Внедрение технологии фотоэлектрического контроля
Фотоэлектрическая технология обнаружения является одной из основных технологий фотоэлектрической информационной технологии, которая включает в себя, главным образом, технологию фотоэлектрического преобразования, технологию оптического сбора информации и технологию оптического измерения информации, а также технологию фотоэлектрической обработки измерительной информации. Например, фотоэлектрический метод позволяет осуществлять различные физические измерения, измерения в условиях низкой освещенности, измерения в условиях низкой освещенности, инфракрасные измерения, сканирование света, измерения с отслеживанием света, лазерные измерения, измерения с использованием оптического волокна, измерения изображений.
Технология фотоэлектрического обнаружения сочетает в себе оптические и электронные технологии для измерения различных величин и обладает следующими характеристиками:
1. Высокая точность. Точность фотоэлектрических измерений является самой высокой среди всех методов измерения. Например, точность измерения длины с помощью лазерной интерферометрии может достигать 0,05 мкм/м; возможно измерение угла методом муаровой дифракционной решетки. Разрешение измерения расстояния между Землей и Луной методом лазерной локации может достигать 1 м.
2. Высокая скорость. Фотоэлектрические измерения используют свет в качестве среды, а свет распространяется с самой высокой скоростью среди всех веществ, и, несомненно, это самый быстрый способ получения и передачи информации оптическими методами.
3. Большая дальность, широкий диапазон действия. Свет является наиболее удобной средой для дистанционного управления и телеметрии, например, для наведения оружия, фотоэлектрического слежения, телевизионной телеметрии и так далее.
4. Бесконтактное измерение. Свет, падающий на измеряемый объект, можно считать неизмеримой силой, поэтому отсутствует трение, возможно динамическое измерение, и это наиболее эффективный из различных методов измерения.
5. Долгий срок службы. Теоретически, световые волны никогда не изнашиваются, и при условии хорошей воспроизводимости их можно использовать вечно.
6. Благодаря мощным возможностям обработки информации и вычислительным ресурсам, сложная информация может обрабатываться параллельно. Фотоэлектрический метод также прост в управлении и хранении информации, легко поддается автоматизации, легко подключается к компьютеру и легко реализуем.
Фотоэлектрическая технология контроля — это незаменимая новая технология в современной науке, национальной модернизации и жизни людей, новая технология, объединяющая в себе машинное оборудование, свет, электричество и компьютер, и одна из наиболее перспективных информационных технологий.
В-третьих, состав и характеристики фотоэлектрической системы обнаружения.
Из-за сложности и разнообразия исследуемых объектов структура системы обнаружения не является одинаковой. Обычная электронная система обнаружения состоит из трех частей: датчика, преобразователя сигнала и выходного канала.
Датчик представляет собой преобразователь сигнала на границе между исследуемым объектом и системой обнаружения. Он напрямую извлекает измеряемую информацию из исследуемого объекта, регистрирует его изменения и преобразует их в электрические параметры, которые легко измерить.
Сигналы, регистрируемые датчиками, как правило, являются электрическими. Они не могут напрямую соответствовать требованиям к выходному сигналу, поэтому требуют дальнейшего преобразования, обработки и анализа, то есть, преобразования с помощью схемы обработки сигнала в стандартный электрический сигнал и вывода его на выходной канал.
В зависимости от назначения и формы выходных данных системы обнаружения, выходной канал в основном включает в себя устройство отображения и записи, интерфейс передачи данных и устройство управления.
Схема обработки сигнала датчика определяется типом датчика и требованиями к выходному сигналу. Разные датчики имеют разные выходные сигналы. Выходной сигнал датчика управления энергией представляет собой изменение электрических параметров, которое необходимо преобразовать в изменение напряжения с помощью мостовой схемы. При этом выходное напряжение мостовой схемы невелико, а синфазное напряжение велико, поэтому требуется усиление с помощью инструментального усилителя. Выходные сигналы напряжения и тока датчика преобразования энергии обычно содержат большой шум. Для выделения полезных сигналов и отфильтровывания бесполезных шумовых сигналов необходима фильтрующая схема. Кроме того, амплитуда выходного сигнала напряжения обычного датчика энергии очень мала, поэтому его можно усилить с помощью инструментального усилителя.
По сравнению с несущей частотой электронных систем, частота несущей фотоэлектрической системы увеличивается на несколько порядков. Это изменение порядка частоты приводит к качественному изменению метода реализации фотоэлектрической системы и качественному скачку в ее функциональности. В основном это проявляется в увеличении емкости несущей, значительном улучшении углового разрешения, разрешения по дальности и спектрального разрешения, поэтому она широко используется в таких областях, как каналы связи, радиолокация, связь, точное наведение, навигация, измерения и т. д. Хотя конкретные формы фотоэлектрических систем, применяемых в этих областях, различаются, у них есть общая черта, а именно: все они имеют связь между передатчиком, оптическим каналом и оптическим приемником.
Фотоэлектрические системы обычно делятся на две категории: активные и пассивные. В активной фотоэлектрической системе оптический передатчик в основном состоит из источника света (например, лазера) и модулятора. В пассивной фотоэлектрической системе оптический передатчик излучает тепловое излучение от исследуемого объекта. Оптические каналы и оптические приемники в обоих случаях идентичны. Под так называемым оптическим каналом в основном подразумеваются атмосфера, космос, подводный мир и оптическое волокно. Оптический приемник используется для сбора падающего оптического сигнала и его обработки для восстановления информации об оптической несущей, и включает в себя три основных модуля.
Фотоэлектрическое преобразование обычно осуществляется с помощью различных оптических компонентов и оптических систем, используя плоские зеркала, оптические щели, линзы, конусные призмы, поляризаторы, волновые пластины, кодовые пластины, дифракционные решетки, модуляторы, оптические системы визуализации, оптические интерференционные системы и т. д., для достижения измеренного преобразования в оптические параметры (амплитуда, частота, фаза, состояние поляризации, изменение направления распространения и т. д.). Фотоэлектрическое преобразование осуществляется с помощью различных фотоэлектрических преобразовательных устройств, таких как фотоэлектрические детекторы, фотоэлектрические камеры, фотоэлектрические тепловые устройства и т. д.
Дата публикации: 20 июля 2023 г.