光电检测系统 PPT
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器件则以模拟电流Ip或电压Up信号的形式输出。 即输出信号量是被测信号量Q的函数，或称输
电路处理 放大、滤波、调制、解调、A/D、D/A、微机与接口、 控制。
光学变换
在光电系统中，通常要借助几何光学、物理 光学和光电子学的方法对信号进行变换，包 括将一种光量转换成另一种光量， 将非光 量转换成光量或将连续光量转换成脉冲光量
目的：
将待测信息加载到光载波上进而形成光电信号 改善系统的时间和空间分辨力和动态品质， 提
ekvd
0
U0sekvd
透射式直接检测
光强度型光电信号直接检测
U0 EbRl
遮挡式直接检测
光强度型光电信号直接检测
U 0Er1r2BR
疵病信 号电压
被测表 面的照
度
正品表 面的反 射率
疵病表 面的反 射率
光电接收器件有
效视场内疵病所 占地面积
反射式直接检测
光电测速
2
3
1 (a)
2 3
1 (b)
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
测量
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
高传输效率和检测精度 改善系统的检测信噪比， 提高工作可靠性
光电检测系统分类
主动系统/被动系统(按有无人工光源分) 红外系统/可见光系统(按光源波长分)
红外系统多用于军事,有大气窗口,需要特种探测器 可见光系统多用于民用
点探测/面探测系统(按接受系统分)
用单元探测器接受目标的总辐射功率 用面接受元件测量目标的光强分布
光电检测系统
光源 光学系统 光电探测器 电路处理
光电检测技术
检测与测量 光电传感器：
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
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
光电检测技术
光电传感器：
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
光电检测系统
光
光
被
光
光变
电
源
学
测
学
电换
信
系
对
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
变
传电
号
统
象
换
感路
处 理
存储 显示 控制
光学变换
电路处理
光电探测器的种类
光电数字式转速表工作原理图
是在待测转速轴上固定一带 孔的转速调置盘，在调置盘 一边由白炽灯产生恒定光， 透过盘上小孔到达光敏二极 管组成的光电转换器上，转 换成相应的电脉冲信号，经 过放大整形电路输出整齐的 脉冲信号，转速由该脉冲频 率决定。
在待测转速的轴上固定一个 涂上黑白相间条纹的圆盘， 它们具有不同的反射率。当 转轴转动时，反光与不反光 交替出现，光电敏感器件间 断地接收光的反射信号，转 换为电脉冲信号。
光强度型光电信号直接检测 光强调制检测
光强度型光电信号直接检测
探测器直接测量被测目标的 辐射光强，根据这些信息可 以进行温度监测、红外侦察、 武器制导、光谱分析、火灾 报警、武器制导、夜视观察、 地形地貌普查和成像测量等 的应用。
辐射式直接检测
光强度型光电信号直接检测
0ed
k v,
v物质浓度
光电检测系统
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）。
被动光学系统
光电系统所接收的信号完全来自 被测对象的自发辐射而不用人工 光源
信光息源源的通电过源调电制压• 主 或电流，把信息 动
加载到光载波上，光
而发射调制光； 或者用光电系统
学
照射目标再进行 系
光电变化，被接 统
收系统接收
光强调制检测（将信号加载到光波上）
光强直接检测方法容易受到外部干扰和光强波 动的影响
光电检测系统
光学变换 光电变换 电路处理
检测的基本概念
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
用单元探测器接受目标的总辐射功率 用面接受元件测量目标的光强分布
模拟系统/数字系统(按调制和信号处理方式
分)
直接检测/相干检测系统(按光波对信号的携
带方式分)
模拟变换系统
1. 模拟光电变换
被测的非电量信息（如温度、介质厚度、 均匀度、溶液浓度、位移量、工件尺寸等） 载荷于光信息量时，常为光度量（通量、照 度和出射度等）的方式送给光电器件，光电
对光信号进行光强调制，提高系统检测精度 光调制的优点: 1.容量大 2.易加载 3.距离远 4.易保密 5.抗电磁干扰能力强
光电检测系统分类
主动系统/被动系统(按信息光源分) 红外系统/可见光系统(按光源波长分)
红外系统多用于军事,有大气窗口,需要特种探测器 可见光系统多用于民用
点探测/面探测系统(按接受系统分)
模拟系统/数字系统(按调制和信号处理方式
分)
直接检测/相干检测系统(按光波对信号的携
带方式分)
光电信号检测种类
光强度型信号检测 光相位型信号检测 光偏振型信号检测 光频率型信号检测 光谱型信号检测
光电信号检测种类
光强度型信号检测 ---被测参量作用在光强信号上 ---直接检测和调制检测
电路处理 放大、滤波、调制、解调、A/D、D/A、微机与接口、 控制。
光学变换
在光电系统中，通常要借助几何光学、物理 光学和光电子学的方法对信号进行变换，包 括将一种光量转换成另一种光量， 将非光 量转换成光量或将连续光量转换成脉冲光量
目的：
将待测信息加载到光载波上进而形成光电信号 改善系统的时间和空间分辨力和动态品质， 提
ekvd
0
U0sekvd
透射式直接检测
光强度型光电信号直接检测
U0 EbRl
遮挡式直接检测
光强度型光电信号直接检测
U 0Er1r2BR
疵病信 号电压
被测表 面的照
度
正品表 面的反 射率
疵病表 面的反 射率
光电接收器件有
效视场内疵病所 占地面积
反射式直接检测
光电测速
2
3
1 (a)
2 3
1 (b)
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
测量
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
高传输效率和检测精度 改善系统的检测信噪比， 提高工作可靠性
光电检测系统分类
主动系统/被动系统(按有无人工光源分) 红外系统/可见光系统(按光源波长分)
红外系统多用于军事,有大气窗口,需要特种探测器 可见光系统多用于民用
点探测/面探测系统(按接受系统分)
用单元探测器接受目标的总辐射功率 用面接受元件测量目标的光强分布
光电检测系统
光源 光学系统 光电探测器 电路处理
光电检测技术
检测与测量 光电传感器：
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
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
光电检测技术
光电传感器：
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
光电检测系统
光
光
被
光
光变
电
源
学
测
学
电换
信
系
对
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
变
传电
号
统
象
换
感路
处 理
存储 显示 控制
光学变换
电路处理
光电探测器的种类
光电数字式转速表工作原理图
是在待测转速轴上固定一带 孔的转速调置盘，在调置盘 一边由白炽灯产生恒定光， 透过盘上小孔到达光敏二极 管组成的光电转换器上，转 换成相应的电脉冲信号，经 过放大整形电路输出整齐的 脉冲信号，转速由该脉冲频 率决定。
在待测转速的轴上固定一个 涂上黑白相间条纹的圆盘， 它们具有不同的反射率。当 转轴转动时，反光与不反光 交替出现，光电敏感器件间 断地接收光的反射信号，转 换为电脉冲信号。
光强度型光电信号直接检测 光强调制检测
光强度型光电信号直接检测
探测器直接测量被测目标的 辐射光强，根据这些信息可 以进行温度监测、红外侦察、 武器制导、光谱分析、火灾 报警、武器制导、夜视观察、 地形地貌普查和成像测量等 的应用。
辐射式直接检测
光强度型光电信号直接检测
0ed
k v,
v物质浓度
光电检测系统
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）。
被动光学系统
光电系统所接收的信号完全来自 被测对象的自发辐射而不用人工 光源
信光息源源的通电过源调电制压• 主 或电流，把信息 动
加载到光载波上，光
而发射调制光； 或者用光电系统
学
照射目标再进行 系
光电变化，被接 统
收系统接收
光强调制检测（将信号加载到光波上）
光强直接检测方法容易受到外部干扰和光强波 动的影响
光电检测系统
光学变换 光电变换 电路处理
检测的基本概念
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
用单元探测器接受目标的总辐射功率 用面接受元件测量目标的光强分布
模拟系统/数字系统(按调制和信号处理方式
分)
直接检测/相干检测系统(按光波对信号的携
带方式分)
模拟变换系统
1. 模拟光电变换
被测的非电量信息（如温度、介质厚度、 均匀度、溶液浓度、位移量、工件尺寸等） 载荷于光信息量时，常为光度量（通量、照 度和出射度等）的方式送给光电器件，光电
对光信号进行光强调制，提高系统检测精度 光调制的优点: 1.容量大 2.易加载 3.距离远 4.易保密 5.抗电磁干扰能力强
光电检测系统分类
主动系统/被动系统(按信息光源分) 红外系统/可见光系统(按光源波长分)
红外系统多用于军事,有大气窗口,需要特种探测器 可见光系统多用于民用
点探测/面探测系统(按接受系统分)
模拟系统/数字系统(按调制和信号处理方式
分)
直接检测/相干检测系统(按光波对信号的携
带方式分)
光电信号检测种类
光强度型信号检测 光相位型信号检测 光偏振型信号检测 光频率型信号检测 光谱型信号检测
光电信号检测种类
光强度型信号检测 ---被测参量作用在光强信号上 ---直接检测和调制检测