(一)從測驗說起
一、測驗是通過一定的物理方式，分辨出被測參數(shù)量病歸屬到某一范圍帶，以此來判別被測參數(shù)是否合格或參數(shù)量是否存在。量測時將被測的未知量與同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，確定被量測隊標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)，并通過數(shù)字表示出這個倍數(shù)的過程。
在自動化和測驗領(lǐng)域，測驗的任務(wù)不僅是對成品或半成品的檢驗和量測，而且為了檢查、監(jiān)督和控制某個生產(chǎn)過程或運動對象使之處于人們選定的*佳狀況，需要隨時測驗和量測各種參量的大小和變化等情況。這種對生產(chǎn)過程和運動對象實時測驗和量測的工藝又稱為工程測驗工藝。
量測有兩種方式：即直接量測和間接量測
直接量測是對被量測進(jìn)行量測時，對以表讀數(shù)不經(jīng)任何運算，直接的出被量測的數(shù)值，如：用溫度計量測溫度，用萬用表量測電壓
間接量測是量測幾個與被量測有關(guān)的物理量，通過函數(shù)關(guān)系是計算出被量測的數(shù)值。如：功率P與電壓V和電流I有關(guān)，即P=VI，通過量測到的電壓和電流，計算出功率。
直接量測簡單、方便，在實際中使用較多；但在無法運用直接量測方式、直接量測不方便或直接量測誤差大等情況下，可運用間接量測方式。
光電傳感器與敏感器的概念
在很多情況下，所需要量測的非電量并不是傳感器所能轉(zhuǎn)變的那種非電量，這就需要在傳感器前面加一個能夠把被測非電量轉(zhuǎn)變?yōu)樵搨鞲衅髂軌蚪邮蘸娃D(zhuǎn)變的非電量的裝置或器件。這種能夠被測非電量轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎秒娏康脑骷蜓b置成為敏感器。例如用電阻應(yīng)變片量測電壓時，就需要將應(yīng)變片粘貼到售壓力的彈性原件上，彈性原件將壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)變力，應(yīng)變片再將應(yīng)變力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮璧淖兓＿@里應(yīng)變片便是傳感器，而彈性原件便是敏感器。敏感器和傳感器隨然都可對被測非電量進(jìn)行轉(zhuǎn)變，但敏感器是把被量測轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎梅请娏?，而傳感器是把被測非電量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏俊?nbsp;
傳感器的作用是將非電量轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之有確定對應(yīng)關(guān)系得電量輸出，它本質(zhì)上是非電量系統(tǒng)與電量系統(tǒng)之間的接口。在測驗和控制過程中，傳感器是必不可少的轉(zhuǎn)變器件。從能量角度出發(fā)，可將傳感器劃分為兩種類型：一類是能量控制型傳感器，也稱有源傳感器；另一類是能量轉(zhuǎn)變傳感器，也稱無源傳感器。能量控制型傳感器是指傳感器將被量測的變換轉(zhuǎn)變成電參數(shù)（如電阻、電容）的變化，傳感器需外加激勵電源，才可將被量測參數(shù)的變化轉(zhuǎn)變成電壓、電流的變化。而能量轉(zhuǎn)變型傳感器可直接將被量測的變化轉(zhuǎn)變成電壓、電流的變化，不需外加激勵源。
二、光電傳感器是基于光電效應(yīng)，將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕囊环N傳感器，廣泛應(yīng)用于自動控制、宇航和廣播電視等各個領(lǐng)域。
光電傳感器主要噢有光電二極管、光電晶體管、光敏電阻Cds、光電耦合器、繼承光電傳感器、光電池和圖像傳感器等。主要種類表如下圖所示。實際應(yīng)用時，要選擇適宜的傳感器才能達(dá)到預(yù)期的效果。大致的選用原則是：高速的光電測驗電路、寬范圍照度的照度計、超高速的激光傳感器宜選用光電二極管；幾千赫茲的簡單脈沖光電傳感器、簡單電路中的低速脈沖光電開關(guān)宜選用光電晶體管；響應(yīng)速度雖慢，但性能良好的電阻橋式傳感器以及具有電阻性質(zhì)的光電傳感器、路燈自動亮滅電路中的光電傳感器、隨光的強弱成比例改變的可變電阻等宜選用Cds和Pbs光敏元件；旋轉(zhuǎn)編碼器、速度傳感器、超高速的激光傳感器宜選用集成光電傳感器。
光電傳感器類型 光電傳感器實例
PN結(jié) PN光電二極管（材料運用Si，Ge，GaAs）
PIN光電二極管（材料運用Si）
雪崩光電二極管（材料運用Si，Ge）
光電晶體管（光電達(dá)林頓管）（材料運用Si）
集成光電傳感器和光電晶閘管（材料運用Si）
非PN結(jié) 光電元件（材料運用CdS，CdSe，Se，PbS）
熱電元件（材料運用（PZT，LiTaO3，PbTiO3）
電子管類 光電管，攝像管，光電倍增管
其他類 色敏傳感器（材料運用Si，α-Si）
固體圖像傳感器（材料運用Si，有CCD型，MOS型，CPD型
位置測驗用元件（PSD）（材料運用Si）
光電池（光電二極管）（材料用Si）
(二)光電測試工藝簡介
光電測驗工藝是光電信息工藝的主要工藝之一，它主要包括光電變換工藝、光信息獲取與光信息量測工藝以及量測信息的光電處理工藝等。如用光電方法實現(xiàn)各種物理量的量測，微光、弱光量測，紅外量測，光掃描、光跟蹤量測，激光量測，光纖量測，圖象像量測等。
光電測驗工藝將光學(xué)工藝與電子工藝相結(jié)合實現(xiàn)對各種量的量測，他具有如下特點：
(1)高精度。光電量測的精度是各種量測工藝中精度*高的一種。如用激光干涉法量測長度的精度可達(dá)0.05μm/m；光柵莫爾條紋法測角可達(dá)到 ；用激光測距法量測地球與月球之間距離的分辨力可達(dá)到1m。
(2)高??度。光電量測以光為媒介，而光是各種物質(zhì)中傳播速度*快的，無疑用光學(xué)方法獲取和傳遞信息是*快的。
(3)遠(yuǎn)距離、大量程。光是*便于遠(yuǎn)距離粗寒痹的介質(zhì)，尤其適用于遙控和遙測，如武器制導(dǎo)、光電跟蹤、電視遙測等。
(4)非接觸量測。光照到被測物體上可以認(rèn)為是沒有量測力的，因此也無摩擦，可以實現(xiàn)動態(tài)量測，是各種量測方法中效率*高的一種。
(5)壽命長。在理論上光波是永不磨損的，只要復(fù)現(xiàn)性做得好，可以長久的使用。
(6)具有很強的信息處理和運算能力，可將復(fù)雜信息并行處理。用光電方法還便于信息的控制和存儲，易于實現(xiàn)自動化，，易于與計算機連接，易于實現(xiàn)只能化。
光電測試工藝是現(xiàn)代科學(xué)、國家現(xiàn)代化建設(shè)和人民生活中不可缺少的新工藝，是機、光、電、計算機相結(jié)合的新工藝，是*具有潛力的信息工藝之一。
(三)光電測驗系統(tǒng)的組成及特點
由于被測對象復(fù)雜多樣，故測驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不盡相同。一般電子測驗系統(tǒng)是由傳感器、信號調(diào)理器和輸出環(huán)節(jié)三部分組成。
傳感器處于被測對象與測驗系統(tǒng)的接口處，是一個信號變換器。它直接從被測對象中提取被量測的信息，感受其變化，并轉(zhuǎn)化成便于量測的電參數(shù)。
有傳感器測驗到的信號一般為電信號。它不能直接滿足輸出的要求，需要進(jìn)一步的變換、處理和分析，即通過信號調(diào)理電路將其轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的電信號，輸出給輸出環(huán)節(jié)。
根據(jù)測驗系統(tǒng)輸出的目的和形式的不同，輸出環(huán)節(jié)主要顯示與記錄裝置、數(shù)據(jù)通信接口和控制裝置。
傳感器的信號調(diào)理電路是由傳感器的類型和對輸出信號的要求決定的。不同的傳感器具有不同的輸出信號。能量控制型傳感器輸出的是電參數(shù)的變化，需運用電橋電路將其轉(zhuǎn)變成電壓的變化，而電橋電路輸出的電壓信號幅度較小，共模電壓又很大，需要用儀表放大器進(jìn)行放大，在能量轉(zhuǎn)變型傳感器輸出的電壓、電流信號中一般都含有較大的噪聲信號，需加濾波電路提取有用的信號，而濾波出無用的噪聲信號。而且，一般能量型傳感器輸出的電壓信號幅度都很低，也許才用儀表放大器進(jìn)行放大。
與電子系統(tǒng)載波相比，光電系統(tǒng)載波的頻率提高了幾個數(shù)量級。這種頻率量級上的變化使光電系統(tǒng)在實現(xiàn)方法上發(fā)生了質(zhì)變，在功能上也發(fā)生了質(zhì)的飛躍。主要表現(xiàn)在載波容量、角分辨率、距離分辨率和光譜分辨率大為提高，因此，在信道、雷達(dá)、通信、精導(dǎo)、導(dǎo)航、量測等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。應(yīng)用到這些場合的光電系統(tǒng)的具體構(gòu)成形式盡管各不相同，但有一個共同的特征，即都具有發(fā)射機、光學(xué)信道和光接收機這一環(huán)節(jié)。
光電系統(tǒng)通常分為主動式和被動式兩類。在主動式光電系統(tǒng)中，光發(fā)射機主要由光源（例如激光器）和調(diào)制器構(gòu)成；在被動式光電系統(tǒng)中，光發(fā)射機為被測物體的熱輻射發(fā)射。光學(xué)信道和光接收機對兩者是完全相同的。所謂光學(xué)信道，主要是指大氣、空間、水下和光纖。光接收機是用于收集入射的光信號并加以處理、恢復(fù)光載波的信息，包括三個基本模塊。
光電變換通常是通過各種光學(xué)元件和光學(xué)系統(tǒng)來實現(xiàn)的，運用平面鏡、光狹縫、透鏡、角錐棱鏡、偏振器、波片、碼盤、光柵、調(diào)制器、光成像系統(tǒng)、光干涉系統(tǒng)等，實現(xiàn)將被量測轉(zhuǎn)變?yōu)楣鈪⒘?振幅、頻率、相位、偏振態(tài)、傳播方向變化等。)光電轉(zhuǎn)變是用各種光電變換器件來完成的，如光電測驗器件、光電攝像器件、光電熱敏器件等。