光電檢測(cè)技�(shù)是光�(xué)與電子學(xué)相結(jié)合而產(chǎn)生的一門(mén)新興的檢�(cè)技�(shù)。它主要利用電子技�(shù)�(duì)光學(xué)信號(hào)�(jìn)行檢�(cè),并�(jìn)一步傳�、儲(chǔ)�、控�、計(jì)算和顯示。光電檢�(cè)技�(shù)從原理上講可以檢�(cè)一切能夠影響光量和光特性的非電�。它可通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)把待檢測(cè)的非電量信息變換成為便于接受的光�(xué)信息,然后用光電探測(cè)�件將光學(xué)信息量變換成電量,并�(jìn)一步經(jīng)�(guò)電路放大、處�,以�(dá)到電信號(hào)輸出的目的。然后采用電子學(xué)、信息論、計(jì)算機(jī)及物理學(xué)等方法分析噪聲產(chǎn)生的原因和規(guī)�,以便于�(jìn)行相�(yīng)的電路改�(jìn),更好地研究被噪聲淹�(méi)的微弱有用信�(hào)的特�(diǎn)與相�(guān)�,從而了解非電量的狀�(tài)。微弱信�(hào)檢測(cè)的目的是從強(qiáng)噪聲中提取有用信�(hào),同�(shí)提高檢測(cè)系統(tǒng)輸出信號(hào)的信噪比�
光電探測(cè)器所接收到的信號(hào)一般都非常微弱,而且光探�(cè)器輸出的信號(hào)往往被深埋在噪聲之中,因�,要�(duì)這樣的微弱信�(hào)�(jìn)行處理,一般都要先�(jìn)行預(yù)處理,以將大部分噪聲濾除�,并將微弱信�(hào)放大到后�(xù)處理器所要求的電壓幅�。這樣,就需要通過(guò)前置放大電路、濾波電路和主放大電路來(lái)輸出幅度合適、并已濾除掉大部分噪聲的待檢�(cè)信號(hào)�
工作于該光伏方式下的光電二極管上�(méi)有壓�,故為零偏置。在這種方式�,影響電路性能的關(guān)鍵寄生元件為CPD和RPD,它們將影響光檢�(cè)電路的頻率穩(wěn)定性和噪聲性能。CPD是由光電二極管的P型和N型材料間的耗盡層寬度產(chǎn)生的。耗盡層越窄,�(jié)電容的值越�。相反,較寬的耗盡�(如PIN光電二極�)�(huì)表現(xiàn)出較寬的頻譜響應(yīng)。硅二極管結(jié)電容的數(shù)值范圍大約在20�25pF到幾� pF以上。而光電二極管的寄生電阻RPD(也稱�"分流"電阻�"�"電阻),則與光電二極管的偏置有�(guān)�
與光伏電壓方式相�,光�(dǎo)方式中的光電二極管則有一�(gè)反向偏置電壓加至光傳感元件的兩端。當(dāng)此電壓加至光檢測(cè)器件�(shí),耗盡層的寬度�(huì)增加,從而大幅度地減小寄生電容CPD的�。寄生電容值的減小有利于高速工�,然�,線性度和失�(diào)誤差尚未�。這�(gè)�(wèn)題的折衷�(shè)�(jì)將增加二極管的漏電流IL和線性誤��
為使電路�(shè)�(jì)�(jiǎn)潔并具有良好的信噪比,�(shè)�(jì)�(shí)還需要用帶通濾波器�(duì)信號(hào)�(jìn)行處理。為保證�(cè)量的精確�,本�(shè)�(jì)在前置放大電路之后加人二階帶通濾波電路,以除去有用信�(hào)頻帶以外的噪�,包括環(huán)境噪聲及由前置放大器引人的噪�。這里采用的有源帶通濾波器可選通某一頻段�(nèi)的信�(hào),而抑制該頻段以外的信�(hào)。f1、f2分別為上下限截止頻率,f0為中心頻�,其頻帶寬度為:B=f2-f1=f0/Q式中,Q為品�(zhì)因數(shù),Q值越�,則隨著頻率的變�,增益衰減越快。這是�?yàn)橹行念l率一定時(shí),Q值越�,所通過(guò)的頻帶越�,濾波器的選擇性好� 有源濾波器是一種含有半�(dǎo)體三極管、集成運(yùn)算放大器等有源器件的濾波電路。這種濾波器相�(duì)于無(wú)源濾波器的特�(diǎn)是體積小、重量輕、價(jià)格低、結(jié)�(gòu)牢固、可以集成。由于運(yùn)算放大器具有輸人阻抗�、輸出阻抗低、高的開(kāi)�(huán)增益和良好的�(wěn)定�,且�(gòu)成簡(jiǎn)單而且性能�(yōu)�。本�(shè)�(jì)選用了去處放大器�(lái)�(jìn)行設(shè)�(jì)�
本文研究了光電檢�(cè)系統(tǒng)的原理和�(shè)�(jì)方法。通過(guò)從經(jīng)�(jì)和實(shí)用的角度�(duì)相關(guān)的光電轉(zhuǎn)換器件和前置放大器�(jìn)行了選擇和電路設(shè)�(jì),從而確定了�(guān)鍵元器件的參�(shù)。實(shí)際使用證明:該設(shè)�(jì)可以滿足一般光電檢�(cè)�(chǎng)合的需要�