第一讲 光电检测技术概论

1、1第一讲第一讲 光电检测技术概论光电检测技术概论光电检测技术解决的测量问题（常规方法不能测、精光电检测技术解决的测量问题（常规方法不能测、精度达不到）度达不到）光电检测系统组成光电检测系统组成光电检测技术发展趋势光电检测技术发展趋势2学习的必要性、重要性 勇气号勇气号- -九只眼九只眼3勇气号-九只眼其中六只用于导航其中六只用于导航：前后两端各安装：前后两端各安装了了两组两组相同的立体黑白相同的立体黑白避险摄像机避险摄像机；在桅杆的顶端，安装了在桅杆的顶端，安装了两部两部立体黑白立体黑白导航摄像机导航摄像机。三只用于科学探测三只用于科学探测：桅杆顶部安装了桅杆顶部安装了一台一台全景彩色立体摄像

2、全景彩色立体摄像机，用于科学观测，安装了另机，用于科学观测，安装了另一台一台显微影像仪，用于观测矿显微影像仪，用于观测矿物的结构；物的结构；再加上再加上微型热辐射分光仪及微型热辐射分光仪及粒子与粒子与X X射线光谱仪，射线光谱仪，这样这样“勇气勇气”号就可以分析火星水分及土壤成分。号就可以分析火星水分及土壤成分。4金字塔漫游者拥有五大法宝：拥有五大法宝：1.1.超声波传感器：可用来测量岩石厚度。超声波传感器：可用来测量岩石厚度。2.2.微波传感器：通过探测电磁波穿透岩石的速度，微波传感器：通过探测电磁波穿透岩石的速度，测算出岩石的密度并画出厚度结构图。测算出岩石的密度并画出厚度结构图。3.3.

3、力度测量传感器：检测封口的岩石能否被移开。力度测量传感器：检测封口的岩石能否被移开。4 4. .视觉纤维构成的精密光纤摄像探头：可进通道内视觉纤维构成的精密光纤摄像探头：可进通道内部进行摄像部进行摄像. .5.5.导电传感器：检测是否带有电路装置导电传感器：检测是否带有电路装置。红外激光差分吸收汽车尾气道边监测系统5 遥感尾气检测系统检测尾气成分、速度、加速度值和车辆牌照的像片。尾气采用红外吸收原理：CO、CO2、HC采用红外波段；NOx采用紫外波段；测速度及加速度的激光器波长是635 nm，功率是 4.2mw。 测量原理是测量汽车前后轮胎切断两束激光之间的时间计算出速度及加速度。6光谱仪器光

4、谱仪器79.1 光谱仪器分析光谱仪器分析地沟油地沟油据称每年数百吨流入餐桌，苯、重金属含量高据称每年数百吨流入餐桌，苯、重金属含量高8红外测温，高压电网检测 9激光雷达激光制导数控机床检测光电检测系统实例光电检测系统实例10n检测对象：人（有人闯入就报警）n光：红外光n光电转换：红外探测器红外防盗报警系统11光电检测系统实例光电检测系统实例（3）锅炉水位的光电控制）锅炉水位的光电控制检测对象：水位高低 光：红外 光电变换：探测器测控实验室现有光电仪器1213定义：何谓定义：何谓光电检测系统？光电检测系统？光电检测系统是指对待测光学量或由非光学待测物光电检测系统是指对待测光学量或由非光学待测物理

5、量转换成的光学量，通过理量转换成的光学量，通过光电变换光电变换和电路处理和电路处理的方法进行的方法进行检测检测的系统。的系统。例：几何参数测量，压力，温度，速度，振动，流例：几何参数测量，压力，温度，速度，振动，流量等。量等。1.2.光电检测系统组成其基本组成部分可分为：其基本组成部分可分为：光源光源、被检测对象及光信号的形成被检测对象及光信号的形成、光信号的匹配处理光信号的匹配处理、光电转换光电转换、电信号的放大与处理电信号的放大与处理、微机微机、控制系统控制系统和和显示显示等部分。等部分。14人工光源人工光源自然光源自然光源荧光光源荧光光源各种光电效应（反射、各种光电效应（反射、吸收、折射

6、、干涉、吸收、折射、干涉、衍射、偏振、散射）衍射、偏振、散射）探测器探测器（CCD, QD, PSD等）等）分光，扩束，分光，扩束，调制，滤波调制，滤波1516光电检测系统的特点1 1、非接触测量；、非接触测量； （远程、高温、危险远程、高温、危险）2 2、线性好、分辨率高、线性好、分辨率高 、精度高；、精度高；3 3、 实时测量；实时测量；4 4、容易实现差动测量、补偿测量和数字测量；、容易实现差动测量、补偿测量和数字测量；5 5、光电检测的缺点：受光学介质的影响大（水、空气、光电检测的缺点：受光学介质的影响大（水、空气、尘土），成本高些。尘土），成本高些。1718光电检测技术的发展趋势 光电科学与光机电一体化技术之树光电科学与光机电一体化技术之树光电检测技术的现代发展（1 1）非接触化发展）非接触化发展 光束通过被测量物体，不改变其特性光束通过被测量物体，不改变其特性 在线、在体、在位在线、在体、在位（2 2）尽可能多的信息量）尽可能多的信息量 例如：强度，光谱，偏振等例如：强度，光谱，偏振等（3 3）集成化，智能化发展）集成化，智能化发展1920授课内容第第1 1章章 2 2第第3 3章章 2 2第第6 6章章 8 8第第7 7章章 4 4第第8 8章章 6 6第第9 9章章 4 4实验实验 6