光电检测技术与应用-第五章--光电直接探测系统.pptVIP

*解得:又则*第一项:目标辐射特性及大气透过率对作用距离的影响；第二和第三项:光学系统及探测器特性对作用距离的影响；第四个项:信息处理系统对作用距离的影响。*2.主动检测距离方程光源:激光光源光发射机：物体照射:物体反射:光接收机:*考虑接收光学系统的透过率,接收到的总功率为:输出电压为:*解得距离公式:或直接检测系统的基本工作原理直接检测系统的基本特性直接检测系统的距离方程光电直接检测系统举例*5.4光电直接检测系统举例1.直接检测方式中常用的几种检测方法直接作用法、差动作用法、补偿测量法、脉冲测量法。1）、直接作用法被测量直接控制照射在光电探测器件上的光通量*光通量与测量值之间的关系:Φ是被检测光通量；S是光探测器积分灵敏度；K是放大器增益；α是测量系统显示值；C是仪表定标常数。相对误差为:*2）、差动作用法差动法就是把被测量与一个参考量相比较,将它们的差或比值取出来经放大后显示出来,或者用于控制执行机构,达到系统控制的目的。差动法检测液体的透过率*电桥的输出电压U0为:若Sl＝S2,R1＝RW一般,ΔΦΔΦ2,适用于测量与标准量或正常值相差较小的被测量,精度和灵敏度较高。*若两光电二极管的特性相同，且工作在线性范围。光源光通量比值为:Φ2／Φ1＝N则光通量变化量的比值为:ΔΦ2／ΔΦl＝N设变化后两个通道的光通量各为:和则*第一项为电压波动前的两通道光通量之差；第二项ΔΦl（1-N）是由电压波动引起的误差。若N＝1,第二项为零,则光源电压波动不影响测量结果。*另一种差动作用法:Φ2＞Φ1Φ2=Φ1*3）、补偿测量法由被测物理量控制的光通量变化所引起的信号，可用光学或电学的补偿器补偿掉，补偿量可由与补偿器连接在一起的读数系统显示出来，补偿器的补偿量值事先可用标准器进行精确标定。优点:精度更高缺点:机构复杂、不适用于快变量测量*4）、脉冲测量法脉冲参数（脉冲频率、脉冲持续时间、脉冲的数目等）随被测物理量变化。脉冲测长*i）L=vtt:暗脉冲持续时间。要求被测物体必须作匀速运动，容易受外界因素影响，只适用于低精度测量。ii）*2.光电直接检测系统举例1）、莫尔条纹测长仪（1）、测长原理莫尔条纹：两周期光栅重叠形成的条纹。光栅的节距：光栅的相邻刻线之间的宽度。振幅型（透过率型）光栅、相位型光栅。固定不动的称为主光栅，相对主光栅发生移动的称为指示光栅。*莫尔条纹的形成:αBP2P1θxy123*求解条纹方程00ijOxyNMQPON=iP1;OM=jP2光栅A的刻线方程为xi=iP1指示光栅B的刻线j与x轴交点的坐标为*莫尔条纹1(i,j)的方程为00ijOxyNMQP*莫尔条纹1（i=j）的斜率为:莫尔条纹1的方程可为其他莫尔条纹的方程:……*结论:莫尔条纹是周期函数,其周期T=P2/sinθ,也叫莫尔条纹的宽度B。当Pl=P2时，θ≠0,横向莫尔条纹当P2=P1cosθ时,严格的横向莫尔条纹*当θ=0,P1≠P2时,斜向莫尔条纹纵向莫尔条纹第五章 光电直接探测系统直接检测系统的基本工作原理直接检测系统的基本特性直接检测系统的距离方程光电直接检测系统举例*直接探测（非相干探测）系统利用光源出射光束的强度去携带信息,光电探测器直接把接收到的光强度变化转换为电信号变化,最后用解调电路检出所携带的信息。光外差探测（相干探测）系统利用光波的振幅、频率、相位来携带信息,而不是利用光强度,所以只有相干光可被用来携带信息,检出信息时需用光波相干的原理。*5.1直接检测系统的基本工作原理光电直接探测是将待测光信号直接入射到光探测器光敏面上,光探测器响应于光辐射强度（幅度）而输出相应的电流或电压。强度调制直接探测模型强度调制直接探测模型*入射的信号光电场为ES(t)＝Acosωt,A:信号光电场振幅;ω:信号光的频率。平均光功率为:光探测器输出的电流为α为光电变换比例常数,η为量子效率。*光探测器输出电功率为:光探测器的平方律特性若入射光是调幅波:d(t)为调制信号输出的电流为:直接检测系统的基本工作原理直接检测系统的基本特性直接检测系统的距离方程光电直接检测系统举例*系统的信噪比、视场角和通频带宽度1.直接探测系统的信噪比(灵