自动化仪表测量中光电技术及其应用

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1、自动化仪表测量中光电技术及其应用计算机与微电子技术的发展，推动了测量技术与仪器的发展，仪器从普通发展到智能，都是通过计算机技术来完成的。计算机的软硬件优势是测量仪器的功能增多，技术性能也有所提高。但是大多数仪器是依靠智能数据进行的，在一定程度上，只能进行打印和数据处理，自动化仪表测量还无法真正的实现，大部分内容仍需要人工完成。为了提高效率，减少工作人员的强度，需要融合光电技术来实现自动化测量。本文主要对自动化仪表测量中光电技术应用原理进行分析，来论述光电技术在在自动化测量仪表中应用优势。　　关键词自动化仪表；测量；光电技术　　TH86A1674-6708

2、（2011）54-0110-01　　随着科技的发展，工业自动化水平越来越高，大规模的工业化装置普遍采用了自动化控制。DCS系统的完善和普及、总线技术的快速发展以及各种通讯协议的不断完善，促进了自动化仪表在工业自动化领域的发展，使自动化仪表测量在多领域空间得到应用。自动化仪表在工业领域有广泛的应用，工业在成本、计量及精度控制上的要求都需要自动化仪表进行处理，减少工业活动的现场操作及维护量上也要依赖于自动化仪表完成。智能自动化仪表在一定程度上提高了测量效率，但是由于自身条件的有限，还无法实现全自动化测量，需要光电技术的渗入来提高仪表测量效率，降低测量人员的工

3、作量，缩短测量工作周期，使测量的自动化水平和现代化水平有所提高。　　1自动化仪表测量中光电技术应用原理　　由于工业加工参数种类繁多，生产条件各有不同。应用的各种测量仪表工作原理和结构也各有不同。但是，从测量仪表的组成来看，基本上是由检测环节、传送放大环节和显示环节3部分组成，各部分之间的关系。检测环节直接感受被测量，并将它变换成适合于测量的信号，经传送放大环节对信号进行传送并最后由显示部分进行指示、记录。从上面的内容可以看出看来，测量仪表应用原理的共性在于被测参数都要经过一次或多次的信号能量形式变换，最后由指针的位移或数字形式显示出来。所以各种测量仪表的

4、测量过程，实质上就是将被测参数信号能量形式一次或多次的不断变换和传送，并将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。而测量仪表就是实现这种变送和比较的工具。目前自动化仪表正在向智能化方向发展，仪表的自动化、科技化已经城市为仪表业发展的必然趋势。目前我国自动化仪表制作水平远远落后于发达国家水平，再加上使用的时间较短，这方面的技术人才较少，仪表智能化还未达到先进水平，要想更好的实现仪表测量自动化，还需要对测试系统进行研究，推动自动化仪表测量的发展。　　2自动化仪表测量中光电技术的应用　　2.1光电技术成像系统　　光学成像系统主要是由远心光学系统将被测仪表的表

5、盘和指针图像入射到CCD表面，面阵CCD在驱动器的作用下，将载有表盘和指针信息的视频信号送给A/D数据采集系统进行模数转换，数据以矩阵的形式存于存储器中，方便计算机对成像数据的识别。一般情况下，用10m×10m作为敏单元尺寸，而像元数的面阵CCD则是1024~1024，这种同轴照明方式是通过自动可调光源亮度来实现的，A/D数据采集采用面向CI总线的16位A/D数据采集卡，采用这种方式的非线性最大误差大约是0.006FSR，在时间上不能超过17s。　　2.2系统软件控制系统　　计算机控制系统软件一方面是以VC语言作为操作平台，与数据库管理系统共同控制整个系

6、统软件。计算机设置被检指针表的测试点进行控制的全过程由计算机设置被检指针表的测试点，如5A的20％、40％、60％、80％、100％五点，然后计算机向标准源发出命令使电流平滑上升，当表盘20％处的刻度线与指针拟合时，由计算机向标准源发出指令，计算机读取标准源显示值，之后与该点标准值1A进行比较，计算误差，储存测量结果。完成五个测试点的测量结果和误差计算后，将其打印出测试证书；图像数字处理软件可以精确的识别刻线和指针信号，其识别结果远高于用人眼识别。这种技术主要是利用计算机对表盘刻度信号和指针信号进行预处理，信号噪声是由高斯滤波和中值滤波除去的，也可以用用

7、CANNY算子，减少噪声干扰，使其结果更加精确。除此以外，还可以用最小二乘法来拟合图像，提高拟合精度值。　　2.3交流标准远控制系统　　三相交流标准源能输出标准的电压、电流、频率、相位及功率信号，并能带动20W以上负载。由波形存储器及A/D转换器构成高精度数字合成的三相信号源，是利用脉冲调宽技术直流基准源设计进行调幅的，利用锁相环技术和脉冲移相技术设计频率综合器和移相器来调频和调相的。信号源作为整个标准源的交流基准，其稳定性较好。原来的电压、电流放大器只能带动20W的负载，而现在的前馈控制技术作为无差调节技术，负载的变化，不会影响其跟踪信号基准，可以使放

8、大器输出、输入信号保持一致。矢量采样技术在时间控制和精度控制上明显优于标准源的有