Introdução à tecnologia de teste fotoelétrico
A tecnologia de detecção fotoelétrica é uma das principais tecnologias da informação fotoelétrica, que inclui principalmente a tecnologia de conversão fotoelétrica, a aquisição de informações ópticas, a tecnologia de medição de informações ópticas e a tecnologia de processamento fotoelétrico de informações de medição. O método fotoelétrico é utilizado para realizar diversas medições físicas, como medições em baixa luminosidade, medições infravermelhas, varredura de luz, rastreamento de luz, medições a laser, medições por fibra óptica e medições de imagem.
A tecnologia de detecção fotoelétrica combina tecnologia óptica e tecnologia eletrônica para medir diversas grandezas, apresentando as seguintes características:
1. Alta precisão. A precisão da medição fotoelétrica é a mais alta entre todos os tipos de técnicas de medição. Por exemplo, a precisão da medição de comprimento com interferometria a laser pode atingir 0,05 μm/m; a medição de ângulo pelo método de franjas de moiré por grade pode ser alcançada. A resolução da medição da distância entre a Terra e a Lua pelo método de telemetria a laser pode atingir 1 m.
2. Alta velocidade. A medição fotoelétrica utiliza a luz como meio, e a luz é a substância que se propaga mais rapidamente, sendo, sem dúvida, o método óptico mais veloz para obter e transmitir informações.
3. Longa distância, grande alcance. A luz é o meio mais conveniente para controle remoto e telemetria, como orientação de armas, rastreamento fotoelétrico, telemetria de televisão e assim por diante.
4. Medição sem contato. A luz que incide sobre o objeto medido pode ser considerada como uma força de medição nula, portanto não há atrito, a medição dinâmica pode ser realizada e é o método de medição mais eficiente entre os diversos disponíveis.
5. Longa vida útil. Em teoria, as ondas de luz nunca se desgastam e, desde que a reprodutibilidade seja boa, podem ser usadas para sempre.
6. Com forte capacidade de processamento e computação de informações, informações complexas podem ser processadas em paralelo. O método fotoelétrico também é fácil de controlar e armazenar informações, fácil de automatizar, fácil de conectar ao computador e fácil de implementar.
A tecnologia de testes fotoelétricos é uma nova tecnologia indispensável na ciência moderna, na modernização nacional e na vida das pessoas; é uma nova tecnologia que combina máquinas, luz, eletricidade e computadores, e é uma das tecnologias de informação com maior potencial.
Terceiro, a composição e as características do sistema de detecção fotoelétrica
Devido à complexidade e diversidade dos objetos testados, a estrutura do sistema de detecção não é uniforme. Um sistema eletrônico de detecção geral é composto por três partes: sensor, condicionador de sinal e circuito de saída.
O sensor é um conversor de sinal na interface entre o objeto testado e o sistema de detecção. Ele extrai diretamente as informações medidas do objeto, detecta suas variações e as converte em parâmetros elétricos de fácil medição.
Os sinais detectados pelos sensores são geralmente sinais elétricos. Eles não atendem diretamente aos requisitos de saída, necessitando de transformação, processamento e análise adicionais, ou seja, através de um circuito de condicionamento de sinal, para serem convertidos em um sinal elétrico padrão e, em seguida, enviados para o circuito de saída.
De acordo com a finalidade e a forma da saída do sistema de detecção, o link de saída consiste principalmente em dispositivos de exibição e gravação, interface de comunicação de dados e dispositivos de controle.
O circuito de condicionamento de sinal do sensor é determinado pelo tipo de sensor e pelos requisitos do sinal de saída. Sensores diferentes possuem sinais de saída diferentes. A saída do sensor de controle de energia é a variação de parâmetros elétricos, que precisa ser convertida em uma variação de tensão por um circuito em ponte. O sinal de tensão de saída do circuito em ponte é pequeno, e a tensão de modo comum é grande, necessitando de amplificação por um amplificador de instrumento. Os sinais de tensão e corrente emitidos pelo sensor de conversão de energia geralmente contêm ruídos significativos. Um circuito de filtro é necessário para extrair os sinais úteis e filtrar os ruídos indesejados. Além disso, a amplitude do sinal de tensão emitido pelo sensor de energia comum é muito baixa, podendo também ser amplificada por um amplificador de instrumento.
Comparado com a portadora do sistema eletrônico, a frequência da portadora do sistema fotoelétrico é aumentada em várias ordens de magnitude. Essa mudança na ordem de frequência faz com que o sistema fotoelétrico apresente uma mudança qualitativa no método de implementação e um salto qualitativo na função. Isso se manifesta principalmente na capacidade da portadora, na resolução angular, na resolução de alcance e na resolução espectral, que são significativamente aprimoradas, tornando-o amplamente utilizado em áreas como canais ópticos, radares, comunicações, orientação de precisão, navegação, medição e outras. Embora as formas específicas do sistema fotoelétrico aplicadas a essas situações sejam diferentes, elas têm uma característica em comum: todas possuem uma ligação entre transmissor, canal óptico e receptor óptico.
Os sistemas fotoelétricos são geralmente divididos em duas categorias: ativos e passivos. No sistema fotoelétrico ativo, o transmissor óptico é composto principalmente por uma fonte de luz (como um laser) e um modulador. No sistema fotoelétrico passivo, o transmissor óptico emite radiação térmica do objeto em teste. Os canais ópticos e os receptores ópticos são idênticos em ambos os casos. O chamado canal óptico refere-se principalmente à atmosfera, ao espaço, ao meio subaquático e à fibra óptica. O receptor óptico é usado para coletar o sinal óptico incidente e processá-lo para recuperar a informação da portadora óptica, incluindo três módulos básicos.
A conversão fotoelétrica geralmente é realizada por meio de diversos componentes e sistemas ópticos, utilizando espelhos planos, fendas ópticas, lentes, prismas cônicos, polarizadores, placas de onda, placas de codificação, grades de difração, moduladores, sistemas de imagem óptica, sistemas de interferência óptica, etc., para converter a medida em parâmetros ópticos (amplitude, frequência, fase, estado de polarização, mudanças na direção de propagação, etc.). A conversão fotoelétrica é realizada por diversos dispositivos de conversão fotoelétrica, como dispositivos de detecção fotoelétrica, câmeras fotoelétricas, dispositivos térmicos fotoelétricos e assim por diante.
Data da publicação: 20 de julho de 2023