光電技術(shù)第13講

1、 光電技術(shù)光電信息變換（2）17.3.1 長、寬尺寸信息的光電變換 將目標(biāo)或工件的長、寬等尺寸信息轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娦畔⒌姆椒ㄓ型队胺糯蠓?，激光三角測(cè)量法，光學(xué)靈敏杠桿測(cè)量法，激光掃描測(cè)量法和差動(dòng)測(cè)量法等。 7.3 幾何光學(xué)方法的光電信息變換21、投影放大法投影放大測(cè)量方法的原理很簡單，就是測(cè)得像，通過光學(xué)系統(tǒng)的放大倍數(shù)，得到被測(cè)物的尺寸。對(duì)像的測(cè)量方法有兩種：用投影屏上的十字線或米字刻線對(duì)工件被測(cè)部位的輪廓邊緣分別進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，通過工作臺(tái)的移動(dòng)在讀數(shù)機(jī)構(gòu)上測(cè)得工件的尺寸；另一種是在投影屏上放大的影像與標(biāo)準(zhǔn)圖樣（工件的公差帶）比較，檢驗(yàn)工件是否合格。32、激光三角法隨著半導(dǎo)體技術(shù)、光電子技術(shù)等發(fā)展，三角法

2、測(cè)試技術(shù)在位移、物體表面形態(tài)和質(zhì)量測(cè)試應(yīng)用多，其原理如下：4三角法測(cè)量精度影響因素：內(nèi)因像差、光點(diǎn)大小和形狀、探測(cè)器的固有位置檢測(cè)不確定度和分辨力，探測(cè)器的暗電流、外界雜散光、電路噪聲、溫度漂移外因被測(cè)表面傾斜、光澤、粗糙度、顏色等，解決方法：實(shí)驗(yàn)標(biāo)定產(chǎn)品有：日本Keyence，Reinshaw公司OP2，美國MEDAR公司的2101型53、光學(xué)靈敏杠桿法其原理如下：找拐點(diǎn)法6測(cè)弦找中點(diǎn)法74、激光掃描法其原理如下：87.3.2 位移信息的光電變換 將物體位移量變換成光電信號(hào)，以便進(jìn)行非接觸測(cè)量，是工業(yè)和計(jì)量檢測(cè)中的重要工作。采用線、面陣CCD圖像傳感器、CMOS圖像傳感器、PSD位置傳感器等

3、與成像物鏡配合，很容易構(gòu)成被測(cè)物像的位移信息變換系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體位移量、運(yùn)動(dòng)速度、振動(dòng)周期和頻率等參數(shù)的測(cè)量。91、像點(diǎn)軸上偏移檢測(cè)的光焦點(diǎn)法其原理如下：式中各參數(shù)如圖所示102、像點(diǎn)軸外偏移檢測(cè)的像偏移法其原理如下：式中各參數(shù)如圖所示11 將電機(jī)等物體的轉(zhuǎn)動(dòng)速度、運(yùn)行速度、信息的變化速度等物理量變換成光電信號(hào)的過程稱為速度信息的光電變換。能夠完成速度信息的光電變換的方法有多種，其中利用光電耦合器（光電開關(guān)）、旋轉(zhuǎn)光閘、頻閃式轉(zhuǎn)速表等方法實(shí)現(xiàn)的速度信息光電變換即簡單又容易實(shí)現(xiàn)多種用途的變換。 7.3.3 速度信息的光電變換 121、光電耦合器件（光電開關(guān)）測(cè)速132、利用頻閃式轉(zhuǎn)速表測(cè)速頻閃效

4、應(yīng)：依據(jù)人眼的視覺暫存效應(yīng)，物消失后的一定時(shí)間內(nèi)，人眼視網(wǎng)膜能在一段時(shí)間內(nèi)保持視覺印象，大維時(shí)間為1/201/5s。測(cè)量原理：用一個(gè)可調(diào)頻率的閃光燈照射頻閃盤時(shí)，在閃光頻率與頻閃盤轉(zhuǎn)動(dòng)頻率相同時(shí)頻閃盤在某一位置燈恰好閃亮，使人眼清晰地看到頻閃像在同一位置靜止不動(dòng)，閃光頻率乘以60即為頻閃盤每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。147.4 物理光學(xué)方法的光電信息變換 由于光具有波動(dòng)的屬性，單一頻率的光波在它們的傳輸過程中會(huì)發(fā)生衍射，幾束光的疊加能形成干涉。衍射和干涉現(xiàn)象通常是發(fā)生在一定的空間域內(nèi)，由此組成各種衍射和干涉圖樣?？臻g分布的光波間的干涉可以形成全息圖樣和散斑圖樣。不同頻率光波間的干涉會(huì)形成光學(xué)拍頻，空間域內(nèi)的

5、拍頻分布構(gòu)成光拍圖形。 15在這種變換過程中，光波作為物質(zhì)的載體，載荷了待測(cè)信息及其變化，表現(xiàn)出隨時(shí)間和空間改變的外觀特性。從信息處理的角度來看，干涉測(cè)量實(shí)質(zhì)上是待測(cè)信息對(duì)光頻載波的調(diào)制和解調(diào)的過程。各種類型的干涉儀器或干涉裝置是光頻波的調(diào)制器和解調(diào)器。各種干涉現(xiàn)象都是以光波波長為基準(zhǔn)，與形成它的外部幾何參數(shù)包括長度、距離、角度、面形、微位移、運(yùn)動(dòng)方向和速度、傳輸介質(zhì)等存在著嚴(yán)格的內(nèi)在聯(lián)系。7.4.1 干涉方法的光電信息變換 1、光電干涉測(cè)量技術(shù) 16 圖7-30所示為它的結(jié)構(gòu)和信息流程。干涉儀中的激光源是相干光載波的信號(hào)發(fā)生器，它產(chǎn)生振幅為A，頻率為fr ，初相位為0的載波信號(hào)，用I0(A，

6、fr, 0)表示。177.4.2 衍射方法的光電信息變換 原理：光束通過被測(cè)物產(chǎn)生衍射現(xiàn)象時(shí)，將在其后面的屏幕上形成光強(qiáng)有規(guī)則分布的光斑。衍射圖樣和衍射物的尺寸、以及光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)有關(guān)。因此根據(jù)衍射圖樣及其變化就可確定衍射物即被測(cè)物的尺寸。光的衍射現(xiàn)象有兩大類：菲涅耳衍射、夫瑯和費(fèi)衍射181、夫瑯和費(fèi)單縫衍射 19由于b值的微小變化將引起條紋位置和間隔的明顯變化，因此可以用目測(cè)或照相記錄或光電的方法測(cè)量出條紋間距，從而求得b值或其變化量。利用物體的微小間隔、位移或振動(dòng)等代替狹縫或狹縫的一邊，則可測(cè)量物體的微小間隔、位移或振動(dòng)等。 202 夫瑯和費(fèi)細(xì)絲衍射 當(dāng)d變化時(shí)，各條紋位置和間距隨之變化。因此可根據(jù)亮點(diǎn)或暗點(diǎn)間的距測(cè)出細(xì)絲的直徑。 若在屏幕位置放置線陣CCD傳感器件，可以直接讀出亮、暗條紋的間距，即可測(cè)出細(xì)