光电检测技术方案
随着科技的不断进步和人们对产品质量的要求越来越高，生产环
境中的检测需求也不断增加。在各种检测技术中，光电检测技术因其
非接触、高灵敏度、高速度等特性被广泛应用于自动化生产中。
光电检测技术简介
光电检测技术是借助各种光学元件和电子元件进行非接触式检测。它是一种现代的检测技术，主要用于检测物体的形状、位置、颜色、
亮度等物理参数，同时具有高速、高精度、高效、高可靠、非破坏性
等特点。目前，光电检测技术已广泛应用于专业仪器、摄影设备、光
波仪器、安全保护、自动化生产、数据处理、生物医学等领域。
在光电检测技术中，光源、检测器、透镜、光纤、滤光片、分析器、测量器件等光学元件是实现检测的重要基础。通过这些元件与电路、计算机等电子元件配合构成的检测系统，可以实现不同物理量的
测量和处理。
光电检测技术方案
光电传感器解决方案
光电传感器是最常用的光电检测设备，它在自动化生产中广泛应用。光电传感器包括反射型光电传感器、光电开关、光纤传感器、光
学编码器等，可以检测物体的存在、位置、大小、距离、速度等。
其中，反射型光电传感器适用于检测反光性物体，其工作原理是
通过接收光线反射回来的光信号，判断物体的存在或位置；光纤传感
器则可以检测非常小的物体，其原理是通过光纤的传导来检测物体的
大小和位置；光学编码器则可以检测物体旋转或线性运动的距离和速度。
在选用光电传感器时，需要根据被检测物体的特点和检测需求来
选择合适的光电传感器。同时，还需要考虑光源的选择、检测器的精度、检测距离等因素。
光电成像检测方案
光电成像检测方案是一种非常灵活、精度高、适用范围广的光电
检测技术。通过将光线射入到被测物体上，可以获取物体的图像，再
通过图像信号处理技术来实现检测结果的输出。
光电成像检测方案可以适用于物体的形状、颜色、大小等各种参
数的检测。其优点是非接触式检测，不会对被检测物体造成损伤，而
且可以进行高速、实时检测。
在光电成像检测方案中，相机是最常用的光学元件，不同的相机
有不同的分辨率和帧速率。此外，还需要考虑光源的选择、成像透镜
的配置、图像处理的算法等因素。特别是在工业生产中，光电成像检
测方案还需要考虑光学环境的复杂性，如光线的反射、漫反射等问题。
应用案例
自动化细分切割生产线
一家食品加工厂生产高品质薯片，在产品质量高的前提下提升生
产效率。为了达到这一目标，工厂引入了光电检测技术，建立了一条
自动化细分切割生产线。
该生产线采用高速反射型光电传感器，通过检测薯片表面的小坑洞，来确定薯片的大小和位置。同时，采用了光电成像检测方案，通
过相机和图像处理技术来检测薯片的颜色、形状等参数。
通过光电检测技术的应用，该生产线可以实现快速、高效地将原
料薯片进行细分切割，确保每个小薯片的质量一致，提高了生产效率
和产品质量。
玻璃瓶底面缺陷检测
在化妆品工厂的生产线上，需要对每个玻璃瓶进行底面缺陷检测，确保产品的质量。传统的人工检测方法效率低、质量难以保证，工厂
引入了光电检测技术，实现自动化检测。
该检测方案采用了相机和光源配置相结合的方式，通过检测瓶底
光线穿过的电极板亮度来识别缺陷。同时采用了反射型光电传感器，
利用物体反射的光线来确定瓶子的位置。通过图像处理算法，可以快
速准确地判断瓶底缺陷情况，并将不合格品分类处理。
通过光电检测技术的应用，该生产线可以实现自动化检测、高效
率和高质量的产品，保证了生产效率和产品质量的提高。
结论
光电检测技术是一种非常适用于自动化生产的检测技术，其特点
为非接触式、高速、高精度、高效、高可靠、非破坏性等。通过合理
的光学元件和电子元件的配置，可以实现目标物体在形状、位置、颜色、大小等物理参数的检测和处理。
光电检测技术在工厂生产线上的应用越来越广泛，主要应用于自动化细分切割、表面缺陷检测、尺寸控制、光学测量、图像识别等领域。对于提高生产效率、保证产品质量等方面都有着很大的帮助。
光电检测技术方案 随着科技的不断进步和人们对产品质量的要求越来越高，生产环 境中的检测需求也不断增加。在各种检测技术中，光电检测技术因其 非接触、高灵敏度、高速度等特性被广泛应用于自动化生产中。 光电检测技术简介 光电检测技术是借助各种光学元件和电子元件进行非接触式检测。它是一种现代的检测技术，主要用于检测物体的形状、位置、颜色、 亮度等物理参数，同时具有高速、高精度、高效、高可靠、非破坏性 等特点。目前，光电检测技术已广泛应用于专业仪器、摄影设备、光 波仪器、安全保护、自动化生产、数据处理、生物医学等领域。 在光电检测技术中，光源、检测器、透镜、光纤、滤光片、分析器、测量器件等光学元件是实现检测的重要基础。通过这些元件与电路、计算机等电子元件配合构成的检测系统，可以实现不同物理量的 测量和处理。 光电检测技术方案 光电传感器解决方案 光电传感器是最常用的光电检测设备，它在自动化生产中广泛应用。光电传感器包括反射型光电传感器、光电开关、光纤传感器、光 学编码器等，可以检测物体的存在、位置、大小、距离、速度等。 其中，反射型光电传感器适用于检测反光性物体，其工作原理是 通过接收光线反射回来的光信号，判断物体的存在或位置；光纤传感
器则可以检测非常小的物体，其原理是通过光纤的传导来检测物体的 大小和位置；光学编码器则可以检测物体旋转或线性运动的距离和速度。 在选用光电传感器时，需要根据被检测物体的特点和检测需求来 选择合适的光电传感器。同时，还需要考虑光源的选择、检测器的精度、检测距离等因素。 光电成像检测方案 光电成像检测方案是一种非常灵活、精度高、适用范围广的光电 检测技术。通过将光线射入到被测物体上，可以获取物体的图像，再 通过图像信号处理技术来实现检测结果的输出。 光电成像检测方案可以适用于物体的形状、颜色、大小等各种参 数的检测。其优点是非接触式检测，不会对被检测物体造成损伤，而 且可以进行高速、实时检测。 在光电成像检测方案中，相机是最常用的光学元件，不同的相机 有不同的分辨率和帧速率。此外，还需要考虑光源的选择、成像透镜 的配置、图像处理的算法等因素。特别是在工业生产中，光电成像检 测方案还需要考虑光学环境的复杂性，如光线的反射、漫反射等问题。 应用案例 自动化细分切割生产线 一家食品加工厂生产高品质薯片，在产品质量高的前提下提升生 产效率。为了达到这一目标，工厂引入了光电检测技术，建立了一条 自动化细分切割生产线。
光电传感器是基于光电效应将光电信号转换为电信号的一种传感器 光学系统的基本模型 光发射机-> 光学信道一>光接收机 光学系统通常分为：主动式，被动式。 主动式：光发射机主要由光源和调制器构成。 被动式：光发射机为被检测物体的热辐射。 光学信道：主要由大气，空间，水下和光纤。 光接收机是用于收集入射的光信号并加以处理，恢复光载波的信息。 光接收机分为：功率（直接）检测器，外差接收机。 光电检测技术特点： 1. 高精度：是各种检测技术中精度最高的一种：激光测距法测地球与月亮的距离分辨率达 1m 2. 高速度：光是各种物质中传播速度最快的。 3. 远距离，程量：光是最便于远距离传播的介质 4. 非接触性：光照到被测物体上可以认为是没有测量力，因此无摩擦。 5. 寿命长：光波是永不磨损的。 6. 具有很强的信息处理和运算能力，可将复杂信息并行处理。 光电传感器：1•直射型2反射型3辐射型 光电检测的基本方法有：1•直接作用法.2.差动测量法3补偿测量法4•脉冲测量法直接作用法：收被测物理控制的光通量，经光电转换后有检测机构直接得到所求被测物理量。 差动测量法：利用被测量与某一标准量相比较，所得差或数值比克反应被测量的大小。 光电检测技术的发展趋势： 1. 发展纳米，亚纳米高精度的光电测量新技术。 2. 发展小型的，快速的微型光，机，电检测系统。 3. 非接触，快速在线测量。 4. 发展闭环控制的光电检测系统。 5. 向微空间或大空间三维技术发展。 6. 向人们无法触及的领域发展。 7. 发展光电跟踪与光电扫描技术。 在物质受到辐射光的照射后，材料的电学性质发生了变化的现象称为光电效应 光电效应分为：外光电效应和内光电效应 光电导效应是一种内光电效应。 光电导效应也分为本征型和非本征型两类 光电导效应是非平衡载流子效应，因此存在一定的|弛豫现象|:光电导材料从光照开始到获 得稳定的光电流需要一定能的时间。弛豫现象也叫惰性。 光生伏特效应：与光照相联系的是|少数载流子|的行为。其寿命很短因此相应的检测器响应速度更快。
?光电二极管及其相关的前置放大器是基本物理量和电子量之间的桥梁。许多精密应用领域需要检测光亮度并将之转换为有用的数字信号。光检测电路可用于CT扫描仪、血液分析仪、烟雾检测器、位置传感器、红外高温计和色谱分析仪等系统中。在这些电路中，光电二极管产生一个与照明度成比例的微弱电流。而前置放大器将光电二极管传感器的电流输出信号转换为一个可用的电压信号。看起来好象用一个光电二极管、一个放大器和一个电阻便能轻易地实现简单的电流至电压的转换，但这种应用电路却提出了一个问题的多个侧面。为了进一步扩展应用前景，单电源电路还在电路的运行、稳定性及噪声处理方面显示出新的限制。 本文将分析并通过模拟验证这种典型应用电路的稳定性及噪声性能。首先探讨电路工作原理，然后如果读者有机会的话，可以运行一个SP IC E模拟程序，它会很形象地说明电路原理。以上两步是完成设计过程的开始。第三步也是最重要的一步（本文未作讨论）是制作实验模拟板。 1 光检测电路的基本组成和工作原理 设计一个精密的光检测电路最常用的方法是将一个光电二极管跨接在一个CMOS 输入放大器的输入端和反馈环路的电阻之间。这种方式的单电源电路示于图1中。 在该电路中，光电二极管工作于光致电压（零偏置）方式。光电二极管上的入射光使之产生的电流ISC从负极流至正极，如图中所示。由于CMOS放大器反相输入端的输入阻抗非常高，二极管产生的电流将流过反馈电阻RF。输出电压会随着电阻RF两端的压降而变化。 图中的放大系统将电流转换为电压，即 VOUT = ISC ×RF （1）
图1 单电源光电二极管检测电路 式（1）中，VOUT是运算放大器输出端的电压，单位为V;ISC是光电二极管产生的电流，单位为A;RF是放大器电路中的反馈电阻，单位为W 。图1中的CRF是电阻RF的寄生电容和电路板的分布电容，且具有一个单极点为1/（2p RF CRF）。 用SPICE可在一定频率范围内模拟从光到电压的转换关系。模拟中可选的变量是放大器的反馈元件RF。用这个模拟程序，激励信号源为ISC，输出端电压为VOUT。 此例中，RF的缺省值为1MW ，CRF为0.5pF。理想的光电二极管模型包括一个二极管和理想的电流源。给出这些值后，传输函数中的极点等于1/（2p RFCRF），即318.3kHz。改变RF可在信号频响范围内改变极点。 遗憾的是，如果不考虑稳定性和噪声等问题，这种简单的方案通常是注定要失败的。例如，系统的阶跃响应会产生一个其数量难以接受的振铃输出，更坏的情况是电路可能会产生振荡。如果解决了系统不稳定的问题，输出响应可能仍然会有足够大的“噪声”而得不到可靠的结果。 实现一个稳定的光检测电路从理解电路的变量、分析整个传输函数和设计一个可靠的电路方案开始。设计时首先考虑的是为光电二极管响应选择合适的电阻。第二是分析稳定性。然后应评估系统的稳定性并分析输出噪声，根据每种应用的要求将之调节到适当的水平。 这种电路中有三个设计变量需要考虑分析，它们是：光电二极管、放大器和R//C反馈网络。首先选择光电二极管，虽然它具有良好的光响应特性，但二极管的寄生电容将对电路的噪声增益和稳定性有极大的影响。另外，光电二极管的并联寄生电阻在很宽的温度范围内变化，会在温度极限时导致不稳定和噪声问题。为了保持良好的线性性能及较低的失调误差，运放应该具有一个较小的输入偏置电流（例如CMOS工艺）。此外，输入噪声电压、输入共模电容和差分电容也对系统的稳定性和整体精度产生不利的影响。最后，R//C反馈网络用于建立电路的增益。该网络也会对电路的稳定性和噪声性能产生影响。 2 光检测电路的SPICE模型
光电器件检测技术的研究和应用 光电器件是一种广泛应用于光电技术领域的器件，包括光电二极管、光敏三极管、光电探测器等。随着科技的不断进步，光电器件的应用越来越广泛，其中涉及到光电器件的检测技术愈发重要。这篇文章将讨论光电器件检测技术的研究和应用。 一、光电器件检测技术的现状 目前光电器件检测技术主要分为两类：非接触式检测技术和接触式检测技术。 非接触式检测技术主要应用于表面缺陷检测、尺寸、形状测量和表面光学性能等方面，例如，利用红外高清摄像机、激光扫描仪等技术实现无接触式三维测量。而接触式检测技术主要应用于电学参数测量等方面，例如，使用接触式测试仪器测量光电流、光电导等参数。 在现代工业技术中，光电器件比重越来越大，也就使得光电器件检测技术变得 更加重要。例如，太阳能电池、LED灯等环保节能设备，光电器件的检测技术不 仅可掌握生产质量，也是有效保证器件性能、可靠性的保障。 二、光电器件检测技术的研究方向 光电器件检测技术的研究方向主要有以下几个方面： 1、高效率和高精度的器件质量检测技术 光电器件处理器制造过程中难免会存在一些质量问题，如位移、畸变、亮斑等 问题，导致器件性能下降。因此，如何开发高效率且高精度的器件质量检测技术，是光电器件领域中的一项关键任务。 目前，利用如激光扫描仪、高清显微镜、红外线相机等先进的检测仪器，可有 效测量光电器件的尺寸、形状和光学特性等，但这些技术还需进一步完善。 2、器件参数的精确测量方法
光电器件参数的测量是光电器件检测技术研究中的一个重要方面。光电二极管、光敏三极管、光电探测器等器件的参数测试，对于开发和生产高效能的光电器件具有十分重要的作用。 目前，常见的光电器件参数检测主要是基于电学方法，例如，通过接触式、非 接触式测试仪器等测量光电流、光电导等参数，但这些方法有时会给误差带来一定影响，因此还需发展更为精确的测试方法。 3、器件故障检测与统计分析技术 光电器件的故障检测和统计分析技术，是保障设备安全、稳定运行的重要手段。例如，通过利用近红外光谱技术对LED器件故障进行无损检测等。 这方面的研究目前还需进一步发展，例如，通过挖掘大数据和人工智能等技术 手段，深入了解器件的故障状态及其原因，优化预防策略，最终达到减少光电器件故障率的目的。 三、光电器件检测技术的应用 光电器件的应用范围越来越广泛，涉及从通信、医疗到能源等多个领域，光电 器件检测技术也随之广泛应用。 1、光电器件的质量控制 在生产过程中，光电器件的质量控制至关重要。如，利用高精度的光电器件检 测仪器，可掌握产品的准确尺寸、形状、表面光学性能和永久强度等性能指标，使用合格的器件轻松实现设备的准确取样和排除质量问题，为保证设备的稳定使用提供保障。 2、光电器件的性能优化与开发 在工业技术上，光电器件的性能优化和开发需要借助光电器件检测技术，例如，LED灯的研发。通过光电器件检测技术，可暴露器件中存在的问题，并针对性地
光电二极管检测电路的工作原理及设计方案光电二极管检测电路是一种将光信号转换为电信号的装置，它广泛应 用于各种光学测量和控制领域。其工作原理是基于光电二极管的光电效应，通过将光信号照射到光电二极管上，使其产生电流输出，从而实现对光信 号的检测。 设计一种光电二极管检测电路需要考虑以下几个方面： 1.光电二极管的选择：要根据具体的应用需求选择合适的光电二极管。通常，选择感光面积大、光谱响应范围广、响应速度快、噪声低的光电二 极管。 2.光电二极管的放大电路：由于光电二极管输出的光电流较小，需要 经过放大电路放大后才能得到可用的电信号。常见的放大电路有共射放大 电路和差动放大电路。共射放大电路适用于单端输入，输出电压幅度大， 但可能存在信号漂移和温漂的问题；差动放大电路适用于双端输入，具有 较高的共模抑制比，但需要两个光电二极管。 3.滤波电路和信号处理：为了滤除噪声和杂散信号，可以在输出端串 联一个滤波电路，如低通滤波器或带通滤波器。如果需要对光信号进行进 一步的处理，如放大、转换、逻辑判决等，可以根据具体需求添加相应的 电路模块。 4.驱动电路：光电二极管通常需要外部电路来提供正向电流，以确保 其正常工作。驱动电路可以采用简单的电流源电路，或使用恒流源，以保 持光电二极管工作在恒定的工作点。 5.反馈电路：为了提高光电二极管的线性度和动态范围，可以添加反 馈电路。常见的反馈电路有负反馈和光电二极管自反馈两种。负反馈电路
可以减小非线性失真，提高稳定性和抗干扰能力；光电二极管自反馈电路可以提高光电二极管的速度和线性度。 6.实际布局和封装：在设计光电二极管检测电路时，需要考虑电路的实际布局和封装，以保证信号的完整性和稳定性。同时，要保持电路的抗干扰能力和可靠性。 总之，光电二极管检测电路的设计需要综合考虑光电二极管的特性、放大电路、滤波电路、信号处理电路、驱动电路、反馈电路等多个方面的因素。根据具体应用需求和预算，选择合适的器件和电路方案，并进行合理的布局和封装，可以实现高性能、低噪声和稳定可靠的光电二极管检测电路。
智能雷达光电探测监视系统单点基本方案 一、 欧阳光明（2021.03.07） 二、系统概述 根据监控需求： 岸基对海3~10公里范围内主要大小批量目标； 主动雷达光电探测和识别； 多目标闯入和离去自动报警智能职守； 系统接入指挥中心进行远程监控管理； 目标海图显示管理； 系统能够自动发现可疑目标、跟踪锁定侵入目标、根据设定条件进行驱散、同时自动生成事件报告记录，可以实现事故发生后的事件追溯，协助事故调查。 1. 项目建设主要目的 ➢为监控区域安全提供综合性的早期预警信息； ➢通过综合化监测提高处置和应对紧急突发事件的指挥能力。 2. 基本需求分析： 需配置全自动、全量程具备远距离小目标智能雷达探测监视和光电识别系统，系统具备多目标自动持续稳定跟踪、多种智能报警功能、支持雷达视频实时存储、支持留查取证的雷达视频联动回放功能等；同时后期系统需具备根据用户需求的功能完善二次开发能力。同时支持后续相关功能、扩点组网应用需求。
根据需求和建设主要目的，选型国际同类技术先进水平，拥有相关技术自主知识产权，具备二次技术深化开发的北京海兰信数据科技股份有限公司（2001年成立，2010年国内创业板上市，股票代码：300065，致力于航海智能化与海洋防务/信息化的国内唯一上市企业）的智能监视雷达光电系统。该系统在国内外有众多海事相关成熟应用案例，熟悉国内海事、海监、海警、渔政公务执法及救捞业务需求特点等。同时，该系统近期成功中标国内近年来相关领域多套（20套）雷达光电组网项目，充分说明该系统的技术领先及成熟应用的市场广泛接受度。 3. 项目建成后的主要特点 ➢全天候、全覆盖、全自动的立体化监控。该系统具备对多传感器信息融合的能力，确保对探测范围内雷达信息源、光电、AIS、GPS等设备信号源进行有机的融合和整合。 ➢系统具备了预警、报警、实时录取回放的综合功能。任何目标物进入雷达视距时，系统即开始进行监测。目标物触碰警报规则后，指挥室获得报警信号，同时联动设备综合光电锁定警报目标，以便驱离。整个过程系统实时记录、方便随时调用回放。 ➢系统技术水平国内领先。该系统中创新地采用了国际先进的“先跟踪后探测”算法技术对目标进行探测和跟踪，保证了在严苛条件下满足对目标地探测与持续跟踪能力。 ➢该系统采用先进的设计思想，开放灵活的系统网络架构，能够根据需求进行不同的组合和配置，系统可扩展性强。 ➢维护便捷，由于采用网络架构，获得用户授权后能连接到用户网络，可以远程支援维修维护系统，从而提高维护效率，
光电检测法的原理及应用 1. 概述 光电检测法是一种基于光电传感器原理的检测技术，通过光电传感器对光的反射、吸收和透过等响应进行测量和分析，以实现对物体或现象的检测和监测。光电检测法广泛应用于工业控制、环境监测、生物医学等领域，具有高精度、快速响应和非接触式等优点。 2. 原理 光电检测法基于光电传感器的工作原理，光电传感器主要有光电二极管、光敏电阻、光电管、光电三极管等类型，不同的光电传感器原理略有差异。 •光电二极管：基于半导体材料的P-N结原理，当光照射到P-N结区域时，会产生光生载流子，从而改变P-N结的电流特性。 •光敏电阻：基于光敏材料的电阻响应特性，当光照射到光敏电阻表面时，光敏材料的电阻值会发生变化。 •光电管：基于光电发射和电子倍增原理，当光照射到光电管的光阴极时，光电发射产生光电子，经过电子倍增器放大后形成电流信号。 •光电三极管：基于半导体材料的PNP或NPN结构，当光照射到光电三极管的光阴极时，产生的光生载流子导致管子的电流增大或减小。 3. 应用 3.1 工业控制 光电检测法在工业控制中广泛应用于物体的测距、测量和检测等环节。 - 通过测量物体到光电传感器的距离来实现物体的定位和识别。 - 利用光电传感器对物体的透光特性进行检测，判断物体是否存在或通过光电传感器检测物体的颜色。 3.2 环境监测 光电检测法在环境监测中可以用于空气污染、水质监测等方面。 - 利用光电传感器对空气中的颗粒物进行监测，例如PM2.5的浓度和粒子大小等。 - 利用光电传感器对水体的透明度进行检测，从而判断水质的清澈程度。 3.3 生物医学 光电检测法在生物医学领域有着重要的应用，例如血糖检测、血氧饱和度监测等。 - 利用光电传感器通过测量血液中的葡萄糖含量实现血糖检测。 - 利用光电传感器测量血液中的氧气饱和度，以监测患者的健康状况。
光纤监测系统建设技术方案 1.1 光缆人工监测维护现状分析 随着网络宽带需求的飞速增长，光纤通信技术在通信领域得到了越来越广泛 的应用。同时光纤故障在通信故障中所占的比例也随之提高，因为对光纤故障、 劣化发现以及位置查找的延迟而造成各种损失，以及维护成本的增加等问题正变 得日益严重。尤其是对于长途干线光缆、高速公路和铁路通信，因光缆距离往往 比较长，甚至于跨省市跨区域。采用传统人工维护的成本将大大增加，故障处理 的时效也难以得到保证。 高速公路光缆人工监测维护的劣势： 1、 光缆故障点查找各区域需配置大量的人工与设备资源； 2、 光缆人工检测频率低，难以及时发现潜在故障； 3、 维护人需要较高的OTDR 经验； 4、 无法进行光缆性能的纵向历史比较； 5、 故障定位复杂，不能及时判断是设备故障还是光缆故障; 6、 故障事后响应时间慢； 7、 无法预判光缆的事前损害； 8、 没有完整的数据记录与管理。 TL.2*! ■光境故障 ■板K 粒障 ■会设条柒故漳0交换机故障 口电源故障 口曲波故障 ■其它故静
1.2光缆在线监测系统概述 随着光缆长途传输和本地网规模迅速扩大，为了保障通信，提高光缆的可用率，同时弥补维护力量相对不足的缺点，客观上要求采用集中化的维护手段。一方面要及时掌握光缆网的运行状况，及时发现劣化趋势，防患于未然；另一方面当出现断纤时，能够快速响应，准确定位，缩短障碍历时。同时，大量与光缆维护和管理相关的施工、割接、维护等资料信息，都需要利用电子化的手段进行表报记录、处理和查询。 光缆线路自动监测系统利用计算机和通信技术以及光纤特性测试技术，对光纤传输网进行远程分布式实时监测、告警、故障分析、定位于一体，并将光缆线路的状态信息集中收集、处理和存储的自动化测控系统。四川XXXX依托XXXX集团强大的研发力量和在光领域20余年的专业技术积淀，将研发成果转化成实用型科技产品，着力于光通信系统、光网络技术、光传感技术的开发与应用。基于光功率的光纤损耗监测、OTDR技术的光纤性能分析等技术，研发出了k-55001光纤监测系统。 光纤监测系统由监测中心、监测站两部分构成。适用于对光缆进行标定，确定光缆里程与道路桩号的对应关系，需实际测量主线、上下立交匝道及进出站光缆的长度。通过把光纤监测系统所发出的测试光脉冲经过耦合注入到被测光纤上，将反射回来的光信号进行解调运算，得到光链路的长度，损耗，接头，故障位置等信息，对在线光纤进行可视化监控而不影响数据传输。 光纤监测系统是光缆线路维护发展的需要，它把光缆线路纳入到实时集中的监测维护当中。它能实时监测光纤的衰减情况，在出现故障时实时告警，并通过光衰减曲线辅助分析故障的原因，同时配合地理资源系统能精确定位故障点距离，保障及时、快速抢修及维护。光纤监测系统不仅仅是用自动替代人工，它更是维第2页 护水平和维护理念的升华。为排除故障和隐患提供依据，从而达到减少故障次数、缩短故障时间，提高光缆网的通信可靠性。
光电检测技术 第一章： 信息技术主要包括：1.电子信息技术、2.光学信息技术、3.光电信息 技术。 图1-2光电系统框图 图1-2中，光源产生的光是信息传递的媒介。 某光源与照明用光学系统一起获得测量所需的光载波，如点照明、平 行 光照明等。 某光学变换：光载波与被测对象相互作用而将被测量载荷到光载波上。 某光学变换是用各种调制方法来实现的。 某光信息：光学变换后的光载波上载荷的各种被测信息。 某光电转换：光信息经光电器件实现由光向电的信息转换。 某电信息处理：解调、滤波、整形、判向、细分，或计算机处理等。 光学变换与光电转换是光电测量的核心部分。 某光学变换通常是用各种光学元件和光学系统来实现的，如平面镜、 光狭缝、光楔、透镜、角锥棱镜、偏振器、波片、码盘、光栅、调制器、 光成像系统、光干涉系统等，实现将被测量转换为光参量（振幅、频率、 相位、偏振态、传播方向变化等）。
某光电转换是用各种光电变换器件来完成的，如光电检测器件、光电摄像器件、光电热敏器件等。 第二章： 2.人眼对光的视觉效能也称为视见函数。人眼的视网膜上布满了大量的感官细胞：杆状细胞和锥状细胞。某杆状细胞灵敏度高，能感受微弱光刺激。某锥状细胞感光灵敏度低，但能很好地区别颜色和辨别被视物的细节。 3.光度学中，为了表示人眼对不同波长辐射的敏感度差别，定义了一个函数V(λ)，称为“视见函数”（“光谱光视效能”）。 在明视情况，即光亮度大于3cd/m2时，人眼的敏感波长λ＝555nm 的视见函数（光谱光视效率）规定为1，即V(555)＝1。 4..照度(EV)：照度是投射到单位面积上的光通量，或者说接受光的面元上单位面积被辐射的光通量。若辐射光通量为dΦV，接收面元的面积是dA，那么照度EV=dΦV/dA，单位为勒克斯l某=lm·m-2。 5.光通量Φv：光通量又称为光功率，单位：流明［lm］。 光通量是按人眼视觉强度来度量的辐射量。与电磁辐射的辐射通量Φe相对应。光通量与辐射通量之间的关系可以用下式表示：0.78 VKme()V()dV(λ)是视见函数；0.38 Km是光功当量，它表示人眼在明视条件下，在波长为555nm时，光辐射所产生的光感觉效能，按照国际温标IPTS-68理论计算值 Km=680(lm/W)。
光电探测技术原理及应用 光电探测技术是一种利用光电效应或半导体电子学原理的探测 技术，广泛应用于光学、电子、通信、医学等领域。它具有高响 应速度、高灵敏度、低噪声等优点，是一种非常重要的技术手段。本文将简单介绍光电探测技术的原理和应用，为读者深入了解该 技术打下基础。 一、光电效应的原理 光电效应是指当光子射入物质后，能量被转移给物质的电子， 使得电子从物质中跃出并成为自由电子的现象。光电效应可以通 过金属或半导体材料来实现。金属中的光电效应称为外光电效应，半导体中的光电效应称为内光电效应。不同于离子束探测技术， 光电探测技术利用光电效应可以很方便地对物质进行非接触式探测。 二、光电器件的工作原理 光电器件是一种能够将入射光能转化为电信号的电子元器件。 常见的光电器件有光二极管和光电二极管。其工作原理大致相同。
当入射光子数量比较大时，通过光电效应，可以使光电器件中的载流子数量明显增加，导致器件的电流明显上升。根据光电效应的机理，我们可以将光电器件的灵敏度提高到非常高的水平。例如，在光电探测技术中，可以使用这种技术来实现非常高的灵敏度探测。 三、光电探测技术的应用 1. 光学成像 光电探测技术可以用于光学成像。常见的光学成像方法有X射线成像、CT扫描、磁共振成像等。通过将光电探测器置于图像传感器的后端，可以获得高分辨率、高灵敏度的成像技术。 2. 光通信 光电探测技术与光通信密切相关。光电探测器可以用于测量光信号的强度、波长、相位等参数，实现诸如光谱分析、衰减测量等的功能。光电探测器作为光通信系统中的重要组成部分，能够很好地保证光通信链路的各种性能指标。
光电精密检测的原理和应用 一、光电精密检测的原理 光电精密检测是一种利用光学和电子技术相结合，以光学元件和电子传感器为 核心的检测方法。其原理主要包括以下几个方面： 1.光学原理：光电精密检测利用光学原理对被测目标进行测量。通过光 学系统中的光源、透镜、滤波片等光学元件将光线引导到被测目标上，并收集反射或透射的光信号。光学原理中的光的折射、散射、反射等现象对光电检测结果有重要影响。 2.电子传感器：光电精密检测中的光信号需要通过电子传感器进行转换 和放大。常用的电子传感器有光电二极管、光敏电阻、光电管等。这些传感器能够将光信号转换为电信号，并经过放大、滤波等处理，为后续的数据处理和分析提供准确的输入。 3.信号处理：光电精密检测的信号处理是通过对电子信号进行采集、处 理和分析，从而得到被测目标的相关参数。信号处理可以包括滤波、放大、模数转换等步骤，最后将处理后的信号输出给用户进行判断和决策。 二、光电精密检测的应用 光电精密检测具有高精度、快速、非接触、不破坏被测目标等优点，因此在许 多领域都得到广泛的应用。以下是光电精密检测的一些主要应用领域： 1.制造业：光电精密检测在制造业中被广泛应用于产品质量检测和控制。 通过对产品尺寸、形状、表面缺陷等进行检测，可以及时发现问题，并对制造过程进行优化和调整。 2.医疗领域：光电精密检测在医疗领域中应用广泛，并起到了重要作用。 例如，通过光电检测技术可以对人体进行无创的测量，如血压监测、血氧饱和度检测等，提供及时的医疗信息。 3.环境监测：光电精密检测在环境监测中的应用也越来越多。通过光电 检测技术可以对大气污染物、水质、土壤等进行快速、准确的监测，为环境治理提供科学依据。 4.能源领域：光电精密检测在能源领域的应用主要体现在太阳能光伏发 电和风能发电方面。利用光电检测技术可以对光伏电池和风力发电机的工作状态进行监测和评估，提高能源利用效率。
光电探测技术Lt D
第一章： 1，光电检测系统的根本组成及各局部的主要作用？ 光源——光学系统——被测对象——光学变换——光电转换——电信号放大与处理[存储，显示，控制] 作用：光学变换：将被测量转换为光参量，有时需要光信号的匹配处理，目的是更好的获得待测量的信息。 电信号放大与处理的作用：存储，显示，控制。 第二章： 1、精密度、准确度、精确度、误差、不确定度的意义、区别。 答：精密度高指偶然误差较小，测量数据比拟集中，但系统误差大小不明确； 准确度高指系统误差较小，测量数据的平均值偏离真值较少； 精确度高指偶然误差和系统误差都比拟小，测量数值集中在真值附近； 误差=测量结果-真值；不确定度用标准偏差表示。 2、朗伯辐射体的定义？有哪些主要特性？ 答：定义：辐射源各方向的辐亮度不变的辐射源。特性：自然界大多数物体的辐射特性，辐亮度与观察角度无关。 3、光谱响应度、积分响应度、量子效率、NEP、比探测率的定义、单位及物理意义。 答：灵敏度又叫响应度，定义为单位辐射度量产生的电信号量，记作R，电信号可以是电流，称为电流响应度；也可以是电压，称为电压响应度。对应不同辐射度量的响应度用下标来表示。辐射度量测量中，测不同的辐射度量，应当用不同的响应度。 对辐射通量的电流响应度(AW-1 ) 对辐照度的电流响应度(AW-1 m 2 ) E 对辐亮度的电流响应度(AW-1 m 2 Sr)L 量子效率：在单色辐射作用于光电器件时，单位时间产生的的光电子数与入射的光子数之比，为光电器件的量子效率。 NEP：信噪比等于1时所需要的最小输入光信号的功率。单位：W。物理意义：反映探测器理论探测能力的重要指标。 比探测率：定义；物理意义：用单位探测系统带宽和单位探测器面积的噪声电流来衡量探测器的探测能力。 第三章： 1、光源的分类及各种光源的典型例子；相干光源和非相关光源包括哪些？ 答：按照光波在时间、空间上的相位特征，一般将光源分成相干光源和非相干光源；按发光机理可分为：热辐射光源，常用的有：太阳、黑体源、白炽灯，典型军事目标辐射；气体辐射光源，广泛用作摄影光源；固体辐射光源，用于数码、字符和矩阵的显示；激光光源，应用：激光器。相干光源：激光；非相关光源：普通光源。 2、对一个光电检测系统的光源通常都有哪方面要求？ 答：1.波长〔光谱〕特性2.发光强度〔光功率〕3.光源稳定性〔强度、波长〕 3、辐射效率和发光效率的概念及意义 答：在给定λ1～λ2波长范围内，某一辐射源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需比，称为该辐射源在规定光谱范围内的辐射效率；某一光源所发射的光通量与产生这些光通量所需的电功/率之比，就是该光源的发光效率。 4、色温，配光曲线的概念及意义 答：色温：如果辐射源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射出的光的颜色相同，那么黑体的这一温度称为该辐射源的色温。
光电测量实验技术的操作要点与优化方法 光电测量是一项重要的实验技术，广泛应用于物理学、化学、生物学等领域。 它通过测量光的强度、频率、波长等参数，来研究物质的性质和相互作用。在进行光电测量实验时，我们需要注意一些操作要点与优化方法，以确保实验的准确性和可靠性。 第一，调整光路径。在进行光电测量实验时，我们需要确保光线能够准确地照 射到检测器上。因此，我们要正确安装光源和检测器，使其与待测物体之间的光路径保持良好的对齐。在实验中，我们还可以使用透镜、凸透镜和凹透镜等光学元件来调整光路径，以获得所需的测量结果。 第二，选择适当的检测器。在光电测量实验中，不同的检测器适用于不同的测 量目的。常用的检测器包括光电二极管、光电倍增管和光电导轨等。我们需要根据实验的需求选择适当的检测器，并进行合适的校准和调试，以确保其灵敏度和线性度的要求。 第三，控制光的强度。在光电测量实验中，光的强度是一个重要的参数。为了 获得准确的测量结果，我们需要控制光源的强度，使其在合适的范围内。过强的光线可能会导致检测器饱和，从而影响测量的准确性。为了控制光的强度，我们可以使用光源的调节器或滤波器等装置来调整光的强度。 第四，选择合适的滤光片。在光电测量实验中，滤光片的选择是非常重要的。 不同的滤光片具有不同的透过率和波长选择性，我们需要根据实验的要求选择合适的滤光片。例如，如果我们需要测量特定波长的光线，就可以选择透过该波长的滤光片，从而排除其他波长的干扰。 第五，减小误差。在进行光电测量实验时，误差是难以避免的。为了减小误差，我们需要采取一些措施来提高测量的精确度。首先，我们可以进行多次测量并取其平均值，以减小随机误差。其次，我们要注意仪器的稳定性和灵敏度，以减小系统
光电传感与检测技术基本原理 一、光电传感与检测技术的基本概念 光电传感与检测技术是一种基于光电效应的测量和检测技术，通过光电传感器对光信号的感受和处理，实现对目标物体的测量、检测和控制。它利用光电传感器将光信号转换为电信号，通过对电信号的处理和分析，得到目标物体的相关信息。 二、光电传感与检测技术的基本原理 光电传感与检测技术的基本原理涉及光电效应、光电传感器和信号处理等方面。 1. 光电效应 光电效应是光与物质相互作用的基本过程。当光照射到物质上时，光子的能量被物质吸收，使物质中的电子发生跃迁，从而产生光电子或电子空穴对。光电效应包括光电发射、光电吸收和光电导三种基本形式。 2. 光电传感器 光电传感器是一种能够将光信号转换为电信号的器件。常见的光电传感器包括光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光电管和光电倍增管等。不同类型的光电传感器适用于不同的应用场景和测量要求。 3. 信号处理 光电传感与检测技术中的信号处理是指对光电传感器输出的电信号
进行放大、滤波、采样和转换等处理，以获得更准确、可靠的目标物体信息。信号处理的方法包括模拟信号处理和数字信号处理两种。 三、光电传感与检测技术的应用领域 光电传感与检测技术在各个领域都有广泛的应用，如工业自动化、环境监测、医疗设备、安防监控、光学通信等。 1. 工业自动化 光电传感与检测技术在工业自动化中常用于物体检测、测量和控制等方面。例如，通过光电传感器可以实现对产品的自动检测和分拣，提高生产效率和质量。 2. 环境监测 光电传感与检测技术在环境监测中可以用于气体浓度检测、水质分析、大气污染监测等。通过光电传感器可以实时监测和分析环境中的光信号，从而了解和评估环境的污染程度。 3. 医疗设备 光电传感与检测技术在医疗设备中的应用十分广泛，如血氧仪、血糖仪等。光电传感器可以通过测量和分析人体的光信号，实现对血氧、血糖等生理参数的监测和诊断。 4. 安防监控 光电传感与检测技术在安防监控中常用于人体检测、图像识别和运动跟踪等方面。通过光电传感器可以实时感知和分析目标物体的光
实验三十四光电转速传感器的转速测量实验 一、实验目的 了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。 二、基本原理 光电式转速传感器有反射型和透射型二种。 本实验装置是透射型的（光电断续器），传感器端部二内侧分别装有发光管和光电管，发光管发出的光源透过转盘上通孔后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有均匀间隔的6 个孔，转动时将获得与转速有关的脉冲数，将脉冲计数处理即可得到转速值。 三、实验器材 主机箱、转动源、光电转速传感器—光电断续器（已装在转动源上）。 四、实验步骤 1、将主机箱中的转速调节0～24V 旋钮旋到最小（逆时针旋到底）并接上电压表；再按图7-12 所示接线。将主机箱中频率／转速表的切换开关切换到转速处。 图7-12 光电传感器测速实验 2、检查接线无误后，合上主机箱电源开关。 在小于12V 范围内（电压表监测），调节主机箱的转速调节电源（即调节电机电枢电压），观察电机转动及转速表的显示情况。 3、从2V 开始每增加1V 记录相应电机转速的数据（待转速表显示比较稳定后读取数据）。 电压 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 转速
画出电机的V-ｎ特性曲线（电机电枢电压与电机转速的关系）。 实验完毕，关闭电源。 五、思考题 已进行的实验中用了多种传感器测量转速，试分析比较一下哪种方法最简单、方便。
实验三十五光电传感器控制电机转速实验 一、实验目的 了解智能调节器和光电传感器（光电断续器—光耦）的应用，学会智能调节器的使用。二、实验原理 利用光电传感器检测到的转速频率信号经F/V 转换后作为转速的反馈信号，该反馈信号 与智能人工调节仪的转速设定比较后进行数字PID 运算，调节电压驱动器改变直流电机电枢电压，使电机转速趋近设定转速（设定值：400 转／分～2200 转／分）。 转速控制原理框图如图7-13 所示。 图7-13 转速控制原理框图 三、实验器材 主机箱、转动源。 四、实验步骤 1、设置调节器转速控制参数 按图7-15示意接线。检查接线无误后，合上主机箱上的总电源开关。将控制对象开关拨到Fi 位置后再合上调节器电源开关。仪表上电后，仪表的上显示窗口（PV）显示随机数或HH 或LL；下显示窗口（SV）显示控制给定值（实验值）。 按SET键并保持约 3 秒钟，即进入参数设置状态。 如设置中途间隔10 秒未操作，仪表将自动保存数据，退出设置状态。 图7-15 控制电机转速实验接线示意图
光电检测方法 2.1直接探测 2.1.1基本物理过程 直接探测是将待检测的光信号直接入射到光探测器的光敏面上，由光探测器将光信号直接转化为电流或电压，根据不同的要求，再经后续电路处理，最后获得有用的信号。 一般，光探测器前可采用光学天线，在其前端还可经过频率滤波和空间滤波处理。这是为了进一步提高探测效率和减小杂散的背景光。 信号光场可表示为()cos S E t A t ω=，式中，A 是信号光电场振幅，ω是信号光的频率。则其平均功率P 为 （2.1.1） 光探测器输出的光电流为 （2.1.2） 若光探测器的负载电阻为L R ,则光探测器输出的电功率为 （2.1.3） 光探测器输出的电功率正比于入射光功率的平方。从而可知，光探测器对光的响应特性包含两层含意，其一是光电流正比于光场振幅的平方，即光的强度；其二是电输出功率正比于入射光功率的平方。如果入射信号光为强度调制（TM ）光，调制信号为()d t 。从而得
（2.1.4） 式中第一项为直流项，若光探测器输出有隔直流电容，则输出光电流只包含第二项，这就是直接探测的基本物理过程，需强调指出，探测器响应的是光场的包络，目前，尚无能直接响应光场频率的探测器。 2.1.2信噪比 设入射到光探测器的信号光功率为S P,噪声功率为n P，光探测器输出的信号电功率为P S，输出的噪声功率为P N。可得 （2.1.5） 根据噪声比的定义，则输出功率信噪比为 （2.1.6） 从上式可以看出 I.若，则有 （2.1.7） 输出信噪比等于输入信噪比的平方。由此可见，直接探测系统不适于输入信号比小于1或者微弱光信号的探测。 II.若，则
光电检测原理与技术课程设计 光电准直系统
一、引言 准直系统是利用光学自准原理，利用小角度测量或可转化位小角度测量的一种常用技术测试仪器。所谓光电准直系统就是光学准直系统与光电技术结合的产物。它具有测量精度高的优点，在精密，超精密定位方面有重要的作用。 小角度测量有多种方法，本实验主要采用平面反射镜的光学杠杆原理，在探测光斑移动时使用CCD来经行图像的采集。 关键字：光学杠杆光学准直系统望远镜系统照明系统 CCD 二、基本原理： （一）光学准直系统的基本原理 2.1.1准直系统 这部分系统，通常是由光源，位于物镜焦平面上的分划板和物镜三部分组成，望远镜实际上是准直装置的你应用，它是将入射的平行光在其焦平面上，然后再用目镜直接观察光斑的变化。 图2.1 准直系统原理 图2.2 望远镜系统工作原理 一个准直管和一个望远镜组合，两个装置的光轴在一条直线上，我们将看到从发光点F发出的光线通过准直管的物镜变为平行于主光轴的光束，进入望远镜的物镜之后在汇聚到F点；同样发自焦平面上另一点F1的光线射出准直管后变成方向平行与光轴的光束，它在进入望远镜后汇聚于其焦平面的F1点。因此，线位移之比等于两系统焦距之比。由于平行光束成像的位置位移的由他的方向所确定，而不受平行光束在进入透镜前所走过的距离的影响，所以与发光点F及F1相关的像F及F的位置不依赖于准直管和望远镜之间的距离。 在准直管的前面放置一个全反射镜，准直管发出的平行光束再由它本身来接受，就相当与集准直管与望远镜一体，这就是准直的原理。 将一个刻度线的图像以平行光束（准直光）的形式投射到反射镜上，该反射镜将其光束反射回准直系统。如果反射镜与光轴垂直则光束将返回其自身。如果