光电检测技术绪论

1、 教材教材 光电检测技术光电检测技术2 2 雷雷玉堂玉堂 编编 中国中国计量计量出版社出版社 光电技术光电技术 王王庆庆有有 编编 电子工业出版社电子工业出版社 参考文献参考文献 光电技术光电技术缪家鼎缪家鼎 浙江大学出版社浙江大学出版社 20012001 光电测试技术光电测试技术范志刚范志刚 电子工业出版社电子工业出版社 20042004 光电子技术光电子技术安毓英安毓英 电子工业出版社电子工业出版社 20022002 光电技术与实验光电技术与实验江月松江月松 北京理工大学出版社北京理工大学出版社20002000 光电检测原理与应用光电检测原理与应用秦积荣秦积荣 机械工业出版社机械工业出版社

2、19871987 总成绩总成绩100100分分, ,其中：其中： 闭卷笔试闭卷笔试8080 实验成绩和平时成绩实验成绩和平时成绩20%20% 绪论绪论 光电技术光电技术是一门以是一门以光电子学光电子学为基为基 础，综合利用光学、精密机械、础，综合利用光学、精密机械、 电子学和计算机技术，解决各种电子学和计算机技术，解决各种 工程应用课题的技术学科。工程应用课题的技术学科。 课程特点课程特点 （1 1）系统性）系统性 属于边缘交叉技术学科，涉及到许多属于边缘交叉技术学科，涉及到许多 技术内容技术内容 （2 2）实用性）实用性 是应用技术学科，有很强的实践性，是应用技术学科，有很强的实践性， 要求

3、有丰富的经验和技巧方法的灵活性要求有丰富的经验和技巧方法的灵活性 （3 3）先进性）先进性 活跃发展的学科，处于不断演变的过活跃发展的学科，处于不断演变的过 程程 光电技术与光电技术与 微电子技术微电子技术 是本世纪的是本世纪的 尖端、核心尖端、核心 科学技术；科学技术； 光电产业光电产业 是本世纪是本世纪 全球高科全球高科 技竞争的技竞争的 焦点；焦点； 光电技术主要研究光电技术主要研究光电信号的形光电信号的形 成、采集、变换、传送和处理的成、采集、变换、传送和处理的 原理和方法。原理和方法。 光电技术广泛地应用于工业、农光电技术广泛地应用于工业、农 业、文教、卫生、国防、科研和业、文教、卫

4、生、国防、科研和 家庭生活等各领域。家庭生活等各领域。 光学技术光学技术 处理的是空间处理的是空间 光强信息，它光强信息，它 具有多维、并具有多维、并 行、快速数据行、快速数据 处理等能力。处理等能力。 电子技术电子技术 处理的是一维处理的是一维 电量随时间的电量随时间的 变化，它有较变化，它有较 高的运算灵活高的运算灵活 性和变换精度。性和变换精度。 光电检测技术光电检测技术 光电检测技术是光电技术中光电检测技术是光电技术中最主最主 要、最核心要、最核心的部分。它是利用电的部分。它是利用电 子技术对光学信息进行检测，并子技术对光学信息进行检测，并 进一步传递、存储、控制、计算进一步传递、存储

5、、控制、计算 和显示等。和显示等。 光电检测技术从原理上讲可光电检测技术从原理上讲可 以检测一切以检测一切能够影响光量或光特能够影响光量或光特 性的非电量性的非电量。例如：位移、振动、。例如：位移、振动、 液位、浓度、温度、角度、粗糙液位、浓度、温度、角度、粗糙 度、转速度、转速等等。等等。 光电检测系统的组成光电检测系统的组成 紫外光（紫外光（1nm380nm1nm380nm） 可见光（可见光（380nm780nm380nm780nm） 红外光（红外光（780nm1mm780nm1mm） 光学色散、几何成像、分束、改光学色散、几何成像、分束、改 变传送方向、光的叠加变传送方向、光的叠加等光学

6、等光学 方面的处理。方面的处理。 把光信号转换成时序的串行电把光信号转换成时序的串行电 流或电压模拟量或数字量；流或电压模拟量或数字量； 放大电路、滤波电路、信号的转放大电路、滤波电路、信号的转 换换 集成电路（计算机、集成电路（计算机、DSPDSP、单片、单片 机机） 打印机、显示、光刻、绘图打印机、显示、光刻、绘图 电机驱动、电机驱动、 光电检测系统的特点光电检测系统的特点 分辨率高、灵敏度高；分辨率高、灵敏度高； 可测量多维信息；可测量多维信息； 可测量紫外光和红外光信息；可测量紫外光和红外光信息； 1 1、可以得到直接反映物质基本、可以得到直接反映物质基本 物理属性的信息；物理属性的信

7、息； 吸收系数、反射率、发光功能、吸收系数、反射率、发光功能、 应力应力等等；等等； 2 2、可以检测微弱的信息、测量、可以检测微弱的信息、测量 灵敏度高灵敏度高 夜视仪、光开关夜视仪、光开关等等；等等； 3 3、可以进行非接触式、远距离测量、可以进行非接触式、远距离测量 空间光通信、医疗设备、核反应空间光通信、医疗设备、核反应 堆堆等等的检测；等等的检测； 4 4、可代替人眼和人脑的部分功能，、可代替人眼和人脑的部分功能， 使光电检测系统智能化；使光电检测系统智能化； 机器人机器人 5 5、有高的可靠性和方法的灵活性；、有高的可靠性和方法的灵活性； 幅度测量、干涉测量幅度测量、干涉测量 6

8、6、可以进行高质量的复杂信息、可以进行高质量的复杂信息 处理和运算；处理和运算； 计算机处理、计算机处理、DSPDSP 非接触式检测非接触式检测 检测速度快、精度高；检测速度快、精度高； 检测对象范围宽；检测对象范围宽； 大量的相关应用；大量的相关应用； 沾污影响大；沾污影响大； 外界干扰光影响大；外界干扰光影响大； 使用温度范围小；使用温度范围小； 测量转速；物体表面；测距；激测量转速；物体表面；测距；激 光制导光制导 测量液体和气体浓度、透明度、测量液体和气体浓度、透明度、 混浊度；检测透明薄膜的厚度和混浊度；检测透明薄膜的厚度和 质量质量 辐射高温计、火警报警器、辐射高温计、火警报警器、

9、 热成像仪热成像仪 测量物体大小、位移量、测量物体大小、位移量、 运动速度、产品计数、光控运动速度、产品计数、光控 开关、防盗报警开关、防盗报警 检测位移量、振动、检测位移量、振动、 流体的浓度、折射率、流体的浓度、折射率、 运动速度运动速度 灵敏度和精度高，灵敏度和精度高， 动态范围大，但结动态范围大，但结 构复杂成本高构复杂成本高 光电检测技术的发展趋势光电检测技术的发展趋势 光电检测就相当于人的眼睛光电检测就相当于人的眼睛。虽然在灵敏度、。虽然在灵敏度、 精度、测量范围方面优于人眼，但在其它方面精度、测量范围方面优于人眼，但在其它方面 还逊于人眼（如它只能反映单一或少量复合信还逊于人眼（

10、如它只能反映单一或少量复合信 息）。随着大规模集成电路的发展，形成相似息）。随着大规模集成电路的发展，形成相似 于人眼视网膜的器件，使光电检测向人眼进一于人眼视网膜的器件，使光电检测向人眼进一 步靠近。步靠近。 通过更高程度的集成化，不断向着具有二维通过更高程度的集成化，不断向着具有二维 或三维空间图形，甚至包含有时序在内的四维或三维空间图形，甚至包含有时序在内的四维 功能功能探测器件发展探测器件发展。应用这些器件就能实现机。应用这些器件就能实现机 器人视觉或人工智能。器人视觉或人工智能。 光导纤维传感器的出现，为光电检测技术的光导纤维传感器的出现，为光电检测技术的 小型化小型化开辟了广阔前景

11、，光纤检测技术可以解开辟了广阔前景，光纤检测技术可以解 决传统检测方法难以解决或无法解决的许多问决传统检测方法难以解决或无法解决的许多问 题；光栅和莫尔条纹的应用，对光电检测的数题；光栅和莫尔条纹的应用，对光电检测的数 字化提供了有力条件。字化提供了有力条件。 随着微处理器技术的发展以及光电检测技术随着微处理器技术的发展以及光电检测技术 与它的紧密结合，光电检测技术将越来越与它的紧密结合，光电检测技术将越来越智能智能 化化。作为机器人的视觉系统已提到议事日程上，。作为机器人的视觉系统已提到议事日程上， 它直接影响着机器人的发展和完善。它直接影响着机器人的发展和完善。 对同学们的要求对同学们的要求 能正确理解各种光电探测器的基本工作原理及各能正确理解各种光电探测器的基本工作原理及各 种典型器件的应用特性。种典型器件的应用特性。 对光电探测中的光