【摘要】目前，我国很多仪器都具备较高的智能化水平，但是一般只能通过计算机完成一些基本的数据打印和处理工作，自动化测量技术与应用仍然需要进一步研究与发展。本文主要探讨光电技术在自动化仪表测量中应用的价值。

【关键词】光电技术;自动化;仪表测量

随着计算机技术与信息网略技术的发展，各种测量检测仪器和技术也在不断的研究与发展，并取得了不错的成就，衍生出很多高智能、高科技的测量仪器，大大提高了仪表自动化和仪表测量效率，但是由于自身条件的限制，全自动化测量还有一定的难度，需要光电技术的渗入来达到提高效率的作用。

一、光电技术在自动化测量检测中应用的基本原理

在自动化检测过程中，各个工件的生产加工参数种类丰富而且存在一定的差异性，所以各种测量仪器的工作原理和工作结构也有一定的差异。按照其组成结构，大体上可以分为三个部分，检测环节、传送放大环节以及显示环节。其中检测环节就是指能够科学合理的转换被测量参数，使进一步测量更加准确，然后通过传送放大环节，把被测参数信号在显示环节完成仪表指示与记录。所以说，各种类型的测量仪器应用原理有共同之处，这个共同之处是指被测参数会经过1或多次信号的转换，最后在显示环节通过仪表盘的刻度、指针位移和数字符号等形式把测量结果显示出来。在这个过程中所需要用到工具就是各种类型的测量检测仪器。具体的过程是通过光纤、光信号传至接收电路;一般情况下它通过接收电路将光线传来的光信号通过光电转换装置还原为电信号，然后再由信号调节器以及处理装置恢复成最初要测量的电信号。光电传输系统在通过光电的二极管以及发光二极管组合成的光电转换装置，浸进行传输光纤采用多模光纤。

目前，我国的自动化检测技术与仪器的发展虽然取得很大的进步，但是与发达国家相比，还是有一定的距离的，而且缺乏相应的专业技术人才，因此自动化水平还需要进一步提高。

二、光电技术在自动化测量检测中的应用

在进行日常自动化检测中，首先研制出能够代替人眼实现人眼功能的自动化仪器进行各个参数的测量，而且这种功能仪器对自动化性能和瞄准度要求很高。在现有的标准仪器测量基础之上，实现测量基础的自动化，难度不大。如果将CCD器件看成是一个人眼仿真技术，在此基础上进行仿真技术的研究，很可能会实现电参数测量的自动化发展。

（一）高分辨率CCD 与光电技术成像系统

根据光学成像原理，通过物理上远心光学系统将被测量的仪表指针以及表盘刻度映射到相应的CCD器件上，然后再通过驱动器相关功能，进行信息转换，转换的主要信息是利用CCD器件将相关信息输送到模块数据采集系统而进行的。最后把传输数据以矩阵的形式存储起来，以便于计算机成像系统工作。一般情况下，这个系统原理可以采用10m×10m的敏单位以及1024×1024的像元数进行尺寸的测量。同轴照明一般通过光源亮度的自动调节功能实现照明，而它的模块信息采集时通过16位的模块信息采集卡进行一系列的工作，这种信息采集方式能最大限度的减少非线性误差，同时缩短信息转换的时间，这个时间一般不大于17微秒。

图1 光学成像原理

（二）系统软件控制系统

系统软件控制系统一般可以分为两部分进行分析，第一部分是将VC语言当做软件的操作平台来分析，然后结合数据库管理系统，由此构成一个完整的计算机控制系统软件，这个控制软件的主要的控制方式是通过计算机设置好指针表的测试点，一般情况下为5个检测点，将这5个点分别一一对应5安倍的点，然后利用计算机网络功能进行信号的发射，通过电流运动，当指针与表盘的20%的刻度重合时，此时计算机再次发出信息，进行数值读取，然后储存好测量结果，按照这个方式对5个点进行一一测量，最后打印测试证书。

第二部分，就是对数字图像处理软件，这个原理是先处理系统软件的指针信号以及相应的表盘刻度信号，然后通过制定的滤波器需要处理的噪声信号，再提出图像，抵抗噪声的干扰，增加提取数据的准确性，另外为了使系统拟合度更加精密，可以将最小二乘法应用在拟合工序里面，这种方式可以提高5倍左右的精确度。

（三）三相交流标准源

三相交流标准源主要提供标准的电压、电流、功率、频率、相位以及承受电力负载等，三相交流的标准源数字合成技术非常精密，它是由数模转换器以及波形存储器构成的，在调幅方面运用的是脉冲宽度技术直流基准源，而在调频方面运用的是脉冲移像技术，在调相方面运用的是锁相环技术原理。传统运用的电流和电压放大器不能承受超过20W的负载，一般需要运用前馈控制技术进行无差调节，使各个功能的跟踪信号基准不受负载变化程度的影响。矢量采样技术是一种比较全面的信息采样技术形式，该技术程序比较复杂，不仅包含信号中的幅值信息，而且还包含相位信息和谐波信息。特别是该技术在时间和精度的控制方面更加的精确。近几年，矢量采样技术优越性越来越受到人们的关注，该技术也逐渐成为自动化测量检测的主要技术选择。

三、光电技术应用于自动化仪表的案例分析

（一）光电自动检测技术在防火材料与保温隔热层中的运用

在工业生产中，锅炉等高温炉体需要有很好的防火性隔热性，所以要求锅炉的材质必须满足这两个需求。一般情况下，锅炉都会设置防火层或管路外壁的保温隔热层，锅炉在高温下如果发生剥落，致使它的绝缘效果大幅度降低，所以绝缘薄弱区会产生大量的热泄漏。进而可能会造成能源的浪费，增加企业的生产成本，同时还会影响企业的安全生产。所以在生产过程中可以利用光电检测技术进行防火材料与保温隔热层检测，检测应用包含锅炉、旋转窑体等防火材料，以及锅炉管路、炉体、保温层等。

（二）光电自动检测技术在机械设备中的应用

在机械设备的工作过程中，设备的旋转与传动会形成很大的“摩擦热”，而且也会有很多过度摩擦现象出现，过度摩擦主要是由于机械设备的轴心偏移、润滑不良以及各个组件之间规格不匹配等原因引起的，过度摩擦会产生很多的摩擦热，致使机械设备温度上升，加快机械磨损，降低机械传动效率，也无法精密控制机械的各项工艺。在设备工作过程中，对其进行光电自动检测，主要监测设备的温度，是设备的温度保持在一定的范围之内，以免有温度过高，损坏机械设备。这类检测应用包含机械设备的电机、水泵、齿轮等。

（三）其他检测

光电技术应用在自动化仪表测量中有很多方面的应用，除了以上两种以外，在日常生活中有很多的应用，比如家电方面，数码相机自动对焦功能;自动感应灯中亮度检测运用的光敏电阻;电话、麦克风的话音转换功能运用的驻级电容传感器;遥控接收中运用的红外检测功能等等。另外在办公、医疗方面也有很多的一个用，比如扫描仪中文档扫描应用的线阵CCD技术;数字体温计中接触式与非接触式的热敏电阻与红外传感器功能;电子血压计中血压监测的压力传感器功能等等。

四、结语

光电技术应用于自动化仪表测量中，不仅会推动仪表测量的现代化发展，而且给人们的生产、生活带来许多的方便。所以必须对仪表智能系统进行进一步的研究，不断提高仪表测量的自动化水平，推动技术的进步，加快仪表测量全自动化发展速度，推动社会的发展。

参考文献

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