Tecnología de detección fotoeléctrica, parte detallada de DOS

Introducción a la tecnología de pruebas fotoeléctricas
La tecnología de detección fotoeléctrica es una de las principales tecnologías de la información fotoeléctrica, que incluye principalmente la tecnología de conversión fotoeléctrica, la adquisición y medición de información óptica, y el procesamiento fotoeléctrico de la información medida. Por ejemplo, el método fotoeléctrico permite realizar diversas mediciones físicas, en condiciones de baja luminosidad, infrarrojas, de escaneo y seguimiento de luz, láser, de fibra óptica y de imagen.

La tecnología de detección fotoeléctrica combina la tecnología óptica y la tecnología electrónica para medir diversas magnitudes, y presenta las siguientes características:
1. Alta precisión. La exactitud de la medición fotoeléctrica es la más alta entre todas las técnicas de medición. Por ejemplo, la precisión en la medición de longitud con interferometría láser puede alcanzar los 0,05 μm/m; también se puede lograr la medición de ángulos mediante el método de franjas de moiré de rejilla. La resolución en la medición de la distancia entre la Tierra y la Luna mediante el método de telemetría láser puede alcanzar 1 m.
2. Alta velocidad. La medición fotoeléctrica utiliza la luz como medio, y la luz es la sustancia que se propaga con mayor velocidad, y sin duda es el método más rápido para obtener y transmitir información mediante métodos ópticos.
3. Largo alcance, gran rango. La luz es el medio más conveniente para el control remoto y la telemetría, como el guiado de armas, el seguimiento fotoeléctrico, la telemetría televisiva, etc.
4. Medición sin contacto. La luz sobre el objeto medido no ejerce fuerza de medición, por lo que no hay fricción, lo que permite realizar mediciones dinámicas y la convierte en el método de medición más eficiente.
5. Larga vida útil. En teoría, las ondas de luz nunca se desgastan; siempre que la reproducción sea correcta, pueden usarse indefinidamente.
6. Gracias a su gran capacidad de procesamiento y computación, permite procesar información compleja en paralelo. El método fotoeléctrico también facilita el control y el almacenamiento de información, la automatización, la conexión con el ordenador y su implementación.
La tecnología de pruebas fotoeléctricas es una nueva tecnología indispensable en la ciencia moderna, la modernización nacional y la vida de las personas; es una nueva tecnología que combina máquina, luz, electricidad e informática, y es una de las tecnologías de la información con mayor potencial.
En tercer lugar, la composición y las características del sistema de detección fotoeléctrica
Debido a la complejidad y diversidad de los objetos analizados, la estructura del sistema de detección no es la misma. Un sistema de detección electrónica general se compone de tres partes: sensor, acondicionador de señal y enlace de salida.
El sensor es un convertidor de señal en la interfaz entre el objeto bajo prueba y el sistema de detección. Extrae directamente la información medida del objeto, detecta su cambio y la convierte en parámetros eléctricos fáciles de medir.
Las señales detectadas por los sensores son generalmente señales eléctricas. Estas no cumplen directamente con los requisitos de salida, sino que requieren transformación, procesamiento y análisis adicionales; es decir, mediante un circuito de acondicionamiento de señal se convierten en una señal eléctrica estándar para su posterior envío al enlace de salida.
Según la finalidad y la forma de la salida del sistema de detección, el enlace de salida es principalmente un dispositivo de visualización y registro, una interfaz de comunicación de datos y un dispositivo de control.
El circuito de acondicionamiento de señal del sensor está determinado por el tipo de sensor y los requisitos de la señal de salida. Los distintos sensores generan diferentes señales de salida. La salida del sensor de control de energía es la variación de parámetros eléctricos, la cual debe convertirse en una variación de voltaje mediante un puente de corriente. La señal de voltaje de salida del puente es pequeña, mientras que el voltaje de modo común es grande, por lo que requiere amplificación mediante un amplificador de instrumentación. Las señales de voltaje y corriente que genera el sensor de conversión de energía generalmente contienen un alto nivel de ruido. Se necesita un circuito de filtro para extraer las señales útiles y eliminar el ruido. Además, la amplitud de la señal de voltaje de salida de un sensor de energía común es muy baja, por lo que también puede amplificarse mediante un amplificador de instrumentación.
En comparación con la portadora de un sistema electrónico, la frecuencia de la portadora de un sistema fotoeléctrico aumenta en varios órdenes de magnitud. Este cambio en el orden de frecuencia supone una mejora sustancial en el método de implementación del sistema fotoeléctrico y un salto cualitativo en su funcionalidad. Esto se manifiesta principalmente en la mejora de la capacidad de la portadora, la resolución angular, la resolución de rango y la resolución espectral, lo que explica su amplio uso en campos como canales, radares, comunicaciones, guiado de precisión, navegación y medición, entre otros. Si bien las formas específicas del sistema fotoeléctrico aplicadas a estas aplicaciones difieren, todas comparten una característica común: la conexión entre un transmisor, un canal óptico y un receptor óptico.
Los sistemas fotoeléctricos se dividen generalmente en dos categorías: activos y pasivos. En un sistema fotoeléctrico activo, el transmisor óptico se compone principalmente de una fuente de luz (como un láser) y un modulador. En un sistema fotoeléctrico pasivo, el transmisor óptico emite radiación térmica del objeto bajo prueba. Los canales y receptores ópticos son idénticos en ambos casos. El término canal óptico se refiere principalmente a la atmósfera, el espacio, el entorno submarino y la fibra óptica. El receptor óptico se utiliza para captar la señal óptica incidente y procesarla para recuperar la información de la portadora óptica, e incluye tres módulos básicos.
La conversión fotoeléctrica se logra generalmente mediante diversos componentes y sistemas ópticos, como espejos planos, rendijas ópticas, lentes, prismas cónicos, polarizadores, placas de onda, placas codificadoras, rejillas de difracción, moduladores, sistemas de imagen óptica y sistemas de interferencia óptica, entre otros, para obtener parámetros ópticos (amplitud, frecuencia, fase, estado de polarización, cambios en la dirección de propagación, etc.). Esta conversión se realiza mediante diversos dispositivos, como detectores, cámaras y dispositivos térmicos fotoeléctricos.