Introduction de la technologie de test photoélectrique
La technologie de détection photoélectrique est l'une des principales technologies de l'information photoélectrique. Elle comprend principalement la conversion photoélectrique, l'acquisition et la mesure d'informations optiques, ainsi que le traitement photoélectrique de ces informations. La méthode photoélectrique permet notamment de réaliser diverses mesures physiques, en faible luminosité, infrarouges, par balayage et suivi de faisceau, ainsi que des mesures laser, par fibre optique et d'images.
La technologie de détection photoélectrique associe la technologie optique et la technologie électronique pour mesurer diverses quantités et présente les caractéristiques suivantes :
1. Haute précision. La précision des mesures photoélectriques est la plus élevée de toutes les techniques de mesure. Par exemple, la précision de la mesure de longueur par interférométrie laser peut atteindre 0,05 µm/m ; la mesure d'angle par la méthode des franges de moiré de réseau est possible. La résolution de la mesure de la distance Terre-Lune par télémétrie laser peut atteindre 1 m.
2. Haute vitesse. La mesure photoélectrique utilise la lumière comme milieu, et la lumière est la substance qui se propage le plus rapidement, ce qui en fait sans aucun doute la méthode optique la plus rapide pour obtenir et transmettre des informations.
3. Longue portée, grande amplitude. La lumière est le moyen le plus pratique pour la télécommande et la télémétrie, notamment pour le guidage d'armes, le suivi photoélectrique, la télémétrie télévisée, etc.
4. Mesure sans contact. La lumière sur l'objet mesuré peut être considérée comme une force de mesure nulle ; il n'y a donc pas de frottement, une mesure dynamique est possible et c'est la méthode de mesure la plus efficace parmi les différentes méthodes.
5. Longue durée de vie. En théorie, les ondes lumineuses ne s'usent jamais ; tant que la reproductibilité est bonne, elles peuvent être utilisées indéfiniment.
6. Grâce à ses puissantes capacités de traitement et de calcul, il est possible de traiter des informations complexes en parallèle. La méthode photoélectrique est également simple à contrôler et à utiliser pour le stockage des informations, facile à automatiser, facile à connecter à un ordinateur et facile à mettre en œuvre.
La technologie de test photoélectrique est une nouvelle technologie indispensable à la science moderne, à la modernisation nationale et à la vie des gens ; c'est une nouvelle technologie combinant machine, lumière, électricité et ordinateur, et elle figure parmi les technologies de l'information les plus prometteuses.
Troisièmement, la composition et les caractéristiques du système de détection photoélectrique
En raison de la complexité et de la diversité des objets testés, la structure du système de détection varie. Un système de détection électronique classique se compose de trois parties : un capteur, un conditionneur de signal et une interface de sortie.
Le capteur est un convertisseur de signal situé à l'interface entre l'objet testé et le système de détection. Il extrait directement les informations mesurées de l'objet, détecte leurs variations et les convertit en paramètres électriques facilement mesurables.
Les signaux détectés par les capteurs sont généralement des signaux électriques. Ils ne peuvent pas être utilisés directement en sortie ; ils nécessitent une transformation, un traitement et une analyse supplémentaires, c’est-à-dire qu’ils passent par un circuit de conditionnement de signal pour être convertis en un signal électrique standard, puis acheminés vers la sortie.
En fonction de la finalité et de la forme de la sortie du système de détection, la liaison de sortie est principalement constituée d'un dispositif d'affichage et d'enregistrement, d'une interface de communication de données et d'un dispositif de contrôle.
Le circuit de conditionnement du signal du capteur dépend de son type et des exigences relatives au signal de sortie. Chaque capteur produit un signal de sortie différent. Le capteur de contrôle d'énergie fournit une variation de paramètres électriques, qui doit être convertie en une variation de tension par un pont de Wheatstone. Le signal de tension à la sortie de ce pont étant faible et la tension de mode commun élevée, il nécessite une amplification par un amplificateur de mesure. Les signaux de tension et de courant fournis par un capteur de conversion d'énergie contiennent généralement un bruit important. Un circuit de filtrage est donc nécessaire pour extraire les signaux utiles et éliminer le bruit. Par ailleurs, l'amplitude du signal de tension fourni par un capteur d'énergie classique étant très faible, il peut être amplifié par un amplificateur de mesure.
Comparée à la porteuse des systèmes électroniques, la fréquence de transmission des systèmes photoélectriques est augmentée de plusieurs ordres de grandeur. Ce changement d'ordre de fréquence confère aux systèmes photoélectriques une approche de réalisation et des fonctionnalités considérablement améliorées. Principalement, la capacité de transmission, la résolution angulaire, la résolution en distance et la résolution spectrale sont nettement supérieures, ce qui explique leur large utilisation dans les domaines des canaux, des radars, des communications, du guidage de précision, de la navigation, de la métrologie, etc. Bien que les systèmes photoélectriques mis en œuvre dans ces domaines diffèrent, ils partagent une caractéristique commune : la présence d'un émetteur, d'un canal optique et d'un récepteur optique.
Les systèmes photoélectriques se divisent généralement en deux catégories : actifs et passifs. Dans un système photoélectrique actif, l’émetteur optique est principalement composé d’une source lumineuse (comme un laser) et d’un modulateur. Dans un système photoélectrique passif, l’émetteur optique émet un rayonnement thermique provenant de l’objet testé. Les canaux et récepteurs optiques sont identiques dans les deux cas. Le terme « canal optique » désigne principalement l’atmosphère, l’espace, le milieu sous-marin et la fibre optique. Le récepteur optique sert à collecter le signal optique incident et à le traiter afin de récupérer l’information véhiculée par le capteur optique ; il comprend trois modules de base.
La conversion photoélectrique est généralement réalisée grâce à divers composants et systèmes optiques, tels que des miroirs plans, des fentes optiques, des lentilles, des prismes coniques, des polariseurs, des lames d'onde, des plaques de codage, des réseaux de diffraction, des modulateurs, des systèmes d'imagerie optique et des interféromètres optiques, afin de convertir le signal mesuré en paramètres optiques (amplitude, fréquence, phase, état de polarisation, changement de direction de propagation, etc.). Elle est mise en œuvre par différents dispositifs de conversion photoélectrique, comme les détecteurs photoélectriques, les caméras photoélectriques et les dispositifs thermiques photoélectriques.
Date de publication : 20 juillet 2023