一种实用的光电检测电路设计与实现

微弱光信号的光电探测放大电路的设计对于各种微弱的被测量，例如弱光、弱磁、弱声、小位移、小电容、微流量、微压力、微振动和微温差等，一般都是通过相应的传感器将其转换为微电流或低电压，再经放大器放大其幅值以反映被测量的大小。

但是，由于被测量的信号很微弱，传感器的本底噪声、放大电路及测量仪器的固有噪声以及外界的干扰往往比有用信号的幅值大的多，同时，放大被测信号的过程也放大了噪声，而且必然还会附加一些额外的噪声，例如放大器的内部固有噪声和外部干扰的影响，因此，只有在有效地抑制噪声的条件下增大微弱信号的幅值，才能提取出有用信号。

本文针对检测微弱光信号的光电二极管放大电路，综合分析了其电路噪声、信号带宽及电路稳定性，在此基础上设计了一种低噪声光电信号放大电路，并给出电路参数选择方法。

1 基本电路光电二极管作为光探测器有两种应用模式如图1所示。

(1)光伏模式，如图1 (a)。

此时，光电二极管处于零偏置状态，不存在暗电流，低噪声，线性度好，因而适于精密领域。

本文就是以这种模式为例进行分析，实际应用中，这个电路一般还需在Rf上并联一个小电容Cs，从而使电路稳定。

(2)光导模式，如图1(b)。

这种模式需要给光电二极管加反向偏置电压，因而存在暗电流，产生噪声电流，同时因为非线性，一般应用在高速场合。

当光照射到光电二极管时，光电二极管产生一个与照明度成比例的微弱电流Ip，该电流流过跨接在放大器负输入端和输出端的反馈电阻Rf，将运算放大器视为理想放大器，根据理想运算放大器输入端的“虚断”特性，从而有E0=IpRf。

可以看出，光电二极管放大电路实际上是一个I／V转换电路。

这个电路看起来非常简单，只需一个反馈电阻，一个光电二极管和一个放大器便可实现。

从输出电压的线性表达式很容易推出，使反馈电阻Rf增大，将使得输出电压也成比例的增大。

经之前分析时，一般给出其典型值为100MΩ。

在下面的分析我们将看到，反馈电阻不但影响信号的带宽，而且影响整个电路噪声。

目录1 概述 (1)1.1 背景及研究意义 (1)1.2 转速测量方法的分类 (2)2.1 方案论证及确定 (4)2.1.1 转速测量原理 (4)2.1.2 转速显示单元 (4)2.2 转速测量系统总体结构 (4)3.1 单片机控制单元 (5)3.2 转速测量单元 (5)3.2.1光电传感器简介 (6)3.2.2 脉冲产生电路设计 (6)3.2.3 光电转换及信号调理电路设计 (7)3.4 数据显示单元 (7)3.5 稳压电路单元 (9)4.1 系统主程序设计 (10)5 系统调试与安装 (14)5.1 硬件调试 (14)5.2 软件调试 (14)6 总结 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。

摘要电机转速是用来评价电机运动状态的一项指标，在很多场合下，都需要对电机的转速进行准确的测量，并将其用作为自动化控制的一个重要因素，因此在很多应用场合中对需要加强对电机转速的精准控制。

电机转速测量的重要性不仅仅只是针对直流电机而言，在交流电机的转速测量中也显得十分的重要，尤其是在工业控制、航空航天等精细化控制领域而言尤为重要。

本论文通过对传统的电机转速测量系统的优缺点进行分析，并结合国内外在电机转速测量方面的研究，提出一种基于光电传感器的电机转速控制系统设计，它不仅改善了传统电机转速测量中存在的不足，使得在实际应用中对电机转速的测量更加的准确，同时光电传感器在实际的工作过程中受环境的影响因素相对较小，降低了测量的误差率。

本文选用光电传感器对电机转速进行测量的另一个原因在于它的体积小、使用方便，采用非接触式测量的方式输出数字信号确保测量结果的准确性，被广泛的应用在电机转速的测量中。

关键词：光电传感器；转速测量1 概述1.1 背景及研究意义在现代工业生产以及运动检测等众多领域，对于电机转速的检测和精准化控制已经显示尤为重要，通过对电机转速的检测，不仅可以控制电机转动的速度，同时还可以控制电机去实现很多常规方法无法完成的工作，比如像自动化控制、运动检测、移动机器人等。

光电探测器测试系统的设计与实现光电探测器是光电传感器的一种，具有灵敏度高、响应速度快、寿命长等优点，广泛应用于太阳能电池、光通信、光电计量等领域。

而光电探测器测试系统则是为了保证其电性能、响应速度、光灵敏度等性能指标的可靠性而开发的。

在此，将详细探讨光电探测器测试系统的设计与实现。

第一部分：系统概述本测试系统主要用于测试二极管和光电倍增管两类光电探测器，主要包括测试样品的加工、测试电路的设计、仪器的选型以及软件的编写等方面。

第二部分：测试样品的加工在测试之前，需要将探测器元件进行加工操作。

以无源二极管为例，需要将其镀金，同时在基片上进行蚀刻等加工措施；对于光电倍增管，则需要在其光阴极表面进行钝化处理等。

第三部分：测试电路的设计测试电路主要包括控制电路和信号放大电路。

对于控制电路，其主要作用是提供测试样品的偏压、校零等信号。

而信号放大电路则是用于将探测器所感应到的微弱信号放大到一定程度以便进行观测、测量。

第四部分：仪器的选型一般而言，光电探测器测试系统需要搭配不同的测量仪器，以满足不同精度和频率要求。

测量仪器选型的关键在于要根据实际测试需求，选择性能优良的设备。

而一般的仪器包括示波器、信号源、频谱分析仪等。

第五部分：软件的编写最后一步需要编写测试软件，对测试仪器以及测试电路进行控制。

同时，软件需要具备提供数据的功能，包括实际测量的参数值、校准参数值等。

需要注意的是，为了准确表示的数据，需要使用经过滤波和计算的数据来提高数据精度。

第六部分：系统集成和测试验证经过以上措施，光电探测器测试系统的硬件和软件都已经初步完成。

但是，为了验证系统的可靠性以及实际测试效果，需要对其进行测试验证。

测试操作需要结合标准探测器进行，确保测试精度和稳定性，验证系统的性能指标是否符合实际生产需要。

总结：通过以上论述，我们可以明确光电探测器测试系统的设计和实现流程。

光电探测器测试系统设计的核心在于测试电路的设计和选型，而研发出功能完备、精准稳定的测量系统，对于提高光电器件的制造和研究质量起着至关重要的作用。

光电传感器检测系统设计与制作光电传感器检测系统（Optical Sensor Detection System）是一种采用光学技术进行物体检测、识别的技术手段，具有精度高、响应速度快、可靠性好等优点，广泛应用于机械、电子、自动化控制等领域。

本文将介绍一种基于光电传感器的物体检测系统的设计与制作，旨在为初学者提供一些设计思路和操作指南。

一、系统组成该物体检测系统主要由以下几部分组成：1. 光源：发射光信号，一般使用红外线、激光等光源。

2. 接收器：接收被检测物体反射回来的光信号，一般使用光电二极管等器件。

3. 处理电路：对接收到的信号进行放大、滤波、计算等处理，一般使用微处理器、模拟电路等器件。

4. 显示器：将处理后的信号输出，一般使用LED灯等显示器件。

二、系统设计步骤1. 确定检测目标及检测距离：根据实际需求，确定需要检测的物体种类及其距离范围。

该步骤将有助于后续光源和接收器的选择。

2. 选择光源：根据检测需求和检测距离选择合适的光源。

例如，检测距离在5米以内，选择红外线LED灯作为光源；检测距离超过5米，选择雷达等其他光源。

3. 选择接收器：根据光源和检测目标的特点选择合适的接收器。

例如，对于红外线LED光源，选择光电二极管作为接收器。

4. 设计处理电路：根据接收到的信号进行放大、滤波、计算等处理，一般使用微处理器、模拟电路等器件。

这一步骤需要根据实际应用需求进行详细设计，确保检测系统的稳定性和可靠性。

5. 设计显示器件：将处理后的信号输出，一般使用LED灯等显示器件。

该步骤需要将处理后的信号进行转换，输出到LED灯等显示器件上。

三、系统制作要点1. 光源和接收器的布放：将光源和接收器安装在一个平面上，并且保证光源和接收器之间的距离要适当。

同时要将光源和接收器的距离对称放置，以保证信号的稳定性。

2. 处理电路的设计：承担着光电传感器检测系统中的重要组成部分，如果处理电路出现问题，将会影响整个系统的工作状态。

光电脉搏信号检测电路设计生物医学工程１班－唐维－3004202327摘要：系统采用硅光电池做为光电效应手指脉搏传感器识取脉搏信号。

信号经放大后采用低通放大器克服干扰。

关键词：脉搏测量放大器二阶低通一、前言脉诊在我国已具有2600多年临床实践，是我国传统中医的精髓，但祖国传统医学采用“望、闻、问、切”的手段进行病情诊断，受人为的影响因素较大，测量精度不高。

随着科学技术的发展，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法。

利用血液是高度不透明的液体,光照在一般组织中的穿透性要比在血液中大几十倍的特点, 可通过传感器对脉搏信号进行检测,这种技术具有先进性、实用性和稳定性,同时也是生物医学工程领域的发展方向。

本文将详细介绍一种光传导式的脉搏信号检测电路，并说明所涉及到的问题和方法。

二、系统设计1 系统目标设计及意义设计制作一个光电脉搏测试仪，通过光电式脉搏传感器对手指末端透光度的监测，间接检测出脉搏信号，并在显示器上显示所测的脉搏跳动波形，要求测量稳定、准确、性能良好。

2 设计思想（1）传感器：利用指套式光电传感器，指套式光电传感器的换能元件用硅光电池,由于心脏的跳动,引起手指尖的微血管的体积发生相应的变化（当心脏收缩时，微血管容积增大；当心脏舒张时,微血管容积减少），当光通过手指尖射到硅光电池时,产生光电效应,两极之间产生电压由于指尖的微血管内的血液随着心脏的跳动发生相应于脉搏的容积变化,因而使光透过指尖射到硅光电池时也发生相应的强度变化, 而非血液组织(皮肤、肌肉、骨格等)的光吸收量是恒定不变的, 这样就把人体的脉搏(非电学量) 转换为相应于脉博的电信号, 方便检测。

（2）按正常人脉搏数为60~80次/min ，老人为100~150次/min ，在运动后最高跳动次数为240次/ min 设计低通放大器。

5Hz 以上是病人与正常人脉搏波体现差异的地方，应注意保留。

（3）测量中考虑到并要消除的干扰有：环境光对脉搏传感器测量的影响、电磁干扰对脉搏传感器的影响、测量过程中运动的噪声还有50Hz 干扰。

光电二极管检测电路的工作原理及设计方案目录一、内容描述 (2)二、光电二极管基本知识 (3)1. 光电二极管的工作原理 (4)2. 光电二极管的特性与参数 (4)三、光电二极管检测电路的工作原理 (6)1. 光电检测电路的基本概念 (7)2. 光电检测电路的工作原理详解 (7)四、设计方案 (9)1. 设计目标及要求 (10)2. 电路设计 (11)（1）电路拓扑结构 (12)（2）元器件选择与参数设计 (13)3. 信号处理与放大电路 (15)（1）信号输入与处理电路 (16)（2）信号放大电路 (17)4. 电源及辅助电路设计 (18)（1）电源电路设计 (20)（2）保护及指示电路设计 (21)五、实验验证与优化 (22)1. 实验设备与工具准备 (23)2. 实验操作流程及步骤说明 (24)3. 数据记录与分析处理 (25)4. 电路性能评估与优化建议 (26)六、实际应用场景及推广价值 (27)1. 实际应用场景分析 (28)2. 推广价值及市场前景展望 (29)七、总结与展望 (30)一、内容描述光电二极管检测电路是一种基于光电效应工作的电子检测电路，主要用于检测光信号的强度或光照度。

该电路通过光电二极管将光信号转换为电信号，进而实现对光信号的测量、监控和控制。

本文将详细介绍光电二极管检测电路的工作原理及设计方案。

在光电二极管检测电路中，光电二极管作为核心元件，其工作原理主要基于光电效应。

当光线照射到光电二极管时，光子能量被材料中的电子吸收，从而使电子从价带跃迁到导带，形成电子空穴对，产生光生电流。

通过测量光生电流的大小，可以反映光照度的强弱。

根据不同的应用场景和需求，光电二极管检测电路的设计方案也有所不同。

常见的设计方案包括：直接测量法：通过测量光电二极管产生的光生电流来直接反映光照度。

这种方法简单直观，但受限于光电二极管的响应速度和灵敏度，适用于低光照度测量。

信号放大法：通过对光电二极管产生的光生电流进行放大处理，可以提高测量灵敏度和精度。

光电检测技术的特点、应用现状及发展前景【摘要】光电检测技术是光电信息技术的主要技术之一，是利用光电传感器实现各类检测，即将被测量转换成光通量，再将光通量转换成电量。

随着现代科学技术以及复杂自动控制系统和信息处理技术的提高，它以测量精度高、速度快、非接触、频宽与信息容量极大、信息效率极高及自动化程度高等突出特点发展十分迅速，应用现状非常好，并且有着很好的发展前景。

【关键词】光电检测，光电传感器，特点，应用现状，发展前景引言：随着现代科学技术以及复杂自动控制系统和信息处理与技术的提高，光电检测技术作为一门研究光与物质相互作用发展起来的新兴学科，已成为现代信息科学的一个极为重要的组成部分。

光电检测技术具有测量精度高、速度快、非接触、频宽与信息容量极大、信息效率极高、以及自动化程度高等突出特点，令其发展十分迅速，并推动着信息科学技术的发展。

它将光学技术与现代电子技术相结合，广泛应用于工业、农业、家庭、医学、军事和空间科学技术等领域。

本文从光电检测技术本身特点出发，简述它在工业、资源、环境测温等领域的应用现状及其发展前景。

1，光电检测技术1.1光电检测技术的原理光电检测系统的工作原理图如下图所示：光电检测系统原理图1.2光电检测技术的特点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检测，具有如下特点：①高精度。

光电检测的精度是各种检测技术中精度最高的一种，如用激光干涉法检测长度的精度可达0.05um/m;光栅莫尔条纹法测角可达0.04"；用激光测距法测量地球与月球之间距离的分辨率可达1m。

②高速度。

光电检测以光为媒介，而光是各种物质中传播速度最快的，无疑用光学的方法获取和传递信息是最快的。

③远距离、大量程。

光是最便于远距离传播的介质，尤其适用于遥控和遥测，如武器制导、光电跟踪、电视遥测等。

④非接触检测。

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，是各种检测方法中效率最高的一种。

光电探测器的设计和优化光电探测器是一种用于探测电磁波辐射的设备，它的应用范围非常广泛。

从光通信到天文学的观测，光电探测器都有着很重要的作用。

在本文中，我们将探讨光电探测器的设计和优化。

一、光电探测器的基本原理光电探测器的基本原理是光电效应。

光电效应是指光子与物质相互作用后，产生电子的现象。

当光子能量达到一定值时，就可以将金属或半导体中的电子从束缚态解离出来，形成自由电子。

这样光电探测器就可以将光信号转换成电信号，实现对电磁辐射的探测。

二、光电探测器的设计1. 光电探测器的结构光电探测器的基本结构由光电转换器件、前置放大器、滤波电路、放大器、采样电路和信号处理电路等组成。

其中最重要的是光电转换器件，它决定了光电探测器的灵敏度和响应速度。

2. 光电转换器件的选择光电转换器件主要有光电二极管、光电导管、光电子器件、光伏器件和光电倍增管等。

不同的光电转换器件有着不同的特点和优缺点，需要根据具体的应用需求来选择。

3. 光电探测器的灵敏度和响应速度的优化灵敏度和响应速度是光电探测器最重要的性能指标之一。

提高光电探测器的灵敏度和响应速度，可以从以下几个方面进行优化。

（1）光电转换效率的提高：光电探测器的灵敏度和响应速度取决于光电转换器件的光电转换效率。

因此可以通过改变光电转换器件的材料、结构和工艺等方式，提高光电转换效率。

（2）降低电路噪声：在光电探测器的前置放大器、滤波电路和放大器等电路中，存在着各种噪声源。

降低电路噪声可以有效地提高光电探测器的灵敏度。

（3）优化电路设计：光电探测器的电路设计需要综合考虑电路稳定性、功率消耗、响应速度和灵敏度等因素，对电路进行合理的优化，可以提高光电探测器的性能。

三、光电探测器的应用光电探测器在通信、军事、医疗、环保、民用和科研等领域都有着广泛的应用。

以下是一些典型的应用场景。

1. 光通信：在光纤通信中，光电探测器是将光信号转换成电信号的核心设备之一。

2. 遥感观测：在遥感卫星的观测中，光电探测器可以探测大气和地表的辐射。

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。