光机电测控技术基础第章绪论

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1、光机电测控技术基础主讲人:严晗课程概述核心：物理量→光学量→电信号→机械运动属性：光机电技术是一种交叉学科，光学、电子学、材料学、半导体技术、计算机技术、仪器仪表等等目的：物理量的检测、传递、控制应用：精密测量、红外探测、遥感、激光雷达、空中侦察、制导武器、导航、跟踪、光通信、图像处理、夜视、深空探测等等光机电技术光学技术机械技术电子技术光机电测控技术光机电传感器融合核心部分基础光机电测控与人工操作区别比较：被测物体感觉器官人脑手控被测物体光机电传感器微机执行机构光电传感部分相当于人身的感觉器官人的视觉功能人眼是一

2、个高灵敏度、高分辩率和极为复杂而精密的光传感器人眼的适宜刺激:波长380-780nm的电磁波(可见光)。人的视觉有辨别光亮和颜色的双重功能视杆系统:对光敏感度高，无颜色视觉，视物精确性差；视锥系统:对光敏感度差，能分辨颜色，视物精确性高。举例说明鸡视网膜仅有视锥细胞(无暗视觉)猫头鹰视网膜仅有视杆细胞(无昼光视觉)三原色学说：某一波长光线作用于视网膜时，三种视锥细胞兴奋程度不同，信息传入中枢，产生某一颜色的视觉三种视锥不同比例兴奋不同色觉仅感红视锥兴奋红色觉仅感绿视锥兴奋绿色觉仅感蓝视锥兴奋蓝色觉同等比例兴

3、奋白色觉人的视觉具有对明暗光的适应能力从亮处突然进入暗处时，最初看不清楚任何物体，经过一定时间后，视觉敏感度才逐渐增强。从暗处突然进入亮处时，最初只感到耀眼的光亮，看不清物体，一段时间后才能恢复视觉。人的视觉有很高的分辨能力光机电测控是人类视觉的扩展时间上扩展空间上扩展中国最大射电望远镜主体空间上扩展美国的哈勃望远镜：主镜2.4m、焦距57.6m。美国的詹姆斯.韦伯：主镜6.8m、焦距136m。美国的KH-12：主镜2～3m。识别能力上扩展电子显微镜拍摄照片光机电测控技术的特点高精度：测长度nm量级；高速度：光速

4、是最快的；远距离、大量程：遥控、遥测和遥感；非接触式检测：可遥测遥感，长距离工作；寿命长：机械运动部分少。受光学介质的影响大（水、空气、尘土）成本高。光机电测控技术的特点光机电测控技术的应用在工业生产领域的应用在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位….现代工程装备中，检测环节的成本约占50~70%在汽车领域的应用在汽车领域的应用汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容普通轿车：约安装几十到近百只传感器，豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。发动机：向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状

5、况信息，对发动机工作状况进行精确控制温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等底盘：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温车身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等在日常生活中的应用家用电器：数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器自动感应灯：亮度检测---光敏电阻空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶电话、麦克风：话音转换---驻极电容传感器遥控接收：红外检测---光敏

6、二极管、光敏三极管可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD在日常生活中的应用办公商务：扫描仪：文档扫描---线阵CCD红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管医疗卫生：数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器电子血压计：血压检测---压力传感器血糖测试仪、胆固醇检测仪---离子传感器美军研制的未来单兵作战武器夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术激光测距仪：可精确的定位目标。在军事上的应用美国国家导弹防御计划---NMD监测系统:探测和发现敌人导弹的发射并追踪导弹的飞行轨道；拦截器：能

7、识别真假弹头，敌友方1.地基拦截器2.早期预警系统3.前沿部署(如雷达）4.管理与控制系统5.卫星红外线监测系统“阿波罗10”：火箭部分---2077个传感器飞船部分---1218个传感器检测参数---加速度、温度、压力、振动、流量、应变、声学神州飞船：185台（套）仪器装置在航天领域的应用光机电测控技术概述光电检测技术以激光、红外、光纤等现代光电器件为基础，通过对载有被检测物体信号的光辐射（发射、反射、散射、衍射、折射、透射等）进行检测，即通过光电检测器件接收光辐射并转换为电信号。由输入电路、放大滤波等检测电路提

8、取有用的信息，再经过A/D变换接口输入微型计算机运算、处理，最后显示或打印输出所需检测物体的几何量或物理量。光机电测控系统的组成光电传感器：基于光电效应，将光信号转换为电信号的一种光电器件将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出。光电检测技术：是利用光电传感器实现各类检测。它将被测量的量转换成光通量,再转换成电量，并综合利用信息传送和处理技术，完成在线和自