光電檢測電路的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究

蔣玉峰

（黑龍江農(nóng)墾科技職業(yè)學(xué)院，哈爾濱 150431）

光電檢測技術(shù)是目前光學(xué)與電子技術(shù)相互結(jié)合之后而產(chǎn)生的一門新的檢測技術(shù)，它主要是利用電子技術(shù)對(duì)光學(xué)信息進(jìn)行相應(yīng)的檢測，與此同時(shí)還進(jìn)行傳遞、存儲(chǔ)、控制等。它是將光電快速地與電子信息處理相結(jié)合。我國的半導(dǎo)體工業(yè)正在逐漸的發(fā)展當(dāng)中，而且研究光電器件的光電電子技術(shù)也有了很大程度上的進(jìn)步，也取得了一些成效，此背景下，出現(xiàn)了許多新型的光電探測器件，光導(dǎo)纖維技術(shù)也隨之出現(xiàn)，它的出現(xiàn)為光電檢測技術(shù)的提高提供了一個(gè)新的方法，也進(jìn)一步擴(kuò)大了檢測領(lǐng)域。

1 光電檢測的主要特點(diǎn)

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(shù)當(dāng)中具有最高精度的一種檢測技術(shù)。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(dá)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(zhì)傳播當(dāng)中最快的速度，因此用光學(xué)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(shí)，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(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)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(qiáng)的信息處理能力

利用光電檢測可以有效控制信息，存儲(chǔ)信息，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，便于和計(jì)算機(jī)相連接，比較容易實(shí)現(xiàn)智能化。

目前光電檢測技術(shù)是現(xiàn)代化建設(shè)以及人們的生產(chǎn)生活所必不可缺的新技術(shù)之一，也是目前先進(jìn)的將光、電、計(jì)算機(jī)結(jié)合的一項(xiàng)新的技術(shù)，它的潛力是非常大的，以后的信息技術(shù)，光電檢測是不可缺少的，光電檢測會(huì)占據(jù)非常重要的位置。

2 光電檢測的重要性

2.1 實(shí)現(xiàn)了檢測的自動(dòng)化

大型企業(yè)要求檢測自動(dòng)化，而光電檢測技術(shù)正是采用了先進(jìn)的儀器和檢測方法，它能夠在零件加工過程中進(jìn)行測量，測量行為是主動(dòng)的，減少了工作量，節(jié)省了后期檢測時(shí)間，間接提高了生產(chǎn)效率。

2.2 測量無接觸

光電檢測在進(jìn)行測量的時(shí)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(duì)儀表的損害是沒有的。由于沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)的部分，所以所測量裝置的壽命會(huì)得到延長，而且反映的速度非?？?，準(zhǔn)確程度非常高，對(duì)被測物沒有形狀、大小等要求，檢測的距離可以非常遠(yuǎn)，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(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，而計(jì)算機(jī)技術(shù)具有運(yùn)算、邏輯、判斷等能力。光電檢測系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)相結(jié)合之后，能夠?qū)崿F(xiàn)光電檢測儀表自身完成不了的功能，能夠使檢測系統(tǒng)的測量精度以及性能得到非常明顯的提高，能夠?qū)收线M(jìn)行自我診斷，自動(dòng)顯示故障的位置，方便工作人員進(jìn)行修理，縮短了檢修時(shí)間。還能夠使機(jī)器始終處于最佳工作狀態(tài)，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(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)

光電檢測所接收的信號(hào)都是隨著時(shí)間的變化而變化的，像瞬變信號(hào)這種。但是，這種信號(hào)的質(zhì)量一般都是非常弱的，它與平常緩慢變化的光信號(hào)電路的靜態(tài)計(jì)算方法是不相同的，而且在分析與設(shè)計(jì)改變光電信號(hào)的時(shí)候，還要解決以下兩點(diǎn)問題。一是要時(shí)時(shí)刻刻確定檢測電路的工作狀態(tài)，二是要使檢測電路具備較寬的頻率響應(yīng)。

4 光電檢測電路的靜態(tài)設(shè)計(jì)

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(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，在不斷?shí)現(xiàn)變換中，完成新型傳遞。可將其比喻成溝通光學(xué)和電子系統(tǒng)的接口，因?yàn)樗粌H是光路的元器件，還是電路的元器件，具有光學(xué)和電子學(xué)的雙重屬性。光學(xué)元件中是光信息接收儀器，電路元件又成為信息發(fā)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(lián)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(tǒng)在特性參數(shù)上進(jìn)行匹配，讓每一個(gè)連接的器件都能始終保持最佳工作狀態(tài)。

5 光電檢測電路的設(shè)計(jì)

5.1 具備光電轉(zhuǎn)換能力

光電檢測技術(shù)是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成為與當(dāng)時(shí)環(huán)境相適應(yīng)的電信號(hào)，轉(zhuǎn)換成為光電檢測的關(guān)鍵性的條件。所以說，光電轉(zhuǎn)換能力的高低也會(huì)影響到整個(gè)光電檢測系統(tǒng)的好壞。我們要求電路要具備較強(qiáng)的光電轉(zhuǎn)換能力，這也是目前對(duì)光電檢測電路的一項(xiàng)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(zhuǎn)換能力的強(qiáng)弱，而在目前的光電檢測當(dāng)中，所希望的是給予的輸入信號(hào)在條件允許的情況下是最好的信號(hào)傳輸系統(tǒng)，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(dòng)態(tài)影像速度快

隨著檢測系統(tǒng)與器件的要求不斷提高，使得人們對(duì)檢測系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的要求也隨之升高。比較明顯的就是在光電通信領(lǐng)域，它對(duì)光電器件的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度要求是非?？斓?，因?yàn)樵谝话闱闆r下，光電檢測電路一定要滿足信號(hào)通道所要求的響應(yīng)速度才能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

5.3 信號(hào)的檢測能力要強(qiáng)

一般情況下，信號(hào)檢測能力主要是指光電檢測電路輸出信號(hào)當(dāng)中有價(jià)值信號(hào)的多少，通常會(huì)用信噪比等參數(shù)對(duì)其進(jìn)行表示。

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