差动光电尺寸检测系统

基本构成与信号流

差动光电尺寸检测系统由光源、光学系统（透镜等）、被测对象、两个光电接收器件以及差动信号处理电路和显示仪表组成。以透明薄膜厚度检测为例：光源发出的光经透镜准直后照射薄膜，透射光被两个光电管（如 GG、GG′）分别接收，两路光电流经电阻网络（R1、Rw、R2）转换为电压后送入差动放大模块（FD），由显示仪表（CB）读出结果。

差动响应原理

设被测尺寸（厚度）变化使一路接收光强增大、另一路减小，两路光电流分别为 $I_1$ 和 $I_2$。需给出能产生互补响应的实际光路；两路只是共同透射同一薄膜时可能同时减弱，不能仅靠两个接收管保证差动增敏。差动电路输出正比于二者之差：

当尺寸处于参考状态时，调整电路使 $I_1\approx I_2$，输出接近零；尺寸偏离参考值时，$I_1-I_2$ 随之变化，其大小和符号反映尺寸变化量及方向。

共模抑制与技术关系

只有以相同幅值、同传递系数进入两路的加性共模项才在差值 $I_1-I_2$ 中直接抵消；光源乘性变化使 $I_1$、$I_2$ 同尺度变化，差值也可能同比变化，需匹配、参考或归一化条件。尺寸变化引起的两路反向变化属于差模量，被保留并放大。因此差动结构能显著提高对尺寸微小变化的检测灵敏度和抗干扰能力。

透明薄膜检测中的条件

透明薄膜检测采用透射式原理，光穿过薄膜后强度随厚度变化。课件指出一般使用紫外光；但吸收深度取决于材料吸收谱，不由短波长单独决定，需选择该薄膜对厚度有足够灵敏度且透射可测的波段。差动式检测用于提高精确度。

符号与单位

$I_1$、$I_2$ 为两路光电流，单位安培（A）；$U_o$ 为差动输出电压，单位伏特（V）；R1、Rw、R2 为电路电阻，单位欧姆（Ω），其中 Rw 通常为可调电阻，用于调零或平衡。