光电检测技术及应用 教学课件 作者 徐熙平 第5章 辐射信号检测.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第5章 辐射信号检测 四、几何光学方法的光电信息变换 像点轴上偏移检测的光焦点法 光焦点法测量原理 a)光学系统 b)垂直分布 c)轴向分布 ΔZ＇= 第5章 辐射信号检测 四、几何光学方法的光电信息变换 像点轴外偏移检测的像偏移法 像偏移法测距原理图 第5章 辐射信号检测 四、几何光学方法的光电信息变换 采用PSD和半导体激光器的像点偏移式距离测量系统 第5章 辐射信号检测 四、几何光学方法的光电信息变换 2、速度信息的光电变换 光电开关测速 a）透过型光电开关 b)反射型光电开关 光电开关示意图 第5章 辐射信号检测 四、几何光学方法的光电信息变换 反射式光电开关测量转速示意图 第5章 辐射信号检测 四、几何光学方法的光电信息变换 光栅式读数装置 第5章 辐射信号检测 四、几何光学方法的光电信息变换 a）光孔板 b）逻辑辨向电路 c）电相移图 用光电开关测量转速和方向 第5章 辐射信号检测 四、几何光学方法的光电信息变换 旋转光闸测速 a） b） c） 用旋转光闸调制直流通量 1—辐射光源 2—聚光镜 3—调制盘 4—调制盘电动机 第5章 辐射信号检测 四、几何光学方法的光电信息变换 利用频闪式转速表测速 物体在视野中消失后，人眼视网膜上能在一段时间内保持视觉印象，即视后暂留现象。其维持时间，在物体平均亮度条件下，约为1/5~1/20s的范围。 当用一个可调频率的闪光灯照射频闪盘时，在闪光频率与频闪盘转动频率相同时频闪像在某一位置上正好闪一下，使人眼清晰地看到频闪像。在其他时间频闪像转动形成圆环，因色彩反差不明显，故不清晰。若每一次看到的频闪像在同一位置静止不动，则闪光频率乘以60即为频闪盘每分钟转数，由已知的频闪盘的转速可求得被测物体的转速。 第5章 辐射信号检测 五、温度检测 辐射测温有三种方法：全辐射法、亮度法、比色法。 测温仪结构原理 第5章 辐射信号检测 五、温度检测 由PbS输出的信号经放大后是两个不同亮度的电信号 和 ，对应于滤光片中心波长的辐射值，信号经放大K倍后，送入与门电路，在D、E点输出电信号 和 ，维持B点或D点输出的 为恒定值。即： 第5章 辐射信号检测 六、莫尔条纹 在镀膜玻璃上均匀刻制许多有明暗相间、等间距分布的细小条纹（又称为刻线），这就是光栅。 按检测位移性质 长光栅：用于长度或直线位移的测量，刻线相互平行。 圆光栅：用来测量角度或角位移，在圆盘上刻线。 按光源照射方法 透射光栅 反射光栅 按制造光栅材料 玻璃光栅 金属光栅 a） 刻划光栅 b）光刻光栅 光栅结构 第5章 辐射信号检测 六、莫尔条纹 当两块光栅以微小倾角重叠时，在与刻线大致垂直的方向上。将看到明暗相间的粗条纹，这就是莫尔条纹。 由粗光栅形成的莫尔条纹原理图 第5章 辐射信号检测 六、莫尔条纹 莫尔条纹的几何量 条纹宽度W 与栅距d 交角的关系为： 第5章 辐射信号检测 六、莫尔条纹 由三大部分组成： 光源和透镜 光栅副(主光栅和指示光栅) 光电接收元件 光栅传感器 组成 主光栅 指示光栅 莫尔条纹 移动 均匀刻线 夹角 明暗相间条纹 第5章 辐射信号检测 六、莫尔条纹 第5章 辐射信号检测 六、莫尔条纹 莫尔条纹的位移放大作用 当光栅交角为 时， ，对于每毫米50条线的光栅，条纹宽度可达到9mm。 可得： 分辨力? =栅距d =1mm/50=0.02mm 莫尔条纹的宽度是栅距的450倍： W ≈d