光电检测技术读书报告

1、 光电检测技术是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。如用光电方法实现各种物理量的测量，微光、弱光测量，红外测量，光扫描、光跟踪测量，激光测量，光纤测量，图像测量等。 光电检测技术将光学技术与电子技术相结合实现对各种量的测量，他具有如下特点：（1）高精度。光电测量的精度是各种测量技术中精度最高的一种。如用激光干涉法测量长度的精度可达0.05μm/m；光栅莫尔条纹法测角可达到 ；用激光测距法测量地球与月球之间距离的分辨力可达到1m。 （2） 高速度。光电测量以光为媒介，而光是各种物质中传播速度最快的，无疑用光学方法获取和

2、传递信息是最快的。 （3） 远距离、大量程。光是最便于远距离粗寒痹的介质，尤其适用于遥控和遥测，如武器制导、光电跟踪、电视遥测等。 （4） 非接触测量。光照到被测物体上可以认为是没有测量力的，因此也无摩擦，可以实现动态测量，是各种测量方法中效率最高的一种。 （5）寿命长。在理论上光波是永不磨损的，只要复现性做得好，可以永久的使用。 （6）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。 光电测试技术是现代科学、国家现代化建设和人民生活中不可缺少的新技术，是机、光、电、计算机相结合的新技术。发展趋势 随着世界

3、各国的激烈竞争正以日新月异的速度突飞猛进及科研技术的提高，检测技术在国民经济的各个行业中，起着举足轻重的作用，无论科学研究、产品质量及自动控制都需要检测，利用现代光电子技术作为检测手段，具有无接触、无损、远距离、抗干扰能力强、受环境影响小、检测速度快、测量精度高等优越性，是当今检测技术发展的主要方向。光电检测技术将向着高精度、智能化、数字化、多元化、微型化、自动化方向发展。所谓高精度是指检测精度向高精度方向发展， 纳米、亚纳米高精度的光电测量新技术是今后的发展热点；智能化是指检测系统向智能化方向发展， 如光电跟踪与光电扫描测量技术；数字化是指检测结果向数字化，实现光电测量与光电控制一体化方向发

4、展；多元化是指光电检测仪器的检测功能向综合性、多参数、多维测量等多元化方向发展， 并向人们无法触及的领域发展， 如微空间三维测量技术和大空间三维测量技术；微型化是指光电检测仪器所用电子元件及电路向集成化方向发展；微型化是指光电检测系统朝着小型、快速的微型光、机、电检测系统发展；自动化是指检测技术向自动化，非接触、快速在线测量方向发展，检测状态向动态测量方向发展。以激光器为基础的光电检测系统已经成为最主要的发展方向。随着精密度和功能特性的提高, 它将不断取代那些昂贵且复杂的检测方案。由于激光技术的不断提高和成本的稳定下降, 可以肯定, 激光光电检测技术将日益成为光电用户的首选方案。激光超声检测技

5、术是光电检测技术的另一重要的发展方向。这一技术利用高能量的激光脉冲与物质表面的瞬时热作用，在固体表面产生热特性区，然后利用这种小热层在材料内部向四周热膨胀扩散产生热应力，从而通过这种热应力产生超声波。与常规超声检测方法比较，激光超声技术具有下列优点：激光超声不需要耦合剂，避免了耦合剂对测量范围和精度的影响；激光超声可实现远距离操作，可用于高温环境及腐蚀性强、有放射性等恶劣条件，并可以实现快速扫描，对生产现场快速运动的工件的在线检测；激光超声的盲区小于100微米，可用于测量薄工件。激光超声的频率带宽较常规的换能器宽，具有测量微小缺陷裂纹的能力；激光超声可用于表面几何形状复杂及受限制的空间，如焊缝

6、根部小直径管道等；空间分辨率高，有利于缺陷的精确定位及尺寸量度，并可作为声源应用于理论研究。 智能光电检测系统成为了另一个很重要的发展方向。智能光电检测系统由智能信号处理系统、光电传感系统、测控系统、输出系统和接口单元等组成。它以智能信号处理系统为核心，集成了光学采集、光学变换、光电转换、电路调理、外围接口及信息输出等技术，可以实现光信息采集、光电信号转换、信号探测、逻辑运算与推理、记忆存储及信息传输等功能，并自动完成自检自校和自我诊断与调整等功能。智能光电检测系统由于环境适应能力强，测量范围广，测量精确度高，尤其是强化了人工智能系统，可以自动对噪声、温度、电压波动及光源的变化进行修正，加上良

7、好的人机交互界面，大大简化了操作程序，提高了数值处理和分析的效率。电荷耦合器件电荷耦合器件(charge couple device，ccd)是一种以电荷为信号载体的微型 图像传感器，具有光电转换和信号电荷存储、转移及读出的功能，其输出信号通常是符合电 视标准的视频信号，可存储于适当的介质或输入计算机，便于进行图像存储、增强、识别等处理。自ccd于1970年在贝尔实验室诞生以来，ccd技术随着半导体微电子技术的发展而迅速发展，ccd传感器的像素集成度、分辨率、几何精度和灵敏度大大提高，工作频率范围显著增加，可高速成像以满足对高速运动物体的拍摄，并以其光谱响应宽、动态范围大、灵敏度和几何精度高、

8、噪声低、体积小、重量轻、低电压、低功耗、抗冲击、耐震动、抗电磁干扰能力强、坚固耐用、寿命长、图像畸变小、无残像、可以长时间工作于恶劣环境、便于进行数字化处理和与计算机连接等优点，在图像采集、非接触测量和实时监控方面得到了广泛应用，成为现代光电子学和测试技术中最活跃、最富有成果的研究领域之一。 ccd技术之所以能得到如此迅速的发展，是因为ccd器件本身具有许多独特的优点：1、 ccd器件是一种固体化器件，体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、寿命长；2、 图像畸变小，尺寸重现性好；3、 具有较高的空间分辨率，光敏元间距的几何尺寸精度高，可获得较高的定位精度；4、 具有较高的光电灵敏度和较大的动态范围

9、。ccd的分类ccd器件有线阵ccd和面阵ccd两种。线阵ccd通常将ccd内部电极分成数组，每组称为一相，并施加同样的时钟脉冲。所需相数由ccd芯片内部结构决定，结构相异的ccd可满足不同场合的使用要求。线阵ccd有单沟道和双沟道之分，其光敏区是mos电容或光敏二极管结构，生产工艺相对较简单。它由光敏区阵列与移位寄存器扫描电路组成，特点是处理信息速度快，外围电路简单，易实现实时控制，但获取信息量小，不能处理复杂的图像（线阵ccd如右图所示）。面阵ccd的结构要复杂得多，它由很多光敏区排列成一个方阵，并以一定的形式连接成一个器件，获取信息量大，能处理复杂的图像.ccd的应用 ccd技术是集光学

10、、电子学、精密机械及微计算机于一体的综合新兴技术，应用领域相当广泛。它可以应用于（1）在线监测：ccd可用于在工业产品加工过程中对工件的尺寸，位置、表面缺陷等物理量实现非接触在线监测；（2）光学信息处理：ccd可用于光学文字识别ocr、标示识别omr、图形识别opr等；（3）环境监控：ccd可用于恶劣条件中对环境的自动监测；（4）军事应用：ccd可用于导航、自动跟踪、侦察等。目前，随着大规模微细加工技术的发展， ccd像素高密度集成技术取得了 突破性的进展。器件像素的中心距已做到00040007mm，线阵ccd可达5000个像素，这就为计量领域应用ccd打下了良好的基础。ccd作为一种易于与计

11、算机连接的传感器，在位移检测、运动速度测量、热加工温度场模拟、激光加工研究、光谱分析、无损探伤等方面都有广泛的应用前景，尤其是数字ccd传感器的开发，ccd传感器与信号采集电路的大规模集成，新型快速图蒙处理软件的开发，使得ccd传感器在工业检测与自动控制应用中将发挥更重要的作用。ccd传感器在焊缝跟踪自动化系统中，已成功地应用于平面的焊缝跟踪，在未来的发展趋势中，运用ccd传感器在进行船体、储汽罐等复杂几何形状、三维几何形状的焊接跟踪实时控制中，更易于实现焊接实时控制，而且可以实现任意形状的焊缝实时跟踪，将起到更重要的作用。它在三维测量系统的开发和应用。cad，cam，多煤体应用和虚拟现实系统中都有广阔的应用前景。它将促使铝4造业向机器人自动检测与控制、智能化测量、柔性集成制造系统、无人加工车间方向发展更进一步。随着电脑网络系统的发展，ccd传感器