光電檢測技術(shù)緒論

1、 教材教材 光電檢測技術(shù)光電檢測技術(shù)2 2 雷雷玉堂玉堂 編編 中國中國計量計量出版社出版社 光電技術(shù)光電技術(shù) 王王慶慶有有 編編 電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社 參考文獻參考文獻 光電技術(shù)光電技術(shù)繆家鼎繆家鼎 浙江大學(xué)出版社浙江大學(xué)出版社 20012001 光電測試技術(shù)光電測試技術(shù)范志剛范志剛 電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社 20042004 光電子技術(shù)光電子技術(shù)安毓英安毓英 電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社 20022002 光電技術(shù)與實驗光電技術(shù)與實驗江月松江月松 北京理工大學(xué)出版社北京理工大學(xué)出版社20002000 光電檢測原理與應(yīng)用光電檢測原理與應(yīng)用秦積榮秦積榮 機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社

2、19871987 總成績總成績100100分分, ,其中：其中： 閉卷筆試閉卷筆試8080 實驗成績和平時成績實驗成績和平時成績20%20% 緒論緒論 光電技術(shù)光電技術(shù)是一門以是一門以光電子學(xué)光電子學(xué)為基為基 礎(chǔ)，綜合利用光學(xué)、精密機械、礎(chǔ)，綜合利用光學(xué)、精密機械、 電子學(xué)和計算機技術(shù)，解決各種電子學(xué)和計算機技術(shù)，解決各種 工程應(yīng)用課題的技術(shù)學(xué)科。工程應(yīng)用課題的技術(shù)學(xué)科。 課程特點課程特點 （1 1）系統(tǒng)性）系統(tǒng)性 屬于邊緣交叉技術(shù)學(xué)科，涉及到許多屬于邊緣交叉技術(shù)學(xué)科，涉及到許多 技術(shù)內(nèi)容技術(shù)內(nèi)容 （2 2）實用性）實用性 是應(yīng)用技術(shù)學(xué)科，有很強的實踐性，是應(yīng)用技術(shù)學(xué)科，有很強的實踐性， 要求

3、有豐富的經(jīng)驗和技巧方法的靈活性要求有豐富的經(jīng)驗和技巧方法的靈活性 （3 3）先進性）先進性 活躍發(fā)展的學(xué)科，處于不斷演變的過活躍發(fā)展的學(xué)科，處于不斷演變的過 程程 光電技術(shù)與光電技術(shù)與 微電子技術(shù)微電子技術(shù) 是本世紀(jì)的是本世紀(jì)的 尖端、核心尖端、核心 科學(xué)技術(shù)；科學(xué)技術(shù)； 光電產(chǎn)業(yè)光電產(chǎn)業(yè) 是本世紀(jì)是本世紀(jì) 全球高科全球高科 技競爭的技競爭的 焦點；焦點； 光電技術(shù)主要研究光電技術(shù)主要研究光電信號的形光電信號的形 成、采集、變換、傳送和處理的成、采集、變換、傳送和處理的 原理和方法。原理和方法。 光電技術(shù)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)光電技術(shù)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng) 業(yè)、文教、衛(wèi)生、國防、科研和業(yè)、文教、衛(wèi)

4、生、國防、科研和 家庭生活等各領(lǐng)域。家庭生活等各領(lǐng)域。 光學(xué)技術(shù)光學(xué)技術(shù) 處理的是空間處理的是空間 光強信息，它光強信息，它 具有多維、并具有多維、并 行、快速數(shù)據(jù)行、快速數(shù)據(jù) 處理等能力。處理等能力。 電子技術(shù)電子技術(shù) 處理的是一維處理的是一維 電量隨時間的電量隨時間的 變化，它有較變化，它有較 高的運算靈活高的運算靈活 性和變換精度。性和變換精度。 光電檢測技術(shù)光電檢測技術(shù) 光電檢測技術(shù)是光電技術(shù)中光電檢測技術(shù)是光電技術(shù)中最主最主 要、最核心要、最核心的部分。它是利用電的部分。它是利用電 子技術(shù)對光學(xué)信息進行檢測，并子技術(shù)對光學(xué)信息進行檢測，并 進一步傳遞、存儲、控制、計算進一步傳遞、存儲

5、、控制、計算 和顯示等。和顯示等。 光電檢測技術(shù)從原理上講可光電檢測技術(shù)從原理上講可 以檢測一切以檢測一切能夠影響光量或光特能夠影響光量或光特 性的非電量性的非電量。例如：位移、振動、。例如：位移、振動、 液位、濃度、溫度、角度、粗糙液位、濃度、溫度、角度、粗糙 度、轉(zhuǎn)速度、轉(zhuǎn)速等等。等等。 光電檢測系統(tǒng)的組成光電檢測系統(tǒng)的組成 紫外光（紫外光（1nm380nm1nm380nm） 可見光（可見光（380nm780nm380nm780nm） 紅外光（紅外光（780nm1mm780nm1mm） 光學(xué)色散、幾何成像、分束、改光學(xué)色散、幾何成像、分束、改 變傳送方向、光的疊加變傳送方向、光的疊加等光學(xué)

6、等光學(xué) 方面的處理。方面的處理。 把光信號轉(zhuǎn)換成時序的串行電把光信號轉(zhuǎn)換成時序的串行電 流或電壓模擬量或數(shù)字量；流或電壓模擬量或數(shù)字量； 放大電路、濾波電路、信號的轉(zhuǎn)放大電路、濾波電路、信號的轉(zhuǎn) 換換 集成電路（計算機、集成電路（計算機、DSPDSP、單片、單片 機機） 打印機、顯示、光刻、繪圖打印機、顯示、光刻、繪圖 電機驅(qū)動、電機驅(qū)動、 光電檢測系統(tǒng)的特點光電檢測系統(tǒng)的特點 分辨率高、靈敏度高；分辨率高、靈敏度高； 可測量多維信息；可測量多維信息； 可測量紫外光和紅外光信息；可測量紫外光和紅外光信息； 1 1、可以得到直接反映物質(zhì)基本、可以得到直接反映物質(zhì)基本 物理屬性的信息；物理屬性的信

7、息； 吸收系數(shù)、反射率、發(fā)光功能、吸收系數(shù)、反射率、發(fā)光功能、 應(yīng)力應(yīng)力等等；等等； 2 2、可以檢測微弱的信息、測量、可以檢測微弱的信息、測量 靈敏度高靈敏度高 夜視儀、光開關(guān)夜視儀、光開關(guān)等等；等等； 3 3、可以進行非接觸式、遠距離測量、可以進行非接觸式、遠距離測量 空間光通信、醫(yī)療設(shè)備、核反應(yīng)空間光通信、醫(yī)療設(shè)備、核反應(yīng) 堆堆等等的檢測；等等的檢測； 4 4、可代替人眼和人腦的部分功能，、可代替人眼和人腦的部分功能， 使光電檢測系統(tǒng)智能化；使光電檢測系統(tǒng)智能化； 機器人機器人 5 5、有高的可靠性和方法的靈活性；、有高的可靠性和方法的靈活性； 幅度測量、干涉測量幅度測量、干涉測量 6

8、6、可以進行高質(zhì)量的復(fù)雜信息、可以進行高質(zhì)量的復(fù)雜信息 處理和運算；處理和運算； 計算機處理、計算機處理、DSPDSP 非接觸式檢測非接觸式檢測 檢測速度快、精度高；檢測速度快、精度高； 檢測對象范圍寬；檢測對象范圍寬； 大量的相關(guān)應(yīng)用；大量的相關(guān)應(yīng)用； 沾污影響大；沾污影響大； 外界干擾光影響大；外界干擾光影響大； 使用溫度范圍??；使用溫度范圍小； 測量轉(zhuǎn)速；物體表面；測距；激測量轉(zhuǎn)速；物體表面；測距；激 光制導(dǎo)光制導(dǎo) 測量液體和氣體濃度、透明度、測量液體和氣體濃度、透明度、 混濁度；檢測透明薄膜的厚度和混濁度；檢測透明薄膜的厚度和 質(zhì)量質(zhì)量 輻射高溫計、火警報警器、輻射高溫計、火警報警器、

9、 熱成像儀熱成像儀 測量物體大小、位移量、測量物體大小、位移量、 運動速度、產(chǎn)品計數(shù)、光控運動速度、產(chǎn)品計數(shù)、光控 開關(guān)、防盜報警開關(guān)、防盜報警 檢測位移量、振動、檢測位移量、振動、 流體的濃度、折射率、流體的濃度、折射率、 運動速度運動速度 靈敏度和精度高，靈敏度和精度高， 動態(tài)范圍大，但結(jié)動態(tài)范圍大，但結(jié) 構(gòu)復(fù)雜成本高構(gòu)復(fù)雜成本高 光電檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢光電檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢 光電檢測就相當(dāng)于人的眼睛光電檢測就相當(dāng)于人的眼睛。雖然在靈敏度、。雖然在靈敏度、 精度、測量范圍方面優(yōu)于人眼，但在其它方面精度、測量范圍方面優(yōu)于人眼，但在其它方面 還遜于人眼（如它只能反映單一或少量復(fù)合信還遜于人眼（

10、如它只能反映單一或少量復(fù)合信 息）。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，形成相似息）。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，形成相似 于人眼視網(wǎng)膜的器件，使光電檢測向人眼進一于人眼視網(wǎng)膜的器件，使光電檢測向人眼進一 步靠近。步靠近。 通過更高程度的集成化，不斷向著具有二維通過更高程度的集成化，不斷向著具有二維 或三維空間圖形，甚至包含有時序在內(nèi)的四維或三維空間圖形，甚至包含有時序在內(nèi)的四維 功能功能探測器件發(fā)展探測器件發(fā)展。應(yīng)用這些器件就能實現(xiàn)機。應(yīng)用這些器件就能實現(xiàn)機 器人視覺或人工智能。器人視覺或人工智能。 光導(dǎo)纖維傳感器的出現(xiàn)，為光電檢測技術(shù)的光導(dǎo)纖維傳感器的出現(xiàn)，為光電檢測技術(shù)的 小型化小型化開辟了廣闊前景

11、，光纖檢測技術(shù)可以解開辟了廣闊前景，光纖檢測技術(shù)可以解 決傳統(tǒng)檢測方法難以解決或無法解決的許多問決傳統(tǒng)檢測方法難以解決或無法解決的許多問 題；光柵和莫爾條紋的應(yīng)用，對光電檢測的數(shù)題；光柵和莫爾條紋的應(yīng)用，對光電檢測的數(shù) 字化提供了有力條件。字化提供了有力條件。 隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展以及光電檢測技術(shù)隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展以及光電檢測技術(shù) 與它的緊密結(jié)合，光電檢測技術(shù)將越來越與它的緊密結(jié)合，光電檢測技術(shù)將越來越智能智能 化化。作為機器人的視覺系統(tǒng)已提到議事日程上，。作為機器人的視覺系統(tǒng)已提到議事日程上， 它直接影響著機器人的發(fā)展和完善。它直接影響著機器人的發(fā)展和完善。 對同學(xué)們的要求對同學(xué)們的要求 能正確理解各種光電探測器的基本工作原理及各能正確理解各種光電探測器的基本工作原理及各 種典型器件的應(yīng)用特性。種典型器件的應(yīng)用特性。 對光電探測中的光