付小宁版“光电检测技术与系统”第九章-光电探测系统的.

1、第九* 差电探厠樂免的典型岌用§51在生活中的应用§93衣、食、住.行在安全及军事方面的应用2013-5-42安全方面的应用军事方面的应用§93§9.4§9S在工业方面的应用光束检测，红外成像检测.激光检测在农业方面的应用光电探测与诺贝尔科学奖2013-4-4ri2otft纪初以來比电探测系统在人类卞活中扮満了举足枠氓的角色。冇 r比电探测技术，人类甘次准确地测早了地丿趾禹；随着光电探测技术的发就， 人类战金町以操纵单个原光电技术的毎次突破，都对人类的牛活或科 学研究诩* 了沖击性的影响。没仃光电探测技术，就不会严生复卬机和数码相 机的诞牛；没

2、仃光电探测技术，我们尖至连仃声电影都看不到.光电探M技术作为现代信息技术的询端.它的发展依赖新的探测原理、并靠不 断创新的r艺和材料來实观-允电探测技术ft接W动了光电r材料的发展，促 进r先进制造技术的发機，创造r亚微來、深亚微來隼成电路，对地球科学和 人居环境也冇定的影响“任过山的一 I-年屮，光电探测系统任科学研究、工业、农业、国阴和仆、 资源号环境、林牧漁业序行业屮.都収得了长足的发展§91在生活中的摩用本P；宙对光也祁!q技术/匸我们主活卬的？$个方山i.衣、食、 住.彳n环境、I欠疗卫t等方血的用做一个简耍的介绍。9.1.1在服装方血的应用从棉花到眼装主要由纺纱.印染.服

3、装设汁、裁河等环疔构成。光 电技术在这些坏节的应用，促勺了祈的工艺机械设备和技术于段， 人人推动了服製行业的发展。(1) 棉花分级评定主牧:依据棉花的颜色.杂质仟駅、水分、纤维K度等特征。(2) 纤维检测纤维检测仪器利用光电于段检测棉纤维中短绒含彊纤维打结以及其 中灰T-杂质等情况。2013-4-4(3) 红外光谱纺织纤维鉴別和配纱纤维鉴别的原理足不同成分、含屋的纺织纤维負仃不同的红外吸收 光诜。通过与纺织纤维光谱图炸对比-可以实现纺织纤维答别和含锻分 析，相关数拥可用于纺机配纱，械至实现对混纺织物比例的疋吊分析。(4) 激光检测纱线激光器反射的光束经扩束品投射到被测纱线11,被测纱线扌为住部

4、 分光通屋，英余部分由后面配W的允电池接收，转换成光电流与光电压(5) 比电清纱光电淸纱器可以更粘确探测纱线的粗细变化，衍到相节、细节、棉结等 纱疵和纱支支数错W仿息同时对检测出井色.片质纤维洁除化纤. 毛发-并色纤维等杂丿朮 提高纱线品质、监测纟方纱I艺及设备运转怙况(6) 激光就点分析用光电方浪J找织物农血林点，主耍足根据疵点部位丫沟织物农面反射系 数q没仆枇点的织物农面反射系数不同。（7）激光检测起球织物用激光检测法对起球织物进行客观评价，是根据织物起球数n、球- 粒高度与单位面积I：球粒总投影mi枳來建立球粒分级标准的.将样品 耳其进行対比來评疋织物起球等级。（8）图像处理技术川r命匹

5、印染检验和花样设计I丨前计算机图像信息处理技术已经广泛应用J：在布匹卬染检验；另- 方面用在织物仿貞CAD系统中，利用织物仿貞模拟技术开发新产殆。（9）人体=维结构数据（1动测駅系统人体：维结构数据n动测战系统，Il：H的在于提供配合“2维服袈CAD 设计”及“计算机模拟试衣”的人体结构I维数据川丁制作重现人 体结构特征的服装。H特点足采用非接触式测駅，几仃测駅速度快、谋差小、测晴数 据多的特点.2013-4-49.1.2在食品、保健品、药品方血的应用仪品、保ftf品、药晶方面的问題叮以分为危害件安全问題.真伪问题. 数吊问题。（1）食品安金质竜监督近红外区域足描波K在780"252

6、6iiiii范围内的电磁波，上要是山于分rttt 动的II砒振性便分r振动从歴态向高能级跃迁时产生的，记求的上耍足 含氢基团C-H. 0-H. N-H. S-H、P-H等振动的倍频和合频吸收.近红外光ift分析技术的这些符点使紂它很适介丁测setwi中的水分、责 白丿贞、淀粉.脂肪、衲分.纤维等成分含屋。应用近红外光谱分析技术, 町以快速方便的确定食甜的成分含晴.检测出氏中的台出物质，区分假 仃伪劣产胡，从血垠人限度的保证&品安全。（2）农药残附检测根据|前我国果蔬相关标准和进出口检验耍求常齡的农残项II及限駅， 参考仃关女残W分析文献，采用气和色谱-质谱联用仪（GC-MS）电了2 山

7、源（EI）的选择离r （SIR）检测方式，M以实现对部分果蔬中107种 我留冇机农药（仇括耳构体）讲彳T快凍饰诜q收*。2013-4-46(3)多通道乎持式fr品安全检测仪<4)人別光电式0物分选机人熨)牡电式谷物分选机如人*分选机，它能从人* 中別出发黄、发黑的祷变大*。它由械动系统、光 电辨析、气动除杂等三个主要模块构成如图9.1J舉J光电监测 原理的多通道P持 式負品安金检测仪 能同时进行仃机磷 和氨隔屮酸酯类农 药、硝酸盐.亚硝 酸盐、铅.溉化物. 甲酔与吊门块等多 种检测指标.多个 样骷的现场测広， H貝有数抑:存储. 育询-结果打印等 功能.AM尢30M 丈米分w机*吉楫康a

8、i®«* Z升和I T*1«电荷2013-4-4(5) 瓜果成熟度检测仪在待检瓜果不必采摘卜來的悄况K 手持式瓜采成熟度检测仪口J用于方 便地检测瓜JC的成熟度，(6) 保他甜貞伪检测保健胡是啖W殊的仗卅1。j场上很多保健品有桔的包装，并吹嘘奇 特功效，悅来渴望健康的群众。在利益的驱便下，不法商人常常制造的 是名不制实的假货，很多假VH呆做品实际上仪仅是普通食站。2013-4-4B9.1.3居住、环境、环保方rfri的应用(1) 光电测试技术在建筑物施工过程屮的应川光电经纬仪.光电大顶仪.激光逍力等光电探测设备在建筑勒察及 施工过#中质戢监控方面中得到了广泛应川.

9、(2) 建筑材料及结构件内部峽陷的检测材料内沛缺陥的检测足无损检测中的乐浚内容，H前有东南人学-北 京航空航人人学、清华人学等单位的研究人M分别对玻璃钢内部脱粘、 a合材料内部分层缺陷-炭纤维混凝土某体界向艮缺陷零参种材料内部 缺陷进行了红外检测试验研究。员国的劳伦斯J:夫更尔实验空开发了双频红外热像检测系统-将 3-5屮n波长热像图和8-12问1波长热像W进行対比处理，去除山于表面 混乱引起的温度开常从而得出宜实的缺陷位K形状、人小和深度等参 数2013-4-4(3) 建筑外墙血饰血上粘贴质的检测座而防水层失效和墙面微裂-适成肉水湊iW-红外热像检测技术对以 检出水分渗入隐匿部位。市于空内热

10、扩散耳I光被吸收和传导均对便暴 ffi浊混部位与周边温度分布的差井，因而叮釆用红外热像技术加以检测 、分析判断。<4)建筑节能检测4评价作为辅助，段，红外热像技术通过检测建筑ra护结构的传热缺陷，进 而刈图I；的保温缺陷的统计对进行外墙的保温性能综介评价。(5) 在用建筑隐蔽泄漏的探测如K建筑物深层和对J：周ra的材料农现出热或凉，则其衣面的温度也 相应地表现出尚或低借助红外热像仪对探测出这一除层热或凉的位置 (热源法)O2013-4-410（6）光电火灾探测器比电感烟式火灾探测器体积 小.超薄、jES轻.便于安装 在空内天花板上。它根抓烟雾 的浓度.烟雾浓度的变化ft、 烟雾浓度的变化

11、速率等参数判 定火灾，从而减少了浜报。性 能远优于气諏电曲，类的火灾报 警器。人hj方面讲.光电测试技术 在废气监测.人气质呈评佔等 方而也仃取咚应用.仃效保障 了我们牛活环境、半存空间的 净、安全。2>9.1-2左用岸筑隱蔽池漏的红外敖猱3i戏2013-4-49.4在交通方面的丿“川<1）智能交涌监控系统智能交a监控系统和盖®很广如机场gfe道妄全监控茶统飞机起降妄全光电丽踪监控 系统机场周界安全夜覆曲32系统.机场奈区鸟群探测生控系统；晦洋渔业.港口码头.船 阳调度.觥道安全桂系统；程洋坏境/每背理/溥岸皱监控系统；船昭生产基地-犬里船 舶.谡逻®,舰

12、74;光电监控杀统：城防/«防/边防高空K®监控系统：2）光纤陀嫌导向导航光纤陀螺比机掠I5E嫖具有更多的优点，倍受世界各国关注.陀媒仪的应用在我们周0无 处不谆在。在交通倾城.飞机在飞行中使旅客感別十分平龟和舒适.是得益于PG5E仪掏成的航 向姿态勢专系统；在恢跑运循中隣着列车的健速，消15车庖摆动尤其高理转弯时的摆动. 葩要借助于陀仪<3车辆測連和安全a狡乐统对交爸豁门，红外洪光测速嵐达能哆有效地对人体无喜地实施牟辆测速.对驾驶员个 人両吉.已经出观丁可以越备的光电式安全驾系统；通过监测驾陂员呼吸.以排除權后驾 车；通过监测驾人员眼以保证驾驶人员非疲劳幵车（4）车

13、辆嬪校傲出捕助用密装校技术在车辆装配过程中保证车累肿平S.车轮的平衡；在汽车保养中 也有所谓“徹光四轮定位”除光全息检测轮胎由于轮胎表层下陰念的帔陷种类和大小不一要对轮胎适兰加戟，使峽陷和结构椿性以 表E骨部畸交的形弍表现出来E9.1-3所示方法是把光路杀统布迓在轮胎内侧，连同轮胎 一起S于持制的宾空罩内进行截圧加载照相准査.田913 舱跆內恻全想賊检为路2013-4-4（6）太阳能交通指示灯太阳能交通指示灯足种绿色能源，是光电检测技术在交通监管系统 中的应用。光电检测技术在交通监件系统中的丿卫用还有视频I橋视为。（7）厲高亮、大功率的LED伫号灯趙高亮、大功率的LED信号灯以具高亮度、烏町靠

14、性、低使用成本、 K耆命等特点得到城巾交通符理部门的育睐。2013-4-4§9.2在安全及军事方面的应用夜间及恶劣气候条件下口标的监控 防火监控伪装及隐蔽H标的识别光纤感温探测系统在隧道小的仗用921在安全方面的应用(1)(2)(3)(4)2013-4-4922在军爭方面的丿"川(1) 侦察号遥感光电侦察设爸广泛用从空间到水下的各个领域。(2) 夜视或观翻由于红外成像和夜视技术的发展-野战l2成为种車要的作战方式(3火力控制b种火炮采用)t电火控系统，即以红外光电跟踪瞄准I丨标，以激光测 跖來获wn标付:克和速度佶息，经il件机处理肩进行火力拎制，从而人 人捉诺火炮射山命屮

15、率。(4) 粘廊制导1确打击迢现代高技术战争中最重耍的攻击方式。(5近爆引佔导弹.炮弹和炸弹的近爆引倡对能杏仃效推毁H标至关爪鉴必须只 仃很高丫19町制1：和女全件。(6) 外形隐!：)外形陥q技术k耍冇以下几个力1仏胡弭溜物都冇大牛的隐M领，为 陰身研究捉出了一些等离了体隐身技术. 微波传播指示技术。 冇源隐身技术。(7) 视频隐身实现视频隐身的主耍技术途径冇： 持殊的涂料。 奇片的蒙皮。 变色的材料。 持殊的照明。 烟寥的屛蔽。2013-4-4(8) 通估野战光缆两端配以快速连接器。(9) 惯性导航激光陀螺和)t纤陀螺将广泛WJE机.舰船和航人器的惯性导航系 统。(10) 光电对抗和激光武

16、器光电制导.光电火控、光电引苗等的使用.构成对外种军爭H标的 严逼威胁，U成为电了战的不町分削部分。(11) 靶场测®?$种新住武器装条都耍通过靶场试验来检测、改进和完善。(12) 模拟训练同实弹训练和比，模拟训练可以节省人S的物力财力。§93在工业方面的应用光屯探测技术应用于工业过程a奥里的应用可相路分为光束檢测红处成像检测越光检測.931 丸束检测fe光束险测中.常见的有有无或变化慢测，位置控制，计&験陷栓测.<|)育无51153匕检测自珀装配机的侵入检测.適过检測、工作区安全检测-缺料检测、标志检测、电雯表转速检 训.铸諄(2)位置控制带状材料的对中控制

17、、长度控制.料径控制、液位检测-限连战光电开关.斜度检测.尊等.<3)计数产a计»气汎fi监测-转還监测.阳速或濟JX判别.竽等(4)喊陷检测检测有无盖子银缝检测.瘪轻检測.锌爹-2013-4-4932红外成橡检测国并60年代开始应用研究.主要用于金属、陶龙塑糾.標胶及发动机唠音胶 接喷量的检骏-关国A3X箭曾采用红外检外 关国洛克希诲公司用THUS红外横林检验仪 檢查CS -飞机的胶棲结构，能査出分层-脱枯及嫌窝中的水滴等-俄罗期用UK-lon §<快速 热惊仪能査出塑料-金属-蚩料胶緩结构中lOnrnrlOmm的脱枯裂纹的檢测一宜是无1«隍测界的难

18、® 而利用讷面所述的超声波红外热检测技术的优 势，却可以得到令人满意的结果.93-1是采用超声波厳励红外热检测需试件中裂紋的热 S宇列从中可以清楚看出裂坟的大小.形狀和取向铃UUUEPJ-l越声波咖红外热卷测铝试怦申裂纹的热图序列2013-4-420943激光检测澈光技术在无损枪测领城的应用始于七十年代初期-由于徹光本身所具有的独特性能. 便其左无摄检棚颂域的应用不断扩大，并逹渐形成了阪光全息-傲光敢斑-徼光超血光 嶽光倒时热成像等无损楼测新技;it.这些技术B于其在瑰代无揚检测方面具有他 垮能力而无可争议地成为无扬检训领城的新咸,员離比全息无检测枝术锻光敵斑无摘检测技术<4)

19、滋光轮廓测g技术2013-4-422醴光:与机器人结合2013-4-4§94在农业方面的应用有种光电枪呱1技:K在农亚方面的（2用是多®次的 处理种子(3)粮桶选种4)檢洒农作物的満虫青5)农E自幼浇水呆统主产大楣及仓社设备ffl度检叭农业产S预测§95光电探测与IS贝尔科学奖RS着对光电探测技术水身及应用研克的漆入光电探测技术成为為示翎质世界构成.生 命体机理的有力工貝-由比产生了一系列理论.方法和仪器设备，在恂理.化学.生物匡学 领城也成就了很多诺贝尔科学奖1902 年荷兰物理学家耶曼，丁 1896年发现钠的D谱线出现了谱线分裂.获物理学奖1911 年惟国维恩

20、 W发现热辐射规律一维恩位移11律利建立黑体辐射的维恩公式获 物理学奖1914 年惟国科学家粧，因发现品体的X射线衍射，获物埋学奖。1915 年英国科学家威廉亨利布拉格和威集劳伦斯布拉格父子.命“912年用X対线衍 对测足了NaCl品体的结构，从此开创了X射线品体结构分析的丙史获物理学奖1917 年英国科学家巴克拉发现X射线対元索的特征发射获诺贝尔物理学奖。232013-4-41918年徳国科学家普朗克因创龙戢屮论.发现棊木駅r获茁贝尔物理学奖.1919 年徳国科学家斯塔克因发观正离r射线的名幵勒的效应和光线衣电场中的分裂， 获物理学奖1921 年爻給德俞科学家燧W斯坦-斛明光电效W原理.获诺

21、贝尔物理学奖。1922 年丹麦科学家玻尔 W研结构及其轴射获诺贝尔物理学奖。1923 年美国密立根，因测呈电犷电荷.并研究光电效丿晒获诺贝尔物理学奖。1924年瑞典科学家西恪班.W研究X对线光谱学.获诺贝尔物理学奖1927年艾国康普顿.因发现散射X射线的波长变化：英国威尔逊，因发明对以看见带电 粒r轨迹的云雾亨而共同获得诺贝尔物理学奖1928 年英国科学家理血，W发现迫屮发勿T温度关系的垄本疋律获诺贝尔物理学奖2013-4-41930年印度科学家拉曼 W研究光的散射、发现拉燮效应.获诺贝尔物理学奖。1932年徳国科学家海森催，因捉出量了力学中的测不准原理，获诺贝尔物理学奖1936年奥地利赫斯因

22、发现宇宙細射；芙国安徳林，因发现在电门 而丿£同获诺贝尔 物理学奖.1943 年刚才刊赭维四1948 年英国布莱克特1953年荷工塞尔尼克，1954 年w在化学研究屮用同位索作示踪物.获诺贝尔化学奖W核物理和宇商轴射领域的一飞发现扶诺贝尔物理学奖。W发明相位签显微镜，获诺贝尔物理学奖。徳国坡恩，因对粒了波函数的统讣鱗容：德国W特凶发明符介计数法，而共同 获得诺贝尔物理学奖。1955 年艾国兰姆，因研究氢te了光谱的粘细绍构；关国库什，因梢密测駅山电r磯矩 I加共同扶得诺贝尔物理学奖。2013-4-4251964年卫国家汤斯苏联巴索夬.詳罗巫罗人W制成微波激射器和激光器而共同获得 茁W尔物理学奖。1966 年法m KJffr特勒 W发现、研究原于屮赫兹共嫌的）t学方法获诺贝尔物理学奖1971 年英国加傅尔 W发明金息照相技术.获诺夬尔物理学奖 1974年英国赖尔，