تكنولوجيا الكشف الكهروضوئية مفصلة الجزء الثاني

مقدمة لتكنولوجيا الاختبار الكهروضوئي
تعد تقنية الكشف الكهروضوئي إحدى التقنيات الرئيسية لتكنولوجيا المعلومات الكهروضوئية، والتي تشمل بشكل أساسي تكنولوجيا التحويل الكهروضوئي والحصول على المعلومات البصرية وتكنولوجيا قياس المعلومات البصرية وتكنولوجيا المعالجة الكهروضوئية لمعلومات القياس. مثل الطريقة الكهروضوئية لتحقيق مجموعة متنوعة من القياسات الفيزيائية، والإضاءة المنخفضة، وقياس الإضاءة المنخفضة، وقياس الأشعة تحت الحمراء، والمسح الضوئي، وقياس تتبع الضوء، وقياس الليزر، وقياس الألياف البصرية، وقياس الصورة.

تجمع تقنية الكشف الكهروضوئي بين التكنولوجيا البصرية والتكنولوجيا الإلكترونية لقياس الكميات المختلفة، والتي تتميز بالخصائص التالية:
1. دقة عالية. دقة القياس الكهروضوئي هي الأعلى بين جميع أنواع تقنيات القياس. على سبيل المثال، يمكن أن تصل دقة قياس الطول باستخدام قياس التداخل بالليزر إلى 0.05μm/m؛ يمكن تحقيق قياس الزاوية عن طريق طريقة صريف تموج في النسيج. يمكن أن تصل دقة قياس المسافة بين الأرض والقمر بطريقة المدى بالليزر إلى 1 متر.
2. سرعة عالية. القياس الكهروضوئي يأخذ الضوء كوسيط، والضوء هو أسرع سرعة انتشار بين جميع أنواع المواد، وهو بلا شك الأسرع في الحصول على المعلومات ونقلها بالطرق البصرية.
3. مسافة طويلة، مجموعة كبيرة. الضوء هو الوسيلة الأكثر ملاءمة للتحكم عن بعد والقياس عن بعد، مثل توجيه الأسلحة والتتبع الكهروضوئي والقياس عن بعد عبر التلفزيون وما إلى ذلك.
4. قياس عدم الاتصال. يمكن اعتبار الضوء الموجود على الجسم المقاس ليس له قوة قياس، لذلك لا يوجد احتكاك، ويمكن تحقيق قياس ديناميكي، وهو الأكثر كفاءة بين طرق القياس المختلفة.
5. حياة طويلة. من الناحية النظرية، لا يتم ارتداء موجات الضوء أبدًا، وطالما تمت عملية الاستنساخ بشكل جيد، فيمكن استخدامها إلى الأبد.
6. مع قدرات معالجة المعلومات والحوسبة القوية، يمكن معالجة المعلومات المعقدة بالتوازي. تتميز الطريقة الكهروضوئية أيضًا بسهولة التحكم في المعلومات وتخزينها، وسهولة تحقيق الأتمتة، وسهولة الاتصال بالكمبيوتر، وسهولة التنفيذ فقط.
تعد تكنولوجيا الاختبار الكهروضوئي تقنية جديدة لا غنى عنها في العلوم الحديثة والتحديث الوطني وحياة الناس، وهي تقنية جديدة تجمع بين الآلة والضوء والكهرباء والكمبيوتر، وهي واحدة من أكثر تقنيات المعلومات المحتملة.
ثالثا، تكوين وخصائص نظام الكشف الكهروضوئي
بسبب تعقيد وتنوع الأجسام التي تم اختبارها، فإن هيكل نظام الكشف ليس هو نفسه. يتكون نظام الكشف الإلكتروني العام من ثلاثة أجزاء: المستشعر ومكيف الإشارة ووصلة الإخراج.
المستشعر عبارة عن محول إشارة عند الواجهة بين الجسم الذي تم اختباره ونظام الكشف. فهو يستخرج المعلومات المقاسة من الجسم المقاس مباشرة، ويستشعر تغيره، ويحولها إلى معلمات كهربائية يسهل قياسها.
الإشارات التي تكتشفها أجهزة الاستشعار هي بشكل عام إشارات كهربائية. لا يمكن أن تلبي متطلبات الإخراج بشكل مباشر، وتحتاج إلى مزيد من التحويل والمعالجة والتحليل، أي من خلال دائرة تكييف الإشارة لتحويلها إلى إشارة كهربائية قياسية، والإخراج إلى رابط الإخراج.
وفقًا للغرض وشكل مخرجات نظام الكشف، فإن رابط الإخراج هو بشكل أساسي جهاز العرض والتسجيل وواجهة اتصالات البيانات وجهاز التحكم.
يتم تحديد دائرة تكييف الإشارة الخاصة بالمستشعر حسب نوع المستشعر ومتطلبات إشارة الخرج. أجهزة الاستشعار المختلفة لها إشارات إخراج مختلفة. إن إخراج مستشعر التحكم في الطاقة هو تغيير المعلمات الكهربائية، والذي يحتاج إلى تحويله إلى تغيير الجهد بواسطة دائرة الجسر، وإخراج إشارة الجهد لدائرة الجسر صغير، والجهد الوضعي المشترك كبير، وهو ما يحتاج إلى ليتم تضخيمها بواسطة مكبر للصوت الصك. تحتوي إشارات الجهد والتيار الناتجة عن مستشعر تحويل الطاقة عمومًا على إشارات ضوضاء كبيرة. هناك حاجة إلى دائرة مرشح لاستخراج الإشارات المفيدة وتصفية إشارات الضوضاء غير المفيدة. علاوة على ذلك، فإن سعة خرج إشارة الجهد بواسطة مستشعر الطاقة العام منخفضة جدًا، ويمكن تضخيمها بواسطة مضخم الأجهزة.
بالمقارنة مع حامل النظام الإلكتروني، يتم زيادة تردد حامل النظام الكهروضوئي بعدة أوامر من حيث الحجم. هذا التغيير في ترتيب الترددات يجعل النظام الكهروضوئي يحدث تغييرا نوعيا في طريقة التنفيذ ونقلة نوعية في الوظيفة. تتجلى بشكل رئيسي في قدرة الناقل، والدقة الزاوية، ودقة المدى، والدقة الطيفية تم تحسينها بشكل كبير، لذلك يتم استخدامها على نطاق واسع في مجالات القناة، والرادار، والاتصالات، والتوجيه الدقيق، والملاحة، والقياس، وما إلى ذلك. وعلى الرغم من اختلاف الأشكال المحددة للنظام الكهروضوئي المطبق في هذه المناسبات، إلا أنها تشترك في سمة مشتركة، وهي أن جميعها تمتلك وصلة الإرسال والقناة الضوئية والمستقبل البصري.
تنقسم الأنظمة الكهروضوئية عادةً إلى فئتين: نشطة وسلبية. في النظام الكهروضوئي النشط، يتكون المرسل البصري بشكل أساسي من مصدر ضوء (مثل الليزر) ومُعدِّل. في النظام الكهروضوئي السلبي، يصدر جهاز الإرسال البصري إشعاعًا حراريًا من الجسم قيد الاختبار. القنوات البصرية وأجهزة الاستقبال الضوئية متطابقة لكليهما. تشير ما يسمى بالقناة الضوئية بشكل أساسي إلى الغلاف الجوي والفضاء وتحت الماء والألياف الضوئية. يتم استخدام جهاز الاستقبال البصري لجمع الإشارة الضوئية الواردة ومعالجتها لاستعادة معلومات الناقل البصري، بما في ذلك ثلاث وحدات أساسية.
عادة ما يتم تحقيق التحويل الكهروضوئي من خلال مجموعة متنوعة من المكونات البصرية والأنظمة البصرية، باستخدام المرايا المسطحة، والشقوق الضوئية، والعدسات، والمنشورات المخروطية، والمستقطبات، ولوحات الموجات، ولوحات التشفير، والشبكات، والمغيرات، وأنظمة التصوير البصري، وأنظمة التداخل البصري، وما إلى ذلك. لتحقيق التحويل المقاس إلى معلمات بصرية (السعة، التردد، الطور، حالة الاستقطاب، تغيرات اتجاه الانتشار، وما إلى ذلك). يتم تحقيق التحويل الكهروضوئي بواسطة أجهزة تحويل كهروضوئية مختلفة، مثل أجهزة الكشف الكهروضوئية وأجهزة الكاميرا الكهروضوئية والأجهزة الحرارية الكهروضوئية وما إلى ذلك.