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1、光電檢測(cè)技術(shù)介紹(一)檢測(cè)一、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)，并通過數(shù)字表示出這個(gè)倍數(shù)的過程。在自動(dòng)化和檢測(cè)領(lǐng)域，檢測(cè)的任務(wù)不僅是對(duì)成品或半成品的檢驗(yàn)和測(cè)量，而且為了檢查、監(jiān)督和控制某個(gè)生產(chǎn)過程或運(yùn)動(dòng)對(duì)象使之處于人們選定的最佳狀況，需要隨時(shí)檢測(cè)和測(cè)量各種參量的大小和變化等情況。這種對(duì)生產(chǎn)過程和運(yùn)動(dòng)對(duì)象實(shí)時(shí)檢測(cè)和測(cè)量的技術(shù)又稱為工程檢測(cè)技術(shù)。測(cè)量有兩種方式：即直接測(cè)量和間接測(cè)量直接測(cè)量是對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)
2、量時(shí)，對(duì)以表讀數(shù)不經(jīng)任何運(yùn)算，直接的出被測(cè)量的數(shù)值，如：用溫度計(jì)測(cè)量溫度，用萬用表測(cè)量電壓間接測(cè)量是測(cè)量幾個(gè)與被測(cè)量有關(guān)的物理量，通過函數(shù)關(guān)系是計(jì)算出被測(cè)量的數(shù)值。如：功率P與電壓V和電流I有關(guān)，即P=VI，通過測(cè)量到的電壓和電流，計(jì)算出功率。直接測(cè)量簡(jiǎn)單、方便，在實(shí)際中使用較多；但在無法采用直接測(cè)量方式、直接測(cè)量不方便或直接測(cè)量誤差大等情況下，可采用間接測(cè)量方式。光電傳感器與敏感器的概念傳感器的作用是將非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系得電量輸出，它本質(zhì)上是非電量系統(tǒng)與電量系統(tǒng)之間的接口。在檢測(cè)和控制過程中，傳感器是必不可少的轉(zhuǎn)換器件。從能量角
3、度出發(fā)，可將傳感器劃分為兩種類型：一類是能量控制型傳感器，也稱有源傳感器；另一類是能量轉(zhuǎn)換傳感器，也稱無源傳感器。能量控制型傳感器是指?jìng)鞲衅鲗⒈粶y(cè)量的變換轉(zhuǎn)換成電參數(shù)（如電阻、電容）的變化，傳感器需外加激勵(lì)電源，才可將被測(cè)量參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成電壓、電流的變化。而能量轉(zhuǎn)換型傳感器可直接將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成電壓、電流的變化，不需外加激勵(lì)源。在很多情況下，所需要測(cè)量的非電量并不是傳感器所能轉(zhuǎn)換的那種非電量，這就需要在傳感器前面加一個(gè)能夠把被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為該傳感器能夠接收和轉(zhuǎn)換的非電量的裝置或器件。這種能夠被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為可用電量的元器件或裝置成為敏感
4、器。例如用電阻應(yīng)變片測(cè)量電壓時(shí)，就需要將應(yīng)變片粘貼到售壓力的彈性原件上，彈性原件將壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變力，應(yīng)變片再將應(yīng)變力轉(zhuǎn)換為電阻的變化。這里應(yīng)變片便是傳感器，而彈性原件便是敏感器。敏感器和傳感器隨然都可對(duì)被測(cè)非電量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，但敏感器是把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為可用非電量，而傳感器是把被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為電量。二、光電傳感器是基于光電效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一種傳感器，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制、宇航和廣播電視等各個(gè)領(lǐng)域。光電傳感器主要噢有光電二極管、光電晶體管、光敏電阻Cds、光電耦合器、繼承光電傳感器、光電池和圖像傳感器等。主要種類表如下圖所示。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要選
5、擇適宜的傳感器才能達(dá)到預(yù)期的效果。大致的選用原則是：高速的光電檢測(cè)電路、寬范圍照度的照度計(jì)、超高速的激光傳感器宜選用光電二極管；幾千赫茲的簡(jiǎn)單脈沖光電傳感器、簡(jiǎn)單電路中的低速脈沖光電開關(guān)宜選用光電晶體管；響應(yīng)速度雖慢，但性能良好的電阻橋式傳感器以及具有電阻性質(zhì)的光電傳感器、路燈自動(dòng)亮滅電路中的光電傳感器、隨光的強(qiáng)弱成比例改變的可變電阻等宜選用Cds和Pbs光敏元件；旋轉(zhuǎn)編碼器、速度傳感器、超高速的激光傳感器宜選用集成光電傳感器。光電傳感器類型光電傳感器實(shí)例PN結(jié)PN光電二極管（材料采用Si，Ge，GaAs）PIN光電二極管（材料采用Si）雪崩
6、光電二極管（材料采用Si，Ge）光電晶體管（光電達(dá)林頓管）（材料采用Si）集成光電傳感器和光電晶閘管（材料采用Si）非PN結(jié)光電元件（材料采用CdS，CdSe，Se，PbS）熱電元件（材料采用（PZT，LiTaO3，PbTiO3）電子管類光電管，攝像管，光電倍增管其他類色敏傳感器（材料采用Si，α-Si）固體圖像傳感器（材料采用Si，有CCD型，MOS型，CPD型位置檢測(cè)用元件（PSD）（材料采用Si）光電池（光電二極管）（材料用Si）(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)
7、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
8、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)
