光學(xué)測試技術(shù)光電技術(shù)

光學(xué)測試技術(shù)光電技術(shù)第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日一、光電信號檢測電路第二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日恒流源型光電檢測器右圖是恒流源型光電探測器的伏安特性：輸出電流隨器件端電壓增大變化不大。如光電管、光電倍增管、光電二極管、光電三極管等。第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日電流放大型信號放大電路輸入阻抗：Zin=Rf/(A+1)，當開環(huán)放大倍數(shù)A=104，反饋電阻為100K時，輸入阻抗為10，此時光電二極管工作在近似短路電流狀態(tài)，響應(yīng)速度高，放大器噪聲低。輸出電壓：U=IscRf=RfSΦ，與輸入光通量成正比。適用于弱信號檢測。第四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日電壓放大型信號放大電路電壓放大型：放大器的漏電流很小，輸入阻抗很大。當負載電阻為1M以上時，光電二極管工作在接近開路狀態(tài)。輸出電壓：U=-AUoc=-AUTln(SΦ/Io)與輸入光通量對數(shù)成正比。A=1+R2/R1第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日阻抗變換型信號放大電路阻抗放大型：將高阻抗的電流源轉(zhuǎn)換成低阻抗的電壓源。輸出電壓：Uo=IRf=RfSΦ，采用場效應(yīng)管放大。電路的時間特性比較差，適用于緩變信號放大。第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日二、光電信號的變換和檢測第七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日1、時變光信號的直接檢測光信號的測量可以是振幅型的、頻率型的和相位型的。直流的或者變化緩慢的信號采用振幅測量法，而時間脈沖信號采用頻率或相位測量。振幅測量的相對誤差可達10-2~10-4，頻率測量可達10-6以下。第八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光信號的振幅測量單通道測量系統(tǒng)：直讀法(直接讀出光信號幅度)、指零法(通常用于測量偏振度等光信號，有較高的精度)；雙通道測量系統(tǒng)：用于克服單通道測量時入射光輻射波動導(dǎo)致的系統(tǒng)不穩(wěn)定。通常有差動法、比較法和交替法。在差動法中，信號的變化采用差值控制，而在比較法中采用比例控制。差動法和比較法中采用指零讀數(shù)時，類似于電橋平衡。交替比較法采用單個光電接收器，用于克服前面二種方法中接收器差異導(dǎo)致的測量誤差。第九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光信號的頻率測量波數(shù)測量：通過測量光通量隨時間變化的周期數(shù)來檢測被測值的方法稱作波數(shù)測量或波形測量。常用場合為干涉法測量位移(如邁克爾遜干涉儀)、測量微小角度或長度(如等厚干涉法)等等；頻率測量：測量光通量變化頻率的方法。例如采用干涉儀測量物體運動的速度等。被測信息的規(guī)律是周期性的，則可考慮采用頻率測量方法。與振幅測量方法相比較，頻率測量具有很高的測量精度。第十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光信號的相位測量相位法光波測距：調(diào)制的光信號的相位信息可以用來測量距離信息，這種測量方法被廣泛應(yīng)用于照相機中。第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光信號的時間測量脈沖激光測距儀和激光雷達：發(fā)射一個激光脈沖，接收反射回來的激光脈沖，通過測量二個脈沖之間的時間差得到距離信息。第十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日作業(yè)：

在光學(xué)探測技術(shù)中，有一種技術(shù)稱作相干探測或者干涉探測或者光外差探測。它被廣泛地應(yīng)用到雷達監(jiān)測中。請敘述該檢測技術(shù)的基本原理。第十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日2、時變光信號的調(diào)制檢測對光信號進行調(diào)制，將待測信息加載到光信號中達到測量目的。調(diào)制技術(shù)可改善光電系統(tǒng)的工作品質(zhì)，提高信噪比和靈敏度，是光電檢測系統(tǒng)中常用的方法。第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光信號調(diào)制分類按時空狀態(tài)分：時間調(diào)制(載波隨時間和信息變化)、空間調(diào)制(載波隨空間位置變化后再按信息規(guī)律調(diào)制)、時空混合調(diào)制(載波隨時間、空間和信息規(guī)律變化)；按載波波形和調(diào)制方式分類：直流載波(載波不隨時間變化、只隨信息變化)、交變載波(載波隨時間周期變化)、連續(xù)載波(調(diào)幅波、調(diào)頻波、調(diào)相波)、脈沖載波(脈沖調(diào)寬、調(diào)幅、調(diào)頻等)。第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日連續(xù)波調(diào)制第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光信號振幅調(diào)制規(guī)定V(t)小于1，m為調(diào)制(深)度，且小于等于1；可選擇帶通濾波器提高信噪比。帶寬：ω-Ω~ω+Ω第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光信號頻率調(diào)制可選擇帶通濾波器提高信噪比。帶寬：ω-Ω~ω+Ω第十八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光信號頻率調(diào)制可選擇帶通濾波器提高信噪比。帶寬Bf：ω0-Ω~ω0+Ω第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光信號頻率調(diào)制第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光信號脈沖調(diào)制將直流光通量用斬光盤調(diào)制，可得到連續(xù)的光脈沖載波。這種脈沖調(diào)制可實現(xiàn)對光脈沖信號的幅度、重復(fù)頻率、脈寬、相位等參數(shù)或者它們的組合按調(diào)制信息改變。此外，還可其他參量進行調(diào)制，如對光信號的偏振特性參數(shù)調(diào)制、對光信號傳輸方向調(diào)制等。第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日調(diào)制器機電調(diào)制器：如調(diào)制盤、斬波器等；光控調(diào)制器：電光效應(yīng)、聲光效應(yīng)、磁光效應(yīng)等；輻射調(diào)制器：給輻射源供電的電源調(diào)制。第二十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日調(diào)制信號的解調(diào)(檢波)解調(diào)是調(diào)制的反過程；調(diào)制是將信號頻譜向高頻方向變換，解調(diào)則是將信號頻譜復(fù)原。第二十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日調(diào)幅信號的解調(diào)解調(diào)是信號變換的非線性過程，利用非線性元件實現(xiàn)；二極管檢波：具有直線律檢波特性；信號中直流成份通過隔直處理。應(yīng)用低通濾波器濾去高頻成份后得到：第二十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日三、光電信號的變換形式和檢測方法利用幾何變換的光電檢測方法：將光學(xué)現(xiàn)象看作是直線傳播的結(jié)果。主要用于測量物體的幾何量如長度、位移、速度等。利用物理變換的光電檢測方法：將光學(xué)現(xiàn)象看作是電磁波傳播的結(jié)果。利用光的衍射、干涉、光譜、能量等進行光電