光電檢測技術《機械工程測試技術(第3版)》教學課件

光電檢測技術《機械工程測試技術(第3版)》教學課件2024-01-25匯報人：AA目錄contents課程介紹與背景光電檢測技術基礎光電檢測器件與系統(tǒng)機械工程測試技術應用實例現(xiàn)代光電檢測技術發(fā)展趨勢實驗環(huán)節(jié)與課程設計CHAPTER課程介紹與背景01123研究機械工程中物理量的測量、分析和控制的技術。機械工程測試技術的定義為機械產品的設計、制造、使用和維修提供重要依據，保障機械產品的質量和性能。機械工程測試技術的意義從傳統(tǒng)的機械式測量到現(xiàn)代的數字化、智能化測量。機械工程測試技術的發(fā)展歷程機械工程測試技術概述03光電檢測技術在機械工程中的優(yōu)勢高精度、高靈敏度、非接觸式測量等。01光電檢測技術的定義利用光學和電子技術對物理量進行測量和分析的技術。02光電檢測技術在機械工程中的應用領域包括位移、速度、加速度、力、壓力、溫度等多種物理量的測量。光電檢測技術在機械工程中的應用掌握機械工程測試技術的基本理論和方法，了解光電檢測技術在機械工程中的應用，具備獨立進行機械工程測試的能力。課程目標熟悉機械工程測試技術的相關概念、原理和方法；掌握常用光電檢測器件的工作原理和使用方法；了解機械工程測試中的信號處理和數據分析方法；具備設計簡單機械工程測試系統(tǒng)的能力。課程要求課程目標與要求CHAPTER光電檢測技術基礎02外光電效應在光線作用下，物體內的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象。內光電效應在光線作用下，物體的電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象。光生伏特效應在光線作用下，物體產生一定方向電動勢的現(xiàn)象。光電發(fā)射器件利用外光電效應制成的器件，如光電管、光電倍增管等。光電導器件利用內光電效應制成的器件，如光敏電阻、光導管等。光生伏特器件利用光生伏特效應制成的器件，如硅光電池、硒光電池等。光電效應及器件色度學研究顏色的學科，包括顏色的分類、顏色的匹配、顏色的測量等。光度學研究人眼對光的視覺感受的學科，包括光通量、發(fā)光強度、照度、亮度等概念。光譜按波長或頻率順序排列的光的組成。光源發(fā)光的物體，分為自然光源和人造光源。光輻射光源發(fā)出的光以電磁波的形式傳播，具有波粒二象性。光源與光輻射光信號轉換為電信號的過程，包括光的吸收、光的轉換和電的輸出三個步驟。光電轉換過程基于光電效應原理工作的器件，其工作原理是將入射光轉換為電信號輸出。光電轉換器件的工作原理包括靈敏度、響應時間、光譜響應、噪聲等。光電轉換器件的主要特性參數在工業(yè)自動化、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療診斷等領域有廣泛應用，如光電傳感器、光電開關、光電編碼器、光電測距儀等。光電轉換技術的應用光電轉換原理CHAPTER光電檢測器件與系統(tǒng)03光敏電阻、光電二極管、光電三極管、光電池、光電耦合器等。光電檢測器件類型光譜響應、靈敏度、響應時間、噪聲等。光電檢測器件特性光電檢測器件類型及特性光源、光學系統(tǒng)、光電檢測器件、信號處理電路等。將光信號轉換為電信號，通過對電信號的處理實現(xiàn)對光信號的檢測。光電檢測系統(tǒng)組成與原理光電檢測系統(tǒng)原理光電檢測系統(tǒng)組成利用光電效應將光信號轉換為電信號，實現(xiàn)對被測物理量的測量。光電式傳感器檢測系統(tǒng)光纖傳感器檢測系統(tǒng)光柵測量系統(tǒng)激光干涉測量系統(tǒng)利用光纖傳輸光信號，通過光電轉換實現(xiàn)對被測物理量的測量。利用光柵的莫爾條紋原理，將位移量轉換為光電信號進行測量。利用激光的干涉原理，將位移量轉換為光電信號進行測量，具有高精度、高靈敏度等特點。典型光電檢測系統(tǒng)分析CHAPTER機械工程測試技術應用實例04位移測量01利用光柵、激光干涉等光電檢測技術，實現(xiàn)高精度、非接觸式的位移測量。例如，在機床加工中，通過光柵尺實時監(jiān)測刀具與工件的相對位移，確保加工精度。速度測量02通過測量物體在單位時間內通過的位移來計算速度。光電檢測技術可實現(xiàn)高速、高精度的速度測量，如利用光電編碼器測量電機轉速。加速度測量03加速度是速度變化率，可通過測量物體在不同時間點的速度并計算差值得到。壓電加速度計是常用的加速度測量設備，廣泛應用于振動分析、沖擊測試等領域。位移、速度、加速度測量應力測量應力是物體內部單位面積上的內力，可通過粘貼應變片或采用光學方法測量物體表面的微小變形來推算。光電檢測技術可實現(xiàn)高靈敏度的應力測量，如全息干涉法、散斑干涉法等。應變測量應變是物體在應力作用下產生的形狀或尺寸變化。通過粘貼應變片或采用光學干涉法等方法，可實現(xiàn)對微小應變的精確測量。力測量力是物體間的相互作用，可通過測量物體在受力作用下的位移、變形等參數來推算。例如，利用彈性元件的變形與受力之間的關系，設計力傳感器實現(xiàn)力的測量。應力、應變及力測量溫度測量溫度是物體熱狀態(tài)的物理量，可通過接觸式或非接觸式方法進行測量。光電檢測技術可實現(xiàn)高精度的非接觸式溫度測量，如紅外測溫儀等。壓力測量壓力是垂直作用于單位面積上的力，可通過壓力傳感器將壓力轉換為電信號進行測量。例如，利用壓阻效應、壓電效應等原理設計的壓力傳感器廣泛應用于工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測等領域。其他物理量測量除了位移、速度、加速度、應力、應變和力等常見物理量外，光電檢測技術還可應用于其他物理量的測量，如磁場、電場、流量等。這些物理量的測量方法各異，但都需要借助相應的光電轉換器件和信號處理技術實現(xiàn)高精度、高靈敏度的測量。溫度、壓力等物理量測量CHAPTER現(xiàn)代光電檢測技術發(fā)展趨勢05寬光譜響應光電檢測器拓寬器件的光譜響應范圍，實現(xiàn)對不同波長光信號的檢測，提高檢測系統(tǒng)的通用性。微型化、集成化光電檢測器采用微納加工技術，實現(xiàn)器件的微型化和集成化，降低檢測系統(tǒng)體積和成本。高速、高靈敏度光電檢測器采用新型材料和結構，提高器件的響應速度和靈敏度，滿足高速、高精度檢測需求。新型光電檢測器件研究進展

智能化、微型化發(fā)展趨勢智能化光電檢測技術引入人工智能、機器學習等技術，實現(xiàn)光電檢測系統(tǒng)的自適應、自學習和自優(yōu)化，提高檢測精度和效率。微型化光電檢測系統(tǒng)采用微型化設計，減小系統(tǒng)體積和重量，便于攜帶和安裝，滿足現(xiàn)場快速檢測需求。無線化光電檢測技術采用無線通信技術，實現(xiàn)檢測數據的無線傳輸和處理，提高檢測系統(tǒng)的靈活性和便捷性。多功能集成化光電檢測模塊將不同功能的光電檢測器件集成在一個模塊中，實現(xiàn)多種功能的集成化，簡化檢測系統(tǒng)設計和搭建過程?？珙I域融合創(chuàng)新將光電檢測技術與其他領域技術相結合，如生物醫(yī)學、環(huán)境科學等，開拓新的應用領域和市場。多參數同時檢測技術實現(xiàn)多個物理量的同時檢測，如溫度、壓力、位移等，提高檢測系統(tǒng)的綜合性能。多功能集成化發(fā)展趨勢CHAPTER實驗環(huán)節(jié)與課程設計06010204實驗目的和要求掌握光電檢測的基本原理和方法了解光電檢測系統(tǒng)的組成和工作原理掌握光電檢測器件的工作原理、特性和使用方法培養(yǎng)學生進行光電檢測實驗的能力，包括實驗設計、操作、數據分析和解釋等03光電檢測器件的特性和參數測量了解光電檢測器件的工作原理和特性掌握光電檢測器件的參數測量方法實驗內容和步驟進行實驗，記錄數據并分析結果光電檢測系統(tǒng)的搭建和調試了解光電檢測系統(tǒng)的組成和工作原理實驗內容和步驟掌握光電檢測系統(tǒng)的搭建和調試方法進行實驗，記錄數據并分析結果光電檢測應用實驗實驗內容和步驟掌握相關應用實驗的設計和實施方法進行實驗，記錄數據并分析結果了解光電檢測在機械工程測試技術中的應用實驗內容和步驟課程設計選題應緊密結合光電檢