光學(xué)測(cè)試技術(shù)光電技術(shù)

光學(xué)測(cè)試技術(shù)光電技術(shù)第一頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、光電信號(hào)檢測(cè)電路第二頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日恒流源型光電檢測(cè)器右圖是恒流源型光電探測(cè)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(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日電流放大型信號(hào)放大電路輸入阻抗：Zin=Rf/(A+1)，當(dāng)開環(huán)放大倍數(shù)A=104，反饋電阻為100K時(shí)，輸入阻抗為10，此時(shí)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(hào)檢測(cè)。第四頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日電壓放大型信號(hào)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(dāng)負(fù)載電阻為1M以上時(shí)，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(duì)數(shù)成正比。A=1+R2/R1第五頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日阻抗變換型信號(hào)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(chǎng)效應(yīng)管放大。電路的時(shí)間特性比較差，適用于緩變信號(hào)放大。第六頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、光電信號(hào)的變換和檢測(cè)第七頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日1、時(shí)變光信號(hào)的直接檢測(cè)光信號(hào)的測(cè)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(hào)采用振幅測(cè)量法，而時(shí)間脈沖信號(hào)采用頻率或相位測(cè)量。振幅測(cè)量的相對(duì)誤差可達(dá)10-2~10-4，頻率測(cè)量可達(dá)10-6以下。第八頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光信號(hào)的振幅測(cè)量單通道測(cè)量系統(tǒng)：直讀法(直接讀出光信號(hào)幅度)、指零法(通常用于測(cè)量偏振度等光信號(hào)，有較高的精度)；雙通道測(cè)量系統(tǒng)：用于克服單通道測(cè)量時(shí)入射光輻射波動(dòng)導(dǎo)致的系統(tǒng)不穩(wěn)定。通常有差動(dòng)法、比較法和交替法。在差動(dòng)法中，信號(hào)的變化采用差值控制，而在比較法中采用比例控制。差動(dòng)法和比較法中采用指零讀數(shù)時(shí)，類似于電橋平衡。交替比較法采用單個(gè)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(cè)量誤差。第九頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光信號(hào)的頻率測(cè)量波數(shù)測(cè)量：通過測(cè)量光通量隨時(shí)間變化的周期數(shù)來檢測(cè)被測(cè)值的方法稱作波數(shù)測(cè)量或波形測(cè)量。常用場(chǎng)合為干涉法測(cè)量位移(如邁克爾遜干涉儀)、測(cè)量微小角度或長(zhǎng)度(如等厚干涉法)等等；頻率測(cè)量：測(cè)量光通量變化頻率的方法。例如采用干涉儀測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度等。被測(cè)信息的規(guī)律是周期性的，則可考慮采用頻率測(cè)量方法。與振幅測(cè)量方法相比較，頻率測(cè)量具有很高的測(cè)量精度。第十頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光信號(hào)的相位測(cè)量相位法光波測(cè)距：調(diào)制的光信號(hào)的相位信息可以用來測(cè)量距離信息，這種測(cè)量方法被廣泛應(yīng)用于照相機(jī)中。第十一頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光信號(hào)的時(shí)間測(cè)量脈沖激光測(cè)距儀和激光雷達(dá)：發(fā)射一個(gè)激光脈沖，接收反射回來的激光脈沖，通過測(cè)量二個(gè)脈沖之間的時(shí)間差得到距離信息。第十二頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日作業(yè)：

在光學(xué)探測(cè)技術(shù)中，有一種技術(shù)稱作相干探測(cè)或者干涉探測(cè)或者光外差探測(cè)。它被廣泛地應(yīng)用到雷達(dá)監(jiān)測(cè)中。請(qǐng)敘述該檢測(cè)技術(shù)的基本原理。第十三頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、時(shí)變光信號(hào)的調(diào)制檢測(cè)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，將待測(cè)信息加載到光信號(hào)中達(dá)到測(cè)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(cè)系統(tǒng)中常用的方法。第十四頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光信號(hào)調(diào)制分類按時(shí)空狀態(tài)分：時(shí)間調(diào)制(載波隨時(shí)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(shí)空混合調(diào)制(載波隨時(shí)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(shí)間變化、只隨信息變化)、交變載波(載波隨時(shí)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(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日連續(xù)波調(diào)制第十六頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光信號(hào)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(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光信號(hào)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(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光信號(hào)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(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光信號(hào)頻率調(diào)制第二十頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光信號(hào)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(shí)現(xiàn)對(duì)光脈沖信號(hào)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(jìn)行調(diào)制，如對(duì)光信號(hào)的偏振特性參數(shù)調(diào)制、對(duì)光信號(hào)傳輸方向調(diào)制等。第二十一頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日調(diào)制器機(jī)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(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日調(diào)制信號(hào)的解調(diào)(檢波)解調(diào)是調(diào)制的反過程；調(diào)制是將信號(hào)頻譜向高頻方向變換，解調(diào)則是將信號(hào)頻譜復(fù)原。第二十三頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)解調(diào)是信號(hào)變換的非線性過程，利用非線性元件實(shí)現(xiàn)；二極管檢波：具有直線律檢波特性；信號(hào)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(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、光電信號(hào)的變換形式和檢測(cè)方法利用幾何變換的光電檢測(cè)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(cè)量物體的幾何量如長(zhǎng)度、位移、速度等。利用物理變換的光電檢測(cè)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(jìn)行光電