激光檢測技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：激光檢測技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：圖像實(shí)時(shí)檢測；激光切割；數(shù)字圖像處理

1 研究背景

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展和人類文明的不斷進(jìn)步，隨著市場競爭的激烈，傳統(tǒng)的模切板加工方式已不能滿足需要，而激光切割模切板具有高效率、高質(zhì)量、高精度等特點(diǎn)，激光切割模切板取代傳統(tǒng)方式的趨勢日益明顯[1]。激光切割模切板生產(chǎn)過程中，激光切割頭和模切板運(yùn)動速度可高達(dá)5m/min以上，割縫寬度往往小于1mm，很難用人工檢查。隨著數(shù)字圖像處理在工業(yè)生產(chǎn)自動化系統(tǒng)中越來越廣泛的應(yīng)用，利用CCD提取割縫圖像，并將其數(shù)字化后送往DSP進(jìn)行處理，提取圖像的特征，實(shí)現(xiàn)工業(yè)在線檢測割縫寬度。因此，研究圖像實(shí)時(shí)檢測技術(shù)在激光切割中的應(yīng)用具有一定的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

2 數(shù)字圖像處理方式

2.1 基于計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)上能用于圖像處理的軟件很多，如MATLAB，Visual C++等。C++通過圖形設(shè)備接口和位圖提供對數(shù)字圖像處理編程的最基本支持。MATLAB圖像處理工具箱封裝了一系列針對不同圖像處理需求的標(biāo)準(zhǔn)算法。但是缺點(diǎn)也很明顯：處理速度較慢，體積較大，功耗也很大。

2.2 基于FPGA

使用FPGA作為圖像處理系統(tǒng)的核心。FPGA集成了SRAM存儲器、數(shù)字信號處理（DSP）、乘法器模塊、串行收發(fā)器、存儲控制器和高級I/O接口等功能。FPGA的使用非常靈活，由于硬件的并行性，可以實(shí)現(xiàn)圖像的高速處理。不過FPGA的編程采用硬件描述語言，復(fù)雜的算法比較難實(shí)現(xiàn)。

2.3 基于DSP

DSP處理器是專門設(shè)計(jì)用來進(jìn)行高速數(shù)字信號處理的微處理器。DSP易于滿足圖像處理中運(yùn)算量大、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸速率高等要求，而且有與計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的多媒體交互能力。除了硬件結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性之外，DSP還有特殊指令可以縮短程序運(yùn)行時(shí)間。DSP的開發(fā)也相對簡單，如TI的DSP有自己的集成開發(fā)環(huán)境CCS，采用C語言編程，有過其他軟件編程經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)人員都很容易上手。

3 工程設(shè)計(jì)

3.1 采取旁軸集成

檢測裝置采取旁軸的方式集成到激光切割機(jī)上，這主要是考慮到了旁軸結(jié)構(gòu)的簡單性。

3.2 采用輔助光源加濾波片

通過采用“加裝恒定功率的藍(lán)紫光燈配合只能通過藍(lán)紫光的濾波片”的方案，完善了采集圖像的硬件設(shè)備。排除了光斑和燃燒焰的影響，很大程度上排除了存在不確定性的可見光干擾，從物理手段上大幅提高采集圖像的圖像質(zhì)量，有助于提高系統(tǒng)的精確性。同時(shí)也降低了算法的難度，減輕了DSP的負(fù)擔(dān)，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

3.3 采用基于DSP的圖像處理系統(tǒng)[2]

將CCD采集的圖像經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)成數(shù)字圖像送入DSP，由DSP對圖像進(jìn)行處理。這種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)是簡單、靈活，成本比較低，便于實(shí)際中應(yīng)用。

4 算法設(shè)計(jì)

4.1 濾波去噪

在獲取或傳輸圖像的過程中不可避免地會產(chǎn)生圖像噪聲，從而使圖像的質(zhì)量下降、特征模糊，給后續(xù)的圖像分析帶來很大的麻煩。濾波的目的就是除去圖像中的噪聲，以便對圖像做進(jìn)一步的處理。

圖像濾波我們采用的是中值濾波，中值濾波對脈沖噪聲有良好的濾除作用，特別是在濾除噪聲的同時(shí)，能夠保護(hù)信號的邊緣，使之不被模糊。此外，中值濾波的算法比較簡單，也易于用硬件實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過濾波以后，圖像的噪聲大幅度減小。

4.2 圖像分割

圖像分割的目的是為了從已有的圖像中提取感興趣的區(qū)域和信息，用于后續(xù)的處理。在本算法里面就是把割縫從背景中分離，用于后續(xù)的縫寬檢測。我們采用的是閾值二值化，閾值二值化（分割）具有快速和有效性，它的基本目的在于按照灰度級將圖像空間劃分成與現(xiàn)實(shí)景物相對應(yīng)的一些有意義的區(qū)域。經(jīng)過實(shí)踐，能夠很好地把背景和割縫分離開來。

4.3 縫寬計(jì)算

首先通過行掃描或列掃描，記錄下黑色像素點(diǎn)數(shù)目。然后求取差方和最小的幾行（列）作為圖像最佳計(jì)算區(qū)域。同時(shí)計(jì)算割縫走向斜率，把黑色像素點(diǎn)數(shù)（寬度）換算成割縫寬度，然后結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)換算成實(shí)際的割縫寬度。

5 系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，精確性論證

設(shè)計(jì)預(yù)期是測量精度達(dá)到0.1mm，響應(yīng)時(shí)間小于0.1s。滿足模切板加工要求。

5.1 精確度的論證

當(dāng)縫寬為1mm左右時(shí)，誤差為0.0144mm，最大誤差0.0246mm，滿足預(yù)期目標(biāo)要求。同時(shí)，我們采用標(biāo)準(zhǔn)切割件做了一個簡單的定標(biāo)。結(jié)果完全符合預(yù)期。

5.2 實(shí)時(shí)性的論證

把預(yù)處理和縫寬計(jì)算代碼放到MFC框架下運(yùn)行。通過Profile功能查看算法耗時(shí)，可見耗時(shí)（加上調(diào)用的Windows庫函數(shù)）在12毫秒以內(nèi)。測試使用PC機(jī)MIPS為25000左右。

6 結(jié)束語

文章對于圖像實(shí)時(shí)檢測技術(shù)在激光切割中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。通過實(shí)時(shí)圖像檢測技術(shù)有利于進(jìn)一步提高加工精度，提高模切板加工的良品率。這樣帶來了安裝的方便和低廉的成本，稍具水平的電子廠商都能生成系統(tǒng)的電路板和相關(guān)模塊，成本可以控制在絕大多數(shù)企業(yè)都能接受的范圍內(nèi)。

可見“圖像實(shí)時(shí)檢測技術(shù)在激光切割中的應(yīng)用研究”對于實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)有著很直觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]方石銀.激光切割模切板研究[D].湖南大學(xué)，2005：9.

[2]張妍.基于DSP的混凝土裂縫寬度測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究[D].

第2篇：激光檢測技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】光電檢測技術(shù) 課程內(nèi)容 實(shí)驗(yàn) 考核

【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810（2016）02-0069-02

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，光電檢測技術(shù)作為一門研究光與物質(zhì)相互作用的新興技術(shù)，因其測量精度高、速度快、非接觸、頻寬與信息容量極大、傳遞信息效率高、自動化程度高等突出特點(diǎn)，成為現(xiàn)代檢測技術(shù)最重要的手段和方法之一。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、航空航天以及日常生活中應(yīng)用得非常廣泛，是現(xiàn)代信息類工科學(xué)生必須掌握的知識。

自2004年起，光電檢測技術(shù)課程成為北京信息科技大學(xué)光信息科學(xué)與技術(shù)和測控技術(shù)與儀器兩個專業(yè)共同的一門重要專業(yè)課。該課程將光學(xué)檢測技術(shù)與現(xiàn)代微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合起來，深入講解各種光電轉(zhuǎn)換技術(shù)及器件的原理、特性和基本用法，結(jié)合具體應(yīng)用，詳細(xì)介紹各種激光干涉、衍射，光纖傳感等光電檢測方法、技術(shù)及系統(tǒng)，最終讓學(xué)生深入理解光電技術(shù)的基礎(chǔ)理論和基本知識，對各種光電器件和光電檢測技術(shù)有一個全面的認(rèn)識，并且掌握多種光電檢測方法，以便在實(shí)踐中熟練應(yīng)用，為學(xué)生今后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。理解和掌握這門課程，對于提高學(xué)生素質(zhì)和培養(yǎng)分析能力、創(chuàng)新能力都有重要意義。

同時(shí)由于光電檢測技術(shù)以光電子學(xué)為基礎(chǔ)，以光電子器件為主體，研究和發(fā)展光電信息的形成、傳輸、接收、變換、處理和應(yīng)用，這正是學(xué)院儀器科學(xué)與技術(shù)和光學(xué)工程兩個一級學(xué)科共同的研究方向。學(xué)院眾多教師在該方向的長期科學(xué)研究過程中，不斷加深對光電檢測技術(shù)的基本理論、實(shí)施方法、系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)的理解和應(yīng)用，在光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)相結(jié)合的激光干涉測量、激光衍射測量、激光跟蹤測量、光纖傳感檢測、光電多自由度監(jiān)測等各種物理參數(shù)測量儀器和系統(tǒng)方面展開了深入研究，取得了豐碩的研究成果并積累了豐富的科研經(jīng)驗(yàn)。

2013年開始，以精品課程為目標(biāo)，我們深入開展了光電檢測技術(shù)課程建設(shè)，涉及課程教學(xué)內(nèi)容的更新、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的改進(jìn)和考核方式的改革等。

一 教學(xué)內(nèi)容

如圖所示，一個典型的光電檢測系統(tǒng)包括光學(xué)處理部分、電子學(xué)處理部分，兩者通過光電轉(zhuǎn)換部分有機(jī)連接成一個整體。與之相對應(yīng)，光電檢測技術(shù)課程內(nèi)容多、發(fā)展快、涉及知識面廣。為此，我們首先對授課內(nèi)容進(jìn)行比較分析和歸納總結(jié)，提煉出最基礎(chǔ)的關(guān)鍵原理，同時(shí)吸取眾家之長，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，補(bǔ)充有代表性的最新應(yīng)用。

首先對應(yīng)用光學(xué)、物理光學(xué)、信息光學(xué)等課程已經(jīng)講授的內(nèi)容大幅度減少授課學(xué)時(shí)，例如光電檢測中常見光源、光學(xué)系統(tǒng)和設(shè)備相關(guān)內(nèi)容的學(xué)時(shí)壓縮一半；但鑒于輻射度和光度學(xué)是專業(yè)選修課，一部分學(xué)生沒有選修，一部分學(xué)生選修后掌握不夠多，將該部分知識的講解課時(shí)適當(dāng)增加，補(bǔ)充了一些與學(xué)生日常生活關(guān)聯(lián)度高的內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣；強(qiáng)化光電轉(zhuǎn)換器件部分，如前所述，該部分所介紹的各種光電轉(zhuǎn)換器件是光電檢測技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，深入介紹了各種光電子發(fā)射探測器、光電導(dǎo)探測器、光伏探測器、光電成像器件的原理、特性和基礎(chǔ)應(yīng)用，還專門介紹了應(yīng)用日益廣泛的紅外熱成像探測器；同時(shí)考慮到調(diào)制解調(diào)技術(shù)在光電檢測系統(tǒng)中的廣泛使用，專門對此技術(shù)做了重點(diǎn)講解。調(diào)整后整體內(nèi)容更豐富，兼顧了基礎(chǔ)原理和實(shí)際應(yīng)用，學(xué)生反饋良好。

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* 北京信息科技大學(xué)課程建設(shè)項(xiàng)目資助

我們還將課程內(nèi)容與后續(xù)的專業(yè)綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)相配合。因?yàn)閷W(xué)院兩個專業(yè)都開設(shè)有專業(yè)綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)主要培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識掌握某些光機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力，將所學(xué)與實(shí)際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合起來，最終提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力。光電檢測技術(shù)正是與專業(yè)綜合實(shí)踐相對應(yīng)的一門重要的綜合性課程，我們在授課過程中有意識地將后期綜合實(shí)踐可能涉及的內(nèi)容經(jīng)提煉后引入到課程教學(xué)中，前期培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用意識和能力，為后續(xù)的綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)打好基礎(chǔ)。

二 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

課程設(shè)有8個學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)。通過較充分的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在掌握光電檢測技術(shù)基本理論知識的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)設(shè)計(jì)和實(shí)施工程實(shí)驗(yàn)的能力，并能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

但我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在綜合運(yùn)用理論和技術(shù)手段設(shè)計(jì)系統(tǒng)的能力有所欠缺，主動性不足。為此，我們特別增加了學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，例如讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)一個光強(qiáng)自動控制裝置，能夠探測環(huán)境的光強(qiáng)，當(dāng)環(huán)境光暗到一定程度后（根據(jù)環(huán)境情況，制定特定的照度值），能點(diǎn)亮LED。并且環(huán)境光越暗，LED越亮。通過此實(shí)驗(yàn)，促使學(xué)生了解各種光強(qiáng)探測原理及傳感器，選擇合適的光強(qiáng)探測傳感器并設(shè)計(jì)其驅(qū)動電路，掌握輸出光強(qiáng)控制方法并設(shè)計(jì)相關(guān)電路，掌握實(shí)驗(yàn)調(diào)試方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理方法。整個實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自主設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)方案審核通過后自主搭建系統(tǒng)并完成功能調(diào)試，最終提交完整的設(shè)計(jì)報(bào)告，包括任務(wù)分析、調(diào)研、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、成本核算、具體電路設(shè)計(jì)、調(diào)試過程和測試結(jié)果處理。這樣的實(shí)驗(yàn)學(xué)生參與度高、效果更好，對提高學(xué)生知識的綜合運(yùn)用能力和手腦結(jié)合的能力有較大幫助。

三 考核方式

該課程加強(qiáng)了過程考核，增加了平時(shí)作業(yè)、課堂表現(xiàn)、小組專題宣講和實(shí)驗(yàn)部分在總成績中的占比，特別是對于平時(shí)表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)部分成績優(yōu)秀的學(xué)生，本人申請獲批后，可以免書面考試，以實(shí)物作品、論文、競賽來代替。

對于大多數(shù)學(xué)生的期末考試，在出題過程中有意識地與課程目標(biāo)緊密呼應(yīng)。本課程的課程目標(biāo)按照工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，主要涉及了通用標(biāo)準(zhǔn)畢業(yè)要求各種能力的培養(yǎng)，因此試卷題目也從各個角度對學(xué)生的以上能力進(jìn)行考核。例如，為考核學(xué)生了解光電檢測技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢情況，我們出了讓學(xué)生填寫近年來諾貝爾物理獎主要內(nèi)容的題目。又比如，為了考核學(xué)生掌握基本的創(chuàng)新方法，具有追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識；具有綜合運(yùn)用理論和技術(shù)手段設(shè)計(jì)系統(tǒng)的能力，設(shè)計(jì)過程中能夠綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、法律、安全、健康、倫理等制約因素的情況，我們在考試中有針對性地出了分值較高的光電檢測系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)型題目，加強(qiáng)了對學(xué)生綜合分析和設(shè)計(jì)能力的考核。

四 結(jié)束語

借助光電檢測技術(shù)課程建設(shè)，我們對該課程展開了全面探索和改進(jìn)，緊密結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，梳理了課程教學(xué)的內(nèi)容，增加了學(xué)生自主綜合實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)了課程考核方式，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的綜合分析和設(shè)計(jì)能力，初步達(dá)到了建設(shè)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]雷玉堂.光電檢測技術(shù)（第2版）[M].北京：中國計(jì)量出版社，2009

[2]浦昭邦、趙輝.光電測試技術(shù)（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010

第3篇：激光檢測技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：分布式監(jiān)測 光纖

1、 我國大壩分布式光纖監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用概況

20世紀(jì)70年代，光纖監(jiān)測技術(shù)伴隨著光導(dǎo)纖維及光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來。與傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)相比，光纖監(jiān)測技術(shù)有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

（1）

光纖傳感器的光信號作為載體，光纖為媒質(zhì)，光纖的纖芯材料為二氧化硅，因此，該傳感器具有耐腐蝕，抗電磁干擾，防雷擊等特點(diǎn)，屬本質(zhì)安全。

（2）

光纖本身輕細(xì)纖柔，光纖傳感器的體積小，重量輕，不僅便于布設(shè)安裝，而且對埋設(shè)部位的材料性能和力學(xué)參數(shù)影響甚小，能實(shí)現(xiàn)無損埋設(shè)。

（3）

靈敏度高，可靠性好，使用壽命長。

分布式光纖監(jiān)測技術(shù)除了具有以上的特點(diǎn)外，還具有以下二個顯著的優(yōu)點(diǎn)：

（1）

可以準(zhǔn)確的測出光纖沿線任一點(diǎn)的監(jiān)測量，信息量大，成果直觀。

（2）

光纖既作為傳感器，又作為傳輸介質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡單，不僅方便施工，潛在故障大大低于傳統(tǒng)技術(shù)，可維護(hù)性強(qiáng)，而且性能價(jià)格比好。

我國從20世紀(jì)90年代后期在新疆石門子水庫首次利用分布式光纖監(jiān)測技術(shù)測量碾壓砼拱壩溫度以來，至今已有多個工程應(yīng)用，并且，我國已有專門從事分布式光纖監(jiān)測儀器設(shè)備制造廠——寧波振東光電有限公司，發(fā)展極為迅速。

由于水電水利工程中有許多物理場需要監(jiān)測，如溫度場、應(yīng)力場、位移場、滲流場，等等。以往采用單點(diǎn)監(jiān)測方法，測點(diǎn)少，成果不直觀，需要通過分析才能最終了解場的情況，這種傳統(tǒng)的單點(diǎn)監(jiān)測方法不僅費(fèi)工、費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢，而且效果也不理想。而如果采用分布式光纖監(jiān)測技術(shù)就可以準(zhǔn)確地測定光纖沿線任一點(diǎn)上的溫度、應(yīng)力和位移，信息量大，成果直觀。如果將光纖按一定的網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)，可實(shí)現(xiàn)對大壩安全的全方位監(jiān)測，可以克服傳統(tǒng)點(diǎn)式監(jiān)測容易漏測和滲流難以定位的弊端，極大提高安全監(jiān)測的有效性，如俄羅斯薩揚(yáng).舒申斯克重力拱壩，內(nèi)部儀器埋設(shè)達(dá)2500多支，竟未測出壩基長達(dá)486m的水平縫，直至該縫向壩內(nèi)延伸20余米，引起廊道漏水才被發(fā)覺，這充分說明點(diǎn)式監(jiān)測的局限性，因此，分布式光纖監(jiān)測技術(shù)倍受青睞。從監(jiān)測內(nèi)容看，當(dāng)前我國應(yīng)用大致可分為四類。

第一類是溫度監(jiān)測。如設(shè)置于新疆石門子碾壓砼拱壩內(nèi)的分布式光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)，設(shè)置于三峽大壩內(nèi)的分布式測溫系統(tǒng)，設(shè)置于廣東長調(diào)水電站砼面板的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，等等。由于分布式光纖監(jiān)測測點(diǎn)多，信息量大，都獲得了較好的監(jiān)測成果，較全面地反映了大壩溫度場的分布情況。

第二類是滲流定位監(jiān)測。如設(shè)置于廣東長調(diào)水電站面板周邊縫的分布式光纖溫度——滲流監(jiān)測系統(tǒng)。水庫蓄水期間，即發(fā)現(xiàn)周邊縫有幾處滲漏點(diǎn)，對滲漏定位相當(dāng)有效。

第三類是位移和隨機(jī)裂縫監(jiān)測。如設(shè)置于隔河巖電站水庫覃家田滑坡中的螺旋型分布式光纖位移監(jiān)測系統(tǒng)，設(shè)置于湖北古洞口面板堆石壩面板上的隨機(jī)裂縫光纖自診斷系統(tǒng)。由于單模光纖抗拉強(qiáng)度不高，能測隨機(jī)裂縫的縫寬不大，當(dāng)裂縫大于2mm時(shí)，光纖易被拉斷。因此，對隨機(jī)裂縫的監(jiān)測生命期尚不長。

第四類是裂縫監(jiān)測。如設(shè)置于古洞口面板堆石壩周邊縫面板間縫的準(zhǔn)分布式光纖測縫計(jì)監(jiān)測系統(tǒng)。通過監(jiān)測，也獲得了光纖測縫計(jì)埋設(shè)處縫寬變化的較好效果。

當(dāng)前，在建和擬建的水電水利工程，如索風(fēng)營水電站、景洪水電站、三板溪水電站、水布埡水電站、坦肯水電站、錦屏一級水電站、瀑布溝水電站、拉西瓦水電站等等，在大壩安全監(jiān)測中，都正在或計(jì)劃采用分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)。

分布式光纖監(jiān)測技術(shù)在碾壓混凝土壩的應(yīng)用發(fā)展較快，繼新疆石門子碾壓混凝土拱壩后，索風(fēng)營碾壓混凝土重力壩，景洪碾壓混凝土重力壩都已經(jīng)和準(zhǔn)備應(yīng)用。對碾壓混凝土壩，分布式光纖監(jiān)測具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢，因?yàn)樗鼘κ┕じ蓴_小，它既具有監(jiān)測溫度場的功能，又兼有對碾壓層面進(jìn)行滲流定位監(jiān)測的功能。從目前應(yīng)用情況來看，光纖網(wǎng)絡(luò)布置有二種形式。一種是平面網(wǎng)絡(luò)形式，光纖連續(xù)地沿壩體橫斷面自下而上作蛇形布置；另一種是空間網(wǎng)絡(luò)形式，取某壩段作監(jiān)測對象，光纖自下而上連續(xù)地沿水平截面從左至右或從右至左作蛇形布置?？臻g網(wǎng)絡(luò)布置不僅可以監(jiān)測多個橫斷面的溫度場，了解施工期和運(yùn)行期壩體溫度空間分布和變化情況，而且可以對碾壓層面進(jìn)行滲流定位監(jiān)測。

2、 兩種分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)

分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)其實(shí)是分布調(diào)制的是光纖傳感系統(tǒng)。所謂分布調(diào)制，就是沿光纖傳輸路徑上的外界信號以一定的方式對光纖中的光波進(jìn)行不斷調(diào)制（傳感），在光纖中形成調(diào)制信息譜帶，并通過獨(dú)特的檢測技術(shù)，介調(diào)調(diào)制信號譜帶，從而獲得外界場信號的大小及空間分布。因此，分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)通常由激光光源，傳感光纖（纜）和檢測單元組成，是一種自動化的監(jiān)測系統(tǒng)。

按照調(diào)制方式的不同，分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)分為分布式傳光型光纖監(jiān)測系統(tǒng)和分布式傳感型光纖監(jiān)測系統(tǒng)或準(zhǔn)分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)和分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)。

2.1分布式傳光型(準(zhǔn)分布式)光纖監(jiān)測系統(tǒng)

分布式傳光型光纖監(jiān)測系統(tǒng)的特點(diǎn)是：將呈一定空間分布的相同調(diào)制類型的光纖傳感器耦合到一根或多根光纖總線上，通過尋址、介調(diào)檢測出被測量的大小。分布式傳光型監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是多個分立式光纖傳感器的復(fù)用系統(tǒng)，故又稱準(zhǔn)分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)或非本征型分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)。光纖總線僅起傳光作用，不起傳感作用。根據(jù)尋址方式不同，分布式傳光型光纖監(jiān)測系統(tǒng)可分為時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用、頻分復(fù)用、偏分復(fù)用和空分復(fù)用等幾類。其中，時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用和空分復(fù)用技術(shù)較成熟，復(fù)用的點(diǎn)數(shù)較多。

1、 時(shí)分復(fù)用

時(shí)分復(fù)用靠耦合于同一根光纖上的傳感器之間的光程差，即光纖對光波的延遲效應(yīng)來尋址。當(dāng)一脈寬小于光纖總線上相鄰傳感器之間的傳輸時(shí)間的光脈沖自光纖總線輸入端注入時(shí)，由于光纖總線上各傳感器距光脈沖發(fā)射端的距離不同，在光纖總線的終端（或始端）將會接收到許多光脈沖，其中每一個光脈沖對應(yīng)光纖總線上的一個傳感器，光脈沖的延時(shí)即反應(yīng)傳感器在光纖總線上的地址，光脈沖的幅度或波長的變化即反應(yīng)該點(diǎn)被測量的大小。在這里，注入的光脈沖越窄，傳感器在光纖總線上的允許間距越小，可耦合的傳感器越多，但是，對介調(diào)系統(tǒng)的要求越苛刻。

2、 波分復(fù)用

波分復(fù)用是通過光纖總線上各傳感器的調(diào)制信號的特征波長來尋址。當(dāng)光源發(fā)出的連續(xù)寬帶光（經(jīng)光波長編碼）注入光纖總線時(shí)，在光纖傳感器與監(jiān)測量發(fā)生耦合作用，對該寬帶光有選擇地反射回相應(yīng)的一個窄帶光，并沿原傳輸光纖返回，其余寬帶光則直接透射過去繼續(xù)前進(jìn)，遇到第2個光纖傳感器，又有選擇地反射回相應(yīng)的一個窄帶光。由于各傳感器的特征波長不同，通過濾波/解碼系統(tǒng)即可求出被測信號的大小和位置。該法由于一些實(shí)際部件的限制，總線上允許的傳感器數(shù)目不多，一般為8—12個。 3、 頻分復(fù)用

頻分復(fù)用是將多個光源調(diào)制在不同的頻率上，經(jīng)過各分立的傳感器匯集在一根或多根光纖總線上，每個傳感器的信息即包含在總線信號中的對應(yīng)頻率分量上。采用光源強(qiáng)度調(diào)制的頻分復(fù)用技術(shù)可用于光強(qiáng)調(diào)制型傳感器，采用光源光頻調(diào)制的頻分復(fù)用技術(shù)可以用于光相位調(diào)制型傳感器。

4、 空分復(fù)用

空分復(fù)用是將各傳感器的接收光纖的終端按空間位置編碼，通過掃描機(jī)構(gòu)控制光開關(guān)選址。這時(shí)，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)合理布置，信道間隔應(yīng)選擇合適，以保證在某一時(shí)刻單光源僅與一個傳感器通道相連?？辗謴?fù)用的優(yōu)點(diǎn)是能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行空間選址，實(shí)際復(fù)用的傳感器不能太多，以少于10個為佳。

目前國內(nèi)北京品傲光電科技有限公司和武漢理工大學(xué)研制的準(zhǔn)分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)都是采用了光纖光柵傳感器，傳感信號為波長調(diào)制，系統(tǒng)采用波分復(fù)用技術(shù)。

三峽大學(xué)研制了由“光纖裂縫計(jì)”和“光纖測縫計(jì)智能分析儀”組成的準(zhǔn)分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)，采用的是根據(jù)光強(qiáng)調(diào)制的測縫計(jì)，詢址采用的是時(shí)分復(fù)用技術(shù)。

準(zhǔn)分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)通過將多個相同類型或不同類型的傳感在一條光纖上串接復(fù)用，減少了傳輸線路，方便了施工，大大簡化了線路的布設(shè)。并且，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)測量，避免了以往逐點(diǎn)測量不同步的弊端。但是，準(zhǔn)分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)存在如下不足：

（1）

由于分布式傳光型光纖監(jiān)測系統(tǒng)是通過一條光纖將若干個光纖傳感器串接而成，系統(tǒng)的光功率損耗較大，因此，一條光纖只能接入有限的光纖傳感器，如分布式光纖光柵監(jiān)測系統(tǒng)一般僅能接入8—12個光纖傳感器。

（2）

分布式傳光型光纖監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是多個單測點(diǎn)光纖傳感的串接復(fù)用系統(tǒng)。一旦系統(tǒng)埋設(shè)安裝后，測點(diǎn)無法增加。

2.2分布式傳感型(分布式)光纖監(jiān)測系統(tǒng)

分布式傳感型光纖監(jiān)測系統(tǒng)的特點(diǎn)是，利用光纖本身的特性把光纖作為敏感元件，光纖總線不僅起傳光作用，還起傳感作用，所以分布式傳感型光纖監(jiān)測系統(tǒng)又稱本征分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)，或全分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)，簡稱分布式光纖檢測系統(tǒng)。

分布式傳感型光纖監(jiān)測系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)：

（1）

信息量大。分布式傳感型光纖監(jiān)測系統(tǒng)能在整個連續(xù)光纖的長度上，以距離的連續(xù)函數(shù)的形式傳感出被測參數(shù)隨光纖長度方向的變化，即光纖任一點(diǎn)都是“傳感器”，它的信息量可以說是海量信息。

（2）

結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。由于分布式傳感型光纖監(jiān)測系統(tǒng)的光纖總線不僅起傳光作用，而且起傳感作用，因此結(jié)構(gòu)異常簡單，方便施工，潛在故障少，可維護(hù)性好，可靠性高。

（3）

使用方便。光纖埋設(shè)后，測點(diǎn)可以按需要設(shè)定，可以取2m距離為一個測點(diǎn)，也可以取1m距離為一個測點(diǎn)等，按需要可以改變設(shè)定。因此，在病害定位監(jiān)測時(shí)極其方便。

（4）

性能價(jià)格比好。目前，光纖價(jià)格不高，一條光纖的測點(diǎn)又可達(dá)成百上千個，因此，每一個測點(diǎn)的價(jià)格就遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)單測點(diǎn)的價(jià)格，性能價(jià)格比相當(dāng)好。

分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)相對于電信號為基礎(chǔ)的傳感監(jiān)測系統(tǒng)和點(diǎn)式光纖監(jiān)測系統(tǒng)而言，無論是從監(jiān)測技術(shù)的難度、監(jiān)測量的內(nèi)容及指標(biāo)，還是從監(jiān)測的場合和范圍都提高到了一個新的階段。

3、展望

當(dāng)前，分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)主要是一種時(shí)域分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)，它的技術(shù)基礎(chǔ)是光時(shí)域反射技術(shù)OTDR（optical time—domain reflectormetry）。OTDR最初用于評價(jià)光學(xué)通信領(lǐng)域中光纖、光纜和耦合器的性能，是用于檢驗(yàn)光纖損耗特性、光纖故障的手段，其工作機(jī)理是脈沖激光器向被測光纖發(fā)射光脈沖，該光脈沖通過光纖時(shí)由于光纖存在折射率的微觀不均勻性，以及光纖微觀特性的變化，有一部分光會偏離原來的傳播向空間散射，在光纖中形成后向散射光和前向散射光。其中，后向散射光向后傳播至光纖的始端，經(jīng)定向耦合器送至光電檢測系統(tǒng)。由于每一個向后傳播的散射光對應(yīng)光纖總線上的一個測點(diǎn)，散射光的延時(shí)即反應(yīng)在光纖總線上的位置。

由于從光纖返回的后向散射光有3種成分：

（1）

由光纖折射率的微小變化引起的瑞利（RayLeigh）散射，其頻率與入射光相同；

（2）

由光子與光聲子相互作用而引起的拉曼（Raman）散射，其頻率與入射光相差幾十太赫茲；

（3）

由光子與光纖內(nèi)彈性聲波場低頻聲子相互作用而引起的布里淵（Brillouin）散射。其頻率與入射光相差幾十吉赫茲。

因此，時(shí)域分布光纖檢測系統(tǒng)按光的載體可分為三種形式：基于拉曼散射的分布式光纖檢測系統(tǒng)、基于瑞利散射的分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)和基于布里淵散射的分布式光纖檢測系統(tǒng)。當(dāng)前，前二種形式的研究和應(yīng)用較多，后一種形式是國際上近年來才研發(fā)出來的一項(xiàng)尖端技術(shù)，國內(nèi)研究才剛剛起步。由于后一種形式可用來測量光纖沿線的應(yīng)變分布，可以預(yù)計(jì)，不久在這方面將有所突破，并且前二種形式將發(fā)展成更多的應(yīng)用種類，逐漸向大壩安全監(jiān)測的各個領(lǐng)域滲透。光纖網(wǎng)絡(luò)布置形式將更趨豐富多樣，更趨科學(xué)合理。

與此同時(shí)，準(zhǔn)分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)將獲得較大發(fā)展，以光纖應(yīng)變計(jì)組成的三向應(yīng)變和二向應(yīng)變的準(zhǔn)分布式監(jiān)測系統(tǒng)將面世；同一壩段一些非物理場類監(jiān)測量，如裂縫監(jiān)測，以及同一區(qū)域一些非物理場類監(jiān)測量，如預(yù)應(yīng)力監(jiān)測，將出現(xiàn)更多的準(zhǔn)分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)，從而使相關(guān)量獲得同步觀測，大大提高觀測資料的質(zhì)量。

4、結(jié)語

分布式光纖監(jiān)測技術(shù)是當(dāng)代高科技的結(jié)晶，是一種理想的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，廣大安全監(jiān)測工作者應(yīng)予以積極推廣。

分布式光纖經(jīng)久耐用，安全可靠，由它構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)可以遍布壩體，這些光纖網(wǎng)絡(luò)猶如神經(jīng)系統(tǒng)，可以感知壩體各部位相關(guān)信息，大壩因此而有望成為一種機(jī)敏結(jié)構(gòu)。

可以感覺到，光纖智能大壩正在悄悄地向我們走來。

參考文獻(xiàn)

1、B.culshaw J.Dakin：光纖傳感器（M）華中理工大學(xué)出版社 1997.7

2、蔡德所：光纖傳感技術(shù)在大壩工程中的應(yīng)用（M）中國水利水電出版社 2002.12

3、秦一濤，劉劍鳴等：分布式光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)在長調(diào)水電站中的應(yīng)用實(shí)踐（J）

第4篇：激光檢測技術(shù)范文

摘 要 目的：研究熱鹽水灌胃導(dǎo)致的大鼠萎縮性胃炎（CAG）胃黏膜組織細(xì)胞HSP及Fas表達(dá)狀態(tài)，以探討CAG發(fā)病機(jī)制及長期熱咸飲食與慢性萎縮性胃炎發(fā)生的關(guān)系。方法：采用熱鹽水灌胃建立大鼠萎縮性胃炎動物模型，選取大鼠胃竇及部分胃體組織行激光掃描共聚焦顯微鏡(LSCM)標(biāo)本制備，并對組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行動態(tài)觀察。結(jié)果：正常組胃黏膜組織細(xì)胞未見陽性表達(dá)，熱鹽水組在第12周，在細(xì)胞漿中可見HSP及Fas表達(dá)，呈均質(zhì)顆粒狀，第24、32及65周時(shí)表達(dá)更加明顯，雙標(biāo)記中可見HSP和Fas共同表達(dá)。結(jié)論：熱鹽水長期灌胃可導(dǎo)致胃黏膜出現(xiàn)萎縮，HSP和Fas表達(dá)增加，激光掃描共聚焦顯微鏡檢測技術(shù)具有分辨率高、靈敏度高等特點(diǎn)，為細(xì)胞和組織內(nèi)部超微結(jié)構(gòu)的研究提供了新的技術(shù)和方法。

關(guān)鍵詞 熱鹽水 胃黏膜 HSP Fas 免疫熒光 激光掃描共聚焦顯微鏡

資料與方法

一般資料：7周齡健康、性成熟的雄性SD大鼠（由第四軍醫(yī)動物實(shí)驗(yàn)中心提供）64只，體質(zhì)量200～250g，隨機(jī)分為3組，即正常喂養(yǎng)組、正常對照組和熱鹽水組，每組各20只。采用架式籠養(yǎng)，恒溫24±1℃，濕度50%～60%。

大鼠萎縮性胃炎模型的制作：正常喂養(yǎng)組為正常喂養(yǎng)，飲白開水；正常對照組為25℃白開水灌胃，每次2.5ml，1次/日；熱鹽水組為55℃ 15%鹽水灌胃，每次2.5ml，1次/日。實(shí)驗(yàn)開始，先處死4只正常組大鼠，并留取胃大體標(biāo)本作為對照。以后各組分別于4、8、12、24、32、65周各隨機(jī)取4只，以觀察黏膜萎縮情況。

免疫熒光及激光掃描共聚焦顯微鏡檢測技術(shù)：按身體質(zhì)量與給藥容積比值為0.5%，腹腔注射戊巴比妥麻醉。取出鼠胃，沿大鼠胃小彎條狀取材，包括胃竇及部分胃體，做組織切片。胃黏膜組織bcl-2和COX-2蛋白表達(dá)采用激光共聚焦免疫熒光雙標(biāo)方法。所需儀器（熒光顯微鏡、恒溫箱、熒光分光光度儀、電鏡、共焦鏡等）由第四軍醫(yī)大學(xué)提供，免疫熒光雙標(biāo)記檢測試劑盒由武漢博士德公司提供。

具體步驟：將組織切片在二甲苯中浸3次，每次10分鐘；脫蠟后切片依次浸入1000ml/L、 950ml/L、700ml/L梯度乙醇中脫二甲苯，每次2分鐘；至蒸餾水中浸5分鐘，0.01mol/L的PBS振洗3次，每次5 分鐘；正常山羊血清封閉，37℃，30 分鐘。分別滴加 1：1混合的兔抗大鼠Fas(1:100)和小鼠抗大鼠HSP70(1:200)，設(shè)空白對照（無一抗，加PBS）和抗體特異性對照（加一抗不加二抗，加二抗不加一抗），所有切片同時(shí)染色。切片加入一抗后，置于濕盒內(nèi)，4℃過夜；取出后37℃復(fù)溫60 分鐘，0.01mol/L PBS振洗3次，每次5 分鐘；免疫熒光雙標(biāo)記分別滴加 1:1混合的FITC標(biāo)記的羊抗小鼠IgG和羅丹明標(biāo)記羊抗兔IgG，37℃，40 分鐘；0.01mol/L PBS振洗3次，每次5 分鐘；10%緩沖甘油封片。

激光掃描共聚焦顯微鏡觀察：所用LSCM的型號為MRC-1024，裝有Zeis100顯微鏡，用于FITC的激發(fā)波長為488nm，568nm用于激發(fā)Texas Red，用于圖像采集的顯微鏡物鏡為Plan-Neofluar 40倍油浸鏡，數(shù)值孔徑（NA）為1.3，圖像存為512×512像素類型，焦距值設(shè)為1.0，若需要更大的放大倍數(shù)時(shí)，可以選擇更大的焦距值范圍，掃描所用的激光值依據(jù)樣本不同可以在共聚焦系統(tǒng)提供的梯值中選擇。

結(jié) 果

激光共聚焦顯微鏡觀察顯示：正常組胃黏膜組織細(xì)胞未見陽性表達(dá)，熱鹽水組在第12周，在細(xì)胞漿中可見HSP和Fas表達(dá)，呈均質(zhì)顆粒狀，到24、32及65周時(shí)表達(dá)更加明顯。雙標(biāo)記中可見HSP和Fas共同表達(dá)。

討 論

研究認(rèn)為，慢性萎縮性胃炎的病理形成主要是各種致病因素的長期刺激或繼發(fā)的宿主炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致胃黏膜深層損害和腺體破壞，使胃黏膜不能完全修復(fù)再生，從而形成胃黏膜腺體萎縮和（或）腸化生。慢性萎縮性胃炎與胃癌發(fā)生密切相關(guān)，被列為胃癌前狀態(tài)。

本研究采用激光掃描共聚焦顯微鏡檢測技術(shù)對胃黏膜上皮組織細(xì)胞HSP和Fas等蛋白進(jìn)行了雙標(biāo)記表達(dá)，利用計(jì)算機(jī)控制及圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)圖像的優(yōu)化、三維重建和時(shí)空的程序控制，從而得到了細(xì)胞內(nèi)部超微結(jié)構(gòu)的熒光圖像，其分辨率比以往光學(xué)成像的分辨率高出30%～40%，靈敏度高，為細(xì)胞和組織內(nèi)部超微結(jié)構(gòu)的研究提供了新的技術(shù)和方法。

參考文獻(xiàn)

第5篇：激光檢測技術(shù)范文

（1）通過告警接口適配器來對光傳輸設(shè)備網(wǎng)管中的故障告警信號進(jìn)行采集，一旦采集到了相關(guān)的故障信心，那么設(shè)備就會告警，然后啟動OTDR進(jìn)行故障的掃描判斷，判斷出故障的大致位置，并進(jìn)行定位，以便于工作人員比較準(zhǔn)備的找到故障位置進(jìn)行維修，但是，網(wǎng)管告警中經(jīng)常會有一些非光纜中斷的因素，所以這就對告警接口適配器提出了一些要求，必須能夠支持多種接口和協(xié)議，可以比較精確的翻譯出報(bào)警信息。

（2）跨段監(jiān)測和跨段故障掃描。通過對無源光器件或在光纜跨接處跳纖，就能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測多段連續(xù)的光纖線路的遠(yuǎn)距離在線或者空閑纖芯的工作，針對不同的監(jiān)測方式，則必須要根據(jù)實(shí)際的情況對檢測的方法進(jìn)行重新的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)跨段監(jiān)測，在線監(jiān)測只能測試一段業(yè)務(wù)信號，不能實(shí)現(xiàn)跨段監(jiān)測，只能實(shí)現(xiàn)跨段故障掃描，當(dāng)使用在線檢測模式的時(shí)候，由于OTDR故障檢測信號和業(yè)務(wù)信號共用纖芯，跨段設(shè)計(jì)需要在跨段點(diǎn)上增加兩套無源的波分復(fù)用設(shè)備（FCM），使測試信號可以旁路。上面介紹的所有的測試方法，空閑芯檢測方法不影響相關(guān)光纖的正常工作，也不會對相關(guān)的傳輸信號造成干擾，系統(tǒng)的穩(wěn)定性高，且構(gòu)造比較簡單，性價(jià)比高，且空閑芯檢測支持跨段監(jiān)測和跨段故障掃描，能夠擴(kuò)大監(jiān)測的范圍，因此，當(dāng)前這種方法應(yīng)用得最多。

2光纜通信監(jiān)測系統(tǒng)的硬件平臺

光纜通信檢測系統(tǒng)式整個電力通信網(wǎng)絡(luò)中一個非常重要的子系統(tǒng)，為了確保電力通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此應(yīng)該有一個個系統(tǒng)能夠?qū)Υ笠?guī)模的光纖網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行管理和維護(hù)，且應(yīng)該支持多級管理和維護(hù)，以保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（1）一級監(jiān)控中心。一級監(jiān)控中心主要負(fù)責(zé)大區(qū)域的監(jiān)測，去監(jiān)測多級多層的光纜網(wǎng)絡(luò)，并且要有一個與檢測規(guī)模相對應(yīng)的監(jiān)測中心，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)可以將各級的監(jiān)控中心有效的連接起來，并且將他們各自監(jiān)測到數(shù)據(jù)傳送到總的監(jiān)測中心，然后對故障進(jìn)行分析判斷，并生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

（2）二級監(jiān)控中心是一級監(jiān)控中心下面的一個子系統(tǒng)，它主要負(fù)責(zé)一定區(qū)域內(nèi)的光纖通信監(jiān)測系統(tǒng)，對這個區(qū)域之內(nèi)的光纜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動的監(jiān)測、進(jìn)行故障定位、數(shù)據(jù)管理等，并且接收來自相關(guān)監(jiān)測站點(diǎn)的告警信號和相關(guān)的數(shù)據(jù)，對發(fā)生的故障進(jìn)行有效的統(tǒng)計(jì)和處理，并且生成報(bào)表。

（3）遠(yuǎn)方監(jiān)測單元。遠(yuǎn)方監(jiān)測單元主要是實(shí)現(xiàn)對相關(guān)纖芯的監(jiān)測，并對監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后根據(jù)采集的數(shù)據(jù)繪制出數(shù)據(jù)曲線，然后進(jìn)行初級的分析，根據(jù)分析的結(jié)果對光纜線路進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制等工作，通過DCN與上一級別的監(jiān)控中心數(shù)據(jù)服務(wù)器的通信，支持上級監(jiān)測中心對本監(jiān)測站的光纜和RTU設(shè)備實(shí)施監(jiān)測和管理功能。主控單元：主控制單元主要指的是遠(yuǎn)方監(jiān)測單元的主控制板，或者是負(fù)責(zé)遠(yuǎn)方監(jiān)測單元監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)通信的一個服務(wù)中心，它具有網(wǎng)絡(luò)接口，以便于更好的進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，進(jìn)行遠(yuǎn)程測試等工作；光切換單元：主要有兩種，分別是機(jī)械式光路切管開關(guān)和電磁式光路切管開關(guān)，機(jī)械式光路切管開關(guān)穩(wěn)定性好，且抗干擾，但是它的精度比較低，電磁式光路切管開關(guān)精度高、體積小、抗震性好，且不耗電不發(fā)熱，對于降低整個遠(yuǎn)方監(jiān)測單元的發(fā)熱有幫助。

（4）光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)的最大監(jiān)測距離計(jì)算。實(shí)際上，光纜自動檢測系統(tǒng)的最大監(jiān)測距離就是OTRD的極限有效檢測距離，因?yàn)樵趥鬏數(shù)倪^程中可能會有光纜熔接頭損耗、傳輸衰耗等因素，所以它的最大有效傳輸距離應(yīng)該考慮這些因素。

（5）波分復(fù)用模塊。波分復(fù)用模塊主要是由光合波器和光濾波器等這些光纖被動元件組成的，針對和纖在線測試方式，F(xiàn)CM可以將OTDR故障掃描信號波與業(yè)務(wù)信號波耦合在一起注入到受測光纖中。通過在遠(yuǎn)端光纜交叉點(diǎn)上設(shè)置FCM，可以實(shí)現(xiàn)跨段在線故障掃描。

3結(jié)語

第6篇：激光檢測技術(shù)范文

關(guān)鍵詞:光纖;混凝土面板;破損檢測

天生橋一級大壩混凝土面板L3/L4接縫在2003－2015年間頻繁出現(xiàn)局部擠壓破損情況，大壩混凝土面板L8/L9接縫在2005－2015年同樣間斷發(fā)生局部擠壓破損，由于壩體沉降變形及溫度膨脹等因素的影響，導(dǎo)致面板出現(xiàn)反復(fù)破損現(xiàn)象。目前大壩面板破損檢查的手段基本是采用水下機(jī)器人檢查結(jié)合人工面板水上檢查方式進(jìn)行。特殊情況下采取潛水員水下檢查。但以上幾種檢查方式的頻率一般為每年1～2次，檢查間隔周期較長。在兩次檢查周期之間如果面板發(fā)生破損則不易被及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，這種情況給大壩安全運(yùn)行造成了一定的安全隱患。同時(shí)使用水下機(jī)器人檢查面板時(shí)，一般情況下檢查至水下10m左右后，面板表面開始出現(xiàn)較厚的浮渣覆蓋在面板上，水下機(jī)器人攝像頭不能看到面板運(yùn)行情況。所以即使有裂縫或者破損發(fā)生，由于面板被浮渣覆蓋，機(jī)器人也不易發(fā)現(xiàn)問題，導(dǎo)致檢查效果受到制約，不能全面了解面板的運(yùn)行狀況。采用潛水員進(jìn)行檢查的方式，潛水員可以通過手觸摸被浮渣覆蓋的面板表面，發(fā)現(xiàn)面板破損情況，但通過潛水員水下檢查效率比較低，而且費(fèi)用比較高，同時(shí)這種檢查方式風(fēng)險(xiǎn)比較高，特別是水深超過30m時(shí)，水下作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)更大，檢查深度受到制約且安全問題比較突出。為了克服以上技術(shù)困難，我們開始探索采用怎樣一種方法可以在面板浮渣較厚的情況下能發(fā)現(xiàn)水下面板裂縫或破損，同時(shí)希望能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)水下面板裂縫和破損情況，以便及時(shí)維護(hù)，為避免安全隱患創(chuàng)造有利條件。經(jīng)過分析研究和現(xiàn)場試驗(yàn)，我們提供一種比較理想的技術(shù)可以克服以上困難，采用光纖測量面板破損技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)面板破損檢測目的［1］。運(yùn)用光纖測距技術(shù)，將光纖埋設(shè)在大壩混凝土面板內(nèi)部，定期測量光纖長度變化情況，當(dāng)面板發(fā)生破損時(shí)，光纖在破損處產(chǎn)生新的斷點(diǎn)，利用光時(shí)域儀測量斷點(diǎn)距離變化則可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)破損現(xiàn)象并計(jì)算出破損位置［2］。同時(shí)光纖測量技術(shù)在面板破損檢測中的運(yùn)用能有效避免深水潛水檢查的安全隱患，增加面板測量頻率，光纖經(jīng)濟(jì)成本較低，安裝工藝簡單，可有效解決水下面板破損監(jiān)測問題。

1光纖測量面板破損技術(shù)

光纖測量大壩混凝土面板破損的原理是將光纖埋設(shè)在大壩面板內(nèi)部，當(dāng)面板混凝土發(fā)生破損時(shí)，光纖因破損發(fā)生位移拉斷光纖，光纖產(chǎn)生新的斷點(diǎn)，采用光時(shí)域測距儀測量從發(fā)射信號到返回信號所用的時(shí)間，再確定光在玻璃物質(zhì)中的速度，就可以計(jì)算出距離，其計(jì)算公式為(1)式(1)中:c為光在真空中的速度;t為信號發(fā)射后到接收到信號(雙程)的總時(shí)間(兩值相乘除以2后就是單程的距離)。因?yàn)楣庠诓Ａе幸仍谡婵罩械乃俣嚷詾榱司_地測量距離，被測的光纖必須要指明折射率(IOR)。IOR由光纖生產(chǎn)商來標(biāo)明。光纖測量面板破損主要通過測量光纖長度的變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)破損情況，并可以通過換算，計(jì)算出面板破損的位置，這種方法的優(yōu)點(diǎn)如下。1)克服面板水下部分浮渣較厚，面板發(fā)生破損不易被發(fā)現(xiàn)的難題。2)光纖可埋設(shè)至水下較深深度，對深水區(qū)域進(jìn)行破損測量，克服潛水員深水面板檢查的高風(fēng)險(xiǎn)問題。3)測量方便簡易，可以通過增加測量頻次，縮短面板檢查周期，及時(shí)掌握面板破損情況，避免安全隱患。4)光纖布設(shè)靈活，測量范圍廣。光纖測量技術(shù)在混凝土面板的運(yùn)用，進(jìn)步之處在于由常規(guī)的布點(diǎn)測量擴(kuò)展至布線測量，通過優(yōu)化布設(shè)方法，可以使測量范圍由線到面，實(shí)現(xiàn)面板全面監(jiān)測。5)光纖埋設(shè)槽尺寸較小，一般為寬0．4cm，深5cm，面板平均深度為60cm，鋼筋保護(hù)層在15～20cm以下，所以不會對面板結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性造成影響，安全可靠。6)經(jīng)濟(jì)合理，光纖成本較低，安裝埋設(shè)工藝簡單，相對于潛水檢查光纖測量裝置不但可以避免風(fēng)險(xiǎn)，且運(yùn)行成本較低。

2安裝埋設(shè)方法

以天生橋一級電站混凝土面板堆石壩為例，安裝埋設(shè)方法如下。1)天生橋一級死水位為731m高程，在上游庫水位到達(dá)較低高程時(shí)由潛水員下潛作業(yè)，用高壓水泵沖洗L3/L4面板接縫左右各1m，將面板表面浮渣清理干凈。2)潛水員下潛至710m高程，710m高程為歷年檢查發(fā)現(xiàn)面板擠壓破損的最低位置，在L3/L4面板接縫左右各50cm處開設(shè)光纖槽，光纖槽尺寸為寬0．4cm，深5cm，光纖槽長度為710m高程至780m高程，如圖1所示。潛水員將光纖埋設(shè)在光纖槽內(nèi)，用環(huán)氧砂漿回填。在棧橋設(shè)置集線箱，光纖另一端從710m高程引出經(jīng)面板表面接至集線箱內(nèi)以便測量。這種埋設(shè)方法的原理在于:如果光纖任意一點(diǎn)發(fā)生破損斷點(diǎn)，光纖可由另一端繼續(xù)測量從而可以實(shí)現(xiàn)此條檢測線路的多次測量，提高光纖測量使用率，如圖2、圖3所示。3)光纖的選型應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際，重點(diǎn)關(guān)注所選光纖的拉應(yīng)力應(yīng)等于或小于所埋設(shè)的大壩混凝土面板拉應(yīng)力，這樣才能保證在混凝土面板發(fā)生破損的時(shí)候光纖同步被拉斷。4)工程施工分水上和水下兩部分。①水上部分。首先對面板混凝土進(jìn)行鑿除和表面修整，然后水上部分回填C25混凝土，用鋼絲刷對面板凹坑進(jìn)行清理，水上部分可用鋼絲刷或者電動刷將凹坑部分混凝土表面清理干凈，底部用水泥∶903乳膠=1∶0．5(重量比)的903聚合物水泥漿對待處理的凹坑混凝土基面進(jìn)行打底(主要目的是回填混凝土與面板混凝土的粘結(jié)能力)?；靥頒25混凝土，具體混凝土級配為W325水泥∶W細(xì)沙∶W石子∶W水=1∶1．73∶4．05∶0．55，混凝土終凝后進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為一周;接縫混凝土表面達(dá)到干燥后，涂刷SR底膠。②水下部分。對面板混凝土進(jìn)行鑿除和表面修整，用鋼絲刷對面板凹坑進(jìn)行清理，用鋼絲刷將凹坑部分混凝土表面清理干凈，采用水下不分散聚合物混凝土(PBM)進(jìn)行回填，用環(huán)氧涂料進(jìn)行封邊。配料:根據(jù)現(xiàn)場的氣溫情況，調(diào)整PBM聚合物混凝土的流動度，使其在水下能達(dá)到自密實(shí)、自流平的效果。基本材料配比如表1。安裝時(shí)應(yīng)注意在底部整平1～2cm，避免光纖折斷。5)光時(shí)域儀的品牌有中國41所、中電34所、天津德力、日本安立、日本橫河、美國信維、加拿大EXFO，美國JDSU等可根據(jù)工程情況對比選擇。

3光纖選型

測量光纖采用直徑為2．8、2．0、0．9mm的光纖試驗(yàn)，2．8、2．0mm為GJFJV單芯光纜，使用單根900μm阻燃緊套光纖作為光傳輸介質(zhì)，外敷一層芳綸作為受力加強(qiáng)單元，最外擠制一層聚氯乙烯(PVC)護(hù)套而成，如圖4所示。0．9mm為GJFJV單芯光纜使用單根900μm阻燃緊套光纖作為光傳輸介質(zhì)，裸纖外層只有一層聚氯乙烯(PVC)護(hù)套。通過如下方法進(jìn)行光纖測量選型試驗(yàn)。1)制作混凝土試塊模型1，長50cm、寬30cm、高50cm，混凝土強(qiáng)度等級為C25，分別在4個角距離混凝土試塊距離邊緣5cm處埋設(shè)4條規(guī)格為2．8、2．0、0．9、0．9mm的光纖;混凝土試塊內(nèi)預(yù)設(shè)角鋼和套管螺栓，待混凝土試塊經(jīng)過28d養(yǎng)護(hù)后，用扳手?jǐn)Q動螺栓，使混凝土試塊產(chǎn)生拉應(yīng)力，直至混凝土試塊被拉裂為止，試驗(yàn)結(jié)果為2．8mm光纖未被拉斷，2．0mm光纖在開合度超過6cm左右時(shí)才被拉斷，0．9mm光纖在開合度超過0．5cm時(shí)被拉斷。2)制作混凝土試塊模型2，長40cm、寬15cm、高15cm，混凝土強(qiáng)度等級為C25，在距離混凝土試塊距離邊緣5cm處開設(shè)光纖槽，光纖槽尺寸為寬0．4cm，深5cm，埋設(shè)2條規(guī)格為2．0mm、0．9mm的光纖，用環(huán)氧砂漿回填，混凝土試塊內(nèi)預(yù)設(shè)角鋼和套管螺栓，待混凝土試塊經(jīng)過28d養(yǎng)護(hù)后，用扳手?jǐn)Q動螺栓，使混凝土試塊產(chǎn)生拉應(yīng)力，直至混凝土試塊被拉裂為止，試驗(yàn)結(jié)果為2．0mm光纖未被拉斷，0．9mm光纖在開合度超過0．5cm時(shí)被拉斷;試驗(yàn)采用的光時(shí)域儀為AQ1200OTDR光時(shí)域反射儀，量程為0．5～200km，精度1m［3］。所以試驗(yàn)時(shí)增加了一條1．5km的測試裸纖，采用FC接頭。

4結(jié)語

光纖自1870年英國物理學(xué)家丁達(dá)爾發(fā)明以來，在通訊、醫(yī)學(xué)、藝術(shù)、傳感器等諸多方面得到了廣泛的運(yùn)用，光纖測量技術(shù)在混凝土面板的運(yùn)用主要是利用了光纖最基本的原理，通過光時(shí)域測距儀測量從發(fā)射信號到返回信號所用的時(shí)間，再確定光在玻璃物質(zhì)中的速度，就可以計(jì)算出距離，通過光纖長度的變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)面板破損情況，并可以通過換算，計(jì)算出面板破損的位置。面板光纖選型主要注意抗拉性能要小于等于面板混凝土的抗拉性能，通過試驗(yàn)得出埋設(shè)光纖應(yīng)選用0．9mmGJFJV單芯單模光纖。本光纖測量方法已申請專利，專利號為CN201120527126．6，這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于可以克服水下檢查的諸多困難，縮短檢查周期和檢查費(fèi)用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)面板破損情況，同時(shí)通過合理的布設(shè)，可以將面板觀測線條化，甚至網(wǎng)格化以達(dá)到更全面掌握混凝土面板運(yùn)行的目的，為大壩混凝土面板檢測提供一種操作簡便、費(fèi)用較低的觀測方法。

參考文獻(xiàn):

［1］郭利超，馬朝霞，周云鋒，等．通信光纜監(jiān)測管理一體化平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．計(jì)算機(jī)測量與控制，2012，20(8):2213－2216

［2］秦雙華．OTDR測試原理與常見測試曲線簡析［J］．有線電視技術(shù)，2012(3):110－113

第7篇：激光檢測技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：光柵尺；定位精度；誤差補(bǔ)償

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著現(xiàn)代制造業(yè)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床作為一種機(jī)電設(shè)備越來越多地被廣泛應(yīng)用。數(shù)控機(jī)床的高精度最終是要靠機(jī)床本身的精度來保證，數(shù)控機(jī)床精度包括幾何精度和切削精度。機(jī)床在使用一段時(shí)間后，處在非正常超性能工作狀態(tài)，甚至超出其潛在承受能力。因此新機(jī)床在使用半年后需再次進(jìn)行精度檢測，之后可每年檢測一次。定期檢測機(jī)床誤差并及時(shí)校正螺距、反向間隙等可切實(shí)改善生產(chǎn)使用中的機(jī)床精度，改善零件加工質(zhì)量，提高機(jī)床利用率。因此，數(shù)控機(jī)床精度檢驗(yàn)對初始使用的數(shù)控機(jī)床及維修調(diào)整后機(jī)床的技術(shù)指標(biāo)恢復(fù)是很重要的。精度檢測內(nèi)容主要包括數(shù)控機(jī)床的幾何精度、定位精度和切削精度。

機(jī)床幾何精度檢驗(yàn)，又稱靜態(tài)精度檢驗(yàn)，是綜合反映機(jī)床關(guān)鍵零部件經(jīng)組裝后的綜合幾何形狀誤差。數(shù)控機(jī)床的幾何精度的檢驗(yàn)工具和檢驗(yàn)方法類似于普通機(jī)床，但檢測要求更高。常用的檢測工具有精密水平儀、精密方箱、數(shù)控機(jī)床直角尺、平尺、平行光管、千分表、測微儀及高精度主軸心棒等。檢測工具的精度必須比所測的幾何精度高一個等級。

數(shù)控機(jī)床定位精度，是指機(jī)床各坐標(biāo)軸在數(shù)控裝置控制下運(yùn)動所能達(dá)到的位置精度。數(shù)控機(jī)床的定位精度又可以理解為機(jī)床的運(yùn)動精度，因此定位精度決定于數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)械傳動誤差。機(jī)床各運(yùn)動部件的運(yùn)動是在數(shù)控裝置的控制下完成的，各運(yùn)動部件所能達(dá)到的精度直接反映加工零件所能達(dá)到的精度，所以，定位精度是一項(xiàng)很重要的檢測內(nèi)容。

機(jī)床精度的檢測工具有各自不同的特點(diǎn)，如塊規(guī)檢測精度時(shí)比較繁瑣，精度不高；而激光干涉儀檢測成本較高，本文提供了一種相對簡易的一種精度檢驗(yàn)方法，即利用數(shù)顯光柵尺進(jìn)行機(jī)床定位精度檢測。數(shù)顯光柵尺通常安裝于普通車床、普通銑床、普通磨床等機(jī)床上，目的是精確定位以提高加工精度，最大的好處是實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)測量。利用這個原理，我們就可以選用高精度的光柵尺作為機(jī)床的精度檢驗(yàn)工具。用于精度檢測時(shí)可以直接購買數(shù)顯光柵尺成品，也可以購買光柵尺自行設(shè)計(jì)數(shù)碼顯示部分。

下面就數(shù)顯光柵尺選型、安裝等內(nèi)容進(jìn)行了探討，可能有不周之處，請讀者不吝賜教。

1 數(shù)顯光柵尺基本原理與選型

1.1 數(shù)顯光柵尺的基本原理

數(shù)顯光柵尺的工作原理，是由一對光柵副中的主光柵和副光柵進(jìn)行相對位移時(shí)，在光的干涉與衍射共同作用下產(chǎn)生黑白相間的規(guī)則條紋圖形，稱之為莫爾條紋。經(jīng)過光電器件轉(zhuǎn)換使黑白相同的條紋轉(zhuǎn)換成正弦波變化的電信號，再經(jīng)過放大器放大，整形電路整形后，得到兩路相差為90度的正弦波或方波，送入光柵數(shù)顯表計(jì)數(shù)顯示。

1.2 數(shù)顯光柵尺選型

光柵尺準(zhǔn)確度等級是首先要考慮,要達(dá)到±0.0005mm以上精度。高準(zhǔn)確度等級的選擇可提高機(jī)床線性坐標(biāo)軸的測量的定位精度、重復(fù)定位精度，值得注意的是在選用高精度光柵尺時(shí)要考慮光柵尺的熱性能，即要求光柵尺的刻線載體的熱膨脹系數(shù)與機(jī)床光柵尺安裝基體的熱膨脹系數(shù)相一致，以克服由于溫度引起的熱變形。光柵尺的測量方式分和絕對式光柵尺兩種，作為機(jī)床精度檢測的數(shù)顯光柵尺可以選擇絕對式光柵尺，在光柵尺通電的同時(shí)后續(xù)電子設(shè)備即可獲得位置信息，不需要移動坐標(biāo)軸找參考點(diǎn)位置，絕對位置值從光柵尺讀數(shù)上直接獲得。

2 數(shù)顯光柵尺的檢測結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

光柵尺的檢測結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與安裝比光柵尺選型更重要，如果處理不當(dāng)，會嚴(yán)重影響光柵尺的檢測精度。

2.1 行走姿勢中驅(qū)動軸線與載重中點(diǎn)位置的重合度要求較高，要求驅(qū)動軸線盡量與載重中點(diǎn)位置重合。兩條導(dǎo)軌阻尼特性的一致性也是一項(xiàng)很重要的影響因素，兩條導(dǎo)軌阻尼特性的不一致也很容易造成物體出現(xiàn)擺動的現(xiàn)象。

2.2 光柵尺的安裝位置盡可能靠近驅(qū)動軸線大多數(shù)機(jī)床的線性坐標(biāo)軸驅(qū)動系統(tǒng)一般都是運(yùn)用精密滾珠絲杠副，理論上要求光柵尺盡量安裝在靠近絲杠副軸線的位置上，這樣的話光柵尺的安裝符合才會阿貝誤差最小化的原則，即要求光柵尺安裝位置靠近控制軸的工作基準(zhǔn)面，距離越近則阿貝誤差越小，光柵尺控制的位置精度越高，檢測出來的機(jī)床定位精度越好。

2.3 數(shù)顯光柵尺定尺、滑尺的支架要具有足夠剛性和強(qiáng)度

光柵尺安裝位置要有足夠剛性和強(qiáng)度也是保證光柵尺正常工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。光柵尺是通過光電掃描原理來工作的，因此光柵尺不能處于強(qiáng)振動狀態(tài)，振動引起光源不穩(wěn)定影響光柵尺的控制精度。所以安裝位置最好與機(jī)床的堅(jiān)固鑄件為一體，連接剛性足，以防止結(jié)合與連接處產(chǎn)生薄弱環(huán)節(jié)引起強(qiáng)振動影響光柵尺的正常工作，最終導(dǎo)致加工中心定位精度的降低。

3 數(shù)顯光柵尺安裝方式

一般將主尺與讀數(shù)頭安裝在機(jī)床的床身上，副尺安裝在工作臺上隨機(jī)床走刀而動。其安裝方式的選擇必須注意切屑、切削液及油液的濺落方向。

3.1 數(shù)顯光柵尺的安裝基面

安裝時(shí)不能直接將傳感器安裝在粗糙不平的機(jī)床身上，更不能安裝在打底涂漆的機(jī)床身上。光柵主尺及讀數(shù)頭分別安裝在機(jī)床相對運(yùn)動的兩個部件上。用千分表檢查機(jī)床工作臺的主尺安裝面與導(dǎo)軌運(yùn)動的方向平行度。千分表固定在床身上，移動工作臺，要求達(dá)到平行度為0.1mm/1000mm以內(nèi)。

3.2 主尺與位移傳感器讀數(shù)頭的安裝

將光柵主尺用M4螺釘上在機(jī)床安裝的機(jī)床的安裝面上，但不要上緊，把千分表固定在床身上，移動工作臺，用千分表測量主尺平面與機(jī)床導(dǎo)軌運(yùn)動方向的平行度，調(diào)整主尺M(jìn)4螺釘位置，使主尺平行度滿足0.1mm/1000mm以內(nèi)時(shí)，把螺釘徹底上緊。在安裝讀數(shù)頭時(shí)，首先應(yīng)保證讀數(shù)頭的基面達(dá)到安裝要求，然后再安裝讀數(shù)頭，其安裝方法與主尺相似。最后調(diào)整讀數(shù)頭，使讀數(shù)頭與光柵主尺平行度保證在0.1mm之內(nèi)，其讀數(shù)頭與主尺的間隙控制在1～1.5mm以內(nèi)。

3.3 限位裝置

數(shù)顯光柵尺全部安裝完以后，一定要在機(jī)床導(dǎo)軌上安裝限位裝置，用戶在選購光柵線位移傳感器時(shí)，應(yīng)盡量選用超出機(jī)床加工尺寸100mm左右的光柵尺，以免機(jī)床加工產(chǎn)品移動時(shí)讀數(shù)頭沖撞到主尺兩端，從而損壞光柵尺。

3.4 安裝檢查

安裝完畢后，可接通數(shù)顯表，移動工作臺，觀察數(shù)顯表計(jì)數(shù)是否正常。 在機(jī)床上選取一個參考位置，來回移動工作點(diǎn)至該選取的位置。數(shù)顯表讀數(shù)應(yīng)相同（或回零）。另外也可使用千分表，使千分表與數(shù)顯表同時(shí)調(diào)至零，往返多次后回到初始位置，觀察數(shù)顯表與千分表的數(shù)據(jù)是否一致。

4 數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整

一般的數(shù)控系統(tǒng)都具有常用的補(bǔ)償功能，如對刀點(diǎn)位置偏差補(bǔ)償，刀具半徑補(bǔ)償、刀位半徑補(bǔ)償、機(jī)械反向間隙參數(shù)補(bǔ)償?shù)雀鞣N自動補(bǔ)償功能。通過本方法實(shí)測機(jī)床定位精度數(shù)數(shù)值，利用機(jī)床控制系統(tǒng)中設(shè)置的系統(tǒng)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)精度誤差的自動補(bǔ)償。其過程為實(shí)測各運(yùn)動軸的間隙誤差值，然后通過控制面板鍵入控制單元即可。

參考文獻(xiàn)

[1]何龍著.數(shù)控設(shè)備調(diào)試與維護(hù)[M].重慶：西南交通大學(xué)出版社，2006，（8）.

第8篇：激光檢測技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】 光電檢測技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 教學(xué)方法 評價(jià)與效果

《光電檢測技術(shù)》將光學(xué)技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，與人類的生產(chǎn)和生活緊密聯(lián)系，是光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生必須掌握的一門知識。為了加強(qiáng)課程的實(shí)踐性，使學(xué)生在學(xué)習(xí)課本上基本的理論知識外能夠?qū)W以致用，組織《光電檢測技術(shù)》課程設(shè)計(jì)就凸顯出其必要性，而在課程設(shè)計(jì)中選題尤為重要。在課程改革和提倡素質(zhì)教育的背景下，傳統(tǒng)的滿堂灌的教學(xué)方法早已不適用。為了在教學(xué)過程中提高課程教學(xué)的質(zhì)量，就需要教育者們在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)手段的選擇方面進(jìn)行探索和改革。

1 《光電檢測技術(shù)》課程設(shè)計(jì)的選題

《光電檢測技術(shù)》是一門理論性和應(yīng)用型都很強(qiáng)的學(xué)科，學(xué)生在學(xué)習(xí)起來比較難，但它的應(yīng)用范圍很廣，與人們的生產(chǎn)和生活密切聯(lián)系。如果能加強(qiáng)《光電檢測技術(shù)》課程的實(shí)踐性，在教授理論知識同時(shí)，讓學(xué)生自己動手實(shí)踐，親自體驗(yàn)光電檢測技術(shù)的奧妙，這將大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，既能鞏固理論知識，又能把理論和實(shí)踐緊密地結(jié)合起來。組織《光電檢測技術(shù)》課程設(shè)計(jì)對于提高《光電檢測技術(shù)》課程的實(shí)踐性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力具有重要作用，而在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)課程設(shè)計(jì)的選題尤為重要。

首先，老師應(yīng)該提供可供學(xué)生選擇的題目。很多老師都有自己的科研項(xiàng)目，在組織課程設(shè)計(jì)時(shí)老師可以把科研和教學(xué)結(jié)合起來，把與科研項(xiàng)目有關(guān)的內(nèi)容作為學(xué)生課程設(shè)計(jì)的題目。

第二，學(xué)生在選題的時(shí)候，要把老師提供的題目范圍、自己的興趣和實(shí)踐能力三者結(jié)合起來綜合考慮，這對促進(jìn)課程設(shè)計(jì)的成功意義重大。

最后，學(xué)生根據(jù)自己的選題，利用圖書館、互聯(lián)網(wǎng)中的資源結(jié)合自己的所學(xué)，按照老師的設(shè)計(jì)要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成課程設(shè)計(jì)。

2 《光電檢測技術(shù)》課程教學(xué)方法

2.1 合理選擇與安排教學(xué)內(nèi)容

光電檢測技術(shù)內(nèi)容多而復(fù)雜，不僅涉及到光學(xué)和電子學(xué)，還與計(jì)算機(jī)等其他學(xué)科緊密聯(lián)系。在學(xué)校規(guī)定的課時(shí)內(nèi)完成這門課程的學(xué)習(xí)，時(shí)間緊、任務(wù)重，學(xué)生學(xué)習(xí)起來難度很大。只有合理選擇和安排教學(xué)內(nèi)容，才能在有限的時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)。

首先，在授課的開始，就應(yīng)該讓學(xué)生從整體上把握光電檢測技術(shù)，讓學(xué)生理解各章節(jié)之間的內(nèi)在聯(lián)系，形成完整的知識結(jié)構(gòu)體系。

其次，光電檢測技術(shù)知識面太廣，在教學(xué)中如果“胡子眉毛一把抓”，學(xué)生們會覺得知識亂而雜，所以，在教授這門課程時(shí)要采取“彈鋼琴”的辦法，去粗取精，少講精講，突出教學(xué)重點(diǎn)。

最后，光電檢測技術(shù)與最新技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，但是課本上的知識比較陳舊，與時(shí)展脫節(jié)，這就對授課老師提出了新要求。老師不僅要精通于課程內(nèi)的知識，還要與時(shí)俱進(jìn)，了解最新科研結(jié)果和光電檢測技術(shù)的發(fā)展方向，并及時(shí)給學(xué)生進(jìn)行補(bǔ)充。另外老師自己也可以申請科研項(xiàng)目，提高自己的科研能力，把自己的教學(xué)科研結(jié)合起來。

2.2 加強(qiáng)理論教學(xué)，開展啟發(fā)式教學(xué)

光電檢測技術(shù)本身理論性很強(qiáng)，而且它涉及的知識面廣，知識點(diǎn)多而零散，學(xué)生理解和記憶起來很有難度。為了提高教學(xué)效率，老師應(yīng)當(dāng)能夠幫助學(xué)生建構(gòu)光電檢測技術(shù)知識的整體框架，在講解具體知識時(shí)要能夠去粗取精，把復(fù)雜的知識簡單化，鞏固學(xué)生的理論知識基礎(chǔ)。另外，老師應(yīng)該認(rèn)真地組織教學(xué)活動，設(shè)計(jì)教學(xué)活動的各個環(huán)節(jié)，使原本枯燥的課堂富有趣味性。

啟發(fā)式教學(xué)中，老師只是起到指向性作用，老師從課堂的主導(dǎo)者轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂的參與者，學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，這充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體性，符合新課改的要求。另外，啟發(fā)式教學(xué)由老師提出問題，并引導(dǎo)學(xué)生思考，一步步接近正確答案，這個過程本身有利于讓學(xué)生養(yǎng)成自己動腦思考和自主學(xué)習(xí)習(xí)慣。

2.3 借助多媒體手段，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)的板書相比具有其獨(dú)特的優(yōu)勢。傳統(tǒng)板書的書寫占用了課堂的大量時(shí)間，且主要起到書寫提綱的作用；多媒體技術(shù)本身方便快捷節(jié)省了書寫板書的時(shí)間，提高了教學(xué)效率。另外，多媒體技術(shù)具有圖、文、聲、像等多種效果，一方面可以增加課堂的趣味性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，把抽象知識具體化，方便學(xué)生理解和記憶，大大改善教學(xué)效果；另一方面，又可以擴(kuò)大教學(xué)的信息量，豐富課堂內(nèi)容。例如，通過多媒體動畫來介紹和演示光電效應(yīng)能夠讓學(xué)生通過自己的感官來親自體驗(yàn)光電效應(yīng)，使原本抽象的知識形象生動，既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，又能加深學(xué)生對課本理論知識的理解和記憶。

2.4 加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，鞏固理論知識

真理必須能夠經(jīng)受得起實(shí)踐的檢驗(yàn)，《光電檢測技術(shù)》具有很強(qiáng)的應(yīng)用性，所以在教學(xué)活動中加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，這對學(xué)生學(xué)以致用意識的形成和學(xué)生動手能力的培養(yǎng)具有重要意義。例如，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了讓學(xué)生按照課本上寫好的內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)外，老師還可以讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇一個主題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣既能完成教學(xué)任務(wù)又能使課本上的理論知識得到鞏固，還能培養(yǎng)學(xué)生用學(xué)到的知識解決實(shí)際問題的能力。另外，老師在教授理論知識時(shí)，可以舉一些與實(shí)際生活相聯(lián)系的例子，或者給學(xué)生布置任務(wù)，讓學(xué)生通過自己實(shí)踐來驗(yàn)證課本上的理論知識。總之，在課程實(shí)施中應(yīng)該把理論和實(shí)際緊密聯(lián)系起來。

3 《光電檢測技術(shù)》課程探索的評價(jià)與效果

筆者認(rèn)真研讀了相關(guān)學(xué)者文獻(xiàn)資料，并根據(jù)自己教學(xué)實(shí)踐，認(rèn)為進(jìn)行課題設(shè)計(jì)，合理組織安排教學(xué)內(nèi)容，選擇科學(xué)的教學(xué)方法，進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，把理論應(yīng)用于實(shí)踐對于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂的教學(xué)效率，改善教學(xué)效果具有重要意義。在實(shí)踐中，學(xué)生改變了對《光電檢測技術(shù)》的刻板印象，在學(xué)習(xí)的過程中感受到了《光電檢測技術(shù)》的神奇性和課程的活力。

4 結(jié)語

《光電檢測技術(shù)》課程是一門理論性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，也是廣大理工科學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握的專業(yè)知識。針對這樣一門內(nèi)容廣，知識點(diǎn)多的課程，眾多學(xué)者們一直在探索如何從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段上進(jìn)行改革，使《光電檢測技術(shù)》課程具有活力和吸引力。

參考文獻(xiàn)：

第9篇：激光檢測技術(shù)范文

關(guān)鍵字：激光跟蹤儀 校準(zhǔn)技術(shù) 機(jī)床

1.引言

高精度加工設(shè)備經(jīng)過一段時(shí)間的使用以后，由于使用中的磨損、變形和環(huán)境等因素會導(dǎo)致加工設(shè)備的加工精度大幅度降低，所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品精度也會降低。隨著我國現(xiàn)代制造業(yè)的高速發(fā)展和加工訂單的不斷增多，對這些加工設(shè)備進(jìn)行檢測的要求也越來越高，而以往的檢測手段很難滿足現(xiàn)代工業(yè)檢測的需要。目前，笛卡爾三坐標(biāo)測量機(jī)及現(xiàn)場測量夾具主要用于測量機(jī)床幾何精度，而笛卡爾三坐標(biāo)測量機(jī)由于三根導(dǎo)軌和安裝環(huán)境的限制導(dǎo)致其量程受限，而且測量效率相對比較低，并且只能進(jìn)行小樣本檢測，對于高頻次的故障容易漏檢;特別是不能進(jìn)行現(xiàn)場測量，無法對生產(chǎn)車間的機(jī)床進(jìn)行有效地精度檢測。因此，如何才能有效、精確的對機(jī)床加工設(shè)備進(jìn)行檢測已經(jīng)成為當(dāng)前必須解決的難題。激光跟蹤測量系統(tǒng)在解決該難題時(shí)提供了新的方法。激光跟蹤測量系統(tǒng)是一種新型的三維測量系統(tǒng)目前己被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的檢測中。

2.激光跟蹤儀校準(zhǔn)技術(shù)

2.1 激光跟蹤儀誤差分析

當(dāng)對同一量值進(jìn)行反復(fù)多次的測量時(shí)，會得到一系列有規(guī)律的不同測量值(通常稱為測量列)，每個測量值都是包含一定的誤差，這些誤差是隨機(jī)出現(xiàn)的，即前一個誤差與下一個誤差之間不存在任何的關(guān)系，也就是說不能預(yù)測下一個誤差的大小和方向。但是對于誤差的總體來說，卻具有一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。隨機(jī)誤差是由很多目前還沒有掌握或不便掌握的微小因素所構(gòu)成。激光跟蹤儀測量裝置方面的因素包括零部件配合的不穩(wěn)定性、零部件的磨損變形等。環(huán)境方面的因素是指溫度的波動、濕度和氣壓變化、灰塵以及地基的不穩(wěn)等;人員方面的因素是指測量人員在測量和讀數(shù)時(shí)的不穩(wěn)定。

系統(tǒng)誤差是由一些按確定規(guī)律變化或固定不變的因素所引起，這些誤差因素是可以掌握和控制的。這些誤差包括像激光跟蹤儀零件制造和安裝不正確，垂直軸與水平軸不正交、跟蹤鏡不通過水平軸與垂直軸的交點(diǎn)、出射激光與垂直軸正交時(shí)，垂直度盤的指示光柵與垂直軸不平行等都是激光跟蹤儀設(shè)計(jì)上的缺陷;測量時(shí)的實(shí)際溫度對標(biāo)準(zhǔn)溫度的偏差、測量過程中溫度、濕度等按一定規(guī)律變化的誤差。采用近似測量方法或近似的計(jì)算公式等引起的誤差。

2.2激光跟蹤儀校準(zhǔn)

激光跟蹤儀校準(zhǔn)有兩點(diǎn)校準(zhǔn)法、雙面測量法等。根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，采用與高精度(2.7 um)的GS9127型三坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)進(jìn)行比對來完成校準(zhǔn)工作。具體方法為:CMM分別做X, Y, Z軸向運(yùn)動，反射鏡(SMR)固定在測頭上，而激光跟蹤儀安裝在距CMM工作臺5m處，CMM提供標(biāo)準(zhǔn)長度，激光跟蹤儀給出實(shí)測值，經(jīng)比較計(jì)算后可得到不同位置的距離誤差。

為了校驗(yàn)LTS的激光干涉儀測量的長度，將LTS放置在CMM的X軸延長線上，CMM沿X軸向運(yùn)動100 mm，步距為100 mm。跟蹤頭沿光軸向跟蹤SMR，采集各點(diǎn)坐標(biāo)，經(jīng)計(jì)算得到長度誤差。結(jié)果顯示，最大長度誤差為14.9um，稍微超過了儀器的出廠精度。

為了校驗(yàn)LTS的方位角度，使CMM沿Y軸向運(yùn)動1000mm，步距為100 mm，如圖1所示。LTS跟蹤頭繞方位軸轉(zhuǎn)動，跟蹤SMR并給出實(shí)測值，經(jīng)計(jì)算得到長度誤差。結(jié)果顯示，最大的長度誤差為14.2um ,滿足儀器的設(shè)計(jì)精度。根據(jù)二角幾何關(guān)系，可以算出角度誤差。

圖1 激光跟蹤儀角度校準(zhǔn)

3.機(jī)床檢測

利用激光跟蹤儀對某大型機(jī)床進(jìn)行現(xiàn)場檢測。機(jī)床誤差的檢測方法可以分為單項(xiàng)誤差測量和綜合誤差測量兩種，單項(xiàng)誤差測量就是檢測各項(xiàng)誤差的分量，而綜合誤差檢測是檢測機(jī)床作圓插補(bǔ)運(yùn)動時(shí)的輪廓精度。一般來講，單項(xiàng)誤差測量更精確，其測量原理更簡單明了。因此，我們測量車床溜板箱上工作平臺在橫向(X軸)和縱向(Y軸)方向的移動直線度。

在測量該臥式車床之前，首先，需要根據(jù)現(xiàn)場工作環(huán)境確定激光跟蹤儀的安裝位置，并放置好儀器。要求盡量安放在風(fēng)速較小、無塵、無熱源、無干擾的位置，確保測量的順利進(jìn)行;其次，通過內(nèi)置的電子水平儀將激光跟蹤頭調(diào)整到水平狀態(tài);最后，通過對激光跟蹤儀進(jìn)行定點(diǎn)誤差補(bǔ)償，減小激光跟蹤儀的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，消除溫度和濕度對測量的影響，從而提高機(jī)床測量精度。本次檢測機(jī)床，激光跟蹤儀放置在距車床約3m處。然后檢查儀器的各種連接線路，確保正確后打開儀器并進(jìn)行定點(diǎn)補(bǔ)償;補(bǔ)償完畢后，設(shè)置測量模式。

使機(jī)床溜板箱工作臺分別沿X軸運(yùn)動和沿Y軸運(yùn)動。靶鏡固定在車床溜板箱工作平臺上，車床提供標(biāo)準(zhǔn)長度，激光跟蹤儀測出各點(diǎn)的空間位置，并擬合成直線，用CAM 2rneasure軟件功能得出各段直線的水平面直線度。車床溜板箱工作臺沿X軸向進(jìn)給距離600mm,步距6mm,激光跟蹤儀在IMF測量模式下采集數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)(各點(diǎn)的實(shí)際空間坐標(biāo))擬合成直線，然后用自帶軟件計(jì)算出此方向上的水平面直線度，通過數(shù)據(jù)處理，得到進(jìn)給不同距離的直線度誤差曲線。記過計(jì)算分析得到，在IFM測量模式下，工作臺最大行程的水平面直線度為0.0714mm，在600mm的行程內(nèi)最大水平面直線度為0.0654mm。在與該車床設(shè)計(jì)說明書上的允許誤差進(jìn)行比較，機(jī)床工作臺在X軸方向的直線度不滿足使用加工精度要求，建議廠方對其進(jìn)行再調(diào)整。同理，對Y軸進(jìn)行檢測其結(jié)果為精度滿足使用要求。

4.總結(jié)

利用便攜式的激光跟蹤儀高效地對生產(chǎn)現(xiàn)場的大型機(jī)床進(jìn)行檢測。激光跟蹤儀檢測結(jié)果表明，車床刀具工作臺在X軸進(jìn)給方向直線度不滿足要求，需要進(jìn)行調(diào)整;而在Y軸也即床身導(dǎo)軌的直線度滿足使用要求，勿需進(jìn)行調(diào)整。激光跟蹤儀不僅能對現(xiàn)場的機(jī)床進(jìn)行快速的精度檢測，而目也能對不易搬動的夾具和生產(chǎn)線進(jìn)行測量。

參考文獻(xiàn)：

1.陳素艷，激光跟蹤測量系統(tǒng)的原理及其在機(jī)床檢測中的應(yīng)用工具技術(shù) 2008

2.孫大許，激光跟蹤側(cè)量系統(tǒng)原理及在制造業(yè)中的應(yīng)用 機(jī)械 2005

3）計(jì)算特征值和貢獻(xiàn)率

表 5 旋轉(zhuǎn)后的主成分特征值

由圖表可以看出，前四個主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率以及達(dá)到 ，因此取取前四個主成分來進(jìn)行評價(jià)。

4）最大方差正交旋轉(zhuǎn)

在分析過程中采用最大方差正交旋轉(zhuǎn)法，得到8種重金屬元素旋轉(zhuǎn)后的主成分載荷矩陣，見表6。

表6旋轉(zhuǎn)后的主成分載荷矩陣

通過最大方差正交旋轉(zhuǎn)，我們觀察得到，在第一主成分上有相對較高載荷的是 ，在第三主成分上有相對較高載荷的是 ，在第四主成分上有相對較高載荷的是 ，值得注意的是 和 對四種主成分的載荷相差不大，這說明 和 土壤含量可能受多種因素影響。

5)主成分綜合評分

四種主成分在各個功能區(qū)的得分，見表7

表7 四大主成分在五個功能區(qū)中的得分

5）模型結(jié)果分析

由第一主成分在不同功能區(qū)的平均得分情況可以得出第一主成分在工業(yè)區(qū)得分最高，則說明 三種重金屬元素的污染最主要是由工業(yè)區(qū)的活動造成的，如工業(yè)廢氣、廢水、廢渣的排放等原因。在主干道路上和生活區(qū)也有較高的得分，則有較大把握說明 三種重金屬元素的污染與機(jī)動車輛的運(yùn)動、車輛的機(jī)械磨損以及生活廢棄物的堆放有關(guān)。

由第三主成分在不同功能區(qū)的平均得分情況易得第三主成分在工業(yè)區(qū)和公共綠地區(qū)的得分相對較高，則有較大把握說明 元素的污染與工業(yè)區(qū)礦場開采，含砷廢水、煙塵的排放以及農(nóng)藥噴灑有關(guān)系。

由第四主成分在不同功能區(qū)的得分情況可以看出第四主成分在工業(yè)區(qū)得分相對較高，有較大把握說明 重金屬元素與工業(yè)廢氣、廢水、廢渣的不當(dāng)排放有關(guān)。

綜上所述，我們可以該城區(qū)重金屬污染主要來源于工業(yè)區(qū)“三廢”的排放所產(chǎn)生的重金屬積累。

參考文獻(xiàn)：