光电检测技术读书报告(共7页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 光电检测技术是光电信息技术的主要技术之一，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，他具有如下特点：（1）高精度。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。 （2） 高速度。光电测量以光为媒介，而光是各种物质中传播速度最

2、快的，无疑用光学方法获取和传递信息是最快的。 （3） 远距离、大量程。光是最便于远距离粗寒痹的介质，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） 非接触测量。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。 （5）寿命长。在理论上光波是永不磨损的，只要复现性做得好，可以永久的使用。 （6）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，易于实现智能化。 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

3、新技术。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

4、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

5、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

6、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

7、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。电荷耦合器件电荷耦合器件(Charge Couple Device，CCD)是一种以电荷为信号载体的微型 图像传感器，具有光电转换和信号电荷存储、转移及读出的功能，其输出信号通常是符合电 视标准的视频信号，可存储于适当的介质或输入计算机，便于进行图像存储、增强、识别等处理。自CCD于1970年在贝尔实验室诞生以来，CCD技术随着半导体微电子技术的发展而迅速发展，CCD传感器的像素集成度、分辨率、几何精度和灵敏度大大提高，工作频率范围显著增加，可高速成像以满足对高速运动物体的拍摄，并以其光谱响应宽、动态范

8、围大、灵敏度和几何精度高、噪声低、体积小、重量轻、低电压、低功耗、抗冲击、耐震动、抗电磁干扰能力强、坚固耐用、寿命长、图像畸变小、无残像、可以长时间工作于恶劣环境、便于进行数字化处理和与计算机连接等优点，在图像采集、非接触测量和实时监控方面得到了广泛应用，成为现代光电子学和测试技术中最活跃、最富有成果的研究领域之一。 CCD技术之所以能得到如此迅速的发展，是因为CCD器件本身具有许多独特的优点：1、 CCD器件是一种固体化器件，体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、寿命长；2、 图像畸变小，尺寸重现性好；3、 具有较高的空间分辨率，光敏元间距的几何尺寸精度高，可获得较高的定位精度；4、 具有较高的

9、光电灵敏度和较大的动态范围。CCD的分类CCD器件有线阵CCD和面阵CCD两种。线阵CCD通常将CCD内部电极分成数组，每组称为一相，并施加同样的时钟脉冲。所需相数由CCD芯片内部结构决定，结构相异的CCD可满足不同场合的使用要求。线阵CCD有单沟道和双沟道之分，其光敏区是MOS电容或光敏二极管结构，生产工艺相对较简单。它由光敏区阵列与移位寄存器扫描电路组成，特点是处理信息速度快，外围电路简单，易实现实时控制，但获取信息量小，不能处理复杂的图像（线阵CCD如右图所示）。面阵CCD的结构要复杂得多，它由很多光敏区排列成一个方阵，并以一定的形式连接成一个器件，获取信息量大，能处理复杂的图像.CCD

10、的应用 CCD技术是集光学、电子学、精密机械及微计算机于一体的综合新兴技术，应用领域相当广泛。它可以应用于（1）在线监测：CCD可用于在工业产品加工过程中对工件的尺寸，位置、表面缺陷等物理量实现非接触在线监测；（2）光学信息处理：CCD可用于光学文字识别OCR、标示识别OMR、图形识别OPR等；（3）环境监控：CCD可用于恶劣条件中对环境的自动监测；（4）军事应用：CCD可用于导航、自动跟踪、侦察等。目前，随着大规模微细加工技术的发展， CCD像素高密度集成技术取得了 突破性的进展。器件像素的中心距已做到00040007mm，线阵CCD可达5000个像素，这就为计量领域应用CCD打下了良好的基

11、础。CCD作为一种易于与计算机连接的传感器，在位移检测、运动速度测量、热加工温度场模拟、激光加工研究、光谱分析、无损探伤等方面都有广泛的应用前景，尤其是数字CCD传感器的开发，CCD传感器与信号采集电路的大规模集成，新型快速图蒙处理软件的开发，使得CCD传感器在工业检测与自动控制应用中将发挥更重要的作用。CCD传感器在焊缝跟踪自动化系统中，已成功地应用于平面的焊缝跟踪，在未来的发展趋势中，运用CCD传感器在进行船体、储汽罐等复杂几何形状、三维几何形状的焊接跟踪实时控制中，更易于实现焊接实时控制，而且可以实现任意形状的焊缝实时跟踪，将起到更重要的作用。它在三维测量系统的开发和应用。CAD，CAM，多煤体应用和虚拟现实系统中都有广阔的应用前景。它将促使铝4造业向机器人自动检测与控制、智能化测量、柔性集成制造系统、无人加工车间方向发展更进一步。随着电脑网络系统的发展，CCD传感器作为电脑前端和图象输入系统，它将以不可阻挡的发展势头深入到各种电脑应用的方方面面。在军事上，CCD图像传感器(尤其是非可见光图像传感器，如X射线成像器，电子束成像器。红外线成像器)的应用会越来越广。它主要应用于夜视(微光夜视、红外夜视)、实时或近实时战术侦察 机载预警、导弹自动跟踪、高速飞行目标的轨迹测量等方面。并必将对现代军事工程技术产生巨大的影响。 专心-专注-专业