光电检测技术的典型应用

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1、第十章光电检测技术的典型应用本章内容：光电准直光电测距锁相放大器取样积分器光子计数光学传递函数重点内容：光电准直光电测距锁相放大器取样积分器光子计数难点内容：锁相放大器取样积分器第一节光电测绘技术一、波带板激光准直1、激光准直的方法利用激光方向性好的特点，将激光束通过望远镜系统射出，在需要准直的点上用光电探测器接收；利用激光相干性好的特点，在望远镜前加设一个波带板，此时在望远镜前的一段距离内，可观察到由波带板衍射效应所形成的衍射图样，衍射图样中心光斑的连续，就是仪器所给的准直线，它适用于长距离、高精度的准直测量。pqABCC’Δ2、波带板激

2、光准直原理波带板是一种特殊光栅，它被激光器点光源发射的单色相干光源照满时，有类似光学透镜的聚焦作用，在点光源至波带板中心延长线的一定距离处形成衍射图案。同时点光源到波带板的距离p＆波带板至点光源的距离q的关系为：3、系统组成（1）激光器点光源：采用小功率单模He-Ne立体激光器，输出为高斯光束，并在一般场合下加有针孔光栏，直接约为0.1~0.5mm。（2）波带板：根据菲涅耳衍射原理设计，透光带或遮光带边缘具有很高的位置精度，且透光部分有很好的透光性能，常为圆形波带板。通常利用电化学工业在金属薄板上形成透光孔而得到波带板图案。（3）光电接收装

3、置：具有很高放大倍率的电子线路，一般采用调制光源以及相应的带有选频放大的光电接收装置。位移传感器ND控制器K位移计显示器接收头自动准直测量的接收装置当波带板成像照射在接收头上偏离中心时，接收头就有差动信号输出，经放大器放大后，再经过功率放大，推动可逆电机。可逆电机由丝杆＆接收头连接，使接收头向波带板成像中心一定，直至没有差动信号输出才停止。在接收头上装有位移传感器，接收头一定时，位移传感器将位移量转换成电信号，经过位移计处理，由显示器显示位移值。4、应用激光铅垂仪：定铅垂线的仪器，用在矿山竖井测量投射垂线方向等；激光导向仪：进行定向控制的仪

4、器，当需定向的工作机械等上装有光电接收器时，通过自动控制系统可使工作机械等恢复到原位；激光水准仪等：利用激光准直线定水平或水平面的仪器；激光经纬仪：进行角度坐标测量＆定向准直测量的仪器。二、光电测距它是以光为发射源，利用光波传播的距离等于光速与传播时间的乘积这一基本原理进行测距的。（一）脉冲法激光测距仪结构可分为发射系统、接收系统与观察瞄准系统三大部分以及供电的电源。（见下页）（二）相位法激光测距仪（三）超高频及多波相位测距仪激励源激光器脉冲放大及整形光电管门控电子门时钟振荡器复零电路计数器显示器当发射聚光电子漫反射进入接收系统时，光电接收

5、器就接收到基准信号，经过光电转换、微弱信号的放大，再经整形、反相放大后，触发门控电路置位，门控电路输出低电平，将门电路打开。于是由时钟振荡器产生的计数脉冲可以通过门电路，进入计数器开始计数。当光电接收器接收到回波，同样经过转换放大、整形、反相放大后输入门电路，使它复位。门控输出高电平，将门电路关闭，计数器停止计数，显示器显示被测距离值。1、发射系统：带有调Q装置的固体激光器＆发射光学系统组成。发射光学系统通常采用伽利略望远镜，将激光器置于该望远镜的目镜处，从而利用望远镜的视角放大率来减小激光的发散角。激光物质激光波长相对值效率导热值稳定值红

6、宝石6.943Ǻ高0.3%好较好铷玻璃1.06um低1%不好次之YAG1.06um更低1%较好次之三种固体激光物质的主要性能比较四种调Q方法的比较调Q方法优点缺点马达（转镜）调Q简便可靠开关速度慢；脉冲宽；电机噪声大；寿命短。饱和吸收染料调Q简单经济开关时刻不能精确控制；只适用于一定激光波长；寿命短。声光调Q重复频率高；输出稳定开关时刻不能精确控制；电光调Q开关速度高，输出脉冲窄；开关时刻能精确控制；系统稳定。开关性能受电光晶体的品种＆晶量影响大。2、接收系统：由接收光学系统、光电变换器件及放大、计数、显示灯电子线路组成。接收光学系统常采用

7、光电倍增管；光电变换器件常采用足够小的时间常数的光电探测器，如光电发射型的光电倍增管＆光伏型的硅光电二极管或光电三极管。3、观察瞄准系统一般采用开普勒望远镜。脉冲激光测距仪的测距公式：三、光电自动测图利用CCD组成的光电摄影机可组成数字摄影测量系统以实现自动测图。如下页：存储在HDDT（高密度数字磁带）上的影像数据，通过专用接口传送到计算机，然后再传输到磁盘。作业员可用快速查看设备、高效绘图机＆电视终端对图像带进行检验。由电子产生的光标位于立体屏幕中心，用人工或电脑操纵，可使两个影像作相同移动，也可以在任一方向上彼此作相对移动。由光标对准的

8、那些像点可通过计算机读出，从而可以立即得到像坐标＆其相应的地面坐标。HDDT记录仪光电摄像机HDDTHDDT复印机接口快速查看设备计算机（VAX11/780)数组处理机图像存储器