水下探潜、探雷技术。
10.2.1 红外光子传感器
红外光子传感器是利用某些半导体材料在红外辐射的照射下， 产生光电效应，使材料的电学性质发生变化。通过测量电学性 质的变化，就可以确定红外辐射的强弱。
武汉理工大学机电工程学院
第10章 红外传感器
按照红外光子传感器的工作原理，一般分为外光电效应和内 光电效应传感器两种。内光电效应传感器又分为光电导传感器、 光生伏特(简称光伏)传感器和光磁电传感器3种。 (1) 大部分外光电传感器只对可见光有响应。可用于红外辐射 的光电阴极很少。S-1(Ag-O-Cs)是一种。它的峰值响应波长 是0.8 m，光谱响应扩展到1.2 m。目前外光电效应探测器只用 于可见光和近红外波长范围。
光电信息技术的发展与应用
光电信息技术的发展与应用第一章：光电信息技术的概述光电信息技术是一门集光学、电子、计算机、通信等多学科知识于一身的高科技领域，其核心理论是基于半导体材料的光电子技术。
随着电子信息技术的进步和计算能力的提升，光电信息技术逐渐成为了信息技术的新焦点。
它广泛应用于通信、医疗、生物、材料等领域，受到了全球范围内的高度关注。
第二章：光电信息技术的发展历程20世纪初，人们开始研究光电效应，创建了光电子学这门学科，为光电信息技术奠定了基础。
20世纪60年代，光纤通信技术的出现使得光电信息技术得以实现长距离的信息传输，同时半导体发光器件的发明也为光纤通信技术提供了重要的基础。
80年代初，人们发明了有源光纤放大器，使得光纤通信技术得以取代传统的电缆传输技术。
此后，光电信息技术不断发展，出现了新型的光电器件，如光电探测器、光纤光栅等，进一步推动了光电信息技术的发展。
第三章：光电信息技术的应用1. 光通信光通信作为光电信息技术的重要应用，已经成为现代通信领域的主流技术。
光通信具有传输速度快、信号干扰小、抗噪声干扰性能强等优点，广泛应用于电话、电视、互联网等领域，极大提高了信息传输速度和可靠性。
2. 光储存光电存储是光电信息技术应用中的又一领域。
它以光敏材料为媒介，采用激光或光电银盐技术，实现了激光、照相、银盐等传统影像技术数字化、网络化的转型，有效提高了图像存储和传输的效率。
3. 生物医学光电信息技术在生物医学领域的应用日益广泛。
利用激光技术对细胞或组织进行检测、治疗和修复，可大大提高治疗效果，同时也减少了手术的创伤和疼痛。
此外，光电信息技术还可用于体积成像、结构成像、功能性成像等方面，帮助医生更加准确地进行疾病诊断和治疗。
4. 太阳能光伏产业光电信息技术在太阳能光伏产业中的应用也十分广泛。
半导体材料的光伏效应可转换太阳能为电能，促进了太阳能光伏产业的发展。
光伏电池技术的不断创新和发展也为太阳能光伏产业的应用提供了更加广泛的可能性。
光电信息变换
2. 信息载荷于透明体的方式
如图7-1(b)所示，为信息载荷于透明体中的情况。在 这种情况下，信息可为透明体的透明度，透明体密度的分 布，透明体的厚度，透明体介质材料对光的吸收系数等都 为载荷信息的方式。 提取信息的方法常用光通过透明介质时光通量的损耗 与入射通量及材料对光吸收的规律求解。即
0 e
这种方式除上述应用外，还可应用于电视摄像、文 字识别、激光测距、激光制导等方面。
4. 信息载荷于遮挡光的方式
如图7-1(d)所示为信息载荷于遮挡光的方式，物体部分或 全部遮挡入射光束，或以一定的速度扫过光电器件的视场， 实现了信息载荷于遮挡光的过程。 例如，设光电器件光敏面的宽度为b，高度为h，当被测物 体的宽度大于光敏面的宽度 b 时，物体沿光敏面高度方向 运动的位移量为 Δ l ，则物体遮挡入射到光敏面上的面积 变化为 Δ A=bΔ l 变换电路输出的面积变化信号电压为 Δ U=EΔ Aξ =E bξ Δ l （7-10） （7-9）
式中，m为光学系统的调制度，τ为光学系统的透过滤， S为光电器件的灵敏度， G为变换电路的变换系数， K为 放大器的放大倍数，ξ= mτSGK称为系统的光电变换系数。 将式(7-1)代入式(7-2)得
US=ξεσT4
（7-3）
表明变换电路输出的电压信号US是温度T的函数，温度 变化必然引起电压的变化。因此，通过测量输出电压， 并进行相应的标定就能够测出物体的温度。
根据这一原理，用这种方式可以对光滑零件表面的 外观质量进行自动检测。
在检测产品外观质量时，变换电路输出的疵病信号 电压
US=E(r1-r2)Bξ
（7-8）
式中E为被测表面的照度，r1为正品（无疵病）表面的 反射系数，r2为疵病表面的反射系数，B为光电器件有 效视场内疵病所占的面积，ξ 为光电变换系数。由式 （7-8）可知，当E，r1和ξ 已知时，输出电压US是r2和 B的函数，因此，可以通过输出信号电压US的幅度判断 表面疵病的程度和面积。
信息技术在光电信息科学与工程专业的应用
信息技术在光电信息科学与工程专业的应用信息技术在光电信息科学与工程专业的应用一、引言信息技术的快速发展已经深刻影响到了各个行业和领域，光电信息科学与工程专业也不例外。
信息技术的应用已经成为了光电信息领域的核心推动力，为我们提供了前所未有的机遇和挑战。
本文将深入探讨信息技术在光电信息科学与工程专业中的广泛应用，并分享我的个人观点和理解。
二、信息技术在光电信息科学与工程专业的广度应用1. 光电信息采集与传输在光电信息科学与工程专业中，信息技术的广度应用体现在光电信息的采集与传输上。
利用传感器、摄像头等设备，可以实现对光电信号的高效采集和处理。
通过信息技术的帮助，光电信号可以通过光纤通信等方式快速传输，实现远程传输和共享。
2. 光电信息处理与分析在光电信息科学与工程专业中，信息技术的广度应用还体现在光电信息的处理与分析上。
利用计算机视觉、模式识别、人工智能等技术，可以对光电信息进行图像处理、特征提取和数据分析。
这不仅提高了信息处理的效率，也使得对光电信号的理解和解释更加准确和全面。
3. 光电信息系统与设备信息技术在光电信息科学与工程专业中的广度应用还体现在光电信息系统与设备的开发和应用上。
利用信息技术，可以设计和开发各种光电信息系统，如光电传感系统、图像处理系统、光学通信系统等。
光电信息设备的研发和应用也离不开信息技术的支持，包括激光器、光电传感器、光纤等设备。
三、信息技术在光电信息科学与工程专业的深度应用1. 光电信息安全与保密在光电信息科学与工程专业中，信息技术的深度应用体现在光电信息安全与保密上。
随着信息技术的不断发展，光电信息的存储和传输面临着越来越大的安全风险。
如何利用信息技术保护光电信息的安全和保密成为了光电信息科学与工程专业的重要研究方向。
2. 光电信息系统的优化和改进在光电信息科学与工程专业中，信息技术的深度应用还体现在光电信息系统的优化和改进上。
利用优化算法、自动控制等技术，可以对光电信息系统进行性能评估和优化，提高系统的可靠性、稳定性和效率。
光电信息转换的原理和应用
光电信息转换的原理和应用1. 光电信息转换的概述光电信息转换是指将光信号转换为电信号或将电信号转换为光信号的过程。
光电信息转换技术广泛应用于光通信、光存储、光传感等领域。
本文将介绍光电信息转换的原理和应用。
2. 光电信息转换的原理光电信息转换的原理主要基于光电效应、光电二极管和光电倍增管等光电器件的工作原理。
2.1 光电效应光电效应是指当光照射到金属或半导体材料表面时，将光能转化为电能的现象。
根据光电效应的性质，可以将光电器件分为光电导、光电阻、光电电压和光电流四种类型。
2.2 光电二极管光电二极管是利用PN结的光生电离效应工作的光电器件。
当光照射到PN结时，电子和空穴被激发，并在内部产生电压，从而实现光信号到电信号的转换。
2.3 光电倍增管光电倍增管是一种能将光信号放大的光电器件。
它主要由光敏阴极、一系列二次电子倍增结构和阳极组成。
当光照射到光敏阴极时，通过二次电子倍增结构的作用，将光信号放大。
3. 光电信息转换的应用光电信息转换技术在各个领域都有广泛的应用。
3.1 光通信光电信息转换技术在光通信领域中起到关键作用。
光纤通信系统中，光信号经过光电转换器转换为电信号后，再经过电信号的传输和处理，最终再转换为光信号进行传输。
光电转换器的性能对于光通信系统的传输质量和速率有重要影响。
3.2 光存储光电信息转换技术在光存储领域也有重要应用。
光存储器件利用光电效应将光信号转换为电信号，并将电信号存储在介质中。
光存储器件的快速读写速度和大容量特性使其成为一种重要的数据存储方式。
3.3 光传感光电信息转换技术在光传感领域中广泛应用。
光传感器可以将光信号转换为电信号，并通过电信号分析光的强度、颜色、波长等参数，实现对环境中光的测量和感知。
光传感器被广泛应用于光电测量、光学成像、光学通信等领域。
3.4 其他应用领域除了上述应用领域，光电信息转换技术还被应用于光电子学、光学仪器、光电显示等领域。
随着光电信息转换技术的不断发展和应用扩展，其在更多领域中的应用将得到进一步推进。
光电信息技术应用
ui=uS=Ei sin (ω1t+θ1) ，
uR=ERsin (ω2t+θ2)
则 uo=u i·u R=1/2·EiERcos[2π(f1-f2)t+θ1-θ2]- 1/2·EiERcos[2π(f1+f2)t+θ1+θ2]
在高频信号被滤波器滤去后，就有uo＝1/2·EiERcos[2π(f1-f2)t+θ1-θ2]
3．结论：
1〕测量值的大小决定于u 的幅值，测量值的正负决定于 u的相位
2〕测量精度和灵敏度大 大提高。
§4.1.1 光电检测基本方法
4．相敏检波器(PSD)理论
相敏检波器（Phase-Sensitive-Detector）的核心是一个乘法器和一个滤波
器，如图所示，一路为有用信号uS，另一路为参考信号uR ，现设
当距离D大于测尺长度Ls时，仅用一把 “光尺”是无法测定距离的。但当距离 D小于测尺长度Ls，即N等于零时，式上 变为 D＝LsΔn ＝LsΔφ/2π
此时Δφ不会超过2π，测相系统能给 出相位移的确定值，距离D也不存 在多值解的问题。
§4.1.2 几何量检测
如果被测距离较长，则可以选用一个较低的测尺频率即测尺长度较长（大于待 测距离）。
V02 Vi2 10 10
01 01 11 11
VQn VQ n+1 00 10
01 11 00 11
§4.1.1 光电检测基本方法
3． 频率法测速
图是测速的原理框图。在转动轮上均匀贴有反射片，光电传感器可接 收到与转速相对应的光脉冲。设m为反射片数，n为每分钟转速，则
f=nm/60=N/t，n=60N/(mt) 只要控制在一定的时间t内计数N，就可计算得到轮子的转速。
光电转换技术的发展及应用汇编
光电技术课程设计报告书课题名称光电转换技术的发展及应用 姓 名 *** 院 系航空工程学院 专 业电子信息科学与技术专业 学 号 1314 指导教师 ***2016年6月5日※※※※※※※※※※※※※ ※※※※※※※※※※※2013级学生光电技术课程设计摘要光具有极快的速度、极大的频宽、极高的信息容量，在现代信息技术中得到了广泛应用。
现代光电信息技术是光学技术、光电子技术、微电子技术，信息技术、光信息技术、计算机技术、图像处理技术等相互交叉、相互渗透和相互结合的产物，是多学科综合技术它研究以光波为信息的载体，通过对光波实施控制、调制、传感、转换、存储、处理和显示等技术方法，获取所需要的信息，其研究内容包括光的辐射、传输、探测、光与物质的相互作用以及光电信息的转换、存储、处理与显示等众多领域。
光对于我们来说即熟悉又神秘，人们无时无刻不在接触它、利用它，但光的一些特性却令人困惑不解。
光速不变、光的波粒二象性、光的干涉和衍射、红移等，尽管有各种解释理论，但一些矛盾依然存在。
从光子自身的角度来说，它同样会认为自己是一个静止的粒子，内部有正负电性的作用，其能量在内部封闭循环。
但从物质所处的空间观察，光子的内部运动能量都平直地展布在我们的空间里，相当于光子的两种对立能量（如正电与负电）衔接融合起来与我们的空间（能量）形成振荡对立，是光子作为一个能量体与我们的空间（能量）不平衡而互相交换能量。
所以，我们观察到的光速，是空间能的传递速度，也是极限速度，这个速度，我们已经习惯将其称之为“光速”。
光子在传播中遇到其它物质时，它的形态必然会逐渐聚拢收缩，最终可能被原子吸收、反射或透射。
如果聚拢后光子的电场与当地电场方向正好相同，因同性相斥则被反射，如果相反则被吸收。
折射应该是光子因电性环境改变而作出的方向改变。
光的干涉、衍射目前的原理观点是相位极大值重叠会形成亮纹，相反则形成暗纹。
光的直线传播，是一个看似最简单的现象，但实际上它隐含着复杂的道理。
光电技术的典型应用
阵CCD探测器分离拼接测量的 方案。
探测器1与探测器2分别安 装在同一个支撑架的两端，它
们的中心距为l0。
被测钢板的两个边缘
分别成像到两只CCD上。 图10-3
3.宽度测量原理
如图10-4所示为宽度测量的原理方框图。 远心照明光源1与2发出的光使被测钢板的边沿能够被成像物 镜清晰地成像在各自线阵CCD的像敏面上。 CCD1与CCD2在同步脉冲的驱动下分别输出如图10-5所示信 号波形U1与U2。
光电检测系统由光源、成像系统（图中省略）、光电传感 器件、变换电路与处理电路等组成。
钢板进入光电系统，入 射到光电传感器的光将被遮 挡，器件接收的光通量将发 生变化，变换电路输出的信 号也将发生变化，钢板进入 到设定位置l0时光电变换电路 发出控制剪刀裁剪命令信号。
2.定长裁剪原理
如图10-1所示，将光电探测系统的中心安装在距裁剪剪刀口 l0远处。
在板材（钢带、铝带、玻璃板、塑料板、纸张与布匹等） 生产、加工过程中，经常遇到定长度剪切的工作。
采用光电非接触测量系统可以完成板材自动定长加工，并 获得高精度、高速度、质量稳定的生产效果。
1.定长裁剪系统的结构 裁剪系统的结构如图10-1所示，被裁板材需经传动轮等展开
系统展开，并以驱动轮与从动轮等系统拖动钢板以一定的速度v 通过预先设置的钢板裁剪系统运行到光电检测系统。
(1) 菲涅耳波带片法 利用激光相干性，采用方形菲涅耳波带片获得准直基线。 激光束通过望远镜均匀地照射在波带片上，并充满整个波
带片。 在光轴上的某一位置会出现一个很细的十字亮线，当将屏
10.2.1. 激光准直测量原理
光电技术应用
光电技术应用光电技术是一种涉及光的传输、控制和应用的技术领域，它在现代社会的各个领域都扮演着重要的角色。
光电技术的广泛应用已经深刻地改变了我们的生活方式，并对我们的经济和社会产生了巨大的影响。
本文将就光电技术的应用领域进行探讨，希望给读者带来一定的启示和思考。
光电技术最早应用于照相机等光学仪器的制造中，它可以将光线转化为电信号，从而实现图像的采集和处理。
如今，光电技术已经广泛应用于数字摄像机、手持设备、监控系统等领域。
通过光电传感器的应用，我们可以实时监测环境变化，保护个人财产的安全。
同时，光电技术还被广泛应用于医疗领域，用于医学影像技术的研究和实践，能够更准确地诊断疾病，并提供更有效的治疗方案。
光电技术在通信领域的应用也非常广泛。
光纤通信作为一种高速、高带宽的通信手段，正在逐渐取代传统的铜线通信。
光纤通信的应用使得信息传输速度大大提高，可实现长距离大容量的数据传输。
光纤通信技术的广泛应用带动了网络技术的飞速发展，为人们的交流提供了更便捷、高效的方式。
除此之外，光电技术还用于能源领域。
光电污染技术是一种利用光电效应将太阳能转化为电能的技术。
太阳能电池板是光电污染技术中最重要的组件之一，其将太阳能转化为直流电能，为人类的生活提供了清洁、可再生的能源。
随着技术的进步和成本的降低，太阳能电池板已经得到了广泛的应用，成为可持续发展的一个重要方向。
此外，光电技术还广泛应用于安全监控和智能交通系统中。
通过光电传感器的应用，我们可以实时监测道路交通情况，提高交通管理和运输效率。
光电技术还可以用于制造高精度的光学仪器和设备，如激光测距仪、光学显微镜等。
这些仪器在科学研究、工业生产、医学诊断等领域都发挥着重要的作用，为人类的进步和发展做出了贡献。
综上所述，光电技术在现代社会的各个领域都有广泛的应用。
它的出现和发展，极大地推动了科技和经济的发展。
光电技术的应用不仅提高了人们的生活质量，还为可持续发展和环境保护做出了积极的贡献。
光电信息技术应用
则 uo=u i·u R=1/2·EiERcos[2π(f1-f2)t+θ1-θ2]- 1/2·EiERcos[2π(f1+f2)t+θ1+θ2]
在高频信号被滤波器滤去后，就有uo＝1/2·EiERcos[2π(f1-f2)t+θ1-θ2]
如f1＝f2 ，则uo＝1/2·EiERcos(θ1-θ2)= 1/2·EiERcosΔθ
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§4.1.1 光电检测基本方法
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2. 双通道光电补偿式测量
在双光路差动法测量中，用相敏检波器的输出量直接控制光楔上下移 动，直到φ1－φ2＝0，即相敏检波器的输出量为零，而光楔的上下移动 与一个读数机构相连，从读数机构的得到的读数正好反映的光通量的 变化量，也就是被测量的值。
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§4.1.2 几何量检测
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§4.1.2 几何量检测
一．光电测距 1．脉冲激光测距
脉冲激光测距利用了激光的发散角小，能量空间相对集中的优点。同时还利用了激光 脉冲持续时间极短，能量在时间上相对集中的特点。因此瞬时功率很大，一般可达兆 瓦级。
脉冲激光测距的工作原理见图。在1处产生 的激光，经过待测的路程射向2处。在2处 装有向1处反射的装置，1处至2处间的距离 D是待测的。如果在1处有一种装置，它能 够测出脉冲激光从1处到达2处再返回1处所 需要的时间t，则D=ct/2，式中 c 为光的传 播速度。
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二． 差动法
利用被测量与某一标准量相比较，所得差或比反映了被测量的大小。例 如，用双光路差动法测量物体的长度，如图所示。
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§4.1.1 光电检测基本方法
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第10章光电信息变换技术的典型应用上
θ（ W（F）= A（F）e –j θ（F） A（
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OTF可以通过计算 可以通过计算 获得， 获得，但常常计算 非常复杂， 非常复杂，所以许 多情况下可以通过 实验获得
全自动光学传递函数测量系统
平行光源
狭缝
待测透镜
CCD摄象机
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20122012-2-28
测试仪的结构构成及原理
I ( x' , y') = ∫∫ P(ξ ,η)O(x'−x, y'− y)dxdy
2. 空间频域中 根据傅里叶变换， 根据傅里叶变换，输入图象的频率函数为 ~ − j 2π ( f x, f y ) O( f x , f y ) = ∫∫ O(x, y)e dxdy = f [O(x, y)] 物像频率函数的变换关系用光学传递函数W（ ）表示。 物像频率函数的变换关系用光学传递函数 （F）表示。
20122012-2-28 6
10.1.2
板材定长剪切系统
采用光电非接触测量系统可以使板材定长加工自 动化，并获得高精度、高速度、质量稳定的效果。 动化，并获得高精度、高速度、质量稳定的效果。
当板材进入光电系 统，遮挡光路到一 定程度时， 定程度时，光电器 件输出的光电流减 输出电压降低。 小，输出电压降低。 经处理系统后， 经处理系统后，发 出执行命令信号裁 剪。
2012.2贾湛制作
第10章 光电技术应用（上） 10章
主讲：扬州职业大学 电子工程系 贾湛
20122012-2-28 1
10.1 长度量光电测量
10.1.1 钢板宽度的非接触自动测量
如图10-1所示为采用 所示为采用 如图 两个线阵CCD图像传感器 两个线阵 图像传感器 对钢板宽度进行非接触自 动测量系统原理图。探测 动测量系统原理图。 与探测器2分别安装在 器1与探测器 分别安装在 与探测器 同一个支撑架的两端， 同一个支撑架的两端，它 们的中心距(如图所示 如图所示)为 们的中心距 如图所示 为l0。
光电信息技术在新型互联网产业中的应用
光电信息技术在新型互联网产业中的应用第一章、前言近年来，随着计算机技术和通信技术的迅速发展，互联网的普及和应用已成为全球化时代的重要标志之一。
新型互联网的兴起正是主要得益于前沿技术的应用，使得互联网不再是单纯的信息传递工具，而变得更为智能化和高效化。
光电信息技术作为其中重要的一项，也在成为新型互联网产业的重要引擎。
第二章、光电信息技术的基本介绍光电信息技术是一种基于光电子元器件和光电集成电路的电子信息技术。
这项技术可以通过利用光电物理特性实现信息的高速传输和转换。
光电信息技术具有传输速度快，噪声小，抗干扰性强等特点，在信息处理、通讯和存储方面具有广泛的应用前景。
光电信息技术的出现和发展，为新型互联网产业的提升和升级提供了更多的可能性。
第三章、光电信息技术在数据中心中的应用在新型互联网产业中，数据中心是负责处理、存储和传输大量数据的核心。
在数据中心中，光电信息技术的应用是十分广泛的，涉及到的技术主要有四个方面：1、光纤通信技术光纤通信技术是一种基于光传输的高速通信技术。
利用光纤作为传输介质，信号传输更加迅速、有效。
在数据中心中，光纤通信技术能够更加高效地满足数据的传输和收发需求，可实现数十Gbps、甚至更高速率的传输，大幅提高了数据传输的效率。
2、光电转换技术光电转换技术是将光信号转化为电信号或者将电信号转化为光信号的过程，是光电信息技术的核心。
在数据中心中，为了满足所有设备之间的互联和数据的传输，需要不断地进行信号转换，光电转换技术正是解决这一难题的有效方法。
3、光存储技术光存储技术利用光的特性存储数据，并在需要时读取数据。
与传统存储技术相比，光存储技术具有更高的存储容量和更快的读写速度。
在数据中心中，借助光存储技术，数据中心的信息存储具有高可靠性和高效性，为数据中心的运营和管理提供了有力的支持。
4、光电芯片光电芯片是将光电转换器件和电子集成电路融合在一起的芯片，具有更高的灵活性和更快的数据传输速度。
通信系统中的光电转换技术
通信系统中的光电转换技术随着科技的不断发展，通信系统正在向更高效、更可靠的方向发展。
其中，光电转换技术是多种通信系统中不可或缺的重要环节。
在本文中，我们将深入探讨这项技术以及其在通信系统中的重要性。
光电转换技术是什么？光电转换技术指的是将电信号转换为光信号，或将光信号转换为电信号的一种技术。
它是光纤通信、光存储、光网络的核心技术之一，起着关键作用。
在通信系统中，光电转换技术的应用十分广泛，能够有效地提高通信系统的传输速度、信噪比、信号重构精度等。
如何实现光电转换？目前，光电转换技术一般通过光电二极管的反向偏置实现。
这里，必须要提到一个关键的概念：半导体材料。
在光电二极管中，半导体材料起到了至关重要的作用。
半导体材料被广泛应用于光电转换器件设计中，因为它们具有许多理想的电学、光学特性。
常见的半导体材料包括硅、锗、砷化镓、氮化镓和氧化铝等。
不同的半导体材料具有不同的带隙宽度，它们对于不同波长的光的吸收也不同。
例如，硅的带隙宽度为1.1电子伏特，可以吸收波长在1.1微米以下的光。
因此，当激光器的发出的光波长小于1.1微米时，它经过硅光电二极管后可以被转换为电信号。
光电转换技术在通信系统中的应用光电转换技术的应用广泛，尤其在通信系统中，包括了许多领域：1. 光纤通信。
在光纤通信中，光信号会先被光电转换器件转换为电信号，再传输到地面站点，进一步处理并转换为光信号传输到另一端。
这种方法可以在高速传输过程中减少信号损失。
2. 无线通信。
在无线通信中，光电转换器件一般用于将微波信号转换为光信号，在空中传输后再次转换为微波信号传输到目标设备。
这种方法可以更高效地传输信号。
3. 光存储。
在光存储中，光电转换器件被用来读取和写入信息。
例如，CD和DVD都是基于光电转换技术的。
4. 激光雷达。
在激光雷达中，光电转换器件用来接收反射回来的激光信号，从而测量距离和速度。
总结造福人类是科技的初衷，在通信领域，光电转换技术作为通信系统的核心技术之一，具有重要的应用价值。
光电技术第10讲
7.3 几何光学方法的光电信息变换
7.3.1 长、宽尺寸信息的光电变换
将目标或工件的长、宽等尺寸信息转变为光电信息 的方法有投影放大法，激光三角测量法，光学灵敏 杠杆测量法，激光扫描测量法和差动测量法等。
2
1、投影放大法
投影放大测量方法的原理很简单，就是测得像， 通过光学系统的放大倍数，得到被测物的尺寸。
t
L 0 vdt
L N
2
29
双频激光干涉测长优点在于整个系统中 的信号是在固定频率偏差下工作的，其 克服了常规干涉仪中采用直流零频系统 所固有的通道耦合复杂、长期工作漂移 等不稳定因素。
提高了测量精度和对环境的适应能力。
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7.4.2 衍射方法的光电信息变换
原理：光束通过被测物产生衍射现象时，将在其后 面的屏幕上形成光强有规则分布的光斑。衍射图样 和衍射物的尺寸、以及光学系统的参数有关。因此 根据衍射图样及其变化就可确定衍射物即被测物的 尺寸。 光的衍射现象有两大类：菲涅耳衍射、夫琅和费衍 射
也可高达0.05mm。
34
作业：以光学多普勒差频检测为例说明双频激光 干涉仪的工作原理
P211——7.7
35
12
1、光电耦合器件（光电开关）测速
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2、利用频闪式转速表测速
频闪效应：依据人眼的视觉暂存效应，物消失后的一 定时间内，人眼视网膜能在一段时间内保持视觉印象， 大维时间为1/20~1/5s。 测量原理：用一个可调频率的闪光灯照射频闪盘时， 在闪光频率与频闪盘转动频率相同时频闪盘在某一位 置灯恰好闪亮，使人眼清晰地看到频闪像在同一位置 静止不动，闪光频率乘以60即为频闪盘每分钟的转数。
应引起的光学多普勒频移；或电磁场变化引起 的环形激光与反向光波间的光波偏移。 人为产生光频差：如声光控制的布拉格频率分裂 等内调制法，主要用于外差干涉仪和激光外差 通信。
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测温仪的构成
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滤波片和镜头
453¡C
SP1 470¡C EMS ¯ .85
目标
大气窗口
探测器
信号处理和显示
红外测温仪实际上是一种非接触式辐射能量探测器，世界上所有的物 体都会产生红外线辐射。而辐射的能量则与该物体的温度成比例 辐射的能量则与该物体的温度成比例，非 辐射的能量则与该物体的温度成比例 接触式温度测量即是测量物体辐射能量的强弱，并由此得到一个与该 物体温度成比例的信号。
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温度检测
一．工作原理
热体的温度可以通过处理其所发出的辐射能来求得。辐射 高温计就是以发射体的辐射强度和光谱成分来确定热体温 度的仪表。 根据斯蒂芬－波尔兹曼定律。物体在单位时间内单位面 积上，波长从0－∞所辐射的总能量为 E＝εσ 4。 ＝εσT 非黑体的实际温度T与黑体温度T0的关系：
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是静止着还是走动着。 是静止着还是走动着。
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照度计
光的照度E 光的照度 的单位是lx（ 的单位是 （勒 克斯）， ），它是常 克斯），它是常 用的光度学单位 之一， 之一，它表示受 照物体被照亮程 度的物理量， 度的物理量，可 以用照度计来测 量。
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烟雾
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无线烟雾报警器 无线烟雾报警器
工作在警戒状态时， 工作在警戒状态时，工 作电流仅为15微安 微安， 作电流仅为 微安，报 警发射时工作电流为20 警发射时工作电流为 毫安。 毫安。当探测到初期明 火或者烟雾达到一定浓 度时， 度时，传感器的报警蜂 鸣器立即发出90分贝的 鸣器立即发出 分贝的 连续报警， 连续报警，发出无线报 警信号， 警信号，通知远方的接 收主机。 收主机。报警距离在空 旷地可以达到200米，在 旷地可以达到 米 有阻挡的普通家庭环境 中可以达到20米 中可以达到 米。
T= 04 1ε T
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测量波长从0～ 测量波长从 ～∞整个波谱范围内的辐射功率来确定温度 的仪器称为全辐射测温仪 全辐射测温仪。 的仪器称为全辐射测温仪。但考虑到光电器件的光谱响应 以及光学系统的光谱透过率等因素， 以及光学系统的光谱透过率等因素，利用光电器件接收不 可能成为全辐射型。测量波长在部分波谱范围内的辐射功 可能成为全辐射型。测量波长在部分波谱范围内的辐射功 率来确定温度的器件称为部分辐射光电高温计 部分辐射光电高温计。 率来确定温度的器件称为部分辐射光电高温计。 如1000度的目标时，石英透镜只能透过 度的目标时， 的辐射， 度的目标时 石英透镜只能透过0.2~4µm的辐射， µ 的辐射 占总65％。采用PbS光敏电阻因为它的光谱响应范围只占 ％。采用 占总 ％。采用 光敏电阻因为它的光谱响应范围只占 某一波段，其响应的范围更小。 某一波段，其响应的范围更小。 目前光电高温计的类型很多，按作用原理大致分为五类： 目前光电高温计的类型很多，按作用原理大致分为五类： 部分辐射法； 亮度法； 比色法； 1）部分辐射法；2）亮度法；3）比色法；4）三色测温 法；5）最大波长法；6)直接测量法 最大波长法；6)直接测量法
上 下 范 围
智能空调能检测 左右范围 出屋内是否有人， 出屋内是否有人，微 空调中， 空调中，热释电传感器的菲涅尔 处理器据此自动调节 透镜做成球形状， 空调的出风量， 空调的出风量，以达 透镜做成球形状，从而能感受到屋内 一定空间角范围里是否有人， 一定空间角范围里是否有人，以及人 到节能的目的。 到节能的目的。
2012.2贾湛制作
第10章 光电技术应用 10章 （下）
主讲：扬州职业大学 电子工程系 贾湛
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光电技术在日常生活中的应用
---红外测距传感器 家用电器： 数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器 家用电器： 数码相机、数码摄像机：自动对焦--自动感应灯：亮度检测-----光敏电阻 自动感应灯：亮度检测---光敏电阻 空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、 ---热敏电阻 空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶 电话、麦克风：话音转换-----驻极电容传感器 电话、麦克风：话音转换---驻极电容传感器 遥控接收：红外检测---光敏二极管、 ---光敏二极管 遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管 可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD ---面阵 可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD ---线阵 办公商务：扫描仪：文档扫描---线阵CCD 办公商务：扫描仪：文档扫描---线阵CCD 红外传输数据：红外检测---光敏二极管、 ---光敏二极管 红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管 医疗卫生： 数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器 数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器 医疗卫生： ---热敏电阻 --电子血压计： 电子血压计：血压检测 --- 压力传感器 血糖测试仪、 血糖测试仪、胆固醇检测仪 --- 离子传感器
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大气窗口
大气中的水蒸气、二氧化碳等对某些红外辐射波段不 吸收或极少吸收，有利于能量进行传输从而能被红外测 温仪探测到.这样的特殊红外波段即为所谓“大气窗口”。
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红外线辐射温度计外形激光仅用 于瞄准来自20122012-3-8
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红外线辐射温度计 在非接触体温测量中的应用
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部分辐射光电高温计
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光电比色温度计原理
对应于黑体， 则有维恩公式 可推得：
对于非黑体来说，根 据两个辐射强度的比 值所求得是所谓的比 色温度Tc。比色温度 Tc和实际温度T关系：
式中，ελ1和ελ2是物体的黑度系数，对于灰体来说， ελ1≈ελ2≈1，即比色温度与真实温度是一致的。
耳温仪
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红外线辐射温度计在非 接触温度测量中的应用
集成IC 集成 温度测量
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利用红色激光瞄准被测 冷藏牛奶和面食） 物（冷藏牛奶和面食）
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温度 采集 系统
利用红色激光瞄 准被测物（ 准被测物（电控 柜、天花板内的 布线层） 布线层）
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热释电传感器应用
热释电元件在红外线检测中得到广泛的应用。 热释电元件在红外线检测中得到广泛的应用。它可用于 能产生远红外辐射的人体检测，如防盗门、 能产生远红外辐射的人体检测，如防盗门、宾馆大厅自 动门、自动灯的控制等。 动门、自动灯的控制等。
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反射式烟雾报警器
在没有烟雾 时，由于红外对 管相互垂直， 管相互垂直，烟 雾室内又涂有黑 色吸光材料， 色吸光材料，所 以红外LED发出 以红外 发出 的红外光无法到 达红外光敏三极 管。 当烟雾进入烟雾室后， 当烟雾进入烟雾室后，烟雾的固体粒子对红外光产生漫 反射（图中只画出几个微粒的反射示意）， ），使部分红外光到 反射（图中只画出几个微粒的反射示意），使部分红外光到 达光敏三极管，有光电流输出。 达光敏三极管，有光电流输出。
光电池 （外加柔光罩） 外加柔光罩）
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报警 烟雾报警器外形
烟雾报警器资 （参考南京千里通公司 无线烟雾报警器资 参考南京千里通公司 无线烟雾报警器 料）
无烟雾时，光敏元件接 无烟雾时， 收到LED发射的恒定红 收到LED发射的恒定红 外光。而在火灾发生时， 外光。而在火灾发生时， 烟雾进入检测室， 烟雾进入检测室，遮挡 了部分红外光， 了部分红外光，使光敏 三极管的输出信号减弱， 三极管的输出信号减弱， 经阀值判断电路后， 经阀值判断电路后，发 出报警信号。 出报警信号。
热释电元件外形
菲涅尔透镜外形
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菲涅尔透镜
PIR （被动红外线探测 器）广泛的用在警报器 上。PIR上都有个塑料的 小帽子，这就是菲涅尔 透镜。小帽子的内部都 刻上了齿纹。可以达到 对指定光谱范围的光带 通(反射或者折射)的作用. 这种菲涅尔透镜可以将 入射光的频率峰值限制 到10微米左右（人体红 外线辐射的峰值）。成 本相当的低。
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比色式温度传感器
比色式温度传感器采用比色式（双波段）测 比色式温度传感器采用比色式（双波段） 温原理实现对被测目标的非接触测温， 温原理实现对被测目标的非接触测温，用户 不需知道物质的发射率。它抗烟雾、 不需知道物质的发射率。它抗烟雾、水蒸气 和灰尘能力较强，不受窗口玻璃影响， 和灰尘能力较强，不受窗口玻璃影响，能瞄 测量小目标，可不考虑距离系数， 准 ,测量小目标，可不考虑距离系数，可以不 完全被目标充满，不需调焦就可准确测量。 完全被目标充满，不需调焦就可准确测量。 比色温度计适于环境条件恶劣的工业现场中使用， 烟雾、 比色温度计适于环境条件恶劣的工业现场中使用，如 :烟雾、 烟雾 水蒸气、灰尘比较严重的钢铁、焦化和炉窑等应用现场。 水蒸气、灰尘比较严重的钢铁、焦化和炉窑等应用现场。
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菲涅尔透镜作用： ①聚焦作用，即将热释红外信 号折射（反射）在PIR上，② 将探测区域内分为若干个明暗 区，使进入探测区域的移动物 体能以温度变化的形式在PIR 上产生变化热释红外信号。
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热释电报警器
设定按钮
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高分贝喇叭