第8章非光物理量的检测技术.ppt

本章的主要内容 8.1.1 补偿式轴径检测装置 8.1.2 利用比较法检测透明薄膜的厚度 8.1.3 圆形物体偏心度的光电检测 8.1.4 对圆柱形零件的外观检查 8.2.1 物体长度分检装置原理 8.2.2 液位高度控制器 8.2.3 光电探测信号码的工作原理 8.2.4 利用测量脉冲频率测定转盘转速 8.2.5 利用脉冲持续时间测定零件尺寸 8.2.6 脉冲激光测距 8.3.1 激光相位测距法 8.3.2 激光光波比长仪 8.3.3 双频激光干涉测长系统 8.4.1 利用衍射测量细丝的直径 8.4.2 利用偏振光全反射检测液面的装置 8.4.3 利用全发射和干涉原理的测力计 ⒈ 宽度测量原理 2. 测量范围与测量精度 3. 测量速度 8.5.2 激光多普勒(Doppler)测速技术 CCD2的第N2个像敏单元，它们又分别表示钢板边缘的像在CCD1与CCD2像敏面上的位置。因此，可以推导出钢板的宽度的计算公式，为 （10-1） 式中，β1与β2分别为两个探测器光学成像物镜的横向放大倍率，S0为CCD像敏单元长，式中的正负号要根据CCD的安装方向确定。 （1）测量范围 钢板宽度的测量测量范围与两探测器的中心距l0有关， 即与探测器安装架的调整与锁定方式有关。由式（10-1）可见，钢板的宽度L直接与l0有关，若l0可以大范围的调整与锁定，系统的测量范围将会很大。另外，宽度的测量范围还与两探测器成像物镜的横向放大倍率β1与β2有关，与所选用的CCD像敏单元长及像元数N等参数有关。 （2）?? 测量精度 对式（10-1）取微分，由于系统确定后除像元数N1与N2外的其他参数均为常数，因此 (10-2) 显然，测量精度与CCD的像元长度S0、光学系统的放大倍率β等参数有关。 线阵CCD测量周期为其转移脉冲SH的周期T，它由所选线阵CCD的像元数N及驱动频率f决定， （10-3） 式中，Nd为大于线阵CCD虚设单元的任意数（由设计驱动器者决定）。显然，N与Nd值越大，SH的周期T越长，而提高驱动频率f将缩短SH的周期T，提高测量速度。 若驱动频率为数MHz，测量周期常为ms量级。 1842年奥地利科学家Doppler等人首次发现，以任何形式传播的波，由于波源、接收器、传播介质或散射体的运动会使波的频率发生变化，即所谓的多普勒频率移动。1964年，Yeh和Cummins首次观察到水流中粒子的散射光有频率移动，证实可以用激光多普勒的频移技术确定粒子的流动速度。随后有人又用该技术测量气体的流速。目前，激光多普勒频移技术已被广泛地应用到流体力学、空气动力学、燃烧学、生物医学以及工业生产中的速度测量。 激光多普勒测速技术(LDV)的工作原理是基于运动物体散射光线的多普勒效应。 * 第8章 非光物理量的光电检测 * 8.1 光强型光电检测系统 8.2 脉冲型光电检测系统 8.3 相位型和频率型光电检测系统 8.4 利用物理光学原理的光电检测系统 8.5 其它光电检测系统 8.1 光强型光电检测系统 主要包括以下几部分内容： 有直接（变换）测量法；补偿法（差分变换）等。 8.1.1 补偿式轴径检测装置 该装置利用光量变化对轴径进行补偿式检测。其工作原理如图8-12所示。 图 8-12 光门补偿式轴径检测原理图 其中放大器输出电压U0为 式中， K为放大器的放大倍数。 (8-15) (8-15) 8.1.2 利用比较法检测透明薄膜的厚度 采用比较法原理测量透明薄膜厚度的装置如图8-13所示。 图8-13 比较法薄膜厚度检测原理 按照介质对光吸收的指数衰减定律有 式中，Iλ透过物体的单色光强度；Iλ0为射入物体的单色光强度；d为吸收物体的厚度；kλ为物体对单色光的吸收系数。 8.1.3 圆形物体偏心度的光电检测 测定圆形回转体偏心度的原理如图8-15所示。 图8-15 偏心度的检测原理 8.1.4 对圆柱形零件的外观检查 该装置原理如图8-18所示。采用反射扫描方式进行检测。 图8-18 圆柱外观检测机构原理 8.2 脉冲型光电检测系统 本节主要包括： 8.2.1 物体长度分检装置原理 如图8-19所示为按长度自动分选的装置，在传送带的两侧分别配制两组光源—探测器对5、7和6、8，它们光轴间的距离恰应等于产品所需分类的长度。 图8-19 按长度自动分选的装置 如果工作中要对产品长度进行控制，则可采用图8-20所示的三组光源一探测器对的方法。 图8-20 产品长度检控装置 图8-21 长度检控逻辑图 8.2.2 液位高度控制器