光電檢測技術(shù)在監(jiān)測中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢論文(編輯修改稿)
2025-07-15 21:56 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 高溫環(huán)境及腐蝕性強、有放射性等惡劣條件，并可以實現(xiàn)快速掃描，對生產(chǎn)現(xiàn)場快速運動的工件的在線檢測；激光超聲的盲區(qū)小于 100微米，可用于測量薄工件。激光超聲的頻率帶寬較常規(guī)的換能器寬，具有測量微小缺陷裂紋的能力；激光超聲可用于表面幾何形狀復(fù)雜及受限制的空間，如焊縫根部小直徑管道等；空間分辨率高，有利于缺陷的精確定位及尺寸量度，并可作為聲源應(yīng)用于理論研究。 智能光電檢測系統(tǒng)成為了另一個很重要的發(fā)展方向。智能光電檢測系統(tǒng)由智能信號處理系統(tǒng)、光電傳感系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、輸出系統(tǒng)和接口單元等組成。它以智能信號處理系統(tǒng)為核心，集成了光學(xué)采集、光學(xué)變換、光電轉(zhuǎn)換、電路調(diào)理、外圍接口及信息輸出等技術(shù)，可以實現(xiàn)光信息采集、光電信號轉(zhuǎn)換、信號探測、邏輯運算與推理、記憶存儲及信息傳輸?shù)裙δ?，并自動完成自檢自校和自我診斷與調(diào)整等功能。智能光電檢測系統(tǒng)由于環(huán)境適應(yīng)能力強，測量范圍廣，測量精確度高，尤其是強化了人工智能系統(tǒng)，可以自動對噪聲、溫度、電壓波動及光源的變化進行修正，加上良好的人機交互界面，大大簡化了操作程序，提高了數(shù)值處理和分析的效率。三、光電檢測技術(shù)在監(jiān)測中的應(yīng)用 在工業(yè)領(lǐng)域方面主要表現(xiàn)在在線檢測如零件尺寸、 產(chǎn)品缺陷、 裝配定位等。（1）光電式糾偏|帶材跑偏檢測器光電式糾偏|帶材跑偏檢測器采用光電元件作為檢測元件，首先把被測量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘柕淖兓缓蠼柚怆娫M一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，用戶可根據(jù)需要選用各種規(guī)格產(chǎn)品，在各種輕工自動機上獲得廣泛的應(yīng)用。其是對卷材、紙板等物料在傳送過程中的位置偏移進行控制的自動控制系統(tǒng)，產(chǎn)品具有自動檢測、自動跟蹤、自動糾偏等功能。能對紙板、薄膜、鋁箔、帶鋼及其它物料的標(biāo)志線或邊緣進行跟蹤糾偏，以保證卷繞、分切的整齊。該系統(tǒng)可用于輕工、包裝、印染、印刷、軋鋼等行業(yè)。光電式帶材跑偏檢測器原理如圖1所示。光源發(fā)出的光線經(jīng)過透鏡1會聚為平行光束，投向透鏡2，隨后被會聚到光敏電阻上。在平行光束到達透鏡2的途中，有部分光線受到被測帶材的遮擋，使傳到光敏電阻的光通量減少。 圖1 光電式帶材跑偏檢測器原理圖圖2為測量電路簡圖。RR2是同型號的光敏電阻。R1作為測量元件裝在帶材下方，R2用遮光罩罩住，起溫度補償作用。當(dāng)帶材處于正確位置（ 中間位）時，由RRRR4組成的電橋平衡，使放大器輸出電壓U0為0。當(dāng)帶材左偏時，遮光面積減少，光敏電阻R1阻值減少，電橋失去平衡。差動放大器將這一不平衡電壓加以放大，輸出電壓為負值，它反映了帶材跑偏的方向及大小。反之，當(dāng)帶材右偏時，U0為正值。輸出信號U0一方面由顯示器顯示出來，另一方面被送到執(zhí)行機構(gòu)，為糾偏控制系統(tǒng)提供糾偏信號。圖2帶材跑偏檢測器測量電路（2） 光電色質(zhì)檢測圖3為包裝物料的光電色質(zhì)檢測原理。若包裝物品規(guī)定底色為白色，因質(zhì)量不佳，有的出現(xiàn)泛黃，在產(chǎn)品包裝前先由光電檢測色質(zhì)，物品泛黃時就有比較電壓差輸出，接通電磁閥，由壓縮空氣將泛黃物品吹出。圖3 包裝物料的光電色質(zhì)檢測原理（3） 彩塑包裝制袋塑料薄膜位置控制圖4為包裝機塑料薄膜位置控制系統(tǒng)原理。成卷的塑料薄膜上印有商標(biāo)和文字，并有定位色標(biāo)。包裝時要求商標(biāo)及文字定位準(zhǔn)確，不得將圖案在中間切斷。薄膜上商標(biāo)的位置由光電系統(tǒng)檢測，并經(jīng)放大后去控制電磁離合器。薄膜上色標(biāo)（ 不透光的一小塊面積，一般為黑色）未到達定位色標(biāo)位置時，光電系統(tǒng)因投光器的光線能透過薄膜而使電磁離合器有電而吸合，薄膜得以繼續(xù)運動，薄膜上的色標(biāo)到達定位色標(biāo)位置時，因投光器的光線被色標(biāo)擋住而發(fā)出到位的信號，此信號經(jīng)光電變換、放大后，使電磁離合器斷電脫開，薄膜就準(zhǔn)確地停在該位置，待切斷后再繼續(xù)運動。（1）光電偵察告警技術(shù) 光電偵察告警技術(shù)是指通過光電手段對敵方光電設(shè)備進行偵察,確定其位置,探測其技術(shù)參數(shù),并在必要時發(fā)出報警的技術(shù)。它是對敵方進行攻擊與實施有效干擾的基礎(chǔ)。目前已投入使用的偵察告警設(shè)備種類繁多,主要有紅外告警器、激光告警器、紫外告警器和光電復(fù)合告警器等。 1） 紅外告警技術(shù)紅外告警是利用來襲目標(biāo)(導(dǎo)彈、炸彈) 的紅外輻射特征進行探測、截獲、定向和分析。主要裝在飛機、艦船上,頻段覆蓋范圍為3～5μm 和8～14μm波段。當(dāng)有來襲導(dǎo)彈威脅時,告警裝置便發(fā)出告警信號,啟動與之相連的系統(tǒng)實施對抗,進行自我保護。紅外告警器既可以采用掃描型紅外探測器,也可以采用凝視型紅外探測器。 ① 掃描型紅外告警器 采用單元探測器或陣列探測器,通過二維光機掃描完成對空域的監(jiān)視。光機掃描可分為物方掃描和像方掃描,物方掃描需要比像方掃描大的機械運動部件。掃描型的優(yōu)點是可利用現(xiàn)行探測技術(shù)實現(xiàn)大視場的監(jiān)視,可以較少探測器提供高的分辨率。 ② 凝視型紅外告警器 采用焦平面探測器和固定視場完成對空域的監(jiān)視。掃描系統(tǒng)對探測短持續(xù)特征的信號不太實用,而對于某些類型導(dǎo)彈的判決和假目標(biāo)的抑制很重要。凝視系統(tǒng)因為連續(xù)覆蓋整個視場,因而不會錯過短持續(xù)事件,凝視系統(tǒng)需要大數(shù)目的探測器陣列來完成只需少量元數(shù)掃描系統(tǒng)完成的角分辨率,但大視場光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計較為困難。設(shè)備有: 美國AN/ AAR234 紅外告警接收機,AN/ AAR243/ 44 紅外告警接收機,DDM2Pr
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