《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 光 被 光 光变 电
源
学 系 统
测 对 象
学 变 换
电换 传电 感路
信 号 处 理
存储 显示 控制
光学变换
电路处理
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
四、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。
2、发展趋势：
1）纳米、亚纳米高精度的光电测量新技术。 2）小型的、快速的微型光、机、电测试系统。 3）非接触、快速在线测量。 4）向微空间三维测量技术和大空间三维测量技术发展 5）闭环控制的光电测试系统，实现光电测量与光电控 制一体化。 6）向人们无法触及的领域发展。 7）发展光电跟踪与光电扫描技术，如远距离的遥控， 遥测技术，激光制导，飞行物自动跟踪，复杂形体自动 扫描测量等。
三、光电检测系统的组成
1、钢板边缘位置光电检测系统（纠偏系统）：
（右方）
光电器件

成像物镜
钢板边缘
被控钢板边缘成像到光电器 件的光敏面上，根据光电器 件被照射的面积不同，从而 得到大小不同的电流。从而 带动液压动力系统自动纠偏。
液压动力系 统
（左方）
I I0 I I0 I I0
正常运行 左偏 右偏
光电测试技术
二、光电测试技术发展与展望
1、发展情况：
（1） 1960年第一台红宝石激光器与氦—氖激光器问世 以来，由于激光光源的单色性、方向性、相干性和稳定 性极好，研制出各种激光干涉仪、激光测距仪、激光跟 踪仪等；
（2）1970 年贝尔实验室研制出第一个固体摄像器件 （CCD） 以来， CCD 有小巧、坚固、失真小、电压低、 重量轻等特点、使得视觉检测进入一个新的阶段——光 电图象测量；
4）光电转换：光信息经光电器件实现由光向电的信息 转换，称为光电转换。用各种光电变换器件来完成的， 如光电检测器件、光电摄像器件等。
5）电信息处理：用各种电信号处理的方法实现解调、 滤波、整形、判向、细分等，或送到计算机进行进一步 的运算。
6）控制、存储、显示部分。 7）被测对象与被控对象。 光学变换与光电转换是光电测量的核心部分。
2、激光外径扫描仪(激光测径仪)工作原理：
（1）组成及要求：
（2）工作原理：
（a）光源发出的光经过旋转多面体进行调制，形成交变的光载波 （b）该扫描光束经过透镜 3后形成平行光，扫描被测工件 4，当 光扫描至工件边缘时光通量发生变化；
（2）工作原理：
（c）该变化的光通量被光电器件6转换为电信号，经过放大器 和边缘检测而获得一个跳变的脉冲信号。当光继续扫描至工件 4的另一个边缘时，光通量又出现从暗到亮的跳变，该光通量 变化又被光电器件转换为跳变的电信号，同样经过边缘检测而 获得另一跳变脉冲；
c.光电信息技术：将电子学与光学浑然一体的技术，是光与电
子转换及其应用技术。
从广上讲是在光频段的微电子技术，它将光学技术与电子技术相 结合实现信息的获取、加工、传输、控制、处理、存储与显示。
特点：它将光的快速（世界上运动速度最快的物质是光）与电子 信息处理的方便、快速相结合，因而具有许多无可比拟的优点。
2.光电测试技术:利用光电传感器实现各类检测
。它将被测量的量转换成光通量,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 。光电信息技术的主要技术之一，它主要包括光电变换 技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息的 光电处理技术等。
信息技术
a.电子信息技术 b.光学信息技术 c.光电信息技术
（3）20世纪 60年代，光导纤维问世，光纤传感几乎 可以测量各种物理量，尤其在一些强电磁干扰、危及 人的生命安全的场合可以安全地工作，而且具有高精 度、高速度、非接触测量等特点。
（4）近十几年来工程领域的加工精度已达到 0.1μm 或 0.01μm 的水平，出现了各种纳米测量显微镜。 a、 1982年隧道显微镜问世，它用测量电荷密度的方 法测量分子和原子级的微小尺寸，但它只能用于测量 导体表面； b、1986年原子力显微镜研制成功，它用测量触针与被 测器件之间的原子力和离子力的方法来测量微小尺寸， 因此它可用于导体或非导体的测量； c、激光力显微镜、静电力显微镜等。这些仪器都可以 达到纳米甚至亚纳米级的分辨率； 出现了精度可达到 0.1nm 的激光外差干涉仪和精度可 达 0.01nm 的 X 光干涉仪。