第8章光电信息变换8.1.1光电信息变换的基本形式经光电传感器获得的电信号为缓变的信号或直流信号。为克服直流放大器的零点漂移、环境温度影响和背景噪声的干扰，常采用光调制技术或电子调制的方法将其变为交流信号，然后再解调出被测信息。下面用全辐射测温为例讨论信息存在于光源中这类问题的处理方法。在全辐射测温应用中温度信息存在于光源的辐射出射度Me,λ，由第1章中的式（1-42）可知物体的全辐射出射度Me,λ与物体温度的关系为在近距离测量时，不考虑大气的吸收，光电传感器的变换电路输出的电压信号为US=mτSGKMe,λ=ξMe,λ(8-2)式中，m为光学系统的调制度，τ为光学系统的透过滤，S为光电器件的灵敏度，G为变换电路的变换系数，K为放大器的放大倍数，ξ=mτSGK称为系统的光电变换系数。将式(8-1)代入式(8-2)得US=ξεσT4（8-3）表明变换电路输出的电压信号US是温度T的函数，温度变化必然引起电压的变化。因此，通过测量输出电压，并进行相应的标定就能够测出物体的温度。2.信息载荷于透明体的方式可见，当透明介质的系数μ为常数时，光通量的损耗与介质的浓度C和介质的厚度l有关，采用如图(a)所示的变换方式，变换电路的输出信号电压Us为3.信息载荷于反射光的方式根据这一原理，用这种方式可以对光滑零件表面的外观质量进行自动检测。4.信息载荷于遮挡光的方式由式（8-10）可见，用这种方式即可以检测被测物体的位移量Δl、运动速度v和加速度等参数，或测量物体的宽度。例如，光电测微仪和光电投影显微测量仪等测量仪器均属于这种方式。当然可以用这种方式用于产品的光电计数，光控开关，和主动式防盗报警等。1、将长度或角度的信息量经光学量化装置（光栅、码盘、干涉仪等）变为条纹或代码等数字信息量。2、再由光电变换电路变为脉冲数字信号输出。如图(e)所示。3、光源发出的光经光学量化器量化后送给光电器件转换成脉冲数字信号，再送给数字电路处理或送给计算机进行处理或运算。目前，这种变换形式已广泛地应用于精密尺寸测量、角度测量和精密机床加工量的自动控制等方面。6.光通讯方式的信息变换目前，光通讯技术正在蓬勃发展，信息高速公路的主要组成部分为光通讯技术。光通讯技术的实质是光电变换的一种基本形式，称为光信息通讯变换方式。如图(f)所示，信息首先对光源进行调制，发出载有各种信息的光信号，通过光导传送到远方的目的地，再通过解调器将信息还原。由于光纤传输的媒体常为激光，它具有载荷量大，损耗小，速度快，失真小等特点现已广泛地用于声音和视频图像等信息通讯中。8.1.2光电信息变换的类型或Up=f(Q)（8-13）1、光电变换电路输出的电流Ip或电压Up不仅与被测信息量Q值有关而且与载体光度量有关。2、为保证光电变换电路输出信号与被测信息量Q的函数关系，载体光度量必须稳定。否则，载体光度量的变化直接影响被测信息量。3、电路参数的变化，尤其是电源电压的波动，放大电路的噪声、放大倍率的变化等都影响被测信号的稳定。而光度量的稳定又与光源、光学系统及机械结构等的性能有关。4、实现稳定的高精度的模拟光电信息变换常常遇到许多其他技术方面的困难。必须采用各种措施解决这些困难，才能获得高质量的模拟光电信息变换。8.2光电变换电路的分类1.简单变换电路2.具有温度补偿功能的变换电路在背景光照下调整可变电阻器使电桥平衡，输出电压表指示为“零”。当测光光电二极管光敏面上的光照度发生变化时，电桥失去平衡，输出电压表将指示出光敏面上的光照度。图8所示为双光路双器件差分式光电变换原理结构图。光源发出的光通过反光镜分别进入参考系统与测量系统。另一种常用的双光路双器件光电变换器如图10所示。这种光电变换方式又称为比较差接式光电变换器。这种变换方式常用于测色仪器。1、测色仪的光源发出的光，分为两路，一路经透镜照射在标准色板上，经标准色板反射后再汇聚到光电器件D1上；2、另一路经透镜照射在被测样品上，经被测样品反射后再汇聚到光电器件D2上。图11所示的双光路单光电器件的光电检测系统。