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机械工程测试技术—— 其它测试技术（2） 内容 1、激光测量技术 2、光纤式传感器测量技术 3、固态图象传感器测量技术 4、红外线检测技术 5、超声波检测技术 重点：掌握各种测量方法的原理与应用场合 激光特点 单色性：激光的频率宽度比普通光小10倍以上 方向性：激光束在几公里外的扩展范围不过几厘米 相干性：两束光在相遇区域内相互叠加后,能形成较清晰的干涉图样或能接收到稳定的拍频信号 测量精确度高、测量范围大 激光可测量 长度、位移、表面形状、变形 速度、转速、振动、流量 激光源：波长nm 激光测距：对准目标发射_反射 激光测长 原理 以激光为光源，通过测定检测光与参考光的相位差所形成的干涉条纹数目，得到物体长度 工作台移动距离： n——空气折射率（真空下1） 激光测振 原理 以激光为光源，通过计算干涉条纹数的变化来测量振幅 激光干涉测振仪被定为各国振动的国家计量基准 测量准确度主要决定于计数准确度 激光测速 原理：多普勒效应＋光检测 多普勒效应：激光束c照射到以速度v运动的物体p时，被物体反射或散射的光的频率f将发生变化 频率差?光电转换?物体运动速度 组成 激光光源 ——氦─氖激光器、氩离子激光器 入射光系统——分光镜、发射透镜 收集光系统——接收光栏（滤噪）、接收透镜、光检测器 激光测振 2、光纤式传感器 典型类型：传光型/传感型 结构型/传光型 光纤只起到如实接收、传输光的作用，不改变光的性质 在调制区，借助其它功能元件，被测量对光作用 通过光电元件转换成电信号 2、光纤式传感器 结构型/传光型 2、光纤式传感器 功能型/传感型——光纤对外界信息有敏感和检测能力 在外界环境因素(如温度、压力、电场、磁场等)改变时，光纤的传光特性会发生变化 在调制区，被测量直接对光纤作用，以改变传光性能 通过光电元件转换成电信号 2、光纤式传感器 功能型/传感型 2、光纤式传感器 功能型/传感型 CCD图像传感器:电荷耦合器件、类似马赛克的网格——MOS电容器、聚光镜片以及底层的测量矩阵 三角法测量 轮廓测量 原理： 激光?X平面光幕?轮廓线?反射光幕?2维CMOS阵列?信号处理器?剖面图形(X为轮廓线的长度，Z为轮廓线的高低) 通过移动被测物体或传感器?3 D 4、红外线检测技术 红外辐射 温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线，波长在0.76～100μm 物体温度愈高，则辐射到空间去的能量愈多 4、红外线检测技术 红外探测器：辐射能?电能 热探测器：热电偶型、气动型、热敏电阻型、热释电型 热电偶型：多对热电偶串连相接 辐射能?红外辐射透镜?热端 4、红外线检测技术 红外探测器：辐射能?电能 热探测器：热电偶型、气动型、热敏电阻型、热释电型 气动型——吸收红外辐射后，气室的气体温度升高、体积增大 4、红外线检测技术 红外探测器：辐射能?电能 热探测器：热电偶型、气动型、热敏电阻型、热释电型 热释电型 热释电效应：在红外辐射下，由于温度升高，引起铁电体极化强度下降，即表面电荷减少，这相当释放一部分电荷 转换元件：热释电晶体（锆钛酸铅等 ） 转换电路：热释电晶体与负载电阻联接，在红外辐射下，负载电阻两端就有信号输出 自动门/水龙头/安检 4、红外线检测技术 红外探测器：辐射能?电能 光子探测器photon detector 辐射能量是以微粒形式存在的，这种微粒称为光子或量子 光电效应：光子与探测器材料直接作用，产生内光电效应，使得载流子(电子空穴对)增加而产生光致电动势 光电、光电导及光生伏打等探测器 光子探测器的探测率一般比热探测器要大1至2个数量级，其响应时间为微秒或纳秒级 选择性：光子能量与波长有关系，所以光子探测器仅对具有足够能量的光子有响应，存在着对光谱响应的选择性 光子探测器通常在低温条件下工作 4、红外线检测技术 红外探测器：辐射能?电能 4、红外线检测技术 红外测温仪 4、红外线检测技术 红外测温仪 4、红外线检测技术 红外热像仪 红外热图形：被测物体各点温度分布不同，因而红外辐射能量不同，形成热能图形 4、红外线检测技术 红外热像仪 功能：将人眼看不见的红外热图形转变成人眼可见的电视图像或照片 组成：辐射线收集（扫描）、探测、处理、成像 应用：军事、空间技术及工农业科技领域 机械制造——机床热变形、切削温度、刀具寿命控制等试验 4、红外线检测技术 DOREX红外线全身热像仪 超声波 一种高于20kHz的机械波，具有特征： 频率高（现代可以产生