南京理工大学7 光电信号的变换和

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1、光电信号的变换和检测技术典型光电信号变换方法的光学原理和应用变换方法光学原理应用几何光学直进、遮光；反射、折光开关、光学编码、光学扫射；光学成象等非相干光描、瞄准定位、准直定向、测的光学现象。长测角、测距、成象测量等。物理光学衍射、干涉、光谱、波长莫尔条纹、干涉计量、外差通变换、光学拍频等相干光讯、光谱分析、散斑全息测量的光学现象。等。光电子学电光效应、磁光效应、声光调制、光束偏转、光通讯、光效应、空间光调制、光光记录、光存储、光显示、传束纤维传输传感等光电现光、传象、传感等。象。直读法单通道指零法幅值法差动法

2、双通道比较法波数测量频率法直接变换和检测频率测量相位法时间变化光信号时间法调幅连续波调制调频调制变换和解调脉冲调制像分析几何中心检测法扫描调制简单光学目标空间定位光学像分解亮度中心定位法象限检测器空间变化光信号机械法图像扫描光束式电子式光学图像的扫描运动物体实体扫描静止物体空间搜索直读法单通道指零法幅值法差动法双通道比较法波数测量频率法直接变换和检测频率测量相位法时间变化光信号时间法调幅连续波调制调频调制变换和解调脉冲调制一、直接检测¢单通道测量系统1.直读法θ=SKMφτ=KτΙ00¢单通道测量系统2.指零法

3、τ=M(θ−θ)X0θ=KSΦτI0θ=KSΦM(θ−θ)I0X0=K(θ−θ)0X0K=KSΦM0I0θ=θX0¢双通道测量系统¢双通道测量系统¢1.差动法∆I=SΦτ−SΦττ10r200X1τ=M0θ∆I=0SΦτ=SΦττ10r20x0SτSτ1r1rτ==θ=KθX0SτSτ2020¢双通道测量系统¢2.比较法R=SτΦr1r0R=SττΦx2x00R.R=R.Rr21xSτR1r1=SττR20x2SτR1r2τ=...θxSMR21¢双通道测量系统¢3.交替比较法¢3.交替比较法二、光通量的频率测

4、量¢(一)波数测量¢(二)频率测量¢(一)波数测量1∆φ=φcos(2π∆x)0λ/2∆x=φcos(2π)0Tλx=N2¢(二)频率测量T=λ/2v12λv=ff==v或Tλ2dxλdNλv===.fdt2dt2三、光通量的相位和时间测量¢(一)相位测量¢(二)时间测量¢(一)相位测量t=2D/c2ϕ=ωt=ωD00ccD=ϕ2ω0L=c/f00Lϕ0D=⋅2n2π¢(二)时间测量t=2D/ct=N⋅∆T=N/f1cD=c⋅t=⋅N=K⋅N22f相位式测距的原理光强就随注入的交变电流呈正弦变化--调制光φφ=

5、ωt=2πftt2D=2D2Df2πcφ1D=⋅D=ct2D22f2πφ=N⋅2π+∆ϕc∆ϕλSD=⋅(N+)=(N+∆N)2f2π2¢测尺长度与调制制频率(概值)的关系测尺长度10m20m100m1km2km10km100kλs/2m测尺频15M7.5M1.515075151.5率HzHzMHzkHZkHZkHZkHZ精度1cm2cm10cm1m2m10m100m测距仪上大多选用几个测尺配合测距粗尺+精尺¢例:某测距仪以10m作精测尺，显示米位及米位以下距离值，以1000m作粗测尺，显示百米位、十米位距离值

6、。如实测距离为385.785m，则¢精测显示5.785¢粗测显示38(米位不显示)¢仪器显示的距离为385.785m三、D3000系列红外测距仪简介D2000棱镜组D3000D3000系列的主要技术指标型号测程D30101200m(单块棱镜)1800m(三块棱镜)D30302000m(单块棱镜)3200m(三块棱镜)精度±(5mm+5ppmD)测量时间正常测量4s，跟踪测量1s最大显示距离9999.999m温度范围-20℃--十50℃功耗不大于3.6W照准望远镜同轴照准,正像13倍,视埸角1°30'质量1.8k

7、g(不包含电池)第二节时变光信号的调制检测¢一、调制的基本原理和类型¢二、调制器一、调制的基本原理和类型¢(一)载波和调制光通量作为载体称作载波,使光载波信号的一个或几个特征参数按被传送信息的特征变化，以实现信息检测传送目的的方法称作调制。（1）改善光电系统的工作品质，有助于传输过程的信号处理，提高传输能力。（2）能更好地从背景噪声干扰中分离出有用信号，提高信噪比和测量灵敏度。（3）调制信号可以简化检擒系统的结构，改善工作条件。（4）可以扩大目标定位系统的视场和搜索范围的视场和按索范围，因此调制技术是光电位测系

8、统中常用的方法。¢(二)光学调制的分类按时空状态分类(1)时间调制(2)空间调制(3)时空混合调制按载波波形和调制方式分类(1)直流载波(2)交变载波连续载波——调幅被、调按波、调相波脉冲载波——脉冲调宽、调幅、调颇等¢(三)典型的调制方法¢1．连续波调制调制前调制后(1)振幅调制(2)光信号的频率调制¢2．脉冲调制脉幅调制频率调制脉宽调制相位调制二、调制器¢(一)机电调制器极化继电器