Introducción de 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 de información óptica, la tecnología de medición de información óptica y la tecnología de procesamiento fotoeléctrico de información de medición. El método fotoeléctrico permite realizar diversas mediciones físicas, mediciones en condiciones de baja luminosidad, mediciones infrarrojas, escaneo de luz, seguimiento de luz, mediciones láser, mediciones por fibra óptica y mediciones de imagen.
La tecnología de detección fotoeléctrica combina la tecnología óptica y la 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 exactitud de la medición de longitud con interferometría láser puede alcanzar 0,05 μm/m; se puede lograr la medición de ángulos mediante el método de franjas de moiré de rejilla. La resolución de la medición de la distancia entre la Tierra y la Luna mediante el método de medición 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 a mayor velocidad, por lo que sin duda es el método óptico más rápido para obtener y transmitir información.
3. Larga distancia, amplio alcance. La luz es el medio más conveniente para el control remoto y la telemetría, como la guía de armas, el seguimiento fotoeléctrico, la telemetría televisiva, etc.
4. Medición sin contacto. La luz que incide sobre el objeto medido no ejerce ninguna fuerza de medición, por lo que no hay fricción, se puede lograr una medición dinámica y es el método de medición más eficiente.
5. Larga vida útil. En teoría, las ondas de luz nunca se desgastan; siempre que la reproducibilidad se realice correctamente, pueden utilizarse indefinidamente.
6. Con sólidas capacidades de procesamiento de información y computación, se puede procesar información compleja en paralelo. El método fotoeléctrico también es fácil de controlar y almacenar información, fácil de automatizar, fácil de conectar con la computadora y fácil de implementar.
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 que actúa como interfaz entre el objeto analizado 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 necesitan una transformación, procesamiento y análisis adicionales; es decir, se convierten en una señal eléctrica estándar mediante un circuito de acondicionamiento de señal y se envían al enlace de salida.
Según la finalidad y el formato de la salida del sistema de detección, el enlace de salida se compone principalmente de un dispositivo de visualización y grabación, una interfaz de comunicación de datos y un dispositivo de control.
El circuito de acondicionamiento de señal del sensor viene determinado por el tipo de sensor y los requisitos de la señal de salida. Cada sensor tiene una señal de salida distinta. La salida del sensor de control de energía es la variación de parámetros eléctricos, que debe convertirse en una variación de voltaje mediante un circuito puente. La señal de voltaje de salida del circuito puente es pequeña, mientras que el voltaje de modo común es grande, por lo que se necesita amplificar con un amplificador de instrumentos. Las señales de voltaje y corriente de salida del sensor de conversión de energía generalmente contienen un ruido considerable. Se necesita un circuito de filtrado para extraer las señales útiles y eliminar el ruido. Además, la amplitud de la señal de voltaje de salida de los sensores de energía convencionales es muy baja, por lo que puede ser amplificada con un amplificador de instrumentos.
En comparación con la portadora del sistema electrónico, la frecuencia de la portadora del sistema fotoeléctrico aumenta en varios órdenes de magnitud. Este cambio en el orden de frecuencia supone una mejora cualitativa en el método de implementación y un salto cualitativo en la funcionalidad del sistema fotoeléctrico. Esto se manifiesta principalmente en la capacidad de la portadora, la resolución angular, la resolución de alcance y la resolución espectral, que mejoran notablemente, por lo que se utiliza ampliamente en campos como canales, radar, comunicaciones, guiado de precisión, navegación y medición, entre otros. Si bien las configuraciones específicas del sistema fotoeléctrico aplicadas a estas aplicaciones varían, todas comparten una característica común: la conexión entre transmisor, canal óptico y 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 desde el objeto bajo prueba. Los canales ópticos y los receptores ópticos son idénticos para ambos. El llamado canal óptico se refiere principalmente a la atmósfera, el espacio, el medio 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 suele lograr mediante diversos componentes y sistemas ópticos, como espejos planos, rendijas ópticas, lentes, prismas cónicos, polarizadores, láminas de onda, placas codificadas, rejillas de difracción, moduladores, sistemas de imagen óptica, sistemas de interferencia óptica, etc., para convertir la señal medida en parámetros ópticos (amplitud, frecuencia, fase, estado de polarización, cambios en la dirección de propagación, etc.). Esta conversión se realiza mediante diversos dispositivos, como detectores fotoeléctricos, cámaras fotoeléctricas, dispositivos térmicos fotoeléctricos, entre otros.
Fecha de publicación: 20 de julio de 2023