6
二、光电传感器与敏感器的概念 1、 传感器
将非电量转换为与之有确定对应关系的电量 输出
2、敏感器
将被测非电量转换为可用非电量的器件或装 置
3、光电传感器 基于光电效应，将光信号转换为电信号的一 种传感器。
7
光电传感器主要有光电二极管、光电晶体管、 光敏电阻、光电耦合器、集成光 电传感器、光电池和图像传感器等
第一章 绪论
信息技术与光电检测技术
光电检测与光电传感器概念
光电检测系统的组成及特点 光电检测方法及应用发展趋势
1.1 信息技术与光电检测技术
1、信息技术
四个基本内容：感测技术 、通信技术 、人工 智能技术与计算机技术 、控制技术
信息技术包括微电子信息技术、光子信息技 术、光电信息技术等
2
2、光电检测技术
22
（3）辐射型 被测物体本身就是一个辐射源，光电接收 器通过接收被测物的辐射光能量实现测量。
23
2、光电检测基本方法
直接作用法、差动测量法、补偿测量法和 脉冲测量法 (1)直接作用法 受被测物理量控制的光通量，经光电接收 器转换成电量后由检测机构可直接得到所 求被测物理量 。
被测物理量 光通量 光电传感器
27
在高频信号被滤波器滤去后
uO 1/ 2 Ei ER cos[2 ( f1 f 2 )t 1 2 ]
且使 f1=f2
14
1）、功率检测接收机
也称作直接检测接收机或非相干接收机。 透镜系统和光电探测器用于检测所收集到 的到达光接收机的光场瞬间光功率。
15
2）、外差接收机
也称为空间相干接收机。本地产生的光波 场与接收到的光波场经前端镜面加以合成， 然后由光探测器检测这一合成的光波。外 差式接收机可接收以幅度调制、频率调制、 相位调制方式传输的信息。
光接收机
光学信道，主要指大气、空间、水下和光纤。
光发射机 光学信道 光接收机
光接收机是用于收集入射的光信号并加以 处理、恢复光载波的信息
接收到的光场 接收透镜 系统 光电探 测器 后续检测 处理器
13
接收到的光场
接收透镜 系统
光电探 测器
后续检测 处理器
第一部分是光接收机前端（通常包括一些 透镜或聚光部件），第二部分是光探测器， 第三部分为信号处理器。 功率检测接收机 两种基本类型 外差接收机
放大、定标
直接读数
24
（2）差动测量法 利用被测量与某一标准量相比较，所得 差或数值比可反映被测量的大小。
25
1 2
光电传感器输出U无交变分量
1 2 光电传感器输出U有交变分量 U S (1 2 ) S 1 2 U S (1 2 ) S
26
相敏检波器（Phase-Sensitive-Detector）
ui uS Ei sin(1t 1 )
uR ER sin(2t 2 )
则 uO ui uR 1/ 2 Ei ER cos[2 ( f1 f 2 )t 1 2 ] 1/ 2 Ei ER cos[2 ( f1 f 2 )t 1 2 ]
1.2 光电检测与光电传感器概念
一、检测与测量的概念 1、检测是通过一定的物理方式，分辨出被测
参数量并归属到某一范围带，以此来判别被 测参数是否合格或参数量是否存在 2、测量是将被测的未知量与同性质的标准量 进行比较，确定被测量对标准量的倍数，并 通过数字表示出这个倍数的过程
5
3、测量分类
直接测量是对被测量进行测量时，对仪 表读数不经任何运算，直接得出被测量的数 值。 间接测量是测量几个与被测量有关的物理量， 通过函数关系式计算出被测量的数值。
光电传感器类型 光电传感器实例 PN光电二极管（材料采用Si, Ge,GaAs） PIN光电二极管（材料采用Si） 雪崩光电二极管（材料采用Si, Ge） 光电晶体管（光电达林顿管）（材料采用Si） 集成光电传感器和光电晶闸管（材料采用Si）
PN结
非PN结 电子管类
光电元件（材料采用CdS,CdSe,CdS,Se,PbS） 热电元件（材料采用PZT，LiTaO3,PbTiO3）
16
3、光电检测系统工作流程
存 储 光 源 光 学 系 统 被 测 对 象 处 理
显 示 控 制
17
二、光电检测系统的特点
1.
2. 3. 4. 5.
6.
高精度 高速度 远距离、大量程 非接触测量 寿命长 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，易于实现智能化等。
光电检测技术是光电信息技术的主要技 术之一 光电检测是利用光电传感器实现各类检测， 即将被测量转换成光通量，再将光通量转换 成电量，并综合利用信息传送技术和信息处 理技术，最后完成对各类物理量进行在线和 自动检测。
3
信息技术与光电检测技术
光电检测与光电传感器概念
光电检测系统的组成及特点 光电检测方法及应用发展趋势
18
缺点： 1、沾污影响大 2、外界干扰光影响信噪比 3、使用温度范围小
19
信息技术与光电检测技术
光电检测与光电传感器概念
光电检测系统的组成及特点 光电检测方法及应用发展趋势
1.4 光电检测方法及应用发展趋势
1、光电传感器的类型 直射型 、反射型 、辐射型 (1)直射型
21
（2）反射型 可分为单向反射和漫反射两种
1.3 光电检测系统的组成及特点
例如，红外防盗报警系统
10
光电计数器
放大
整形
计数
电机
译码
11
一、系统组成
光电系统 由光发射机、光学信道和光接收机组成
光发射机 光学信道 光接收机
主动式 ：光发射机主要由光源（例 如激光器）和调制器构成 被动式 ：光发射机为被探测物体 的热辐射发射
12
光发射机
光学信道
光电管，摄像管，光电倍增管 色敏传感器（材料采用Si, -Si） 固体图像传感器（材料采用Si,有CCD型，MOS型，CPD型） 位置检测用元件（PSD）（材料采用Si） 光电池（光电二极管）（材料用Si）
8
其他类
信息技术与光电检测技术
光电检测与光电传感器概念
光电检测系统的组成及特点 光电检测方法及应用发展趋势