第7章光电信息变换下

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第7章 传感器技术-光电效应及传感器

第7章 传感器技术-光电效应及传感器

光源
被测非电量 位移、转速、 振动等
光学通路
光量
光电传感元件
△U 或△I
测量/显示
光电传感器的分类 按传感器输出量的性质, 按传感器输出量的性质,可以分为模拟式 开关式(脉冲式)二大类。 和开关式(脉冲式)二大类。
模拟式光电传感器
该类传感器基于光电元件的光电特性, 该类传感器基于光电元件的光电特性,其 基于光电元件的光电特性 光通量是随被测量而变, 光通量是随被测量而变,光电流就成为被测量 的函数,故称为光电传感器的函数运用状态。 的函数,故称为光电传感器的函数运用状态。 传感器输出量为连续变化的光电流, 传感器输出量为连续变化的光电流,器件 的光照特性呈单值线性, 的光照特性呈单值线性,光源的光照要求保持 均匀稳定。 反射式、 均匀稳定。它的形式有吸收式、反射式、遮光 式和辐射式。
5、时差测距。典型应用如光电测距仪, 时差测距。典型应用如光电测距仪, 是将恒定光源发出的光投射到目的物, 是将恒定光源发出的光投射到目的物,并用 光电元件接收反射光, 光电元件接收反射光,通过对光信号在光源 与目的物之间往返时间的测量, 与目的物之间往返时间的测量,从而计算出 光源与目的物间的距离。 光源与目的物间的距离。
发光二极管阵列(SSPA) 发光二极管阵列(SSPA) 电荷耦合器件(CCD) 电荷耦合器件(CCD)
这两类光电器件实际上是集成化、 这两类光电器件实际上是集成化、 模块化的光电元件组合, 模块化的光电元件组合,他们的工作原 理类似,根据需要, 理类似,根据需要,可以做成线阵或面 阵的形式。 阵的形式。目前在图象采集与处理技术 电荷耦合器件CCD CCD已经得到了大量 中 , 电荷耦合器件 CCD 已经得到了大量 的应用。 的应用。
内光电效应- 内光电效应-

第7章 光电传感器

第7章 光电传感器

等。
暗电流决定了光电倍增管可检测光通量的阈值。
16
3、光电管、光电倍增管的应用
在生物医学工程领域,光电管、光电倍增管常用于探测 光学信号。这些探测仪器包括生化仪器、医用射线仪器等。 光电管: 成本较低,要求直流电压低,但是灵敏度也低,多用于光 信号较强的光学分析仪器。 光电倍增管: 灵敏度高,放大倍数高,性能稳定,因此广泛用于弱光线 的测量,尤其是对各种射线的探测。 例如,光电管、光电倍增管在分光光度计中得到应用。 分光光度计是根据比尔定律,测定物质对不同波长光吸收 的大小,进而测出物质在溶液中的浓度和得到其光谱特性, 在生化实验分析中是必不可少的仪器。
光电传感器具有反应速度快检测灵敏度高可实现非接触测量可靠性好抗干扰能力强结构简单等一系列优点因此在生物医学测量系统中得到了广泛的应用光电传感器的基本原理与基本特性光电效应光照射到物质上引起其电特性电子发射电导率电位电流等发生变化的现象
第 7 章 光电传感器
1
第 7 章 光电传感器与光纤传感器
以光为媒介,以光电效应为基础的传感器,把 光信号转换成电信号的一种传感器。从而实现非 电量的光信号电测量。



光敏二极管在无光照时,电路中只有很小的反向漏电流, 称为光敏二极管的暗电流。暗电流主要是由PN结中少数 载流子运动形成。 当光照射光敏二极管时,光子打在PN结附近,使PN结 空间电荷区产生电子—空穴对,它们在外电场的作用下, 与P区和N区的少数载流子做定向运动而形成电流,此时 的电流要比无光照时的漏电流大得多。这种因光照而大大 增加的反向电流称为光敏二极管的光电流。 光电流随入射光光照度而做相应变化,光照度越强则光 电流越大。 使用中,光敏二极管的正极与电源的负极相连,负极通 过负载电阻接电源的正极。

浙江传媒学院广播电视概论 第七章模拟电视基础小结

浙江传媒学院广播电视概论 第七章模拟电视基础小结

第七章模拟电视基础小结一、像素:组成图像的基本单元。

每个像素具有单值的光特性(亮度和色度)和几何位臵。

像素亮度既是空间(二维)函数,同时又是时间函数。

二、顺序制传送:按一定顺序将一个个像素的光学信息轮流转换成电信号,用一条传输通道依次传送出去,在接收端的屏幕上再按同样的顺序将电信号在相应的位臵上转换成光学信息。

特点:(1)发送端和接收端各有一个转换开关。

(2)转换开关用电子方法实现的,有很高的接通速度。

(3)收、发两端开关的接通要同步,保证图像的正确重现。

三、扫描:电视系统中顺序分解像素和综合像素的实现过程。

将组成一帧图像的像素,按顺序转换成电信号的过程(或逆过程)。

1、隔行扫描:指将一帧电视图像分成奇数场和偶数场两场来扫描,奇数场扫描画面的奇数行,偶数场扫描画面的偶数行,奇数场和偶数场图像嵌套在一起形成一幅完整的图像。

2、隔行扫描优点:(1)克服逐行扫描方式电视信号的带宽过宽。

(2)能在不改变帧频的条件下克服闪烁现象。

3、扫描同步:(1)同频:收发两端的扫描速度相同;(2)同相:收发两端的时空对应关系一致。

4、我国电视标准规定:(1)一帧扫描总行数为625行,其中,帧正程575行,帧逆程50行;(2)采用隔行扫描方式,每场扫描312.5行,场正程287.5行,场逆程25行;(3)场频为50Hz,场周期为20ms;(4)行频为15625Hz,行周期为64μs,行正程时间为52μs ,行逆程时间为12μs ;(5)扫描光栅的宽高比为4:3。

四、摄像器件产生图像信号原理:都是基于电荷储能原理(Charge Storage Principle)。

1、摄像管:利用了光电靶的作用和电子束的扫描来实现光电转换的摄像器件。

2、电荷耦合器件CCD:以电荷的多少代表图像信号的亮暗、以时钟信号控制代替电子束扫描实现图像信号的摄取、光电变换和输出的摄像器件。

CCD工作过程:光输入⇒电荷包存储⇒电荷包转移⇒信号电荷输出五、显像器件1、阴极射线管CRT:利用电子束的强弱随图像信号的大小变化,将一帧时域的图像信号在屏幕上变成一幅平面光学图像的显示器件。

光电子技术基础与应用习题答案

光电子技术基础与应用习题答案
6 第六章 光电探测技术(十一、十二讲)
7 第七章 光电显示技术(十三、十四、十五讲) 8 第八章 光通信无源器件技术(十六、十七、十八、十九讲) 9 第九章 光盘与光存储技术(二十、二十一、二十二讲) 10 第十章 表面等离子体共振现象与应用的探究(二十三讲) 11 第十一章 连续可调太赫兹超常材料宽带低损超吸收器(二十四讲)
8. 从麦克斯韦通式(2-28)出发,推导波动方程(2-44)。
1. 填空题:
第二章 习题答案(1)
第二章 习题答案(2)
第二章 习题答案(3)
6. 输出波长为=632.8nm的He-Ne激光器中的反射镜是在玻璃上交替涂覆ZnS和 ThF2形成的,这两种材料的折射率系数分别为1.5和2.5。问至少涂覆多少个双层 才能使镜面反射系数大于99.5%?
6. 输出波长为=632.8nm的He-Ne激光器中的反射镜是在玻璃上交替涂覆ZnS和 ThF2形成的,这两种材料的折射率系数分别为1.5和2.5。问至少涂覆多少个双层 才能使镜面反射系数大于99.5%?
7. 有m个相距为d的平行反射平面。一束光以倾角投射至反射面。设每一反射平面 仅反射一小部分光,大部分光仅透射过去;又设各层的反射波幅值相等。证明 当sin=/2d时,合成的反射波强度达到最大值,这一角度称为Bragg角。
第三章复习思考题(13)
4. 简述题 (8)简述光谱线展宽的分类,每类的特点与光谱线线型函数的类型。
第三章复习思考题(14)
4. 简述题 (8)简述光谱线展宽的分类,每类的特点与光谱线线型函数的类型。
4. 简述题
第三章复习思考题(15)
第三章复习思考题(16)
4. 简述题 (10)激光器按激光工作介质来划分可分为几类?各举出一个 典型激光器,并给出其典型波长、转换效率、典型优点。

《光电子学教程》课后作业答案-部分

《光电子学教程》课后作业答案-部分
5.He-Ne激光器发出激光的中心频率为0=4.74*10 Hz,增益曲线上超过阀值的宽度=1.5*10Hz,令腔长L=1m,问可能有多少个纵模输出?为获得单模输出,问腔长最长为多少?
解:
则纵模输出的个数为:
为使获得单模输出,需
7.He-Ne激光器的腔长为1m,计算基横模的远场发散角和10km处的光斑面积。
7。在He-Ne激光器的增益曲线上1/2G(v0)处,有两个烧孔,增益曲线半宽度为1500MHz,计算与烧孔相对应的粒子速度有多大?
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第三章激光振荡与工作特性
1.要使氦-氖激光器的相干长度达到1Km,它的单色性Δλ/λ0应为多少? 解:根据P48式(3-1-2):
好好学习,天天上上
03电子科学与技术
4)α=0.5dB时: =1.122, 所以损耗百分比为:(1- )×100﹪=10.9﹪;
5)α=0.2dB时: =1.047, 所以损耗百分比为:(1- )×100﹪=4.5﹪;
4、阶跃光纤的纤芯折射率 ,包层折射率为 ,如果一条光线沿轴向传输,另一条光线沿最大入射角入射。计算传输1kM后两光线的时延差。 解:
好好学习,天天上上
03电子科学与技术
光电子学课程作业
*
章节目录
第五章 光辐射的探测
第四章 光辐射在介质中波导中的传播
第三章 激光振荡与工作特性
第二章 介质中的光增益
第一器件
第七章 光电转换器件
第八章 第八章 光波调制
第一章 光与物质相互作用基础
2. 说明相干长度相干时间与光源的关系:相干面积,相干体积的物理意义。 答:根据 故:光源频率宽度 越窄,相干时间越长,相干长度也越长。 根据P49(3-1-12),相干面积的物理意义:从单位面积光源辐射出的光波,在其传播方向上发生相干现象的任一截面面积范围为辐射波长λ与该截面至光源距离R的乘积的平方。 根据P49(3-1-13),相干体积的物理意义:在单位面积光源辐射出的单位频率宽度的光波,在其传播方向上发生相干现象的任一体积范围为相对应的相干面积与光速的乘积。

(整理)第七章光电传感器习题答案

(整理)第七章光电传感器习题答案

•第七章光敏传感器•1.光电效应通常分为哪几类?简要叙述之。

与之对应的光电器件有哪些?•2.半导体内光电效应与入射光频率的关系是什么?3.光电倍增管产生暗电流的原因有哪些?如何降低暗电流?•4.试述光电倍增管的组成及工作原理?•5.简述光敏二极管和光敏三极管的结构特点、工作原理及两管的区别?•6.为什么在光照度增大到一定程度后,硅光电池的开路电压不再•随入射照度的增大而增大?硅光电池的最大开路电压为多少?•7.试举出几个实例说明光电传感器的实际应用,并进行工作原理的分析。

答案:一、光电效应分为两类:外光电效应和内光电效应外光电效应:入射光子被物质的表面所吸收,并从表面向外部释放电子的一种物理现象。

基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管。

内光电效应当光照在物体上,使物体的电导率发生变化,或产生光生电动势的现象。

分为光电导效应(如:光敏电阻)和光生伏特效应(如光电池、光电二极管、光电三极管)。

二、、对于不同的本征半导体材料,禁带宽度Eg不同,对入射光的波长或频率的要求也不同,一般都必须满足:7he1.24「hv=T^^-Eg式中v、A分别为入射光的频率和波长。

对于杂质半导体:Ei为杂质电离能三、1、欧姆漏电欧姆漏电主要指光电倍增管的电极之间玻璃漏电、管座漏电和灰尘漏电等。

欧姆漏电通常比较稳定,对噪声的贡献小。

在低电压工作时,欧姆漏电成为暗电流的主要部分。

在使用光电倍增管时,保证管壳和所有连接件的清洁干燥是十分必要的。

2、热发射由于光电阴极材料的光电发射阈值较低,容易产生热电子发射,即使在室温下也会有一定的热电子发射,并被电子倍增系统倍增。

要减小热电子发射,应选用热发射小的阴极材料,并在满足使用的前提下,尽量减小光电阴极的面积,降低光电倍增管温度。

3、残余气体放电光电倍增管中高速运动的电子会使管中的残余气体电离,产生正离子和光子,它们也将被倍增,形成暗电流。

这种效应在工作电压高时特别严重,使倍增管工作不稳定。

复习总结

复习总结
2013-10-24 13
2 .5设某光敏电阻在100lx的光照下的阻值为2KΩ,且已 知它在90~120lx范围内的γ=0.9。试求该光敏电阻在 110lx光照下的阻值?
解:
g =SgEγ
R =1/SgEγ
R /R0=(E0/E)γ
R =(E0/E)γ R0 =(100/110)0.9×2=1.84KΩ 2 .6已知某光敏电阻在500lx的光照下的阻值为550Ω,在 700lx的光照下的阻值为450Ω。试求该光敏电阻在550lx 和600lx光照下的阻值?
2013-10-24 9
1.17 在微弱辐射作用下,光电导材料的光电导灵敏度有什 么特点?为什么要把光敏电阻的形状制造成蛇形?
q 在微弱辐射作用下,半导体的光电导 g hl 2 e, 可见此时半导体材料的光电导与入射辐射通量成线性关系。 光电导灵敏度为 dg q Sg d e , hcl2
Le, m V ( ) Le,
6
1.7 一束波长为0.5145μm输出功率为3W的氩离子激光束均 匀地投射到0.2cm2的白色屏幕上。问屏幕上的光照度为多 少?若屏幕的反射系数为0.8,其光出射度为多少?屏幕每 分钟接收多少个光子?
解:φe,λ =3mW,查表得V(0.5145um)=0.6082
hc 1239 (nm) 解题思路:L Eth Eth
Eth E A
N型半导体
Eth Eg EA
P型半导体
1.11 ΔEi=Eth=1.24/13=0.095ev
1.19 Eth=1239/680=1.82ev
1.20 Eg=1.239/λL=1.239/1.4=0.886ev
光生伏特效应属于内光电效应
q I (1 e d )Φe, h

现代办公设备的使用与维护第7章 办公光电设备_1_扫描仪

现代办公设备的使用与维护第7章 办公光电设备_1_扫描仪
现代办公设备的使用与维护
光电设备是由光电系统、机械系统组合而成,光电系统包括光电扫描系统、成像系统 等。由于办公设备的使用和工作场合的关系,设备的分类没有明确的界限,前面的章节 介绍的一些办公设备,有的也利用了光、电系统,例如复印机、速印机,根据它们的用 途归类到复印设备。 在本章中主要介绍扫描仪、和投影仪以及实物展示台的使用与维护。

7.1
扫描仪
扫描仪是一种捕获图像并将其转换为计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字化 输入设备。扫描仪是除键盘和鼠标以外被广泛应用于计算机的输入设备。可以利用扫描 仪输入照片并建立自己的影集;输入图片并建立自己的网站;扫描手写信函再用E-mail 发送出去以代替传真机;还可以利用扫描仪配合OCR软件输入报纸或书籍的内容,免除 键盘输入汉字的辛苦。 扫描仪的种类很多,按所支持的颜色分类有单色扫描和彩色扫描;按扫描仪的宽度 和操作方式可以分为大型扫描仪、实物扫描仪、馈纸扫描仪、鼓式(滚筒)扫描仪、台 式(平板式)扫描仪、手持式(笔式、条码)扫描仪;按扫描仪所添加的配件可分为进 纸式扫描仪(它可以连续扫描多页照片或印刷品)、幻灯片(底片和胶片)扫描仪(它 可以用来扫描投影片、幻灯片等透射性文件);另外还有二维式扫描仪和3D(三维)扫 描仪之分。 本书以EPSON Perfection 610台式扫描仪为例介绍扫描仪的使用与维护。
④ 对于太厚的材料和太大的材料,就取下扫描仪盖,如图7-6所示。扫描结束后,把 扫描仪盖再装上去,在后部直推,直到其锁定到位。
(2)在Photoshop中使用 Photoshop是一款专业的图像处理 软件,在这个程序中可以使用扫描仪 获得图片,方法如下。 ① 扫描的一般过程。 双击桌面Photoshop图标,启动Photoshop应用程序;或者选择“开 始”→“Adobe”→“Photoshop”命令启动Photoshop应用程序。 选择“文件”→“导入”命令,并选取扫描程序,如图7-7所示。
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①光学多普勒(Doppler)差频检测 光学多普勒( ) 多普勒效应——运动物体能改变入射于其上的波动性质的 多普勒效应 运动物体能改变入射于其上的波动性质的 现象。 现象。 V0(rs-r0) V0 多普勒频移∆f=f -f =V (r -r )/λ 多普勒频移
s 0 0 s 0
物体速度
可推出
PD rs-r0 散射光 θ fs
用单一光电器件检测干涉条纹可以在较小的空间 进行。 进行。检测对象一般是干涉条纹的波数或相位随 时间的变化。适用于测量物体整体位移或速度。 时间的变化。适用于测量物体整体位移或速度。 ①干涉条纹光强检测法
利用干涉仪的光干涉, 利用干涉仪的光干涉,以光电器件直接检测条纹的光强变 化来实现测量。 化来实现测量。 用光电接收器检测干涉条纹时, 用光电接收器检测干涉条纹时,光电信号不仅取决于条纹 的光强对比, 的光强对比,而且决定于接收器的光阑尺寸和干涉条纹之 间宽度的比例关系。 间宽度的比例关系。
从信息处理的角度来看,干涉测量实质上是待测 从信息处理的角度来看, 信息对光频载波的调制和解调的过程。 信息对光频载波的调制和解调的过程。各种类型 的干涉仪器或干涉装置是光频波的调制器和解调 器。可用最常见的干涉仪来说明这个模型。 可用最常见的干涉仪来说明这个模型。
2.单频光相干的条纹检测 2.单频光相干的条纹检测
7.4.1 干涉方法的光电信息变换
1. 光电干涉测量技术 各种干涉现象都是以光波波长为基准, 各种干涉现象都是以光波波长为基准,与形成它的外部几 何参数包括长度、距离、角度、面形、微位移、 何参数包括长度、距离、角度、面形、微位移、运动方向 和速度、传输介质等存在着严格的内在联系。 和速度、传输介质等存在着严格的内在联系。
2012.1贾湛制作
第7章 光电信息变换
主讲:扬州职业大学 电子工程系 贾湛
7.4 物理光学方法的光电信息变换
衍射和干涉现象通常是发生在一定的空间域内,由此组成 各种衍射和干涉图样。衍射后的干涉现象组成了有名的莫 尔条纹。空间分布的光波间的干涉可以形成全息图样和散 斑图样。不同频率光波间的干涉会形成光学拍频,空间域 内的拍频分布构成光拍图形。
∆f =
2v
λ
sin
θ
sin( α + ) 2 2
θ
只要测出散射光的频率, 只要测出散射光的频率, 就可以得到粒子的速度
入射光 r0 f0
α
若θ=0,则入射光就有一部分穿越测点作为参考光束,参 ,则入射光就有一部分穿越测点作为参考光束, 考光与散射光形成双频光 双频光, 考光与散射光形成双频光,进入光阑由透镜会聚到光电倍 增管的光电阴极上发生干涉,可获得运动物体的运动信息。 增管的光电阴极上发生干涉,可获得运动物体的运动信息。
气体激光 陀螺仪
气体激光陀螺环型谐振腔 气体激光陀螺环型谐振腔
合光 棱镜
光学陀螺的优势
1)精度高(零漂稳定性优于 )精度高 零漂稳定性优于 零漂稳定性优于0.001o/hr); ; 2)单轴灵敏度高; )单轴灵敏度高; 3)可靠性好(无故障时间大于 万小时); 3)可靠性好(无故障时间大于1万小时); 无故障时间大于1万小时 4)不需要恒温(有腔长控制系统); )不需要恒温(有腔长控制系统); 5)动态环境造成的误差极小; )动态环境造成的误差极小; 6)输入轴对准稳定性极高; )输入轴对准稳定性极高; 7)成本低(相对于同样精度的机电陀螺) )成本低(相对于同样精度的机电陀螺)
LCCW = 2πR − RΩtCCW = ctCCW 2πR 2πR 4πR2
c − RΩ c + RΩ − ≈ c
2

由于环路面积 A = πR2
4A 亦即有光程差: 亦即有光程差:∆L = Ω c
Sagnac效应原理图 Sagnac效应原理图
在环形激光器中,激光束的基频纵模频率为: 在环形激光器中,激光束的基频纵模频率为:
2 夫琅和费细丝衍射
如图7-45所示,由氦氖激光器发出的激光束照射细丝(被 所示,由氦氖激光器发出的激光束照射细丝( 如图 所示 测物) 其衍射效应和狭缝一样,在屏幕(在焦距为f的 测物)时,其衍射效应和狭缝一样,在屏幕(在焦距为 的 透镜的焦平面处)上形成夫琅和费衍射图样。 透镜的焦平面处)上形成夫琅和费衍射图样。 d = λf 相邻两暗点或亮点间隔S与细丝直径 与细丝直径d的关系为 相邻两暗点或亮点间隔 与细丝直径 的关系为 S 当d变化时,各 变化时, 变化时 条纹位置和间 距随之变化。 距随之变化。 因此可根据亮 点或暗点间的 点或暗点间的 距测出细丝的 直径。 直径。
7.4.2 衍射方法的光电信息变换
1、夫琅和费单缝衍射 、
氦氖激光器发出的单色平行光垂直照射在宽为b的狭 缝AB上,经透镜在其焦平面处的屏幕上形成夫琅和费衍射 图样。
当狭缝宽度b变 小时,衍射条 纹将对称于中 心亮点向两边 扩展,条纹间 距增大。激光 衍射图样明亮 清晰,衍射级 次可以很高。
kLλ Lλ 屏幕离开狭缝的距离L b= = 远大于狭缝宽度b时有 xk S
测量范围约为0.01~0.1mm,分辨力为0.05mm,测量精度一般为0.1mm
3 . 应用举例
利用激光衍射传感器可以测量微小间隔(如 薄膜材料表面涂层厚度),微小直径(如漆包线, 棒料直径变化量),薄带宽度(如钟表游丝), 狭缝宽度,微孔孔径,微小位移以及能转换成位 移的物理量如重量、温度、振动、加速度、压力 等。 (1)转镜扫描式激光衍射测径仪 )
调频
3. 典型的调制方法
(1) 连续波调制 连续波调制的光载波通常具有谐波的形式
φ (t ) = φ0 + φm sin(ωt + ϕ )
激光照射被测细丝,在反射镜处形成衍射图样。 激光照射被测细丝,在反射镜处形成衍射图样。同步电机 带动反射镜转动, 带动反射镜转动,使衍射图样亮暗条纹相继扫过狭缝 被光电倍增管接收转换为电信号。 被光电倍增管接收转换为电信号。
(2)激光衍射振幅测量仪 )
设狭缝的初始宽度为b、光电器件置于第k(一般取2或3) 级条纹的暗点处,距零级中心线为xk,xk=kLλ/b。当被测 物作简谐振动时,振动方程为x=XMsinωt,则狭缝宽度变 为b=XMsinωt,衍射条纹位置 kLλ
′ xk = b − XM sin ωt
由于光电器件的 位置固定,即xk 为定值,xk’的变 化使光电器件所 接收的光强随之 变化。 若满足XM <1/2 条件,便可以直接测出物体振动的幅度。
7.5 时变光电信息的调制
7.5.1 调制的基本原理与类型 1. 载波与调制
调制——使载波信号中的一个或几个特征参数按被传送 使载波信号中的一个或几个特征参数按被传送 调制 信息的特征变化以实现信息传送目的的方法。 信息的特征变化以实现信息传送目的的方法。 二次调制——使调制后的载波再使其特征参数随被测信 使调制后的载波再使其特征参数随被测信 二次调制 息而改变。 息而改变。 调制增加了复杂性, 调制增加了复杂性,但能更好地从背景噪声和干扰中分 离出有用的信号,提高信噪比和测量灵敏度。此外, 离出有用的信号,提高信噪比和测量灵敏度。此外,调 制信号还能简化检测系统的结构,改善系统的工作品质, 制信号还能简化检测系统的结构,改善系统的工作品质, 扩大目标定位系统的视场和搜索范围。 扩大目标定位系统的视场和搜索纳克(Sagnac)
萨格纳克效应——光程差随转速而改变的现象 萨格纳克效应 光程差随转速而改变的现象 在圆形环路( 在圆形环路(周长 L = 2πR )中 光程差 ∆L = LCW − LCCW
LCW = 2πR + RΩtCW = ctCW
∆t = tCW − tCCW =
直流载波: ① 直流载波:不随时间而只随信息变 化的调制; 化的调制; 交变载波: ② 交变载波:载波随时间周期变化的 调制。又分: 调制。又分: a.连续载波: 连续载波: 连续载波 调幅波、调频波、调相波。 调幅波、调频波、调相波。 b.脉冲载波: 脉冲载波: 脉冲载波 脉冲调宽、调幅、调频。 脉冲调宽、调幅、调频。
激光多普勒测速仪
激光多普勒测速的特点 动态响应快 空间分辨率高 流速测量范围宽 测量精度高 激光多普勒测速的应用 管道内水流流层研究; 管道内水流流层研究; 流速分布/亚音速或超音速气流/ 流速分布/亚音速或超音速气流/旋流的测量 大气远距离测量; 大气远距离测量; 风速测量 可燃气体火焰的流体力学研究; 可燃气体火焰的流体力学研究; 水洞、 水洞、风洞和海流测量
3.双频光相干的差频检测 3.双频光相干的差频检测
双频光差频检测是将被测调制光和本机振荡光波在满足 波前匹配的条件下, 波前匹配的条件下,在光电探测器上进行混频后输出两 光波的差频电信号。解调电信号获得被测物体的信息。 光波的差频电信号。解调电信号获得被测物体的信息。 双频获得分两类: 双频获得分两类: 分两类 被测量引起原光波频率分离。 多普勒频移 频移、 ①被测量引起原光波频率分离。如:多普勒频移、萨格 纳克频移等 频移等。 纳克频移等。 人为产生光频差。 ②人为产生光频差。如:声光控制的布喇格频偏盒和旋 转光栅等的外部频偏器, 转光栅等的外部频偏器,以及在气体激光器上加横向磁 塞曼效应的频率分裂等内部调制方法 场产生的塞曼效应的频率分裂等内部调制方法。 场产生的塞曼效应的频率分裂等内部调制方法。
②干涉条纹比较法
采用两束不同频率的 相干光作光源, 相干光作光源,其中 一束频率已知, 一束频率已知,另一 束未知, 束未知,则在干涉仪 中各自形成干涉条纹。 中各自形成干涉条纹。 再经光电检测后形成 两种频率的电信号, 两种频率的电信号, 通过比较波长不同的 两束光干涉条纹频率 的变化来计算未知光 的频率, 的频率,这种方法称 为干涉条纹比较法。 为干涉条纹比较法。
③干涉条纹跟踪法
在干涉仪测量镜位置 变化时,通过光电器 变化时, 件实时地检测出干涉 条纹的变化。 条纹的变化。时间利 用控制系统使参考镜 沿相应方向移动, 沿相应方向移动,以 维持干涉条纹保持静 止不动, 止不动,再由驱动参 考镜的电压得到测量 镜的位移, 镜的位移,这种方法 称为干涉条纹跟踪法。 称为干涉条纹跟踪法。
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