光機電測控技術基礎【第1章 光機電測控技術概述】

光機電測控技術基礎第1章光機電測控技術概述任課教師:嚴晗武漢理工大學機電工程學院課程性質專業(yè)課程（選修）學分2.5學分考核方式期末考試成績75％；平時成績25％(課后作業(yè))課程介紹課程體系課程介紹第1章光機電測控技術概述

光機電測控技術概念,系統(tǒng)的組成,應用介紹,發(fā)展趨勢第2章光電技術基礎光的基本概念,光輻射,熱輻射,光源的基本特性參數(shù),光輻射調制第3章激光測試基礎激光的基本性質,分類和特點,激光準直技術,激光多普勒測速技術,激光測距技術第4章激光干涉與衍射測試技術激光干涉測試技術,原理與條件,激光斐索型干涉測試技術,激光全息干涉測試技術,激光外差干涉測試技術,激光移相干涉測試技術,納米技術中的干涉測試技術,激光衍射測試技術,激光衍射測試方法,衍射光柵及應用第5章光纖傳感器基礎光導纖維的結構,主要參數(shù),光纖傳感器原理,光纖傳感器分類,光纖傳感器的特點與應用第6章光纖檢測技術光纖在溫度檢測中的應用,光纖流速與流量測量,光纖位移及壓力測量,光纖電壓電流測量,光纖檢測技術在其他方面的應用第7章光電探測器光電探測器概述,分類,器性能參數(shù),基本原理,光電導探測器特性,實用光電導探測器件,光伏探測器基本原理,性能參數(shù),實用光伏探測器件,電荷耦合器件基本原理,成像器件,多元及多色探測器,光機掃描探測技術課程介紹《光電檢測技術》雷玉堂等編著中國計量出版社《光電測試技術》張廣軍主編中國計量出版社《激光光電檢測》呂海寶等編著國防科技大學出版社參考書目目錄1-1

光機電技術的歷史1-2

光機電測控技術概念1-3

光機電測控與人工操作區(qū)別1-4

光機電測控系統(tǒng)的組成1-5

光機電測控技術應用介紹1-6

光機電測控技術的發(fā)展趨勢1-7

光機電測控技術的學習要求傳統(tǒng)設計與光機電設計浴室磅秤的設計機械解決方法:通過復合彈簧的壓縮,已經人在稱上的向下運動轉換為軸的轉動,然后帶動一個指針輸出一個顯示數(shù)值.1-1光機電技術的歷史機電一體化解決方法:用帶有應變儀的測壓元件代替壓縮彈簧.應變儀產生電子信號并發(fā)送給微型控制器，微型控制器發(fā)出一個控制信號驅動步進電機來產生人體體重讀數(shù)。步進電機驅動刻度盤上的機械指針。為了控制這個顯示讀數(shù)，微控制器要進行一些簡單數(shù)學計算，將在一段時間周期內測量的體重值進行平均，用以減小應變輸出由于體重的微小變化產生的輸出數(shù)值突然的變化。這種機電系統(tǒng)已經將解決系統(tǒng)的復雜化問題交給了軟件，結果輸出在家庭浴室磅秤刻度盤上。這個裝置不僅簡單，而且成本低，所用部件少。1-1光機電技術的歷史光機電系統(tǒng)解決方法:一個以光密度調制器為原理的光纖位移傳感器代替了高精度的應變儀。天平上負載的變化引起了光纖的縫隙加大，成比例減小了從光源到傳感器間傳導的光的數(shù)量。雖然光纖傳感器并沒有增加測量的精確性，但是減小了自然環(huán)境變量對傳感器元件的影響。在人體稱重上，光纖位移傳感器可以簡單的調整對自然擾動的靈敏性，這樣也就演化了信號處理運算以及微型控制器的計算。1-1光機電技術的歷史1948年發(fā)明了晶體管之后，晶體管和其他半導體設備集成到一塊電路板有了可能。機電系統(tǒng)的發(fā)展

在半導體制造技術的幫助下，1971年發(fā)明了微處理器，對于相關技術領域帶來了不可估量的影響，尤其是在硬件和軟件技術的相互協(xié)同、融合發(fā)展中，各種不同技術與計算機技術相互結合。這種融合使機器能夠把模擬信號轉變?yōu)閿?shù)字信號，進行計算，得出基于計算結果和軟件算法的結論，最終根據(jù)這些結論出合適的動作，并且能夠在它自身攜帶的記憶體里積累知識、數(shù)據(jù)、信息。這項新功能使得機械系統(tǒng)有了更好的靈活性和適應性。在二十世紀八十年代，半導體技術又創(chuàng)造出微機電系統(tǒng)（MEMS），機械系統(tǒng)更加小型化了。1-1光機電技術的歷史光機電系統(tǒng)激光于1960年發(fā)明以來，光機電集成技術作為另外一種技術革命，在過去的四十年間不斷的發(fā)展?；瘜W氣相沉積技術，分子束外延技術，聚焦離子束顯微機械加工技術等先進制造工藝的出現(xiàn)，使光學、光電和電子元件可以集成到一個裝置上，光機電集成技術成為可能。1974年發(fā)明的電荷耦合攝像傳感器促進了計算機圖形技術的發(fā)展，并且于1976年開創(chuàng)了光學技術和光纖傳感器的新時代。這些高級的光學元件和設備提供了許多受歡迎的新特性。這些器件相互不關聯(lián)，是非倒裝的，很容易轉換，它們有著很寬的感知范圍，對電噪聲不敏感，分布式的傳感和通訊，并有著很高的帶寬。1-1光機電技術的歷史一個典型的系統(tǒng)是在1982年批量生產的光學圖像傳感器。該系統(tǒng)激光讀取磁頭上攜帶一個低功率二極管激光器，發(fā)出的激光束可以投射到磁盤的凹點上，通過控制上下左右導軌的激光頭來讀取旋轉磁盤上的信息。此后，大量的光機電產品、機器和系統(tǒng)的加速投放市場。原子力顯微鏡、微光機電系統(tǒng)、人型機器人、火星探路者等等相繼問世。1-1光機電技術的歷史光機電集成技術的發(fā)展得益于機電技術和光電子技術的發(fā)展1-1光機電技術的歷史當前應用的系統(tǒng)從它們最初的老版本演變過來的。芯片的安裝最初主要是機械的，但現(xiàn)在可以用集成的裝置來完成。集成裝置包括：位置估算、可視傳感器和執(zhí)行控制單元等部分。例如坐標測量儀最初是具有觸點的檢測系統(tǒng)，然后是無觸點的數(shù)字電磁系統(tǒng)，再后來是光學類系統(tǒng)。1-1光機電技術的歷史從歷史的角度來看，電子業(yè)的發(fā)展變革加速了機械和電子元件的集成，后來，光學的發(fā)展變革也影響了光學和電子元件的集成。大量低級別自主性和低性能的傳統(tǒng)系統(tǒng)演變發(fā)展成為高自主性和高性能的系統(tǒng)。1-1光機電技術的歷史光機電技術結合機械、過程、系統(tǒng)的發(fā)展不斷發(fā)展演變而提高其性能，創(chuàng)造新的價值和功能。由機械的、電子電氣的和計算機技術集成的機電技術在這個發(fā)展過程中發(fā)揮了重要的作用。然而，為了讓系統(tǒng)向精密、智能、自主性等更深層次的方向發(fā)展，光和光學工程技術必須嵌入到機電一體化系統(tǒng)，來完善已有的功能和創(chuàng)造新的功能。光機電系統(tǒng)由光學元件、機械元件、電子或電氣元件和計算機系統(tǒng)組成。1-2光機電測控技術概念光機電技術光學技術機械技術電子技術光機電測控技術光機電傳感器融合核心部分基礎1-2光機電測控技術概念核心：物理量→光學量→電信號→機械運動屬性：光機電技術是一種交叉學科，光學、電子學、材料學、半導體技術、計算機技術、儀器儀表等等目的：物理量的檢測、傳遞、控制應用：精密測量、紅外探測、遙感、激光雷達、空中偵察、制導武器、導航、跟蹤、光通信、圖像處理、夜視、深空探測等等1-2光機電測控技術概念操作過程：

熱敏電阻

電信號

處理

顯示空調機空氣1-2光機電測控技術概念測控技術例：空調機測量控制室溫被測對象：室內空氣被測信息：溫度檢測器件：溫度傳感器---熱電阻、熱電偶1-2光機電測控技術概念光學元件的基本作用照明：光學輻射能照射到物體表面。一般而言，由于物體不同的屬性和表面特征，當光照射到物體時會產生不同類型的反射，吸收和轉化。1-2光機電測控技術概念傳感：光學傳感器可以提供對象物理量的基本信息，例如：力、溫度、壓力和應變，也可以是幾何量，如角度、速度等。這些光學傳感器獲得的信息量是利用不同種類的光學現(xiàn)象，例如：反射，散射，折射，干涉，衍射等。1-2光機電測控技術概念一般來說，光學傳感儀器是由光源和光學傳感器和其他諸如透鏡、分束器和光纖等光學元件組成。在各種應用中，大量傳感器通過利用光纖的優(yōu)點得到了很快的發(fā)展。光學技術也促進了材料科學的發(fā)展。物質的化學組成可以用分光光度測定法來分析。分光光度測定法利用物質受光照射后，反射，轉化和輻射的光來識別光譜特性。1-2光機電測控技術概念1-2光機電測控技術概念驅動器：通過增加物質的溫度或改變其電磁環(huán)境，光線照射到物質時可改變其物理屬性。壓電陶瓷和形狀記憶合金都是光感材料。壓電陶瓷是由鐵電材料組成，其電場由光線強度決定的。形狀記憶合金也可以作為驅動器，當其受光線照射時，溫度上升后其形狀可以變成以前所記憶的形狀。另一方面，當溫度降低后，形狀記憶合金恢復原狀。形狀記憶合金已用于不同種類的制動器、傳感器和存儲器。1-2光機電測控技術概念(a)中光能轉化成壓電材料的位移。（b）中光學加熱器使得感溫材料（如形狀記憶合金）發(fā)生移動。這些驅動器可以精確控制機械元件的微位移。1-2光機電測控技術概念數(shù)據(jù)存儲：數(shù)字數(shù)據(jù)是以0與1的形式存儲在介質上，可以用光學的方法讀出來。光學記錄的原理基于存儲介質上所反射的光線的變化來讀取數(shù)據(jù)。這樣，數(shù)據(jù)就可以用光學獲取傳感器檢測介質的光學反射特性來讀取。1-2光機電測控技術概念數(shù)據(jù)傳輸：由于外部電磁噪聲對高帶寬干擾很小的這個內在特性，光是傳輸數(shù)據(jù)很好的介質。激光作為一種光源，具有高帶寬，可以一次傳輸很多數(shù)據(jù)，廣泛用于光學通訊中。數(shù)字化的原始數(shù)據(jù)，如文本和圖片，可以轉化成光信號，發(fā)送到光纖的另外一端，然后解碼成原始數(shù)據(jù)，由于在光纖中進行傳輸?shù)墓庑盘栐诠饫w內部是全反射，其損耗極小。1-2光機電測控技術概念數(shù)據(jù)演示：終端用戶利用可視化信息可以更好的理解數(shù)據(jù)內容。為了使數(shù)據(jù)以圖像或圖表的形式呈現(xiàn)給用戶，可以用不同的顯示儀器，如：陰極射線管顯示器、液晶顯示器、發(fā)光二極管、等離子顯示器等。這些儀器都包含有可以發(fā)出紅、綠、藍三色光的單元組件。1-2光機電測控技術概念計算：如同數(shù)字電子計算一樣，光學計算也是用開關、門、觸發(fā)器來進行邏輯計算。光學開關可以由調節(jié)器來組成，調節(jié)器匯集了光機械技術、光電子技術、聲光技術和磁光技術。光學儀器可以在大約在一皮秒（萬億分之一秒）內完成轉變狀態(tài)。光學晶體管可以組成一個光學邏輯門。光學計算機由不同的回路和光學開關相互連接集成。在光學計算機的實際運用中，光定位和波導是兩個主要的問題。1-2光機電測控技術概念物質特性變異：激光源將激光聚焦于某一點時，聚焦區(qū)的能量不斷增加，從而改變聚焦區(qū)的物質屬性。激光材料工藝方法是利用激光束作為能量的輸入，它可以分為兩類：（1）改變物質形狀的方法。（2）改變物質屬性的方法。測量的概念測量：將被測的未知量與同性質的標準量進行比較，確定被測量對標準量的倍數(shù)，并通過數(shù)字表示出這個倍數(shù)的過程直接測量：對儀表讀數(shù)不經任何運算，直接得出被測量的數(shù)值。例如：長度：直尺、游標卡尺、千分尺電壓：萬用表質量：天平間接測量：測量幾個與被測量相關的物理量，通過函數(shù)關系式計算出被測量。例如：電功率：P=I×V（電流×電壓）重力加速度：單擺測量（L：擺的線長，T：擺動的周期）1-2光機電測控技術概念檢測的概念檢測：通過一定的物理方式，分辨出被測參數(shù)量并歸屬到某一范圍帶，以此來判別被測參數(shù)量是否合格或參數(shù)量是否存在被測對象：宇宙萬物（固液氣體、動物、植物、天體……）被測信息：物理量（光、電、力、熱、磁、聲、…）化學量（PH、成份…）生物量（酶、葡萄糖、…）……檢測手段：傳感器、檢測儀器、檢測裝置、檢測系統(tǒng)檢測過程：信號采集、信號處理、信號顯示、信號輸出1-2光機電測控技術概念傳感器的概念傳感器的作用：是將非電量轉換為與之有確定對應關系的電量輸出。（非電量與電量系統(tǒng)之間的接口）敏感器：能夠將被測非電量轉換為可用非電量的器件或裝置光電傳感器：基于光電效應，將光信號轉換為電信號的一種光電器件，廣泛應用于自動控制、宇航和廣播電視等各個領域。1-2光機電測控技術概念1-3光機電測控與人工操作區(qū)別比較：被測物體感覺器官人腦手控被測物體光機電傳感器微機執(zhí)行機構光電傳感部分相當于人身的感覺器官人的視覺功能人眼是一個高靈敏度、高分辯率和極為復雜而精密的光傳感器。人眼的適宜刺激:波長380-780nm的電磁波(可見光)。1-3光機電測控與人工操作區(qū)別人的視覺有辨別光亮和顏色的雙重功能視桿系統(tǒng):對光敏感度高，

無顏色視覺，

視物精確性差；

視錐系統(tǒng):對光敏感度差，能分辨顏色，視物精確性高。舉例說明雞視網(wǎng)膜僅有視錐細胞(無暗視覺)貓頭鷹視網(wǎng)膜僅有視桿細胞(無晝光視覺)1-3光機電測控與人工操作區(qū)別三原色學說：某一波長光線作用于視網(wǎng)膜時，三種視錐細胞興奮程度不同，信息傳入中樞，產生某一顏色的視覺三種視錐不同比例興奮

不同色覺僅感紅視錐興奮

紅色覺僅感綠視錐興奮

綠色覺僅感藍視錐興奮

藍色覺

同等比例興奮

白色覺1-3光機電測控與人工操作區(qū)別人的視覺具有對明暗光的適應能力從亮處突然進入暗處時，最初看不清楚任何物體，經過一定時間后，視覺敏感度才逐漸增強。從暗處突然進入亮處時，最初只感到耀眼的光亮，看不清物體，一段時間后才能恢復視覺。人的視覺有很高的分辨能力1-3光機電測控與人工操作區(qū)別光機電測控是人類視覺的擴展時間上擴展1-3光機電測控與人工操作區(qū)別空間上擴展中國最大射電望遠鏡主體

1-3光機電測控與人工操作區(qū)別空間上擴展美國的哈勃望遠鏡：主鏡2.4m、焦距57.6m。美國的詹姆斯.韋伯：主鏡6.8m、焦距136m。美國的KH-12：主鏡2～3m。1-3光機電測控與人工操作區(qū)別識別能力上擴展電子顯微鏡拍攝照片1-3光機電測控與人工操作區(qū)別1-4光機電測控系統(tǒng)的組成光機電系統(tǒng)的種類根據(jù)光學元件與機電元件的集成方式，可以分成三大類光機電集成系統(tǒng)光學嵌入式機電系統(tǒng)機電嵌入式光學系統(tǒng)1-4光機電測控系統(tǒng)的組成光機電集成系統(tǒng)光機電集成系統(tǒng)中，光學和機電元件是不能夠分離的，假如組成系統(tǒng)的光學或機電元件移走，那么系統(tǒng)就不能正常工作。這就表明這兩種分離的元件是在功能和結構上集成，以達到理想的系統(tǒng)性能。這樣的系統(tǒng)有自適應鏡、可調諧激光器、光盤拾音器、光學壓力傳感器等。1-4光機電測控系統(tǒng)的組成光學嵌入式機電系統(tǒng)工藝的監(jiān)測和控制系統(tǒng)、機器人、汽車、伺服電機光學嵌入式機電系統(tǒng)基本上是由光學的、機械的和電子的元件組成的。通過光學元件嵌入到機電系統(tǒng)中實現(xiàn)。光學元件也可以從系統(tǒng)中分離，但是系統(tǒng)的性能就會下降很多。大多數(shù)工程上的光機電系統(tǒng)都屬于這種類型：洗衣機、真空吸塵器、機器或制造等。1-4光機電測控系統(tǒng)的組成機電嵌入式光學系統(tǒng)這種系統(tǒng)基本上是光學系統(tǒng)，集成了機械和電子元件。很多光學系統(tǒng)都需要定位伺服光學設備來操作，控制光束的排列和光的極化作用。典型的系統(tǒng)都是屬于定位或伺服系統(tǒng)，如照相機、光學投影儀、檢流計、串并聯(lián)掃描儀、行掃描多邊形、光學開關、光纖擠壓式偏振控制器等。在另外一些系統(tǒng)中，聲波發(fā)生器驅動壓電元件來使光束頻率發(fā)生變化。其他的應用包括光纖通訊和傳感器。1-4光機電測控系統(tǒng)的組成光機電測控系統(tǒng)：光學變換光電變換電路處理執(zhí)行機構被測對象光學系統(tǒng)光電傳感器變換電路處理電路后續(xù)電路顯示控制存儲光機電測控系統(tǒng)光源光學系統(tǒng)機電執(zhí)行機構1-4光機電測控系統(tǒng)的組成光機電測控技術的功能分類測量檢查型：幾何量:長度、角度、形狀、位置、形變、面積、體積、距離。運動量：速度、加速度、振動表面形狀：光潔度、疵病、傷痕工作過程：濕度、流量、壓力、物位、PH值、濃度等機械量：重量、壓力、應變、壓強電學量：電流、電壓、電場、磁場光學量：吸收、反射、透射、光度、色度、波長、光譜1-4光機電測控系統(tǒng)的組成控制跟蹤型：跟蹤控制：激光制導，紅外制導數(shù)值控制：自動定位，圖形加工形成，數(shù)值控制圖象分析型：圖形檢測圖形分析光機電測控技術的功能分類1-4光機電測控系統(tǒng)的組成光機電測控技術的特點高精度：測長度nm量級；高速度：光速是最快的；非接觸式檢測：可長距離工作；遠距離、大量程：遙控、遙測和遙感；受光學介質的影響大（水、空氣、塵土）成本高。1-4光機電測控系統(tǒng)的組成1-5光機電測控技術應用介紹光機電系統(tǒng)可以應用在很多控制和儀器領域，檢查和測試，光學，制造業(yè)，消費業(yè)及工業(yè)電子產品中，同樣也應用于微機電系統(tǒng)、汽車驅動系統(tǒng)、生物應用和工程學的許多其他領域。1-5光機電測控技術應用介紹智能相機相機和電動機是典型的依靠光機電元件操作的設備,一個智能相機使用帶光度計的光圈控制和焦距調節(jié)設計來增強性能，而不依賴于環(huán)境亮度。使用這種系統(tǒng)設置，可以產生新的功能，從而加強現(xiàn)代相機的性能。相機的主要部件包括鏡頭、光圈、快門、膠卷或電子成像單元如CCD或CMOS。圖像經過聚焦后曝光在膠片上，或者電子圖像經過一系列鏡頭變焦、聚焦在物體上。根據(jù)成像效果，變化透鏡的位置來改變放大倍數(shù)和聚焦點。進入透鏡的光線量由光傳感器檢測，并且通過改變光圈或快門速度來控制。光傳感器或CMOS域傳感器已經被用來對可控的聚焦鏡頭進行自動調焦。1-5光機電測控技術應用介紹可調激光器該裝置有一層可變形的膜（頂層鏡面）和一個GaAs/AIAS分布式布拉格反射體（底層鏡面），形成一個光學腔。在0～20V的工作電壓下，頂層鏡面的移動可以直接將光線的波長范圍調節(jié)到近紅外區(qū)。通過控制頂層鏡面與底層鏡面間的間隙，獲得所需波長的激光束。1-5光機電測控技術應用介紹原子力顯微鏡（AFM）原子力顯微鏡（AFM）由一些光機電元件組成：懸臂探針、激光源、位置傳感器（PSD）、壓電驅動器、伺服控制器和x-y伺服平臺。懸臂的位置偏差作為反饋控制的輸入，控制壓電元件在Z軸方向上做上下運動，根據(jù)伺服平臺表面形狀使之與懸臂保持一個定值偏差。這種運動在PSD上產生對應光點的位置變量，用于檢測懸臂在Z方向上的運動。對位置敏感的光探測器，為壓電運動控制器提供反饋信號。1-5光機電測控技術應用介紹光驅光驅（opticaldiscdrive,ODD）是一種光機電系統(tǒng)，ODD包括一個帶激光二極管的光學頭，一個用來動態(tài)聚焦的光束聚焦伺服機構和一個能夠將激光頭準確定位到所需位置的VCM伺服機構。盤片底層是被絕緣外層保護的光敏感介質，調制好的激光束穿過底層聚焦于介質中的衍射極限點上。1-5光機電測控技術應用介紹智能洗衣機洗衣機中也有效地利用了光機電元件來改善其性能?？梢愿鶕?jù)洗滌筒中水的污濁程度來反饋控制水溫及洗滌循環(huán)次數(shù)。配備了光機電元件的洗衣機可以實現(xiàn)這個功能。為了檢測水的污濁程度，在洗滌筒的排水口上安裝了光源和光敏感元件，檢測到的信息反饋到模糊控制器中，進而調整洗滌時間和水溫。1-5光機電測控技術應用介紹光學引燃一個光學引燃機電一體化武器系統(tǒng)。在槍的后膛部位安裝激光擊發(fā)器是近百年來槍炮發(fā)射裝置的第一項重大變革。這個系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的使用擊發(fā)器件點燃推進彈藥的方式，不需要任何擊發(fā)器件，也不需要士兵們必須位于武器的后方。僅需一個藍寶石窗口來發(fā)射激光。1-5光機電測控技術應用介紹光學微機電元件光學微機電元件是一種微型的用來移動和導向光線的機械裝置。該結構是靠靜電、電磁和熱能設備來驅動的。如果該結構是個光學鏡面，設備就可以移動或操作光線。在光網(wǎng)絡中，光學微機電系統(tǒng)可以動態(tài)地削弱、轉換、補償、綜合和分離信號。光學MEMS的應用在不斷的擴大，主要應用在五個領域：光學開關，光學衰減器，波長調制設備，動態(tài)增益均衡器和光學增/減多路復用。1-5光機電測控技術應用介紹智能焊接系統(tǒng)它由一個激光三角測量傳感器的光學傳感系統(tǒng)，一個非接觸的紅外溫度傳感器，一個焊接機器手，一個硬件控制模塊和一個軟件系統(tǒng)組成。其中軟件系統(tǒng)集成了包括焊縫檢測模塊，路徑控制模塊，和基于神經網(wǎng)絡的焊縫質量評估模塊等許多運算模塊。這個系統(tǒng)可以識別焊縫的形式和焊縫的路徑，這使得它可以根據(jù)焊縫的路徑控制焊槍（焊接吹管）的速度和軌跡并且可以評估焊接質量。通過焊縫識別器和焊縫追蹤器實現(xiàn)焊縫的軌跡跟蹤。同時，通過對焊接熔池表面多點溫度的測量及時的檢測焊接的質量。根據(jù)溫度信息，可以實時地按照需要的尺寸要求控制焊縫。因為這個焊接系統(tǒng)具用自動識別焊縫的形狀，根據(jù)焊縫的路徑，執(zhí)行焊接工作并且可以實時地控制焊接質量，所以我們說，它是一個智能系統(tǒng)。1-5光機電測控技術應用介紹在工業(yè)生產領域的應用在線檢測：零件尺寸、產品缺陷、裝配定位….現(xiàn)代工程裝備中，檢測環(huán)節(jié)的成本約占50~70%汽車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關鍵部件，核心技術內容

普通轎車：約安裝幾十到近百只傳感器，

豪華轎車：傳感器數(shù)量可多達二百余只。發(fā)動機：向發(fā)動機的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動機的工作狀況信息

對發(fā)動機工作狀況進行精確控制

溫度、壓力、位置、轉速、流量、氣體濃度和爆震傳感器等底盤：控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動力轉向系統(tǒng)、制動防抱死系統(tǒng)

車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動機轉速、水溫、油溫車身：提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等

溫度、濕度、風量、日照、加速度、車速、測距、圖象等1-5光機電測控技術應用介紹在汽車領域的應用1-5光機電測控技術應用介紹在日常生活中的應用:家用電器：數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機：自動對焦---紅外測距傳感器自動感應燈：亮度檢測---光敏電阻空調、冰箱、電飯煲：溫度檢測---熱敏電阻、熱電偶電話、麥克風：話音轉換---駐極電容傳感器遙控接收：紅外檢測---光敏二極管、光敏三極管可視對講、可視電話：圖像獲取---面陣CCD1-5光機電測控技術應用介紹辦公商務：掃描儀：文檔掃描---線陣CCD紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測---光敏二極管、光敏三極管醫(yī)療衛(wèi)生：數(shù)字體溫計：接觸式---熱敏電阻，非接觸式---紅外傳感器電子血壓計：血壓檢測---壓力傳感器血糖測試儀、膽固醇檢測儀---離子傳感器1-5光機電測控技術應用介紹美軍研制的未來單兵作戰(zhàn)武器夜視瞄準機系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術激光測距儀：可精確的定位目標。在軍事上的應用:1-5光機電測控技術應用介紹在軍事上的應用:（1）偵察與遙感光電偵察設備廣泛用于從空間到水下的各個領域。（2）夜視或觀瞄由于紅外成像和夜視技術的發(fā)展，野戰(zhàn)已成為一種重要的作戰(zhàn)方式。（3）火力控制各種火炮采用光電火控系統(tǒng)，即以紅外光電跟蹤瞄準目標，以激光測距來獲得目標位置和速度信息，經計算機處理后進行火力控制，從而大大提高火炮射擊命中率。（4）精確制導精確打擊是現(xiàn)代高技術戰(zhàn)爭中最重要的攻擊方式。（5）近爆引信導彈、炮彈和炸彈的近爆引信對能否有效摧毀目標至關重要，必須具有很高的可靠性和安全性。1-5光機電測控技術應用介紹美國國家導彈防御計劃---NMD監(jiān)測系統(tǒng):探測和發(fā)現(xiàn)敵人導彈的發(fā)射并追蹤導彈的飛行軌道；攔截器：能識別真假彈頭，敵友方1.地基攔截器2.早期預警系統(tǒng)3.前沿部署(如雷達）4.管理與控制系統(tǒng)5.衛(wèi)星紅外線監(jiān)測系統(tǒng)1-5光機電測控技術應用介紹在建筑方面的應用:（1）光電測試技術在建筑物施工過程中的應用光電經緯儀、光電天頂儀、激光重力錘等光電探測設備在建筑勘察及施工過程中質量監(jiān)控方面中得到了廣泛應用。（2）建筑材料及結構件內部缺陷的檢測材料內部缺陷的檢測是無損檢測中的重要內容，目前有東南大學、北京航空航天大學、清華大學等單位的研究人員分別對玻璃鋼內部脫粘、復合材料內部分層缺陷、炭纖維混凝土基體界面層缺陷等多種材料內部缺陷進行了紅外檢測試驗研究。美國的勞倫斯立夫莫爾實驗室開發(fā)了雙頻紅外熱像檢測系統(tǒng)，將3~5μm波長熱像圖和8~12μm波長熱像圖進行對比處理，去除由于表面混亂引起的溫度異常，從而得出真實的缺陷位置形狀、大小和深度等參數(shù)1-5光機電測控技術應用介紹在建筑方面的應用:（3）建筑外墻面飾面層粘貼質的檢測屋面防水層失效和墻面微裂，造成雨水滲漏，紅外熱像檢測技術可以檢出水分滲入隱匿部位。由于室內熱擴散，陽光被吸收和傳導均可使暴露滲漏部位與周邊溫度分布的差異，因而可采用紅外熱像技術加以檢測、分析判斷。（4）建筑節(jié)能檢測與評價作為輔助手段，紅外熱像技術通過檢測建