光电信息变换及检测

第5 章 光电信息变换及检测技术 如何将待测信息加载到光学量中？信息存在的方式和类型？以不同方式存在的光电信息如何探测？ 为了便于传递和处理需要对光信息调制、如何对电信号放大、解调检出待测信息？ 本章讨论光电信息变换的基本方式，在解决具体问题时能够根据变换方式提出理想的设计方案。 介绍几种光电检测系统电信号处理的常用电路。 5.l 光电信息变换的分类 根据待测信息载入光学信号的方式分为6 种基本形式；根据输出信号与待测信号的函数关系分为两类: 模拟光电变换;模-数光电变换。 1 光电信息变换的基本形式 • 信息载荷于光源的方式 待测信息存在于光源中（或光学信息为光源本身）图7-1(a) 。如：光源的温度信息、光源的频谱信息、光源的强度信息等。 例如，钢水温度的探测、光谱分析、火灾报警、武器制导、夜视观察、地形地貌普查和成像测量等的应用。 以全辐射测温为例，温度信息存在于光源的辐射出射度 Me, λ ，物体的全辐射出射度 Me, λ与物体温度的关系为 Me, λ =ε Me, λ ，s= ε σ T4 (7-1) 式中，Me, λ ，s为同温度黑体的辐射出射度，ε 为物体的发射系数，与物体的性质、温度及表面状况有关。 * T 为被测体的温度，即待测量的信息量。 光电传感器的变换电路输出的电压信号为 U S = ξ Me, λ (7-2) 式中， ξ = mτ SGK 称为系统的光电变换系数。 m 为光学系统的调制度，τ 为光学系统的透过率，S 为光电器件的灵敏度，G 为变换电路的变换系数，K 为放大器的放大倍数。 将式(7-1)代入式(7-2)得 US=ξ ε σ T4 （7-3） 表明：变换电路输出的电压信号US 是温度T 的函数。通过测量输出电压，并进行标定就能够测出物体的温度。 • 信息载荷于透明体的方式 待测信息为：透明体的透明度，透明体的密度分布，透明体的厚度，透明体介质材料对光的吸收系数等。 提取信息的方法：利用光通过透明介质时材料对光吸收的规律。 （7-4） 式中，α 为介质对光的吸收系数。 对于透明溶液有： （7-5） C 是溶液的浓度，μ 为与介质性质有关的系数。 变换电路的输出信号电压Us为 （7-6） 两边取自然对数后 lnUs=lnU0―μ Cl （7-7） 将输出信号电压Us 送入对数放大器后，便可以获得与介质的浓度C、介质的厚度l 有关信号。 利用此信号可以方便地得到介质的浓度C 或介质的厚度l。可以测量液体或气体的透明度（或混浊度），检测透明薄膜的...