Introduzione alla tecnologia di test fotoelettrico
La tecnologia di rilevamento fotoelettrico è una delle principali tecnologie dell'informatica fotoelettrica, che comprende principalmente la tecnologia di conversione fotoelettrica, l'acquisizione di informazioni ottiche, la tecnologia di misurazione delle informazioni ottiche e la tecnologia di elaborazione fotoelettrica delle informazioni di misurazione. Ad esempio, il metodo fotoelettrico consente di realizzare una varietà di misurazioni fisiche, misurazioni in condizioni di scarsa illuminazione, misurazioni a infrarossi, scansione della luce, misurazione con tracciamento della luce, misurazioni laser, misurazioni con fibra ottica e misurazioni di immagini.
La tecnologia di rilevamento fotoelettrico combina la tecnologia ottica e quella elettronica per misurare diverse grandezze, e presenta le seguenti caratteristiche:
1. Elevata precisione. L'accuratezza della misurazione fotoelettrica è la più alta tra tutte le tecniche di misurazione. Ad esempio, la precisione della misurazione della lunghezza con l'interferometria laser può raggiungere 0,05 μm/m; è possibile effettuare la misurazione dell'angolo con il metodo delle frange di moiré a reticolo. La risoluzione della misurazione della distanza tra la Terra e la Luna con il metodo di telemetria laser può raggiungere 1 m.
2. Alta velocità. La misurazione fotoelettrica utilizza la luce come mezzo, e la luce è la sostanza che si propaga più velocemente, ed è senza dubbio il metodo ottico più rapido per ottenere e trasmettere informazioni.
3. Lunga distanza, ampio raggio d'azione. La luce è il mezzo più conveniente per il controllo remoto e la telemetria, come ad esempio la guida di armi, il tracciamento fotoelettrico, la telemetria televisiva e così via.
4. Misurazione senza contatto. La luce sull'oggetto misurato può essere considerata come una forza di misurazione nulla, quindi non c'è attrito, è possibile ottenere una misurazione dinamica ed è il metodo di misurazione più efficiente tra i vari metodi.
5. Lunga durata. In teoria, le onde luminose non si usurano mai; finché la riproducibilità è buona, possono essere utilizzate per sempre.
6. Grazie alle potenti capacità di elaborazione e calcolo delle informazioni, è possibile elaborare in parallelo informazioni complesse. Il metodo fotoelettrico è inoltre facile da controllare e da memorizzare, facile da automatizzare, facile da collegare al computer e facile da realizzare.
La tecnologia di test fotoelettrica è una nuova tecnologia indispensabile nella scienza moderna, nella modernizzazione nazionale e nella vita delle persone; è una nuova tecnologia che combina macchina, luce, elettricità e computer, ed è una delle tecnologie informatiche più promettenti.
In terzo luogo, la composizione e le caratteristiche del sistema di rilevamento fotoelettrico
A causa della complessità e della diversità degli oggetti testati, la struttura del sistema di rilevamento non è uniforme. Un sistema di rilevamento elettronico generico è composto da tre parti: sensore, condizionatore di segnale e collegamento di uscita.
Il sensore funge da convertitore di segnale all'interfaccia tra l'oggetto testato e il sistema di rilevamento. Estrae direttamente le informazioni misurate dall'oggetto, ne rileva le variazioni e le converte in parametri elettrici facilmente misurabili.
I segnali rilevati dai sensori sono generalmente segnali elettrici. Non possono soddisfare direttamente i requisiti di uscita, necessitano di ulteriore trasformazione, elaborazione e analisi, ovvero, tramite un circuito di condizionamento del segnale, vengono convertiti in un segnale elettrico standard da inviare al collegamento di uscita.
In base allo scopo e alla forma dell'output del sistema di rilevamento, il collegamento di output è costituito principalmente da un dispositivo di visualizzazione e registrazione, un'interfaccia di comunicazione dati e un dispositivo di controllo.
Il circuito di condizionamento del segnale del sensore è determinato dal tipo di sensore e dai requisiti per il segnale di uscita. Sensori diversi hanno segnali di uscita diversi. L'uscita del sensore di controllo dell'energia è una variazione dei parametri elettrici, che deve essere convertita in una variazione di tensione tramite un circuito a ponte. Il segnale di tensione in uscita dal circuito a ponte è piccolo, mentre la tensione di modo comune è grande, quindi deve essere amplificata da un amplificatore di strumentazione. I segnali di tensione e corrente in uscita dal sensore di conversione dell'energia contengono generalmente segnali di rumore elevati. È necessario un circuito di filtraggio per estrarre i segnali utili ed eliminare i segnali di rumore inutili. Inoltre, l'ampiezza del segnale di tensione in uscita dal sensore di energia generico è molto bassa e può essere amplificata da un amplificatore di strumentazione.
Rispetto alla portante del sistema elettronico, la frequenza della portante del sistema fotoelettrico è aumentata di diversi ordini di grandezza. Questo cambiamento nell'ordine di frequenza comporta un cambiamento qualitativo nel metodo di realizzazione del sistema fotoelettrico e un salto qualitativo nelle sue funzionalità. Ciò si manifesta principalmente nella capacità portante, nella risoluzione angolare, nella risoluzione di distanza e nella risoluzione spettrale, che risultano notevolmente migliorate, pertanto il sistema è ampiamente utilizzato in settori quali canali, radar, comunicazioni, guida di precisione, navigazione, misurazione e così via. Sebbene le forme specifiche del sistema fotoelettrico applicato a questi ambiti siano diverse, hanno una caratteristica comune, ovvero la presenza di un collegamento tra trasmettitore, canale ottico e ricevitore ottico.
I sistemi fotoelettrici si dividono generalmente in due categorie: attivi e passivi. Nei sistemi fotoelettrici attivi, il trasmettitore ottico è composto principalmente da una sorgente luminosa (come un laser) e un modulatore. Nei sistemi fotoelettrici passivi, il trasmettitore ottico emette radiazioni termiche dall'oggetto in esame. I canali ottici e i ricevitori ottici sono identici per entrambi. Il cosiddetto canale ottico si riferisce principalmente all'atmosfera, allo spazio, all'ambiente sottomarino e alla fibra ottica. Il ricevitore ottico viene utilizzato per raccogliere il segnale ottico incidente ed elaborarlo per recuperare le informazioni del vettore ottico, e comprende tre moduli di base.
La conversione fotoelettrica viene solitamente realizzata attraverso una varietà di componenti e sistemi ottici, utilizzando specchi piani, fenditure ottiche, lenti, prismi conici, polarizzatori, lamine a onda, lamine codificate, reticoli di diffrazione, modulatori, sistemi di imaging ottico, sistemi di interferenza ottica, ecc., per ottenere la conversione del segnale misurato in parametri ottici (ampiezza, frequenza, fase, stato di polarizzazione, variazioni della direzione di propagazione, ecc.). La conversione fotoelettrica viene effettuata da diversi dispositivi di conversione fotoelettrica, come dispositivi di rilevamento fotoelettrico, fotocamere fotoelettriche, dispositivi termici fotoelettrici e così via.
Data di pubblicazione: 20 luglio 2023