光电技术与光电检测技术概述
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什么是光电检测?光电检测技术介绍光电检测是一种物理测量技术,是指通过对物体表面上的光线、电磁波或其他电磁辐射进行检测和分析,获取物体相关的信息、性质或状态的一种检测方法。
光电检测技术具有非破坏性、灵敏度高、响应速度快等特点,广泛应用于国防、医疗、工业、交通以及生物科学研究等领域,具有广阔的应用前景。
光电检测技术主要包括以下几种类型:1. 光谱检测技术光谱检测技术是指通过对物体发出的、经过或反射的光谱进行测量和分析,确定物体成分、物质状态、色彩、温度、湿度等属性的一种检测方法。
常见的光谱检测技术包括紫外光谱、可见光谱、红外光谱、拉曼光谱、荧光光谱等。
这些技术广泛应用于顶级研究、材料科学、食品安全、药物研发以及环境保护等领域。
2. 光电子技术光电子技术是指将光电转换效应与电子学技术相结合,制造光电子器件,实现对物体光辐射信号的识别,从而获取相关信息、性质或状态的一种检测技术。
光电子技术的主要应用包括光电传感器、光电防御、光电测量等。
其中,光电传感器是一种能够将物理量转换成为光学信号的检测技术,具有反应速度快、灵敏度高、抗干扰性能好等特点,在机器人、智能家居、汽车安全等领域得到广泛应用。
3. 光学成像技术光学成像技术是指利用物体表面反射的光线,经过光学技术的成像处理和分析,获得物体的二维或三维图像和特征信息的一种检测技术。
常见的光学成像技术包括数字摄像、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等。
这些技术广泛应用于医疗诊断、金属材料分析、标志检测、行车记录仪等领域。
4. 光学测量技术光学测量技术是指利用光学技术进行测量和分析,获得物体的尺寸、形态、位移、速度、加速度等相关物理量的一种检测技术。
常见的光学测量技术包括激光干涉测量、光学遥感测量、相位测量、散斑成像测量等。
这些技术广泛应用于机电设备检测、材料工程、建筑施工、航空航天等领域。
光电检测技术已经成为现代科学技术的重要组成部分,能够帮助人们更好地认知世界、研究科学、提高生产效率。
光电检测技术概述光电检测技术是指利用光学和电子技术结合,通过检测光信号的特征和变化来实现对目标物体或环境的测量、监测和控制的一种技术。
光电检测技术被广泛应用于光学通信、光学测量、光学成像、光学传感、光学信息处理、光学控制等领域,具有高精度、非接触、快速响应、无污染、易自动化等优点。
光电检测技术的基本原理是利用光电器件将光信号转换为电信号,再通过电子器件进行信号处理和判定,最后通过控制单元实现对目标物体或环境的测量、监测和控制。
光电器件包括光电二极管、光电三极管、光敏电阻、光电导、光电二极管等,电子器件包括放大器、比较器、数字信号处理器、逻辑电路等,控制单元可以是微处理器、机器人等。
1.光学通信:光电检测技术在光学通信中起着关键作用,光电检测器件用于接收和检测光信号,通过电子器件进行信号处理和解码,实现信息的传输和交流。
光电检测技术在光纤通信、激光通信、无线光通信等领域得到广泛应用。
2.光学测量:光电检测技术在光学测量中可以实现对物体或环境的位置、形状、尺寸、颜色等参数的测量。
例如,在工业生产中,利用光电检测技术可以实现对产品的自动检测和测量,提高生产效率和质量;在环境监测中,可以利用光电检测技术对大气污染、水质污染等进行监测和检测。
3.光学传感:光电检测技术在光学传感中可以实现对环境参数的测量和监测。
例如,利用光电检测技术可以实现对温度、湿度、压力等物理量的测量;利用光电检测技术可以实现对气体、液体、固体等化学参数的测量。
4.光学成像:光电检测技术在光学成像中可以实现对目标物体的拍摄和图像处理。
例如,在医学影像中,利用光电检测技术可以实现对人体内部器官的成像和检测;在遥感影像中,利用光电检测技术可以实现对地球表面的成像和监测。
总结起来,光电检测技术是一种利用光学和电子技术结合的技术,广泛应用于光学通信、光学测量、光学成像、光学传感等领域。
光电检测技术具有高精度、非接触、快速响应、无污染、易自动化等优点,为现代工业生产、环境监测、医学诊断等提供了有力的技术支持。
光电技术与光电检测技术概述摘要:光电技术是以激光,红外,微电子等为基础旳,由光学、精密机械、电子和计算机技术结合而成旳高新技术。
光电检测技术是光电技术中最重要最核心旳部分,它重要涉及光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息旳光电解决技术等。
如用光电措施实现多种物理量旳测量,微光、弱光测量,红外测量,光扫描、光跟踪测量,激光测量,光纤测量,图象像测量等。
它集中发展了光学和电子固有旳技术优势,形成了许多崭新功能和良好旳技术性能,在国民经济、国防、科学研究等各方面有着广泛旳应用和巨大旳潜力,成为新技术革命时代和信息社会旳重要技术支柱,受到了各方面注重,从而得到了迅速发展。
核心词:光电技术光电检测技术引言在目前信息化社会中,光电技术已成为获取光学信息或提取他信息旳手段。
它是人类能更有效地扩展自身能力,使视觉旳长波延长到亚毫米波,短波延伸至X射线、γ射线,乃至高能粒子。
并且可以在飞秒级记录超迅速现象,如核反映、航空器发射等旳变化过程。
并且光电检测技术是一种非接触测量旳高新技术,是光电技术旳核心和重要构成部分。
通过光电检测器件对载荷有被检测物体信息旳光辐射进行检测,并转换为电信号,经检测电路、A/D变换接口输入微型计算机进行运算、解决,最后得出所需检测物旳几何量或物理量等参数。
因此,光电检测技术是现代检测技术旳重要手段和措施,是计量技术旳一种重要发展方向。
一、光电技术与光电检测技术旳含义现代科学技术发展旳一种明显性特点是纵横交叉,彼此渗入,边沿科学不断露头和进展迅速。
由于光学现象可以进行近似线性化使它可以采用有关线性系统旳一般原理,因此在电系统中旳许多行之有效旳理论和分析措施都可以移植到光学中来。
随着大规模集成电路旳发展,光学也开始向集成化发展。
光电技术是以激光,红外,微电子等为基础旳,由光学、精密机械、电子和计算机技术结合而成旳高新技术。
它集中发展了光学和电子固有旳技术优势,形成了许多崭新功能和良好旳技术性能,在国民经济、国防、科学研究等各方面有着广泛旳应用和巨大旳潜力,成为新技术革命时代和信息社会旳重要技术支柱,受到了各方面注重,从而得到了迅速发展。
光电知识点总结光电技术是一门涉及光和电的交叉学科,主要研究光和电能量之间的相互转换和作用规律。
光电技术涉及到光电器件的设计、制造和应用,涵盖了光电转换、光电检测、光电调制等方面的内容。
光电技术已经成为现代科技发展的重要领域,在通讯、医疗、能源、环境等领域都有着广泛的应用。
一、光电效应1. 光电效应概述光电效应是指材料受到光照射后,发生电子的发射、传输或者输运现象的过程。
光电效应包括外光电效应和内光电效应两种。
外光电效应是指光照射在材料表面,引起材料表面电子的发射,产生光电流现象;内光电效应是指光照射在材料内部,通过光生载流子(电子-空穴对)的发生,从而产生光电流。
2. 外光电效应外光电效应是指光照射在金属或半导体表面时,引起金属或半导体表面电子的发射,产生光电流现象。
外光电效应是实现光电转换的关键过程,应用广泛。
3. 内光电效应内光电效应是指在光照射下,材料内部的电子-空穴对的产生和输运过程。
内光电效应是光电器件的工作原理,包括光电二极管、太阳能电池等。
二、光电器件1. 光电二极管光电二极管是一种能够将光信号转化为电信号的光电转换器件。
光电二极管分为光电探测二极管和光发射二极管两种。
光电探测二极管是将光信号转化为电信号的光电器件,主要应用于光通信、光电传感等领域。
光发射二极管是将电信号转化为光信号的光电器件,主要应用于光通信、显示屏等领域。
2. 光电场效应器件光电场效应器件是一种基于光电效应的半导体器件,主要包括光电场效应晶体管、光电场效应器件。
光电场效应器件主要应用于光电调制、光电开关等领域。
3. 太阳能电池太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的光电转换器件,是目前能源领域的热门技术之一。
太阳能电池主要包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池等。
4. 光电晶体管光电晶体管是一种能够实现光电转换的半导体器件,是现代光电器件中最重要的一种。
光电晶体管主要应用于光电检测、光电调制、光电放大等领域。
光电检测技术摘要:光电检测技术是一种利用光电效应来检测和测量物体的技术。
本文将介绍光电检测技术的原理和应用领域,探讨光电检测技术的优势和局限,并展望其未来发展方向。
第一部分:光电检测技术的原理1.1 光电效应的基本原理光电效应是指当光照射到特定材料表面时,产生光电子和电子的释放现象。
光电效应包括光电发射效应和光电吸收效应两种情况。
在光电检测技术中,一般利用光电发射效应来实现光电测量。
1.2 光电检测元件在光电检测技术中,常用的光电检测元件包括光电二极管、光敏电阻、光电倍增管等。
这些元件能够将光信号转化为电信号,并进行相应的电路处理。
1.3 光电检测技术的基本原理光电检测技术利用光电效应的原理,将光信号转化为电信号,并通过电路处理和分析得到所需的测量结果。
光电检测技术可以实现对光强度、光功率、光频率等参数的测量。
第二部分:光电检测技术的应用领域2.1 工业自动化光电检测技术在工业自动化领域中有广泛的应用。
例如,光电传感器可以用于检测物体的位置、速度和形状等信息,从而实现对生产流程的控制和优化。
2.2 无损检测光电检测技术可以用于无损检测领域,例如对材料的缺陷、组织结构和磨损程度进行检测和分析,从而提高材料的品质和可靠性。
2.3 生物医学在生物医学领域中,光电检测技术可以用于血氧测量、生物分子测量、细胞成像等应用。
例如,光电子学显微镜可以观察和研究微观生物结构。
2.4 环境监测光电检测技术在环境监测领域中被广泛应用。
例如,光电二极管可以用于光强度的测量,从而监测光照强度对环境的影响。
第三部分:光电检测技术的优势和局限3.1 优势光电检测技术具有响应速度快、精度高、可靠性强等优点。
光电检测元件体积小,可放置在狭小的空间中,并能耐受高温和高压等恶劣环境。
3.2 局限光电检测技术在进行远距离测量和透明物体测量时存在一定的局限。
此外,光电检测技术的应用受到光照强度和环境噪声等因素的影响。
第四部分:光电检测技术的未来发展方向随着科技的不断进步,光电检测技术将会在以下几个方面得到进一步发展:4.1 小型化和集成化光电检测元件将趋向于小型化和集成化,以适应小型化和高性能化的设备和系统要求。
光电检测技术的现状及发展趋势光电检测作为光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术,主要包括光信息获取、光电变换、光信息测量以及测量信息的智能化处理等,具有精度高、速度快、距离远、容量大、非接触、寿命长、易于自动化和智能化等优点,在国民经济各行业中得到了迅猛的发展和广泛的应用,如光扫描、光跟踪测量,光纤测量,激光测量,红外测量,图像测量,微光、弱光测量等,是当前最主要和最具有潜力的光电信息技术;本文从光电检测技术本身特点出发,分析其发展现状及发展趋势;一、光电检测技术的概述光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术;它主要利用电子技术对光学信号进行检测,并进一步传递、储存、控制、计算和显示;光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量;它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息,然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量,并进一步经过电路放大、处理,以达到电信号输出的目的;然后采用电子学、信息论、计算机及物理学等方法分析噪声产生的原因和规律,以便于进行相应的电路改进,更好地研究被噪声淹没的微弱有用信号的特点与相关性,从而了解非电量的状态;微弱信号检测的目的是从强噪声中提取有用信号,同时提高测系统输出信号的信噪比;光电检测的系统机构比较简单,分为信号的处理器,受光器,光源;在实际检测过程中,受光器在获得感知信号后,就会被反映为不同形状、颜色的信号,同时根据这些器件所处在的不同位置,就能够将他分为反射型与透过型的两种比较的模式;光电检测的媒介光应当是自然的光,例如白炽灯或者萤光灯;特别是随着这些技术的发展,光电技术也取得的非常好发展;由于投光器在发出光后,会以不一样的方式触摸这些被检测物中,直到照射到检测系统中的受光器中,同时受光器在此刺激下,会产生一定量的电流,这就是我们常说的光敏性的原件,实际生活中应用比较广泛的有三极管、二极管;光电检测技术主要包括光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息的光电处理技术等;光电检测技术将光学技术与电子技术相结合实现对各种量的测量,它具有高精度、高速度、远距离、大量程、非接触测量等特点;二、光电检测技术的发展现状随着科技发展的日新月异,光电检测技术已经发展出纳米、亚纳米高精度的光电测量新技术;小型、快速的微型光、机、电检测系统在各个领域应用越来越广泛;非接触、快速在线测量已经取代原始的接触式,较缓慢的检测技术,并向微空间三维测量技术和大空间三维测量技术方向发展;闭环控制的光电检测系统,实现光电测量与光电控制一体化;向人们无法触及的领域发展;光电跟踪与光电扫描测量技术等先进的光电检测技术的进步和广泛应用将对人们生活,工业生产甚至国防科技产生巨大影响和改革;随着光纤传感技术的飞速发展,光纤气体传感器也得到了广泛的研究和应用;它具有灵敏度高、响应速度快、防燃防爆、不受电磁干扰、可以实现光信号的长距离传输和现场实时遥测等优点,所以对光电检测方法研究的关注也一直在增加;随着光纤光栅传感器的广泛应用,光纤光栅传感信号的检测系统也有了很大的发展;相比于传统采用单色仪、光谱仪扫描等方式来检测光纤光栅传感信号的方式,采用光电转换方式,即把对光强信号的测量转变为对电压信号的测量方式有它的优越性,它具有检测设备制造成本低、方便携带、可以实现对实时变化信号高速检测和拥有更广的工程应用等优点;光电检测技术在人类基因工程方面也有着广泛的发展,如利用可见光信号强弱的变化检测DNA杂交信号;这种新型的DNA光电检测系统同样是由兼容探针DNA自组装的硅集成电路构成;而在该系统中目标DNA序列与磁珠连接,目标DNA序列与探针DNA分子杂交后,磁珠就会覆盖在载体表面形成暗区;而载体下方的光电二极管阵列此时便可以检测出DNA杂交反应前后的光信号变化,输出DNA杂交信号;新型抗干扰式光电检测头通过优化红外发射管工作参数和采用脉冲选通门控检波电路,有效地抑制了电气干扰噪声,提高了检测头的抗干扰性能和工作可靠性;实验数据表明了其有效性;同时,该种光电检测头已经在多个大型机电设备制造厂家应用,工厂实际应用结果表明:新型的光电检测头误动作率不到老产品的千分之一,抗电气干扰能力显着提高,具备了工业级的高可靠性能;无损检测技术是随着高科技发展应运而生的一门新技术,该技术不同于传统的物理化学分析方法,它主要运用物理学方法如光学、电学和声学等手段对产品进行分析,且不破坏样品,在获取了样品信息时保证了样品的完整性,无损检测技术检测速度较传统的物理化学方法迅速,又能有效地判断出从外观无法得出的样品内部品质信息;随着计算机技术的迅速发展,带动了化学计量学的发展,极大地促进了无损检测技术在工农业生产中的广泛应用;无损光电检测技术根据其分析对象的某些特征对热、声、光、电以及磁等的反应变化情况,大致可分为红外光谱检测技术、拉曼光谱检测技术、机器视觉检测技术、超声波检测技术、X射线检测技术以及电子鼻和电子舌检测技术等;根据不同的应用对象和用户场合可采用不同的无损光电检测技术和相应的检测装置来实现;随着科学技术的不断发展,新的探测方法还会不断的出现;三、光电检测技术的发展趋势随着世界各国的激烈竞争正以日新月异的速度突飞猛进及科研技术的提高,检测技术在国民经济的各个行业中,起着举足轻重的作用,无论科学研究、产品质量及自动控制都需要检测,利用现代光电子技术作为检测手段,具有无接触、无损、远距离、抗干扰能力强、受环境影响小、检测速度快、测量精度高等优越性,是当今检测技术发展的主要方向;光电检测技术将向着高精度、智能化、数字化、多元化、微型化、自动化方向发展;所谓高精度是指检测精度向高精度方向发展, 纳米、亚纳米高精度的光电测量新技术是今后的发展热点;智能化是指检测系统向智能化方向发展, 如光电跟踪与光电扫描测量技术;数字化是指检测结果向数字化,实现光电测量与光电控制一体化方向发展;多元化是指光电检测仪器的检测功能向综合性、多参数、多维测量等多元化方向发展, 并向人们无法触及的领域发展, 如微空间三维测量技术和大空间三维测量技术;微型化是指光电检测仪器所用电子元件及电路向集成化方向发展;微型化是指光电检测系统朝着小型、快速的微型光、机、电检测系统发展;自动化是指检测技术向自动化,非接触、快速在线测量方向发展,检测状态向动态测量方向发展;以激光器为基础的光电检测系统已经成为最主要的发展方向;随着精密度和功能特性的提高, 它将不断取代那些昂贵且复杂的检测方案;由于激光技术的不断提高和成本的稳定下降, 可以肯定, 激光光电检测技术将日益成为光电用户的首选方案;激光超声检测技术是光电检测技术的另一重要的发展方向;这一技术利用高能量的激光脉冲与物质表面的瞬时热作用,在固体表面产生热特性区,然后利用这种小热层在材料内部向四周热膨胀扩散产生热应力,从而通过这种热应力产生超声波;与常规超声检测方法比较,激光超声技术具有下列优点:激光超声不需要耦合剂,避免了耦合剂对测量范围和精度的影响;激光超声可实现远距离操作,可用于高温环境及腐蚀性强、有放射性等恶劣条件,并可以实现快速扫描,对生产现场快速运动的工件的在线检测;激光超声的盲区小于100微米,可用于测量薄工件;激光超声的频率带宽较常规的换能器宽,具有测量微小缺陷裂纹的能力;激光超声可用于表面几何形状复杂及受限制的空间,如焊缝根部小直径管道等;空间分辨率高,有利于缺陷的精确定位及尺寸量度,并可作为声源应用于理论研究;智能光电检测系统成为了另一个很重要的发展方向;智能光电检测系统由智能信号处理系统、光电传感系统、测控系统、输出系统和接口单元等组成;它以智能信号处理系统为核心,集成了光学采集、光学变换、光电转换、电路调理、外围接口及信息输出等技术,可以实现光信息采集、光电信号转换、信号探测、逻辑运算与推理、记忆存储及信息传输等功能,并自动完成自检自校和自我诊断与调整等功能;智能光电检测系统由于环境适应能力强,测量范围广,测量精确度高,尤其是强化了人工智能系统,可以自动对噪声、温度、电压波动及光源的变化进行修正,加上良好的人机交互界面,大大简化了操作程序,提高了数值处理和分析的效率;参考文献1 郭陪源等.光电检测技术与应用M.北京航空航天大学,2006.2 钟丽云.光电检测技术的发展与应用J.激光杂志,2000.3 周金龙.新型光纤光栅技术及其在光通信与光纤传感方面应用的研究D.厦门大学,200.4 王诣等. 新型光电检测电路的研究与设计J. 光电子技术,2012,322:131–136.5 朱仁盛,曲波. 光电传感器及其应用J. 电气时代,20104:111–113.6 李志全等.光纤光栅传感系统信号解调技术的研究J.应用光学,2005,264:36-41.7 冯梦云,黄霞青.基于智能光电检测的电路设计J.,8 李菲,许近.一种新型DNA自组装磁珠光电检测系统及其在DNA计算机研制中的应用J. .。
什么是光电检测?光电检测技术介绍(-)检测一、检测是通过一定的物理方式,分辨出被测参数量病归属到某一范围带,以此来判别被测参数是否合格或参数量是否存在。
测量时将被测的未知量与同性质的标准量进行比较,确定被测量队标准量的倍数,并通过数字表示出这个倍数的过程。
在自动化和检测领域,检测的任务不仅是对成品或半成品的检验和测量,而且为了检查、监督和控制某个生产过程或运动对象使之处于人们选定的最佳状况,需要随时检测和测量各种参量的大〃坏口变化等情况。
这种对生产过程和运动对象实时检测和测量的技术又称为工程检测技术。
测量有两种方式:即直接测量和间接测量直接测量是对被测量进行测量时,对以表读数不经任何运算,直接的出被测量的数值,如:用温度计测量温度,用万用表测量电压间接测量是测量几个与被测量有关的物理量,通过函数关系是计算出被测量的数值。
如:功率P与电压V和电流I有关,即P=VI,通过测量到的电压和电流,计算出功率。
直接测量简单、方便,在实际中使用较多;但在无法采用直接测量方式、直接测量不方便或直接测量误差大等情况下,可采用间接测量方式。
光电传感器与敏感器的概念传感器的作用是将非电量转换为与之有确定对应关系得电量输出,它本质上是非电量系统与电量系统之间的接口。
在检测和控制过程中,传感器是必不可少的转换器件。
从能量角度出发,可将传感器划分为两种类型:一类是能量控制型传感器,也称有源传感器;另一类是能量转换传感器,也称无源传感器。
能量控制型传感器是指传感器将被测量的变换转换成电参数(如电阻、电容)的变化,传感器需外加激励电源,才可将被测量参数的变化转换成电压、电流的变化。
而能量转换型传感器可直接将被测量的变化转换成电压、电流的变化,不需外加激励源。
在很多情况下,所需要测量的非电量并不是传感器所能转换的那种非电量,这就需要在传感器前面加一个能够把被测非电量转换为该传感器能够接收和转换的非电量的装置或器件。
这种能够被测非电量转换为可用电量的元器件或装置成为敏感器。
光电技术与光电检测技术概述摘要:光电技术是以激光,红外,微电子等为基础的,由光学、精密机械、电子和计算机技术结合而成的高新技术。
光电检测技术是光电技术中最主要最核心的部分,它主要包括光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息的光电处理技术等。
如用光电方法实现各种物理量的测量,微光、弱光测量,红外测量,光扫描、光跟踪测量,激光测量,光纤测量,图象像测量等。
它集中发展了光学和电子固有的技术优势,形成了许多崭新功能和良好的技术性能,在国民经济、国防、科学研究等各方面有着广泛的应用和巨大的潜力,成为新技术革命时代和信息社会的重要技术支柱,受到了各方面重视,从而得到了快速发展。
关键词:光电技术光电检测技术引言在当前信息化社会中,光电技术已成为获取光学信息或提取他信息的手段。
它是人类能更有效地扩展自身能力,使视觉的长波延长到亚毫米波,短波延伸至X射线、γ射线,乃至高能粒子。
并且可以在飞秒级记录超快速现象,如核反应、航空器发射等的变化过程。
而且光电检测技术是一种非接触测量的高新技术,是光电技术的核心和重要组成部分。
通过光电检测器件对载荷有被检测物体信息的光辐射进行检测,并转换为电信号,经检测电路、A/D变换接口输入微型计算机进行运算、处理,最后得出所需检测物的几何量或物理量等参数。
因此,光电检测技术是现代检测技术的重要手段和方法,是计量技术的一个重要发展方向。
一、光电技术与光电检测技术的含义现代科学技术发展的一个显著性特点是纵横交叉,彼此渗透,边缘科学不断露头和进展迅速。
由于光学现象可以进行近似线性化使它可以采用有关线性系统的一般原理,因此在电系统中的许多行之有效的理论和分析方法都可以移植到光学中来。
随着大规模集成电路的发展,光学也开始向集成化发展。
光电技术是以激光,红外,微电子等为基础的,由光学、精密机械、电子和计算机技术结合而成的高新技术。
它集中发展了光学和电子固有的技术优势,形成了许多崭新功能和良好的技术性能,在国民经济、国防、科学研究等各方面有着广泛的应用和巨大的潜力,成为新技术革命时代和信息社会的重要技术支柱,受到了各方面重视,从而得到了快速发展。
光电检测技术是光电技术中最主要最核心的部分,它主要包括光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息的光电处理技术等。
如用光电方法实现各种物理量的测量,微光、弱光测量,红外测量,光扫描、光跟踪测量,激光测量,光纤测量,图象像测量等。
光电检测技术将光学技术与电子技术相结合实现对各种量的测量,是21世纪的尖端科学,它将对整个科学技术的发展起着巨大的推动作用。
同时它本身涵盖了众多的科学技术,它的发展带动了众多科学技术的发展,并在交流与发展的过程中,形成了巨大的光电产业。
二、光电技术与光电检测技术的发展光电技术与光电检测技术的发展主要是在1960年成功研制红宝石激光器以后,接着又发明了He-Ne激光的气体激光器和GaAs半导体激光器等。
激光器的发明为光电技术与光电检测技术的发展给与了革命性的推动,因为它不断给光电检测器提供主动照明的可能,而且有了传送、接收和加工光电信息的新方法,从而大大改善了光电检测系统的抗干扰能力和测量精度,使其应用范围不断扩大。
到了20世纪70年代,作为光传输的光纤已经迅速的实现了低损耗的工作与半导体激光器的室温连续震荡器相结合,从而形成了不再受原来电气信中的各种限制而形成一种新的通信技术体系。
而CMOS图像传感器的出现为高清晰度广播电视、摄像机或其他图像输入装置及其小型化的实现,展现出了光明的前景。
三、光电检测系统的组成由于被测对象复杂多样,故检测系统的结构也不尽相同。
一般电子检测系统是由传感器、信号调理器和输出环节三部分组成。
传感器处于被测对象与检测系统的接口处,是一个信号变换器。
它直接从被测对象中提取被测量的信息,感受其变化,并转化成便于测量的电参数。
有传感器检测到的信号一般为电信号。
它不能直接满足输出的要求,需要进一步的变换、处理和分析,即通过信号调理电路将其转换为标准的电信号,输出给输出环节。
根据检测系统输出的目的和形式的不同,输出环节主要显示与记录装置、数据通信接口和控制装置。
信号调理电路是由传感器的类型和对输出信号的要求决定的。
不同的传感器具有不同的输出信号。
能量控制型传感器输出的是电参数的变化,需采用电桥电路将其转换成电压的变化,而电桥电路输出的电压信号幅度较小,共模电压又很大,需要用仪表放大器进行放大,在能量转换型传感器输出的电压、电流信号中一般都含有较大的噪声信号,需加滤波电路提取有用的信号,而滤波出无用的噪声信号。
而且,一般能量型传感器输出的电压信号幅度都很低,也许才用仪表放大器进行放大。
与电子系统载波相比,光电系统载波的频率提高了几个数量级。
这种频率量级上的变化使光电系统在实现方法上发生了质变,在功能上也发生了质的飞跃。
主要表现在载波容量、角分辨率、距离分辨率和光谱分辨率大为提高,因此,在信道、雷达、通信、精导、导航、测量等领域获得广泛应用。
应用到这些场合的光电系统的具体构成形式尽管各不相同,但有一个共同的特征,即都具有发射机、光学信道和光接收机这一环节。
光电系统通常分为主动式和被动式两类。
在主动式光电系统中,光发射机主要由光源(例如激光器)和调制器构成;在被动式光电系统中,光发射机为被测物体的热辐射发射。
光学信道和光接收机对两者是完全相同的。
所谓光学信道,主要是指大气、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,包括三个基本模块。
光电变换通常是通过各种光学元件和光学系统来实现的,采用平面镜、光狭缝、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。
)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。
四、光电检测系统的特点1、可以得到直接反应物质基本物理属性的信息利用光电检测仪器检测到光和物质的相互作用反映出的吸收系数α、反射率γ和发光能力等光谱结构以及光强、光谱分布和偏振等,可以得到物质本质的信息。
2、使光检测系统动作的输入能量很小,测量灵敏度高光电测量的精度是各种测量技术中精度最高的一种。
如用激光干涉法测量长度的精度可达0.05μm/m;光栅莫尔条纹法测角可达到;用激光测距法测量地球与月球之间距离的分辨力可达到1m。
且光电测量以光为媒介,而光是各种物质中传播速度最快的,无疑用光学方法获取和传递信息是最快的。
3、可对广阔的和细微的空间形体进行非接触远距离测量光是最便于远距离测量的介质,尤其适用于遥控和遥测,如武器制导、光电跟踪、电视遥测等,而且也能对像遥远星体那样巨大的景物和微小的结构进行观察。
光照到被测物体上可以认为是没有测量力的,因此也无摩擦,可以实现动态测量,是各种测量方法中效率最高的一种。
4、可代替人眼和脑的部分功能,使光电检测系统智能化高速响应和高灵敏度的测量能力是光电传感器的特征。
它可以代替人体的视觉器官进行观察。
如果在计算机的参与下,光电检测系统还可以代替人脑的部分功能,而且具有部分人类的辨识、识别、学习、遇见的能力。
显然,智能化的光电检测仪器将会为解放人类的视觉做出贡献。
5、有高的可靠性和方法的灵活性在混有复杂光、杂声等干扰下,利用信息载体的辐射光和光检测接收器之间的波长对应关系,以及采用滤光片等波长选择方法,几何光学、物理光学、相干光学等各种光学变换技巧和方法对信号进行检测与处理。
可以提高光检测的信噪比,从而提高了测量的可靠性。
6、可以进行高质量的复杂信息处理和运算具有很强的信息处理和运算能力,可将复杂信息并行处理。
用光电方法还便于信息的控制和存储,易于实现自动化,,易于与计算机连接,易于实现只能化。
光电测试技术是现代科学、国家现代化建设和人民生活中不可缺少的新技术,是机、光、电、计算机相结合的新技术,是最具有潜力的信息技术之一。
五、光电技术与光电检测技术的应用光电与光电检测系统的巨大推动力是应用。
它的应用是目前最广泛、最复杂、最精密、最快速、最先进的,而且是能够相互渗透、相互支持的。
其应用已渗入到国民经济、国防的各个部门,遍及军事、工业、农业、文教、卫生、科学研究和家庭生活等各方面,已成为提高效率、增长效率的重要和必要手段。
1、在军事上的应用(1)光伪装技术(2)光电精确制导技术(3)光电对抗(4)激光武器(5)激光辐射防护(6)航空光电侦查2、在航天方面应用(1)空间目标的光电探测(2)光电导航3、生物医药的应用(1)光电微损法血糖监测(2)生物光电分析芯片(3)微光机电系统应用于医学4、环境保护方面(1)光电催化技术在污水处理中的应用(2)光电技术在大气氮氧化合物检测中的应用5、在工业方面的应用(1)机械加工方面的应用(2)光电准直仪的应用(3)光电子封装6、其他方面的应用(1)光纤传感技术的新应用(2)红外光电技术的应用(3)利用激光捕获指纹(4)太阳能电池的应用实际上,光电与光电检测技术典型的应用是:宽频带大容量信息传输;高速处理平面测量和空间图像信息;三维计量;非接触加工和超精密加工。
六、光电技术与光电检测技术的发展趋势目前,世界光电领域呈现出以下发展趋势。
1、光通信向超大容量、高速率和全光网络发展。
超大容量DWDM的全光网络将成为主要的发展趋势。
2、光显示向真彩色、高分辨率、高清晰度、大屏幕和平面化方向发展。
3、光器件的发展趋势是小型化、高可靠性、多功能、模块化和集成化。
此外,光子计算与光信息处理产业、全光电子通信产业、光子集成器件产业、聚合物光纤光缆产业、聚合物光电子器件产业和光子传感器产业等将成为未来光电子产业发展的重要组成部分。