光電技術(shù)在自動化儀表測量中的應(yīng)用分析

鄭家樂

摘 要：自動化測量技術(shù)因信息科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展逐漸走向成熟，近年來其已經(jīng)被應(yīng)用于航空航天和工業(yè)生產(chǎn)等多種領(lǐng)域且發(fā)揮了良好的效果。自動化測量中的光電技術(shù)對提高儀表測量精度以及測量技術(shù)的發(fā)展做出了卓越貢獻(xiàn)。本文在對自動化儀器測量中的光電技術(shù)原理進(jìn)行簡要概述的基礎(chǔ)上指出了光電技術(shù)應(yīng)用中存在的一些不足，并根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)提出了適合光電技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的對策。

關(guān)鍵詞：光電技術(shù);自動化儀表測量;應(yīng)用對策

0 引言

各種測量檢測儀器及技術(shù)隨著信息時代的到來正在不斷發(fā)展和進(jìn)步，多種智能測量工具的出現(xiàn)大大改善了自動化測量效率，但受限于自身?xiàng)l件等因素實(shí)現(xiàn)儀表完全自動測量仍然有一定的難度，這時就需要光電技術(shù)的滲透來提高工作效率。

1 自動化測量中的光電技術(shù)基本原理

儀表儀器在進(jìn)行自動化測量時因其工作原理和工作結(jié)構(gòu)存在差異，導(dǎo)致了各個工件的工作參數(shù)在一定程度上是不同的。根據(jù)其實(shí)際組成結(jié)構(gòu)可以將工作過程大體分為三個環(huán)節(jié)：分別是檢測環(huán)節(jié)和傳送放大環(huán)節(jié)以及顯示環(huán)節(jié)。檢測環(huán)節(jié)具有一種科學(xué)合理地轉(zhuǎn)換測量參數(shù)的能力，這可以使儀表測量更加精確，隨后通過傳送放大環(huán)節(jié)將測量參數(shù)的信號傳輸?shù)斤@示環(huán)節(jié)進(jìn)行指示和記錄。因此不同類型的測量儀器共同之處在于其測量參數(shù)都需要通過一個或者多個信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，此外測量結(jié)果都通過數(shù)字符號或者指針刻度等形式顯示在儀表盤上供人查驗(yàn)，整過過程都需要自動測量檢驗(yàn)儀器參與。光電技術(shù)自動化檢測的具體過程是由光電轉(zhuǎn)換裝置將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，隨后在通過信號調(diào)節(jié)處理裝置將當(dāng)前的信號轉(zhuǎn)換為需要的電信號。目前我國雖然在儀表自動化測量技術(shù)開發(fā)方面有了巨大的進(jìn)展，但是自動化測量水平與發(fā)達(dá)國家相比仍存在一定的差距，因此有必要繼續(xù)加強(qiáng)自動化測量技術(shù)的研究和改進(jìn)。

2 光電技術(shù)在自動化儀表測量中的具體應(yīng)用

2.1 微機(jī)控制技術(shù)

微機(jī)控制技術(shù)作為光前技術(shù)的重要組成其在儀器測量的智能化和自動化方面發(fā)揮著重要作用。目前微機(jī)控制技術(shù)主要分為兩種類型：一種是以VC語言操作平臺與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)相互結(jié)合構(gòu)成的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件。其在實(shí)際應(yīng)用中可以使計(jì)算機(jī)在待測儀器的測量點(diǎn)及其標(biāo)準(zhǔn)源上進(jìn)行相關(guān)設(shè)置并發(fā)出信號，儀表指針將隨著儀表電流的不斷上升與表盤中的單位刻度相互匹配，匹配完成后再次發(fā)出一個信號并繼續(xù)測量第二個單位刻度，儀表自動化測量就是通過這種方式對不同位置的參數(shù)信號進(jìn)行測量記錄的。另一種是針對計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像的相關(guān)處理，其具體過程為：首先計(jì)算機(jī)通過中值波率與高斯波率對儀器的指針信號和儀表表盤刻度信號進(jìn)行相關(guān)處理，然后利用計(jì)算機(jī)算法對噪聲進(jìn)行降噪處理且同時提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，最后計(jì)算機(jī)通過在圖像擬合過程中引入了最小二乘法來處理數(shù)據(jù)。這種做法在使信號合理的顯示在儀器終端上的同時使其具有了更高的精度。

2.2 高分辨率CCD與光電技術(shù)成像系統(tǒng)

高分辨率CCD與光電技術(shù)成像是在光學(xué)成像的原則基礎(chǔ)之上使用物理遠(yuǎn)心光學(xué)將實(shí)際測量指標(biāo)以及指針刻度真實(shí)地反映到CCD設(shè)備上，然后通過CDD設(shè)備將相關(guān)信息輸送到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動器信息轉(zhuǎn)換，最后用矩陣的形式存儲傳輸數(shù)據(jù)以方便對計(jì)算機(jī)成像系統(tǒng)進(jìn)行操作。同時該系統(tǒng)在一般狀況下通常使用10X10靈敏度單位以及1024X1024的像原素進(jìn)行尺寸測量。此外光源亮度的自動調(diào)節(jié)功能可以實(shí)現(xiàn)同軸照且其模塊化的信息收集等一系列工作是通過16位采集卡來進(jìn)行的，這種信息采集系統(tǒng)達(dá)到減少錯誤發(fā)生的同時降低了信息轉(zhuǎn)換所需的時間。

3 光電技術(shù)在儀表測量中存在的問題及對策

3.1 傳輸過程中的干擾問題及解決措施

基于光電技術(shù)的自動化儀表測量技術(shù)正朝著智能化和精密化的方向不斷發(fā)展。但在實(shí)際測量過程中，自動化測量技術(shù)會不可避免地受到電磁干擾、振動干擾以及信號干擾等外在因素的影響。電磁干擾影響了光電系統(tǒng)測量的準(zhǔn)確性和功能性，有時系統(tǒng)在高電磁的輻射下甚至?xí)l(fā)生故障并失靈，此外還會導(dǎo)致自動化儀器的測量和顯示功能也不能正常工作。為了解決這個問題，有必要采用抗電磁干擾元件代替普通的電氣元件來提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力。除此之外傳統(tǒng)的電子板電路也可以被現(xiàn)代集成電路所取代。

3.2 電路控制問題及解決措施

高壓電池是光電系統(tǒng)運(yùn)行的電力來源。但是高壓電池的電壓會隨著內(nèi)部運(yùn)作時間的變長而減低，這在給整個系統(tǒng)造成較大干擾的同時還會破壞整個系統(tǒng)的運(yùn)作。此外在光電線路初期設(shè)計(jì)過程中通常對后期改造問題缺乏一體化的考慮，使得許多電器元件的排列太擁擠并可能引起控制電路短路等問題。解決這些問題的最佳辦法是使用新的能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高壓電池電力供應(yīng)。目前光電系統(tǒng)的運(yùn)行需求可以通過風(fēng)能、太陽能等方式新能源供電方式來滿足。除此之外，因光電系統(tǒng)的額定電壓較高，因此可以通過加大電壓量來提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，這種做法不僅不會對光電系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成損害，而且其在提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的同時還提高了系統(tǒng)控制的靈敏度。

4 結(jié)語

光電技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上提高了自動化測量儀表儀器的測量精度，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生產(chǎn)生活需求不斷增加，有必要加快光電技術(shù)的試驗(yàn)研究和升級改造。同時應(yīng)將其應(yīng)用到自動測量設(shè)備以及各個領(lǐng)域中以提高其工作效率和精準(zhǔn)度。此外還要根據(jù)自動化儀表測量現(xiàn)狀尋找其存在的問題，在對問題原因進(jìn)行深入分析的同時采取必要措施確保測量功能的實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙棣.工業(yè)自動化儀表與自動化控制技術(shù)的應(yīng)用研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（23）：185-186.

[2]李林原，賈如春，黃德軍.基于SRIO（SerialRapidIO）多模型目標(biāo)檢測跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J].自動化與儀器儀表，2019（05）.