| 单词 | 光电检测 |
| 释义 | 【光电检测】 拼译：optoelectronic measurement 采用现代光机电算一体化技术从事各类参数、二维或三维图形的测量和过程控制。 光电检测是在光学检测的基础上熔入激光技术、光纤技术、光电技术和信息技术而发展起来的。1960年T．H．Maliman用红宝石制成了世界上第1台激光器，提供了一种高度单色性、相干性和准直性的光源，其输出功率逐年大幅度上升。把激光器与光学检测相结合以及开拓的激光技术(如全息术、散斑计量术等)构成了光电检测的基础。1966年K．Kao Charles提出光学纤维的新概念，揭开了光纤通信和光纤传感的新阶段。1969年W．S．Boyle和G．E．Smith提出了新型光电器件——电荷耦合器(CCD)的概念，并制成了第1只器件。由于它使用低压高频时钟脉冲驱动、质量轻、体积小、工作可靠而迅速推广，使光学图像进行光电转换以及电子信息的贮存和传输出现了一个新局面。在扫描光学显微镜、扫描声学显微镜、扫描光声显微镜基础上由G．Binnig和H．Robert于1983年研制成功并迅速在1986年获诺贝尔奖的扫描隧道显微镜是光电子技术的新的里程碑。它能以原子量级测量金属表面的微观起伏。从光电检测的光谱区域来看，70年代以来已从原来的可见和近中红外区向远红外和紫外、远紫外区扩展。光电检测技术大致可分类为：光辐射测量技术：用以测量光度量、色度量、辐射度量以及如透射比、反射比等的相关参数。干涉测量技术：利用光学干涉和电子细分、比相、频率测量原理测量物体尺寸、面型、位移、速度和加速度等等，具体的还可分零差、外差干涉和多普勒频移法。全息测量技术：光学全息法是40年代提出、激光器出现后才得以实现的技术。它以记录物体三维的位相信息为三维测量的重要手段，也是复现物体形貌的重要手段，近年来利用全息术制成的全息元件为某些光学系统的轻型化、小型化乃至微型化创造了条件。莫尔条纹测量技术：利用莫尔干涉条纹测量长度、角度等参量，近来又向着测量物体表面平整度、三维图形及形变方向发展。衍射测量技术：利用光学衍射原理测量细丝直径、小孔等。光学纤维直径测量是成功的一例。声光调制器和偏转器是进行光学调制和光束偏转的重要器件。偏振测量技术：以光学偏振原理为基础的光电检测技术是测量旋光物质、晶体、光学薄膜，以及受力变形或产生内应力的重要手段、与此同时，各种类型的偏振光学元件、电光器件及磁光器件广泛应用于光电检测仪器中。散斑测量技术：利用激光散斑、白光散斑和电子散斑技术可测量位移、振动的幅值及振型、物体变形等。利用散班技术提高天文仪器的分辨率是一个应用范例。散射测量技术：利用物体表面的散射特性测量表面光洁度，利用气体的前向或后向散射特性测量空气的能见度，利用粒子的散射特性确定粒子尺寸及粒度分布情况等。光扫描测量技术：利用光点或平行光对物体进行一维、二或三维扫描可获取物体厚度、宽度、直径、表面形貌或疵病的信息，也可用于遥感获取大气污染、温度分布、灾情或资源等信息。光纤维传感技术：利用光纤特性测量温度、压力、形变、转角、水份、水质、电流等等。它将成为工业控制用的重要器件，并在航空、军事、工业、医学等领域发挥更大的作用。弱信号探测技术：利用像增强器、光子计数器、锁相放大器、取样积分器等探测太空出现的弱信号、激光与物质作用产生的喇曼光谱及黑夜中敌方阵地等等。瞬态测量技术：利用高速摄影、激光超短脉冲技术测量氢弹爆炸、导弹飞行姿态和轨迹、飞机螺旋浆的变形和破坏、研究人脑记忆及植物的光合作用等微观过程。图像处理技术：利用光学图像处理、计算机图像处理等实现图像特征识别和统计、轮廓增强、假彩色编码、导弹自动制导等。光计算技术：可发挥光学固有的并行性和自由空间互连的优势研制出超高速光计算机，90年代在光学神经网络光学数字计算机方面将有突破。光电检测的进步与信息技术的发展密不可分，我们可作下列历史回顾。最初，光学检测中的电子技术主要是提供电源、信号放大等作用，这类仪器是以光学机械两部分为主体。当电子数字电路发展以后，信息技术进入信息化——数字化的第1层次。光学检测结合光电转换技术、数字化技术。出现了大量数字化的光电仪器。很典型的是以激光干涉或莫尔条纹为基础的数字化测长仪，其中，还采用了电子细分技术提高仪器测量精度。当信息技术进入第2层次自动化时，它为光电检测提供了生产过程控制的可能性，也就是根据测定的产品质量参量通过反馈，改变各生产要素(如温度、轧滚间隙或原料配比等等)以保证自动地生产合格产品。在实际的生产线上，为了控制很多参数，往往需配置一系列的光电检测仪器或混合型的各种检测仪器。当信息技术进入第3层次最优化时，光电检测进入光机电算一体化时期，按预定的优化指标(如成本、质量等)通过光电检测获取的数据和计算机运算，最优化地控制生产过程。当信息技术进入最新的第4层次智能化时，信息处理应具有理解、推理、判断和分析等一系列功能。它是通过数值、逻辑与知识的综合分析结果，当然也包括经验在内，“智能化”的标志应是知识的表达和应用。因此智能仪器视由3个层次的模块构成：即物理层(PHL)、处理层(PL)与知识层(KL)。现有的智能光电仪器一般只具有物理层与处理层。只是把微处理器及微型计算机与上述仪器结合起来，以适应被测参数的变化、自动补偿、自动选择量程、自动校准、自寻故障、自动进行指标判断与分选以及进行逻辑操作、定量控制与程序控制，进行数字信号处理。从上述的分析可知，光电检测是获取信息的一种手段，处理信息就必需借助于信息技术。也应看到，由于不同的需求，处于不同层次上的光电检测仪器将在一相当长时期内同时存在和发展。光电检测的几个主要发展趋势。是：(1)在线光电检测技术。特别在中国实现四个现代化的过程中具有特别意义，例如布疋、平板玻璃在线庇病检测，食品生产过程中的成份和病菌检测，油漆生产中的颜色检测，轧钢过程中的控厚控宽等等。(2)智能化的光电检测仪器。在现阶段需要要大量开发初级智能化的光电检测仪器，特别在现场和恶劣环境下工作的仪器，需根据环境参数自动修正测试结果或在不间断工作情况下实现自动校准、启寻故障。自适应光学是智能化光电仪器的典型例子，它能根据大气的变化自动校准反射镜镜面，从而提高获取的图像质量。与此同时也需向高级智能化光学电仪器突破，例如对手写文字自动识别的光电检测技术。(3)光电检测仪器的小型化和微型化。如利用半导体激光器代替气体激光器，利用雪崩光电二极管代替光电倍增管，利用全息元件、变折射率元件代替一般的光学系统，采用光纤元件或集成光学等。(4)光电检测仪器的计算机辅助设计、可靠性及误差分析等的理论和应用研究及定标技术研究。当然，光电检测技术和仪器的发展在很大程度上还以取决于光电和电光器件、信息技术以及功能材料的发展。【参考文献】：1 杨国光，主编，近代光学测试技术，北京：机械工业出版社，19832 朱德忠，主编，热物理激光测试技术，北京：科学出版社，19903 Donald W．Industrial Inspection，Proc．SPIE．1265，19904 Daniel Renner．Laser Diod Technology and Application，Proc．SPIE．1418，19915 沈世荪，现代科学仪器，199l，3∶18～22(浙江大学缪家鼎教授撰) |
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