光电测试技术PPT
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tty6光电测试技术课件六：红外遥感、红外跟踪制导、光纤传感
（4）陀螺系统
它是一个三自由度随动陀螺，其作用是使对准目标的光学系统、调 制盘、光敏元件等，不受导弹在飞行过程中摆动的影响而偏离目标，实 现对目标的跟踪。
2.电子线路
由光敏元件输出的误差信号经前置放大器放大
和变换后，分成两路输出，一路经再推挽放大，使
其成为陀螺的进动信号输入进动线圈；另一路再经
磁放大器放大，使极坐标信号通过坐标变换器变换
系统、探测器及数据记录等。
工作原理 ——目标辐射波会聚后进入中继光学系统，它 从时间上或空间上将辐射按波长分开，各波长幅射分别进入 光电探测器，光电探测器输出的光谱信息由记录仪和处理电 路进行记录和处理。
7.5 红外跟踪制导
红外线自动寻的制导系统的导引头所利用的红外线来自
目标的发热部分，如飞机的发动机、机头和翼前沿等，是一 种被动式自动寻的制导系统。 红外导引头主要由红外探测系统和电子线路两部分组 成。 红外探测系统是一个使光学系统跟踪目标的机电装置， 它的作用是接收目标辐射的红外线，探测目标和导弹的相对
中的速率陀螺组合，完成对红外图像信息的捷联式稳定，达到稳定图像
的目的。
7.6 光纤传感
光纤传感器
利用光纤将待测量对光纤内传输的光波参量进行调制，
并对被调制过的光波信号进行解调检测，从而获得待测量值的一种装置。
按照光纤在传感器中所起的作用，光纤传感器一般可分 为两大类：
（1）传感型光纤传感器—利用光纤本身的特征把光纤直接作为敏感元 件，既感知信息又传输信息（也称为功能型或全光纤传感器。 （2）传光型光纤传感器—利用其他敏感元件感知待测量的变化，光 纤仅作为光的传输介质，传输来自远处或难以接近场所的光信号（也称非 功能型或混合型传感器）。
2.传光型光纤位移传感器
光电检测技术与应用光纤传感技术与系统PPT课件
-
23
探针型光纤传感器：
是非功能型光纤传感器，不需要外加敏感元件。光纤把测量对象辐射 或反射、散射的光信号传播到光电元件。
使用单模光纤或多模光纤。典型的例子有光纤激光多普勒速度传感器 和光纤辐射温度传感器等。
测 量
光纤
对
象
敏感元件
光源
测
量
对
光电元件 象
-
光纤
光电元件
24
3.2 光纤传感检测系统的器件
果光脉冲变得太宽以致发生重叠或完全吻合，施加在光束上的信息就会丧 失。
光纤中产生的脉冲展宽现象称为色散。
-
17
2.2 光纤中光的传输及性质
光纤的色散分为三种：
★ 材料色散： 因光纤的折射率随波长变化产生的。
★ 结构色散： 由光纤的几何结构决定的色散，它是模式本身的色散。
★ 模式色散： 多模式传输下，因模式不同引起的色散。
应用广泛，发光原理与发光二极管相似，输出光由非相干光变为了相干 光。 (5) 光纤激光器：
与光纤耦合好，与光纤器件兼容，能进行全光纤测试。
-
26
3.2 光纤传感检测系统的器件
光探测器 包括光敏二极管、光敏三极管、光电倍增管、光电池等。光探测
器在光纤传感器中有着十分重要的地位，它的灵敏度、带宽等参数将直 接影响传感器的总体性能。
多模梯度光纤
50～100 125～150 0.1～0.2
-
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3 光纤传感原理
一、光纤传感技术的分类 （1）功能型（传感型光纤传感器）
光纤既感知信息，又传输信息。 主要使用单模光纤，改变光纤的几何尺寸和材料性质可以改善 灵敏度。
测
光纤
量
对
光电测量 第1讲 绪论.ppt
第一讲 绪论
四、几何物理光学部分概念回顾
1、光的基本属性
[1]光的本质是什么？如何证明？ ①本质是物质：光子与电子、质子、中子和 原子等属同一个层次的物质形式 ②证明方法：光电效应中的光电子发射效应（又称外光电效应）
[2]光的波粒二象性如何解释？何种性质更为本质？ ①波动性：电磁波（更为本质） ②粒子性：光子（动量）
都可以用波动观点做统一解释
2.几何光学基本概念
[1]基本实验定律？ ①光沿直线传播（前提是什么？）；②独立传播（前提是什么？）；③反射、折射定律；④光路可逆
[2]光线与波面（基本的抽象元素，可不涉及光的波动本质） ①光线：是具有方向带有能量的直线 ②波面：光波相位相同的点构成的面，或者某一时刻波动传播到达的面 7
2、测试的地位或重要性 [1]与传感器（含探测器）紧密结合，是获得对客观世认识的最前端环节技术 [2]在每个领域均存在对测试的需求 [3]光电测试技术具有独特的优势，逐渐渗透到每个领域
3、测试技术的分类：多种角度 [1]测试性质：定性与定量； [2]实现途径：人工与自动； [3]工作模式:静态与动态； [4]工作场所：在线与离线； [5]速度：实时与非实时； [6]工作关系：接触与非接触 [7]实现机理：机械、光学、电、磁、声、化学 3
光矢量的振动方向与波的传播方向正交 ② 为什么光波是横波？
偏振现象可证明光波是横波 14
第一讲 绪论
③ 偏振的种类 线、圆、椭圆（线偏振光可看作两振动方向正交的波的叠加）
④ 波片和偏振片的作用何区别？ 偏振片：选择自然光中的某一束线偏振光，仅让它通过，而阻止其它的线偏振光束通过（只允许
振动沿透振方向的光通过） 波片：通过改变o光和e光的相位差，来改变入射光的偏振态
光电测试技术-第3章 光学元件特性测试技术PPTX
反射介质材料:
主要是选择刚性基板： 金属（如铝、铍）；
非金属（如光学玻璃、微晶玻璃）；
复合材料（如Si、SiC）等。
5
Chapter3 Test Techniques of Optical Element Characteristics
§3-1 光学材料特性测试
无色光学玻璃含7项质量指标：折射率nd及色散系数νd对标 准值的偏差；同批玻璃中折射率和色散系数的最大差值； 光学均匀性；双折射；条纹度；气泡度；光吸收系数。
§3-2 光学元件面型测试技术
1. 刀口阴影法检验 1858年由傅科（Foucoult）提出，所以又称为傅科刀口法。 当时是用于天文望远镜的大口径反射镜的检验。 用于测量光学零件表面的面形偏差和光学系统的波像差。 通过波像差和几何像差的转换关系，也可测量光学系统的 几何像差。 优点：
设备简单； 非接触检验方法；
i e 0 2i
2019/1/21
0 sin 2 n sin 2
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Chapter3 Test Techniques of Optical Element Characteristics
§3-1 光学材料特性测试
1. 光学材料折射率的测量
2019/1/21 10
Chapter3 Test Techniques of Optical Element Characteristics
§3-1 光学材料特性测试
3．光学玻璃均匀性测试——干涉测量法
不同部位透过率d 2t
d为条纹的平均间距，k为偏离直条纹的弯曲量，t为被测样品厚度。
§3-1 光学材料特性测试
光学材料的特性在很大程度上影响光学系统性能和质量。
光电测试技术-第0章_绪论
x U x
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其中，扩展不确定度U应取最多两位有效数字。
2014-8-30
第0章 绪论
3.5 间接测量的数据处理步骤 间接测量值为直接测量值的函数
V f ( x1, x2 ,xn )
当各个测量值及其误差为已知时，按下列步骤处理数据。 1) 计算间接测量值 V 。将各直接测量值的算术平均值代入函 数式求 V 。 2) 根据各误差传递系数和标准偏差估计值的大小可以判知哪个 （几个）直接测量值对测量结果影响较大，则尽量减小或消 除该项（几项）量值的系统误差。
ISO1000-1981规定的 七个基本量:
量的名称 长 质 时 电 度 量 间 流 单位名称 米 千克(公斤) 秒 安 [培 ] 开[尔文] 单位符号 m kg s A K
热力学温度
物质的量
发光强度
2014-8-30
摩[尔]
坎[德拉]
mol
cd
8
第0章 绪论
2.3 测量中应遵循的原则 阿贝原则——长度测量时，标准量应安放在被测件测量中 心线的延长线上。做到这一点可以避免产生一阶误差。 封闭原则——圆周分度首尾相接的间距误差的总和为零， 表示为 ∑fi = 0 式中，fi 为分划间距(用角度表示)误差。这也就是分度误 差的闭合条件。 测量时，满足封闭性可以实现自检，因而可以提高测量的 精度。
2 2 2
合成标准不确定度为
V 2 V 2 V 2 uc V x u ( x1 ) x u ( x2 ) x u ( xn ) 1 2 n
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第0章 绪论
3）计算间接测量结果的合成标准不确定度。 标准偏差的估计值为
光电测试技术-非相干信号检测技术
降低成本
为了满足不断增长的光电信号检测需求，需要提高非相干 信号检测的性能，包括提高检测灵敏度、降低噪声、减小 检测误差等。
在保持高性能的同时，还需要降低非相干信号检测的成本 ，包括降低材料成本、制造成本和运营成本等，以促进非 相干信号检测技术的广泛应用和普及。
THANKS FOR WATCHING
缺点
需要使用调制器和解调器，增加了系 统的复杂性和成本。
频谱分析法
优点
可以提供全面的光信号信息，适用于复杂的光信号检测和分析。
缺点
需要使用光谱分析仪或傅里叶变换光谱仪，成本较高，且对测试环境和操作要求较高。
04 非相干信号检测技术的性 能指标
检测范围与精度
检测范围
非相干信号检测技术的检测范围包括光谱范围、功率范围和温度范围等，这些范围决定了该技术在特 定应用中的适用性。
抗干扰能力
在实际应用中，非相干信号检测技术可 能会受到各种噪声和干扰的影响。抗干 扰能力强的技术能够更好地抑制噪声， 提高测试结果的准确性。
VS
可靠性
可靠的非相干信号检测技术能够在长时间 内保持稳定的性能，降低故障率，提高测 试系统的可用性。
05 非相干信号检测技术的实 际应用案例
光电传感器的非相干信号检测
检测精度
高精度的非相干信号检测技术能够准确测量信号的微小变化，从而提高测试结果的可靠性。
响应速度与稳定性
响应速度
非相干信号检测技术的响应速度决定了测试系统的实时性能，快速响应技术能够更好地 捕捉信号变化。
稳定性
稳定的非相干信号检测技术能够提供一致的测试结果，降低测试误差，提高测试的可重 复性。
抗干扰能力与可靠性
06 非相干信号检测技术的未 来发展与挑战
为了满足不断增长的光电信号检测需求，需要提高非相干 信号检测的性能，包括提高检测灵敏度、降低噪声、减小 检测误差等。
在保持高性能的同时，还需要降低非相干信号检测的成本 ，包括降低材料成本、制造成本和运营成本等，以促进非 相干信号检测技术的广泛应用和普及。
THANKS FOR WATCHING
缺点
需要使用调制器和解调器，增加了系 统的复杂性和成本。
频谱分析法
优点
可以提供全面的光信号信息，适用于复杂的光信号检测和分析。
缺点
需要使用光谱分析仪或傅里叶变换光谱仪，成本较高，且对测试环境和操作要求较高。
04 非相干信号检测技术的性 能指标
检测范围与精度
检测范围
非相干信号检测技术的检测范围包括光谱范围、功率范围和温度范围等，这些范围决定了该技术在特 定应用中的适用性。
抗干扰能力
在实际应用中，非相干信号检测技术可 能会受到各种噪声和干扰的影响。抗干 扰能力强的技术能够更好地抑制噪声， 提高测试结果的准确性。
VS
可靠性
可靠的非相干信号检测技术能够在长时间 内保持稳定的性能，降低故障率，提高测 试系统的可用性。
05 非相干信号检测技术的实 际应用案例
光电传感器的非相干信号检测
检测精度
高精度的非相干信号检测技术能够准确测量信号的微小变化，从而提高测试结果的可靠性。
响应速度与稳定性
响应速度
非相干信号检测技术的响应速度决定了测试系统的实时性能，快速响应技术能够更好地 捕捉信号变化。
稳定性
稳定的非相干信号检测技术能够提供一致的测试结果，降低测试误差，提高测试的可重 复性。
抗干扰能力与可靠性
06 非相干信号检测技术的未 来发展与挑战
光电测试技术-非相干信号检测技术
x=m0N 式中m0称脉冲当量，表示单位波数变化对应的
被测值。
光电测试技术-非相干信号检测技 术
xN 2
（二）频率测量 如将被测物体安装在测量臂上，并以速度v移动。
则它移动了ג/2距离的时间为 T= ג/2v=1/f
故 v= ג/2•f
我们可看出，运动速度与光通量的变化频率成 正比，只要测得光通量的变化频率即可计算 出所需的运动速度。
光电测试技术-非相干信号检测技 术
二）原理 将来自被测目标的光辐射通量相对于系统的测
量基准轴分解到不同坐标象限上，再根据这 些图像在各象限能量分布的比例，检测出目 标的亮度中心位置。这种确定目标空间位置 的方法称作象限分解法。实现辐射通量按坐 标象限分界采用的方法：光学像分解；利用 象限检测器。
光电测试技术-非相干信号检测技 术
（二）双通道测量系统
光
检
测
标准样品
器
反射镜
光辐 射源
透镜
光电测试技术-非相干信号检测技 术
放大器
1、差动法
差动放 大器
可变透过率的光屏（沿着各截面镀 有吸收率不同膜层的玻璃平板）
伺服 电机
指针 机构
光电测试技术-非相干信号检测技 术
在装被测样品之前，光屏处于最大吸收位置，并使 两通道的输出光通量相等，处于平衡状态。当插入 被测样品之后，测量通道的光通量减小。此时，若 移动光屏改变透过率值使光屏上透过增大恰好等于 被测样品的吸收值，这就可以使两个通道重新达到 平衡。光屏的移动或指针的位置就是被测透过率的 量度值，并在两通道的输出光通量相等时读出。两 个通道的光通量分别由检测器接收，由差动放大器 得到增益。放大器输出电压接到伺服电机的控制绕 组上，当两个通道的光通量不等时，放大器的输出 端产生控制电压使电机轴转动带动光屏移动，一直 到输出电压为零停止。
被测值。
光电测试技术-非相干信号检测技 术
xN 2
（二）频率测量 如将被测物体安装在测量臂上，并以速度v移动。
则它移动了ג/2距离的时间为 T= ג/2v=1/f
故 v= ג/2•f
我们可看出，运动速度与光通量的变化频率成 正比，只要测得光通量的变化频率即可计算 出所需的运动速度。
光电测试技术-非相干信号检测技 术
二）原理 将来自被测目标的光辐射通量相对于系统的测
量基准轴分解到不同坐标象限上，再根据这 些图像在各象限能量分布的比例，检测出目 标的亮度中心位置。这种确定目标空间位置 的方法称作象限分解法。实现辐射通量按坐 标象限分界采用的方法：光学像分解；利用 象限检测器。
光电测试技术-非相干信号检测技 术
（二）双通道测量系统
光
检
测
标准样品
器
反射镜
光辐 射源
透镜
光电测试技术-非相干信号检测技 术
放大器
1、差动法
差动放 大器
可变透过率的光屏（沿着各截面镀 有吸收率不同膜层的玻璃平板）
伺服 电机
指针 机构
光电测试技术-非相干信号检测技 术
在装被测样品之前，光屏处于最大吸收位置，并使 两通道的输出光通量相等，处于平衡状态。当插入 被测样品之后，测量通道的光通量减小。此时，若 移动光屏改变透过率值使光屏上透过增大恰好等于 被测样品的吸收值，这就可以使两个通道重新达到 平衡。光屏的移动或指针的位置就是被测透过率的 量度值，并在两通道的输出光通量相等时读出。两 个通道的光通量分别由检测器接收，由差动放大器 得到增益。放大器输出电压接到伺服电机的控制绕 组上，当两个通道的光通量不等时，放大器的输出 端产生控制电压使电机轴转动带动光屏移动，一直 到输出电压为零停止。
光电测试技术第2章基本光学量的测试技术(5／6)
b)边缘焦点和 近轴焦点之间
b)
c) d)
y
y
x
x
c)近轴焦点前 d)近轴焦点处
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§2-5 刀口阴影法检验
1. 刀口阴影法基本原理
被测件
1.3 刀口仪的光路和结构 用阴影法观察小波孔面光误阑差转，盘光聚路光的镜安排有灯自泡准直调节和螺非钉自准
直两种。自准直和非自准直光路所看到的阴影图基本相 同6，0°但进行定量检验时必须考虑到自准直光路光光线两
TW x ,W y 10
W x cos1W y sin1R r1 W x cos1W y sin1R r1
阴影图的形状决定于分界线：
2019/6/3
W xcos1W ysin1R r1
8
§2-5 刀口阴影法检验
§2-5 刀口阴影法检验 y 1. 刀口阴影法基本原理
1.2 刀口阴影法的几何原理
例子：球差+离焦误差
再假设刀口位于光轴上，即r1＝0
y3x22D Ay4A r1R0
y
y3 x2 2DAy0
x
a) y
x
y2
x2
D
2A
y 0
a)边缘焦点后
1. 刀口阴影法基本原理
1.2 刀口阴影法的几何原理
例子：离焦误差
其波像差为
W(x,y)D(x2y2)
阴影边界线为（直线）xcos1ysin12rD 1R
设刀口平行于y轴， 1 0 （平行y轴的直线）
x r1 2DR
2019/6/3
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§2-5 刀口阴影法检验
W (x ,y ) A (x 2 y 2 )2 D (x 2 y 2 )
《LED测试原理》PPT课件ppt
色温
光源的颜色与黑体辐射的温度之比
电压降
LED两端电压降与电流的关系
LED光通量测试
01
02
03
测试方法
使用积分球或光度计测量 光源在单位时间内发出的 光通量
测试设备
积分球或光度计、恒流电 源、恒压电源、光电传感 器等
注意事项
注意测试环境的温度和湿 度，避免影响测量结果
LED色温测试
测试方法
使用色度计或光谱分析仪 测量光源的颜色
LED的测试方法
规定了LED各项性能指标的测试方法，包括外观检查、电性能测 试和光性能测试等。
LED的测试标准
根据LED的应用领域和不同的性能指标，有不同的国家和国际标 准，以确保LED的质量和性能符合要求。
03
LED光色电性能测试
LED的光色电性能参数
光通量
单位时间内辐射的光能量
发光效率
单位时间内发出的光通量与消耗的 电功率之比
《LED测试原理》ppt课件
xx年xx月xx日
目录
• LED测试概述 • LED测试基础知识 • LED光色电性能测试 • LED可靠性与安全性能测试 • LED应用与市场分析 • LED测试技术的未来展望
01Leabharlann LED测试概述LED测试的意义
LED作为一种新型的照明产品，具有高效、节能、环保的特 点，广泛应用于各种照明领域
LED市场的现状与趋势
LED市场已经进入成熟阶段，市场规模持续增长。 LED照明产品价格不断下降，性价比逐渐提高。
高亮度LED市场持续扩大，占据主导地位。
LED显示技术不断创新，高分辨率、柔性显示等成为 发展趋势。
LED技术的发展前景和挑战
光电测试技术-第5章-激光干涉测试技术(1／6)PPT课件
▪ 历史进程：
▪ 17世纪后半叶，玻意耳(Boyle)和胡克(Hooke)独立地观察 了两块玻璃板接触时出现的彩色条纹（后被称作牛顿环）， 人类从此开始注意到了干涉现象。
▪ 1690年，惠更斯出版《论光》，提出“波动”说。
▪ 1704年，牛顿出版《光学》，提出了“微粒”说。
▪ 1801年，托马斯·杨(Thomas Young)完成了著名的杨氏双 缝实验，人们可以有计划、有目的地控制干涉现象。
➢ 当 Imin = 0时K＝1，对比度有最大值；而当 Imax= Imin时K ＝0，条纹消失。在实际应用中，对比度一般都小于1。
➢ 对目视干涉仪可以认为：当K＞0.75时，对比度就算是好 的；而当K＞0.5时，可以算是满意的；当K＝0.1时，条 纹尚可辨认，但是已经相当困难的了。
➢ 对动态干涉测试系统，对条纹对比度的要求就比较低。
为所有的运动粒子都具有相应的波长，为隧道显微镜、原 子力显微镜的诞生做了理论准备。
▪ 1960年，梅曼(Maiman)研制成功第一台红宝石激光器，以 及微电子技术和计算机技术的飞速发展，使光学干涉技术 的发展进入了快速增长时期。
▪ 1982年，G.Binning和H.Rohrer研制成功扫描隧道显微镜， 1986年发明原子力显微镜，从此开始了干涉技术向纳米、 亚纳米分辨率和准确度前进的新时代。
2021/3/3
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第5章 激光干涉测试技术
概述
▪ 特点： ➢ 具有更高的测试灵敏度和准确度； ➢ 绝大部分的干涉测试都是非接触式的，不会对被测件 带来表面损伤和附加误差； ➢ 较大的量程范围； ➢ 抗干扰能力强； ➢ 操作方便； ➢ 在精密测量、精密加工和实时测控的诸多领域获得广 泛应用。
2021/3/3
光电测试技术-第2章_基本光学量的测试技术(5／6)
2011-9-27
17
第2章 基本光学量的测试技术
图示为自准直刀口仪镜管的光路图。 图示为自准直刀口仪镜管的光路图。 为自准直刀口仪镜管的光路图 30° 30°
刀刃 刀片 滤光片 自准直刀口仪光路图
2011-9-27 14
第2章 基本光学量的测试技术
§2-5 刀口阴影法检验
1. 刀口阴影法基本原理
1.3 刀口仪的光路和结构 仪器的调整步骤： 仪器的调整步骤： (1)出射光束的调整。要求出射光束在相对孔径为1/2的 (1)出射光束的调整。要求出射光束在相对孔径为1/2的 出射光束的调整 被检系统整个入瞳面上造成均匀的照度； 被检系统整个入瞳面上造成均匀的照度； (2)光阑的选择。被检系统的实际波面具有轴对称性时， (2)光阑的选择。被检系统的实际波面具有轴对称性时， 光阑的选择 选用狭缝较有利，否则选用小孔较为有利。 选用狭缝较有利，否则选用小孔较为有利。根据被检 系统相对孔径大小和反射回来的光束的强弱来选用小 孔的直径和狭缝的宽度。相对孔径小而反射光弱的， 孔的直径和狭缝的宽度。相对孔径小而反射光弱的， 应选直径大的小孔或宽的狭缝； 应选直径大的小孔或宽的狭缝；
2011-9-27 5
第2章 基本光学量的测试技术
§2-5 刀口阴影法检验
1. 刀口阴影法基本原理
1.2 刀口阴影法的几何原理 前面叙述了刀口阴影法的基本概念，直观而定性地阐明 前面叙述了刀口阴影法的基本概念， 了被检验实际波面形状以及刀口位置对所形成阴影图的 影响和它们之间的关系。 影响和它们之间的关系。 下面进一步从几何光学的观点来讨论在刀口阴影法中， 下面进一步从几何光学的观点来讨论在刀口阴影法中， 被检实际波面的面形、 被检实际波面的面形、刀口位置与阴影图形状的解析关 系。
光电测量技术
多光谱、高光谱成像技术 光电测量技术将向多光谱、高光 谱成像技术发展，实现更全面、 更深入的物质成分分析和环境监 测。
智能化
光电测量技术将与人工智能、机 器学习等技术相结合，实现智能 化测量和数据处理，提高测量效 率和精度。
微型化
随着微电子技术的不断发展，光 电测量技术的器件将越来越微型 化，实现更小体积、更轻质量的 测量系统。
VS
详细描述
系统集成与优化包括硬件和软件的集成与 优化。在硬件方面，需要选择合适的光电 探测器、光源、电路等器件，并进行合理 的布局和连接。在软件方面，需要编写高 效的算法和程序，实现快速的数据处理和 系统控制。此外，还需要对系统进行综合 调试和性能测试，确保其稳定性和可靠性 。
05 未来展望
新材料、新技术的研发
04 光电测量技术的挑战与解 决方案
光源稳定性问题
总结词
光源稳定性是影响光电测量精度的重要因素，需要采取有效 措施解决。
详细描述
光源的波动会导致光强的不稳定，从而影响测量精度。为解 决这一问题，可以采用稳定的光源或者实时监测并修正光源 的波动。此外，还可以通过增加系统的闭环反馈控制来提高 光源的稳定性。
光电测量技术具有非接触、高精度、高速度、高灵敏度等优点，因此在工业自动化、 医疗、环保、军事等领域得到广泛应用。
光电测量技术的应用领域
工业自动化
医疗领域
光电测量技术可用于检测生产线上各种产 品的尺寸、形状、表面质量等参数，提高 生产效率和产品质量。
光电测量技术可用于医学影像处理、光谱 分析、激光治疗等领域，提高医疗诊断和 治疗的准确性和安全性。
光电传感器在工业自动化中的应用
自动化生产检测
光电传感器可以检测生产线上的 产品位置、尺寸、颜色等参数，
智能化
光电测量技术将与人工智能、机 器学习等技术相结合，实现智能 化测量和数据处理，提高测量效 率和精度。
微型化
随着微电子技术的不断发展，光 电测量技术的器件将越来越微型 化，实现更小体积、更轻质量的 测量系统。
VS
详细描述
系统集成与优化包括硬件和软件的集成与 优化。在硬件方面，需要选择合适的光电 探测器、光源、电路等器件，并进行合理 的布局和连接。在软件方面，需要编写高 效的算法和程序，实现快速的数据处理和 系统控制。此外，还需要对系统进行综合 调试和性能测试，确保其稳定性和可靠性 。
05 未来展望
新材料、新技术的研发
04 光电测量技术的挑战与解 决方案
光源稳定性问题
总结词
光源稳定性是影响光电测量精度的重要因素，需要采取有效 措施解决。
详细描述
光源的波动会导致光强的不稳定，从而影响测量精度。为解 决这一问题，可以采用稳定的光源或者实时监测并修正光源 的波动。此外，还可以通过增加系统的闭环反馈控制来提高 光源的稳定性。
光电测量技术具有非接触、高精度、高速度、高灵敏度等优点，因此在工业自动化、 医疗、环保、军事等领域得到广泛应用。
光电测量技术的应用领域
工业自动化
医疗领域
光电测量技术可用于检测生产线上各种产 品的尺寸、形状、表面质量等参数，提高 生产效率和产品质量。
光电测量技术可用于医学影像处理、光谱 分析、激光治疗等领域，提高医疗诊断和 治疗的准确性和安全性。
光电传感器在工业自动化中的应用
自动化生产检测
光电传感器可以检测生产线上的 产品位置、尺寸、颜色等参数，
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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。
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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
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2、光电检测技术
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（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。
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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
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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
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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。
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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。
光接收机
光学信道，主要指大气、空间、水下和光纤。
光发射机 光学信道 光接收机
光接收机是用于收集入射的光信号并加以 处理、恢复光载波的信息
接收到的光场 接收透镜 系统 光电探 测器 后续检测 处理器
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接收到的光场
接收透镜 系统
光电探 测器
后续检测 处理器
第一部分是光接收机前端（通常包括一些 透镜或聚光部件），第二部分是光探测器， 第三部分为信号处理器。 功率检测接收机 两种基本类型 外差接收机
放大、定标
直接读数
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（2）差动测量法 利用被测量与某一标准量相比较，所得 差或数值比可反映被测量的大小。
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1 2
光电传感器输出U无交变分量
1 2 光电传感器输出U有交变分量 U S (1 2 ) S 1 2 U S (1 2 ) S
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相敏检波器（Phase-Sensitive-Detector）
ui uS Ei sin(1t 1 )
uR ER sin(2t 2 )
则 uO ui uR 1/ 2 Ei ER cos[2 ( f1 f 2 )t 1 2 ] 1/ 2 Ei ER cos[2 ( f1 f 2 )t 1 2 ]
1.2 光电检测与光电传感器概念
一、检测与测量的概念 1、检测是通过一定的物理方式，分辨出被测
参数量并归属到某一范围带，以此来判别被 测参数是否合格或参数量是否存在 2、测量是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
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3、测量分类
直接测量是对被测量进行测量时，对仪 表读数不经任何运算，直接得出被测量的数 值。 间接测量是测量几个与被测量有关的物理量， 通过函数关系式计算出被测量的数值。
光电传感器类型 光电传感器实例 PN光电二极管（材料采用Si, Ge,GaAs） PIN光电二极管（材料采用Si） 雪崩光电二极管（材料采用Si, Ge） 光电晶体管（光电达林顿管）（材料采用Si） 集成光电传感器和光电晶闸管（材料采用Si）
PN结
非PN结 电子管类
光电元件（材料采用CdS,CdSe,CdS,Se,PbS） 热电元件（材料采用PZT，LiTaO3,PbTiO3）
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3、光电检测系统工作流程
存 储 光 源 光 学 系 统 被 测 对 象 处 理
显 示 控 制
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二、光电检测系统的特点
1.
2. 3. 4. 5.
6.
高精度 高速度 远距离、大量程 非接触测量 寿命长 具有很强的信息处理和运算能力，可将 复杂信息并行处理。用光电方法还便于 信息的控制和存储，易于实现自动化， 易于与计算机连接，易于实现智能化等。
光电检测技术是光电信息技术的主要技 术之一 光电检测是利用光电传感器实现各类检测， 即将被测量转换成光通量，再将光通量转换 成电量，并综合利用信息传送技术和信息处 理技术，最后完成对各类物理量进行在线和 自动检测。
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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
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缺点： 1、沾污影响大 2、外界干扰光影响信噪比 3、使用温度范围小
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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
1.4 光电检测方法及应用发展趋势
1、光电传感器的类型 直射型 、反射型 、辐射型 (1)直射型
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（2）反射型 可分为单向反射和漫反射两种
1.3 光电检测系统的组成及特点
例如，红外防盗报警系统
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光电计数器
放大
整形
计数
电机
译码
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一、系统组成
光电系统 由光发射机、光学信道和光接收机组成
光发射机 光学信道 光接收机
主动式 ：光发射机主要由光源（例 如激光器）和调制器构成 被动式 ：光发射机为被探测物体 的热辐射发射
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光发射机
光学信道
光电管，摄像管，光电倍增管 色敏传感器（材料采用Si, -Si） 固体图像传感器（材料采用Si,有CCD型，MOS型，CPD型） 位置检测用元件（PSD）（材料采用Si） 光电池（光电二极管）（材料用Si）
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其他类
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