典型光電系統的分析與設計第一頁，共五十一頁，2022年，8月28日--便攜式輻射測溫儀可用于電力系統中電接頭的溫度檢查·······

測溫范圍

PT120:-20℃～1200℃

瞄準方式：激光瞄準、望遠鏡瞄準光電系統實例：第二頁，共五十一頁，2022年，8月28日光電系統實例：--

CCD玻璃管尺寸測控儀均勻平行光照射玻璃管CCD輸出信號波形第三頁，共五十一頁，2022年，8月28日光電系統實例：--激光半主動尋的系統

第四頁，共五十一頁，2022年，8月28日光電系統實例：--待發段火箭姿態圖像實時識別處理系統

該系統已成功應用于“神舟3～6號”任務，為航天員提供了可靠的安全保障。傾角差小于10'“黃色告警線”“紅色逃逸線”第五頁，共五十一頁，2022年，8月28日第11章典型光電系統的分析與設計11.1分布式光纖測溫系統11.2光譜測量系統11.3CCD尺寸測量系統11.4*光電精確制導系統11.5*光測圖像系統第六頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.1分布式光纖測溫系統例：高壓電力電纜人工測溫－－便攜式輻射測溫儀可用于電力系統中電接頭的溫度檢查·······

測溫范圍

PT120:-20℃～1200℃

瞄準方式：激光瞄準、望遠鏡瞄準人工測溫：效率、適時、可靠性，···

···第七頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.1分布式光纖測溫系統分布式測溫：效率、適時、可靠性，···

···高壓電力電纜光纖－－線溫度傳感器第八頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.1分布式光纖測溫系統DistributedOpticFiberTemperatureSensor－－簡稱DOFTS－－又叫分布式光纖溫度傳感器光纖－－線溫度傳感器被測點－－空間位置光學時域反射定位

－－溫度數值喇曼散射－溫度效應

第九頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.1分布式光纖測溫系統空間位置－－光學時域反射定位

OpticalTimeDomainReflection，OTDR采樣頻率f

決定了系統的空間分辨力，如1m的空間分辨力需要f

達100MHz以上第十頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.1分布式光纖測溫系統溫度數值－－喇曼散射－溫度效應

入射光子斯托克斯光（Stocks）瑞利散射光

反斯托克斯光（Anti-Stocks）如G652單模光纖第十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.1分布式光纖測溫系統溫度數值－－喇曼散射－溫度效應

瑞利散射光斯托克斯光反斯托克斯光對溫度不敏感光強度受溫度調制測溫原理信號光反斯托克斯光參考光瑞利散射光或斯托克斯光第十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.1分布式光纖測溫系統溫度數值－－喇曼散射－溫度效應

測溫原理信號光反斯托克斯光參考光瑞利散射光或斯托克斯光檢測兩光強的比值可消除：－－光源的不穩定－－光纖接頭損耗－－光纖彎曲損耗－－光纖傳輸損耗

···

···

···

第十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.1分布式光纖測溫系統溫度數值－－喇曼散射－溫度效應

瑞利散射光反斯托克斯光第十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.1分布式光纖測溫系統工作原理動態演示：

第十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.1分布式光纖測溫系統實例：FGC－W30型分布式光纖溫度傳感器

光學信號變換光電信號變換電學信號變換第十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.1分布式光纖測溫系統實例：FGC－W30型分布式光纖溫度傳感器

工作過程：第十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.1分布式光纖測溫系統實例：FGC－W30型分布式光纖溫度傳感器

信號處理特點：

--探測方法弱信號檢測波分復用器干涉濾光片

--信號處理

調制與解調取樣積分（軟件硬件）第十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.1分布式光纖測溫系統實例：FGC－W30型分布式光纖溫度傳感器

分布式測溫：效率、適時、可靠性，···應用：發電機繞組溫度檢測

第十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.1分布式光纖測溫系統討論：--空間分辨率

1.采樣頻率f

——空間分辨力

1m的空間分辨力需要f

達100MHz以上結論：第二十頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.1分布式光纖測溫系統討論：--空間分辨率

2.采樣頻率τ

——空間分辨力

1m的空間分辨力，激光脈沖寬度τ<10ns結論：光纖l2激光脈沖寬度τ的影響t2t2＋τt2＋τ反向散射光第二十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.1分布式光纖測溫系統分辨率討論：

空間分辨率（4m）－－采樣頻率（50MHz）－－激光脈沖寬度（10ns）溫度分辨率(0.1

)－－模擬量信噪比－－激光功率(～100W)－－取樣信號處理℃第二十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日第11章典型光電系統的分析與設計11.1分布式光纖測溫系統11.2光譜測量系統11.3CCD尺寸測量系統11.4*光電精確制導系統11.5*光測圖像系統第二十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.2光譜測量系統光譜測量系統（光譜儀）是一類用于測量光源或物質光譜特性的典型光電系統，在顏色顯示、生物化學、環境監測、航天等領域有著廣泛的應用。氘燈的外形和光譜能量分布圖200～250nm標準輻射光源光源光譜特性第二十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.2光譜測量系統光譜測量系統（光譜儀）是一類用于測量光源或物質光譜特性的典型光電系統，在顏色顯示、生物化學、環境監測、航天等領域有著廣泛的應用。多光譜掃描儀－－估計小麥產量反射光光譜特性第二十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.2光譜測量系統吸收光光譜特性激光雷達德國：“VTB—1型”遙測激光雷達，利用微分吸收光譜學原理遙測化學戰劑，可實時地遠距探測并確定毒劑氣溶膠云的斜距、中心厚度、中心角坐標以及毒劑相關參數等。第二十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.2光譜測量系統11.2.1基于PMT的光譜輻射儀－－穩定發光光源－－閃光燈等光源？響應波段200～800nm光譜分辨率可達10nm第二十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.2光譜測量系統11.2.2光學多通道分析儀OpticMulti-channelAnalyzer，OMA－－是一種綜合光、機、電、算等多種技術的新型光譜測量儀器，具有單次測量光譜范圍寬、響應速度快、靈敏度高、數據采集處理方便等特點。OMA選用探測器為CCD攝像器件。Princeton儀器公司1530-PUV型OMA響應波段200～1100nm光譜分辨率可達0.05nm第二十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.2光譜測量系統響應波段200--1100nm～？？光譜分辨率可達0.05nm？？11.2.2光學多通道分析儀第二十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.2光譜測量系統多功能光柵光譜儀第三十頁，共五十一頁，2022年，8月28日多功能光譜輻射儀內部結構圖光柵（由步進電機驅動）光電倍增管接收CCD接收出射狹縫入射狹縫11.2光譜測量系統第三十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.2光譜測量系統11.2.3傅立葉變換紅外光譜儀光譜分辨率紅外波段相干探測探測器1激光干涉系統－－輔助系統

探測器2紅外光干涉系統－－測量系統

探測器3白光干涉系統－－輔助系統

第三十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.2光譜測量系統探測器1激光干涉系統－－確定位置x

探測器2紅外光干涉系統－－測量系統

探測器3白光干涉系統－－確定采樣起點

11.2.3傅立葉變換紅外光譜儀第三十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.2光譜測量系統單色光，探測器的信號強度：11.2.3傅立葉變換紅外光譜儀第三十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.2光譜測量系統單色光，探測器輸出的交流信號：單色光兩路光強度相等11.2.3傅立葉變換紅外光譜儀第三十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.2光譜測量系統單色光，探測器輸出的交流信號：單色光的雙光束干涉

：11.2.3傅立葉變換紅外光譜儀第三十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.2光譜測量系統單色光雙光束干涉

：復色光雙光束干涉

：11.2.3傅立葉變換紅外光譜儀第三十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.2.3傅立葉變換紅外光譜儀單色光干涉圖：復色光干涉圖：復色光的干涉圖是由各種波長光在該點x干涉圖的疊加構成第三十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.2光譜測量系統復色光雙光束干涉

：傅里葉變換傅里葉逆變換光譜分布是干涉圖的傅里葉變換！！！11.2.3傅立葉變換紅外光譜儀第三十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.2.3傅立葉變換紅外光譜儀光譜分布是干涉圖的傅里葉變換！！！已知S（λ）：

λΦ（λ）－－光譜分布第四十頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.2.3傅立葉變換紅外光譜儀1.高通光能力和高信噪比不需分光，沒有縫寬限制，光通量要比常規光譜儀大得多－－高信噪比。遠紅外重要意義2.具有多通道探測的優點只用一個探測器，不同光譜成分的調制頻率不同，它們被同一光電探測器同時接收時就相當于多通道的測量情況。特點：3.高分辨本領原則上說增加兩鏡間的光程差可以提高分辨本領4.減少了雜散光的影響信號光被調制，雜散光不被調制，有效抑制雜散光第四十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日第11章典型光電系統的分析與設計11.1分布式光纖測溫系統11.2光譜測量系統11.3CCD尺寸測量系統11.4*光電精確制導系統11.5*光測圖像系統第四十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.3CCD尺寸測量系統特點：在線檢測、非接觸、高精度、高速度例：CCD玻璃管尺寸測控儀均勻平行光照射玻璃管CCD輸出信號波形第四十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日例：CCD玻璃管尺寸測控儀11.3CCD尺寸測量系統第四十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日第11章典型光電系統的分析與設計11.1分布式光纖測溫系統11.2光譜測量系統11.3CCD尺寸測量系統11.4*光電精確制導系統11.5*光測圖像系統第四十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.5*光測圖像系統基本思想：－－數字圖像矩陣元素的排列位置對應像素點在圖像上的空間位置，矩陣元素的數值對應像素點的亮度值。第四十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.5*光測圖像系統基本思想：－－圖像邊緣檢測理想階躍邊緣實際階躍邊緣階躍邊緣一階導數階躍邊緣二階導數圖像的邊緣檢測與輪廓信息處理是工業機器人視覺、非接觸二維尺寸測量、圖像圖形分析和軍事目標識別等的基礎。第四十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日11.5*光測圖像系統基本思想：－－圖像邊緣檢測信息處理前信