【正文】 （ 1） 式中： ε — 比輻射率，對于某一物體 ε 值為常數(shù) σ — 斯忒藩－玻爾茲曼常數(shù)； T— 絕對溫度。 在近距離測量時，可不考慮大氣對輻射的吸收作用，則光電探測器輸出的電壓信號為： 式中 β 為光電變換系數(shù)。將（ 1）代入上式得： (2) 結(jié)論： 通過測量電壓 VS可以測量輻射體的溫度。 4TM e ????es MV ?4TV s ? ? ??第 1章 緒 論 光電傳感與檢測技術(shù) 光電 檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式 （ 2）、反射式 光源 被測物 光電探測器 第 1章 緒 論 光電傳感與檢測技術(shù) 光電 檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式 由 待測物把光反射到光電接收器，反射面狀態(tài)可以呈光滑的鏡面或粗糙狀，對應(yīng)鏡面反射和漫反射。 反射形式 分 為 ： 鏡面反射 （ 沿特定方向射出 ） 漫反射 （ 光向各個方向反射 ） （ 1） 光電準(zhǔn)直 （ 2） 電動機等轉(zhuǎn)動物體 的轉(zhuǎn)速測量 接收到的光通量大小與產(chǎn)生漫反射的表面材料性質(zhì) 、表面粗糙度以及表面缺陷等因素有關(guān) ， 故可 檢測物體外觀質(zhì)量 第 1章 緒 論 光電傳感與檢測技術(shù) 光電 檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式 測轉(zhuǎn)速的例子： 軸轉(zhuǎn)動一周，光電探測器 4就獲得一個由光源 1發(fā)出的反射光的脈沖，此脈沖數(shù)就反映了軸的轉(zhuǎn)速。 光源 轉(zhuǎn)軸 小平面鏡 光電探測器 第 1章 緒 論 光電傳感與檢測技術(shù) 光電 檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式 （ 3）、遮擋式 光源 待檢測物 光電探測器 物理寬度為 b，遮光位移量為 Δl，則遮光面積為 Α為光學(xué)系統(tǒng)橫向放大率，則光電探測器輸出電信號變化量為： 可測物體位移量和尺寸： 光電尺寸投影檢測儀、光控開關(guān)、防盜報警等 。 2S b l?? ? ?2VVU E S E b l? ? ?? ? ? ?第 1章 緒 論 光電傳感與檢測技術(shù) 光電 檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式 （ 4）、透射式 光透過待測物體，其中一部分光通量被吸收或散射，另一部分透過待測物體由光電探測器接收，被吸收或散射的光通量的數(shù)值取決于待測物體的性質(zhì)。 如光透過均勻介質(zhì)，透過量符合朗伯 比爾定律，即 結(jié)論：可基于此法檢測液體或氣體濃度、透明度，檢測 透明薄膜厚度，透明容器缺陷 等。 0 dI I e ???第 1章 緒 論 光電傳感與檢測技術(shù) 光電 檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式 （ 4）、透射式 第 1章 緒 論 光電傳感與檢測技術(shù) 光透過待檢測物體，其中一部分光通量被待檢測物吸收或散射，另一部分光通量透過待檢物體由光電探測器接收，如上圖所示。被吸收或散射的光通量的數(shù)值決定于待檢測物的性質(zhì)。常用于檢測液體或氣體濃度、透明度或渾濁度，檢測透明薄膜的厚度和質(zhì)量；檢測透明容器的疵病，測量膠片的密度等。 光電 檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式 （二）物理光學(xué)變換的結(jié)構(gòu)形式 （ 1）、干涉式 1－光源 2－透鏡 3－分束器 4－反射鏡 5－待測物體 6－光電探測器 結(jié)論：可基于此法檢測位移、振動、液體或氣體濃度、折射率等，靈敏度很高。 第 1章 緒 論 光電傳感與檢測技術(shù) 光電 檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式 （ 2）、衍射式 衍射測量原理結(jié)構(gòu) 20 2S inIIbtg???????????? ???, 1 , 2 . . .b tg n n??? ? ? ?nLnbx??第 1章 緒 論 光電傳感與檢測技術(shù) ? 高精度 ： 從地球到月球激光測距的精度達(dá)到 1米。 ? 高速度 ： 光速是最快的。 ? 遠(yuǎn)距離、大量程 ： 遙控、遙測和遙感。 ? 非接觸式檢測 ： 不改變被測物體性質(zhì)的條件下進(jìn)行測量。 ? 壽命長 ： 光電檢測中通常無機械運動部分，故測量裝置壽命長，工作可靠、準(zhǔn)確度高，對被測物無形狀和大小要求。 ? 數(shù)字化和智能化： 強的信息處理、運算和控制能力。 光電檢測方法 ? 直接作用法 ? 差動測量法 ? 補償測量法 ? 脈沖測量法 光電檢測技術(shù)發(fā)展趨勢和應(yīng)用 ? 納米、亞納米高精度的光電測量新技術(shù)。 ? 小型、快速的微型光、機、電檢測系統(tǒng)。 ? 非接觸、快速在線測量。 ? 微空間三維測量技術(shù)和大空間三維測量技術(shù)。 ? 閉環(huán)控制的光電檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)光電測量與光電控制一體化。 ? 向人們無法觸及的領(lǐng)域發(fā)展。 ? 光電跟蹤與光電掃描測量技術(shù)。 光電檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢： 一、在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用 在線檢測：零件尺寸 、 產(chǎn)品缺陷 、 裝配定位 … . 現(xiàn)代工程裝備中 ， 檢測環(huán)節(jié)的成本約占 50~70% 光電檢測技術(shù)的應(yīng)用： 自動檢測系統(tǒng)實例 檢測技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異 發(fā)動機： 向發(fā)動機的電子控制單元（ ECU）提供發(fā)動機的工作狀況信息， 對發(fā)動機工作狀況進(jìn)行精確控制 溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度和爆震傳感器等 汽車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關(guān)鍵部件，核心技術(shù)內(nèi)容 普通轎車：約安裝幾十到近百只傳感器， 豪華轎車：傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只。 底 盤： 控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動防抱死系統(tǒng)等 車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、水溫、油溫 車 身： 提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等 溫度、濕度、風(fēng)量、日照、加速度、車速、測距、圖象等 二、檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用 家用電器： 數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機：自動對焦 紅外測距傳感器 數(shù)字體溫計：接觸式 熱敏電阻，非接觸式 紅外傳感器 自動感應(yīng)燈：亮度檢測 光敏電阻 空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測 熱敏電阻、熱電偶 電話、麥克風(fēng)：話音轉(zhuǎn)換 駐極電容傳感器 遙控接收：紅外檢測 光敏二極管、光敏三極管 辦公商務(wù)： 可視對講、可視電話：圖像獲取 面陣 CCD 掃描儀：文檔掃描 線陣 CCD 紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測 光敏二極管、光敏三極管 醫(yī)療衛(wèi)生： 電子血壓計：血壓檢測 壓力傳感器 血糖測試儀、膽固醇檢測儀 離子傳感器 三、檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng) 用 美軍研制的未來單兵作戰(zhàn)武器 夜視瞄準(zhǔn)機系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù) 激光測距儀：可精確的定位目標(biāo)。 美國國家導(dǎo)彈防御計劃 NMD 四、檢測技術(shù)在國防領(lǐng)域的應(yīng)用 (如雷達(dá)） 5. 衛(wèi)星紅外線監(jiān)測系統(tǒng) 監(jiān)測系統(tǒng) : 探測和發(fā)現(xiàn)敵人導(dǎo)彈的發(fā)射并追蹤導(dǎo)彈的飛行軌道； 攔截器：能識別真假彈頭，敵友方。 “阿波羅 10”： 火箭部分 2077個傳感器 飛船部分 1218個傳感器 檢測參數(shù) 加速度、溫度、壓力、 振動、流量、應(yīng)變、 聲學(xué) 神州飛船： 185臺（套）儀器裝置 五、檢測技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用 學(xué)習(xí)本課程的目的 ? 了解光電傳感與檢測系統(tǒng)的原理，基本組成，光電傳感與檢測技術(shù)的特點和發(fā)展趨勢。 ? 掌握光電傳感與檢測器件（傳感器、光源和成像器件等）的工作原理及基本特性，了解它們的應(yīng)用范圍。 ? 能夠根據(jù)特性參數(shù)，選擇合適的光電傳感與檢測器件。熟悉常用器件的性能指標(biāo)。 ? 掌握非相干檢測與相干檢測的原理和區(qū)別。 ? 了解光纖傳感檢測技術(shù)的原理和應(yīng)用，掌握光纖的光波調(diào)制技術(shù)。 光電傳感與檢測技術(shù) 第 1章 緒 論 習(xí)題：某壓力傳感器測試數(shù)據(jù)如表，計算遲滯、重 復(fù)性和非線性誤差。 壓力/MPa 輸出值 /mV 第一循環(huán) 第二循環(huán) 第三循環(huán) 正行程 反行程 正行程 反行程 正行程 反行程 0 0． 02 0． 04 0． 06 0． 08 0． 10