光電檢測(cè)技術(shù)詳解
一、從檢測(cè)說起
1、檢測(cè)是通過一定的物理方式,分辨出被測(cè)參數(shù)量病歸屬到某一范圍帶,以此來判別被測(cè)參數(shù)是否合格或參數(shù)量是否存在。測(cè)量時(shí)將被測(cè)的未知量與同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較,確定被測(cè)量隊(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù),并 ..
二、光電測(cè)試技術(shù)簡(jiǎn)介
光電檢測(cè)技術(shù)是光電信息技術(shù)的主要技術(shù)之一,它主要包括光電變換技術(shù)、光信息獲取與光信息測(cè)量技術(shù)以及測(cè)量信息的光電處理技術(shù)等。如用光電方法實(shí)現(xiàn)各種物理量的測(cè)量,微光、弱光測(cè)量,紅外測(cè)量,光掃描、光跟蹤測(cè)量,激光測(cè)量,光纖測(cè)量,圖象像測(cè)量等。 光電檢測(cè)技術(shù)將光學(xué)技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)各種量的測(cè)量,他具有如下特點(diǎn): 1.高精度。光電測(cè)量的精度是各種測(cè)量技術(shù)中精度最高的一種。如用激光干涉法測(cè)量長(zhǎng)度的精度可達(dá)0.05μm/m;光柵莫爾條紋法測(cè)角可達(dá)到 ;用激光測(cè)距法測(cè)量地球與月球之間距離的分辨力可達(dá)到1m。 2.高速度。光電測(cè)量以光為媒介,而光是各種物質(zhì)中傳播速度最快的,無疑用光學(xué)方法獲取和傳遞信息是最快的。 3.遠(yuǎn)距離、大量程。光是最便于遠(yuǎn)距離粗寒痹的介質(zhì),尤其適用于遙控和遙測(cè),如武器制導(dǎo)、光電跟蹤、電視遙測(cè)等。 4.非接觸測(cè)量。光照到被測(cè)物體上可以認(rèn)為是沒有測(cè)量力的,因此也無摩擦,可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量,是各種測(cè)量方法中效率最高的一種。 5.壽命長(zhǎng)。在理論上光波是永不磨損的,只要復(fù)現(xiàn)性做得好,可以永久的使用。 6.具有很強(qiáng)的信息處理和運(yùn)算能力,可將復(fù)雜信息并行處理。用光電方法還便于信息的控制和存儲(chǔ),易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,,易于與計(jì)算機(jī)連接,易于實(shí)現(xiàn)只能化。 光電測(cè)試技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)、國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)和人民生活中不可缺少的新技術(shù),是機(jī)、光、電、計(jì)算機(jī)相結(jié)合的新技術(shù),是最具有潛力的信息技術(shù)之一。 三、光電檢測(cè)系統(tǒng)的組成及特點(diǎn) 由于被測(cè)對(duì)象復(fù)雜多樣,故檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不盡相同。一般電子檢測(cè)系統(tǒng)是由傳感器、信號(hào)調(diào)理器和輸出環(huán)節(jié)三部分組成。 傳感器處于被測(cè)對(duì)象與檢測(cè)系統(tǒng)的接口處,是一個(gè)信號(hào)變換器。它直接從被測(cè)對(duì)象中提取被測(cè)量的信息,感受其變化,并轉(zhuǎn)化成便于測(cè)量的電參數(shù)。 有傳感器檢測(cè)到的信號(hào)一般為電信號(hào)。它不能直接滿足輸出的要求,需要進(jìn)一步的變換、處理和分析,即通過信號(hào)調(diào)理電路將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào),輸出給輸出環(huán)節(jié)。 根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)輸出的目的和形式的不同,輸出環(huán)節(jié)主要顯示與記錄裝置、數(shù)據(jù)通信接口和控制裝置。 傳感器的信號(hào)調(diào)理電路是由傳感器的類型和對(duì)輸出信號(hào)的要求決定的。不同的傳感器具有不同的輸出信號(hào)。能量控制型傳感器輸出的是電參數(shù)的變化,需采用電橋電路將其轉(zhuǎn)換成電壓的變化,而電橋電路輸出的電壓信號(hào)幅度較小,共模電壓又很大,需要用儀表放大器進(jìn)行放大,在能量轉(zhuǎn)換型傳感器輸出的電壓、電流信號(hào)中一般都含有較大的噪聲信號(hào),需加濾波電路提取有用的信號(hào),而濾波出無用的噪聲信號(hào)。而且,一般能量型傳感器輸出的電壓信號(hào)幅度都很低,也許才用儀表放大器進(jìn)行放大。 與電子系統(tǒng)載波相比,光電系統(tǒng)載波的頻率提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。這種頻率量級(jí)上的變化使光電系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)方法上發(fā)生了質(zhì)變,在功能上也發(fā)生了質(zhì)的飛躍。主要表現(xiàn)在載波容量、角分辨率、距離分辨率和光譜分辨率大為提高,因此,在信道、雷達(dá)、通信、精導(dǎo)、導(dǎo)航、測(cè)量等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。應(yīng)用到這些場(chǎng)合的光電系統(tǒng)的具體構(gòu)成形式盡管各不相同,但有一個(gè)共同的特征,即都具有發(fā)射機(jī)、光學(xué)信道和光接收機(jī)這一環(huán)節(jié)。 光電系統(tǒng)通常分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩類。在主動(dòng)式光電系統(tǒng)中,光發(fā)射機(jī)主要由光源(例如激光器)和調(diào)制器構(gòu)成;在被動(dòng)式光電系統(tǒng)中,光發(fā)射機(jī)為被測(cè)物體的熱輻射發(fā)射。光學(xué)信道和光接收機(jī)對(duì)兩者是完全相同的。所謂光學(xué)信道,主要是指大氣、空間、水下和光纖。光接收機(jī)是用于收集入射的光信號(hào)并加以處理、恢復(fù)光載波的信息,包括三個(gè)基本模塊。 光電變換通常是通過各種光學(xué)元件和光學(xué)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的,采用平面鏡、光狹縫、透鏡、角錐棱鏡、偏振器、波片、碼盤、光柵、調(diào)制器、光成像系統(tǒng)、光干涉系統(tǒng)等,實(shí)現(xiàn)將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為光參量(振幅、頻率、相位、偏振態(tài)、傳播方向變化等。)光電轉(zhuǎn)換是用各種光電變換器件來完成的,如光電檢測(cè)器件、光電攝像器件、光電熱敏器件等。 |
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