光電檢測電路的設計及實驗研究

蔣玉峰

（黑龍江農墾科技職業學院，哈爾濱 150431）

光電檢測技術是目前光學與電子技術相互結合之后而產生的一門新的檢測技術，它主要是利用電子技術對光學信息進行相應的檢測，與此同時還進行傳遞、存儲、控制等。它是將光電快速地與電子信息處理相結合。我國的半導體工業正在逐漸的發展當中，而且研究光電器件的光電電子技術也有了很大程度上的進步，也取得了一些成效，此背景下，出現了許多新型的光電探測器件，光導纖維技術也隨之出現，它的出現為光電檢測技術的提高提供了一個新的方法，也進一步擴大了檢測領域。

1 光電檢測的主要特點

1.1 檢測精度高

光電檢測的精度是目前我國已知的所有檢測技術當中具有最高精度的一種檢測技術。光電檢測采用了光速檢測手段，用光電檢測去測量地球與月球之間的距離，其分辨率能夠達到1m。

1.2 速度非常高

光電檢測是以光作為媒介，而光速是目前各種物質傳播當中最快的速度，因此用光學的方法獲取信息傳遞信息都是最快的。

1.3 非接觸測量

光電檢測由于是采用了光照的原理，光照到被測量的物體上時，物體是沒有什么測量力的，那也就是說沒有什么摩擦，這樣也做到了實時的動態測量，光電測量是所有測量方法中效率最高的一種。

1.4 具有超強的信息處理能力

利用光電檢測可以有效控制信息，存儲信息，易于實現自動化，便于和計算機相連接，比較容易實現智能化。

目前光電檢測技術是現代化建設以及人們的生產生活所必不可缺的新技術之一，也是目前先進的將光、電、計算機結合的一項新的技術，它的潛力是非常大的，以后的信息技術，光電檢測是不可缺少的，光電檢測會占據非常重要的位置。

2 光電檢測的重要性

2.1 實現了檢測的自動化

大型企業要求檢測自動化，而光電檢測技術正是采用了先進的儀器和檢測方法，它能夠在零件加工過程中進行測量，測量行為是主動的，減少了工作量，節省了后期檢測時間，間接提高了生產效率。

2.2 測量無接觸

光電檢測在進行測量的時候是沒有接觸物體的，沒有力和力矩作用于被測物體，即使被測的物體具有很大的沖擊力，但是物體對儀表的損害是沒有的。由于沒有機械運動的部分，所以所測量裝置的壽命會得到延長，而且反映的速度非常快，準確程度非常高，對被測物沒有形狀、大小等要求，檢測的距離可以非常遠，這些都是其他檢測沒有辦法做到的。

2.3 檢測智能化

由于光電檢測是運用了計算機技術，而計算機技術具有運算、邏輯、判斷等能力。光電檢測系統與計算機相結合之后，能夠實現光電檢測儀表自身完成不了的功能，能夠使檢測系統的測量精度以及性能得到非常明顯的提高，能夠對故障進行自我診斷，自動顯示故障的位置，方便工作人員進行修理，縮短了檢修時間。還能夠使機器始終處于最佳工作狀態，因此，我們也將光電檢測稱之為智能儀器。

3 光電檢測電路的動態設計

光電檢測所接收的信號都是隨著時間的變化而變化的，像瞬變信號這種。但是，這種信號的質量一般都是非常弱的，它與平常緩慢變化的光信號電路的靜態計算方法是不相同的，而且在分析與設計改變光電信號的時候，還要解決以下兩點問題。一是要時時刻刻確定檢測電路的工作狀態，二是要使檢測電路具備較寬的頻率響應。

4 光電檢測電路的靜態設計

光電檢測器件的主要作用是，將載有被測信息的光輻射能轉變為電能，在不斷實現變換中，完成新型傳遞。可將其比喻成溝通光學和電子系統的接口，因為它不僅是光路的元器件，還是電路的元器件，具有光學和電子學的雙重屬性。光學元件中是光信息接收儀器，電路元件又成為信息發生器。正是由于這種特殊的雙重屬性，使得光電檢測在特殊情況下建立起光路和電路的聯系，讓兩者相互溝通。為了更好地提高傳輸效率，光電檢測器件要與被檢測的輻射源相匹配，要和電子系統在特性參數上進行匹配，讓每一個連接的器件都能始終保持最佳工作狀態。

5 光電檢測電路的設計

5.1 具備光電轉換能力

光電檢測技術是將光信號轉變成為與當時環境相適應的電信號，轉換成為光電檢測的關鍵性的條件。所以說，光電轉換能力的高低也會影響到整個光電檢測系統的好壞。我們要求電路要具備較強的光電轉換能力，這也是目前對光電檢測電路的一項最基本的要求。目前所采用的都是利用光電靈敏度來表示光電轉換能力的強弱，而在目前的光電檢測當中，所希望的是給予的輸入信號在條件允許的情況下是最好的信號傳輸系統，也就是說光電特征要特別的明顯，這樣就能夠得到最大功率和電流的輸出。

5.2 動態影像速度快

隨著檢測系統與器件的要求不斷提高，使得人們對檢測系統的各個環節的要求也隨之升高。比較明顯的就是在光電通信領域，它對光電器件的動態響應速度要求是非常快的，因為在一般情況下，光電檢測電路一定要滿足信號通道所要求的響應速度才能夠達到標準。

5.3 信號的檢測能力要強

一般情況下，信號檢測能力主要是指光電檢測電路輸出信號當中有價值信號的多少，通常會用信噪比等參數對其進行表示。

［1］ 錢浚霞，鄭堅立.光電檢測技術［M］.北京：機械工業出版社，1998.

［2］ 郭培源.光電檢測技術與應用［M］.北京:航空航天大學出版社，2006：28-61.

［3］ 雷玉堂.光電檢測技術［M］.北京:中國計量出版社，1997：37-42.