趙宏澤

摘 要：隨著社會主義現(xiàn)代化進程的不斷加快與社會生產(chǎn)力水平的不斷提高，改革開放以來，我國的計算機產(chǎn)業(yè)得以迅速發(fā)展，且為我國社會生產(chǎn)的各個領域提供了廣泛的科技支持。作為計算機技術中的重要組成部分，光電技術的應用對于工業(yè)生產(chǎn)具有重要的影響。文章通過對光電技術在自動化儀表測量中的應用原理進行分析，并對自動化儀表測量中光電技術的具體應用方法及相關問題做出了具體的研究。

關鍵詞：自動化儀表測量；光電技術；具體應用

引言

近年來，隨著微電子技術與計算機技術的高速發(fā)展，自動化儀表的測量技術也獲得了較大的發(fā)展空間，光電技術作為自動化儀表智能化技術內(nèi)容的重要組成部分，其自身技術的熟練程度對自動化儀表的測量工作具有重要的影響。文章通過對自動化測量儀表中光電技術的應用原理進行了研究，并對光電技術在自動化儀表測量過程中的相關問題展開了具體分析。

1 自動化儀表測量與光電技術的相關原理

1.1 自動化儀表工作原理

由于不同類型的工業(yè)其自身的加工種類也不盡相同，因此各種參數(shù)儀表的測量原理也有所不同，但對測量儀表的具體組成進行分析可知，一般的測量儀表均是由檢測環(huán)節(jié)、傳送放大環(huán)節(jié)以及顯示環(huán)節(jié)三個部分組成的，其中，檢測環(huán)節(jié)直接檢測需要被測量的相關參數(shù)，并將其轉變成適合于測量的具體信號；而自動化儀表的傳送環(huán)節(jié)則將接受到的信號進行放大，并傳送到儀表的顯示端，最終將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給儀表的操作者。由上文可知，自動化儀表測量原理可以總結為儀表將被檢測的信號進行一次或者多次的形式變換，并最后以數(shù)字、圖形或者指針的形式顯示出來[1]。

1.2 光電技術在自動化儀表測量中的原理

1.2.1 分辨率較高的CCD的應用

要想實現(xiàn)相關測量參數(shù)的自動化，首先要研發(fā)出可以代替人眼功能的儀器來代替人眼的測量工作，且該儀器應該具備較高的性能和瞄準度。CCD即電荷耦合元件是一種半導體的器件，且能夠?qū)⒐鈱W信號轉化為相應的數(shù)字信號，因此通過不斷提高CCD器件的質(zhì)量并使其逐步代替人眼在自動化儀表測量中的工作，可以較好地實現(xiàn)測量參數(shù)的自動化。將光電技術中的CCD應用到自動化儀表測量工作中主要是通過其自身的遠心光學系統(tǒng)將測量儀表的指針與表盤映射到該電荷耦合元件的表面，并在驅(qū)動器的作用下，CCD器件將指針與表盤的相關信號傳送到器件的模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行相應的轉換，且在傳輸?shù)倪^程中，數(shù)據(jù)以矩陣的形式被存儲起來，從而方便計算機對數(shù)據(jù)進行相應的識別，并將其顯示到儀表的顯示終端[2]。

1.2.2 微機控制技術

作為光電技術中的重要組成部分，微機控制技術對于實現(xiàn)儀表的智能化與自動化測量具有重要的作用和意義。現(xiàn)階段的微機控制技術主要分為兩種類型，一種是以VC語言作為整體操作平臺，并與數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)互相結合從而構成完整的計算機控制系統(tǒng)軟件，其對測量參數(shù)具體的控制原理為：利用計算機對需要檢測的儀表指針的測試點進行相關設置，并在其對標準源發(fā)出信號后，從而使儀表中的電流進行平穩(wěn)上升，當指針與表盤中的單位刻度數(shù)相吻合時，再次向標準源發(fā)出信號，并繼續(xù)測量第二個單位刻度數(shù)，以此類推，將儀表中不同位置的數(shù)據(jù)參數(shù)以證書的形式打印出來，從而實現(xiàn)儀表的自動化測量。首先，計算機通過對儀表的指針信號與表盤刻度信號進行相關處理，并應用中值波率與高斯波率處理噪聲信號，從而將收集到的信號存儲到數(shù)據(jù)庫中；其次，計算機利用Caany算子對噪聲進行相應的降噪處理，從而提高數(shù)據(jù)的準確性；最后，計算機通過在圖像擬合加工工序過程中加入最小二乘法，從而使信號達到較高精度的擬合度，并顯示到儀表終端[3]。

1.3 交流標準源控制系統(tǒng)的應用

在自動化儀表的測量過程中，通過引入三相交流標準源，可以為儀表提供標準的電壓、電流、頻率以及相位和功率信號，從而提高儀表數(shù)據(jù)的精準度。其中，作為整個標準源信號交換的基準，數(shù)據(jù)源以其高度穩(wěn)定的性能調(diào)節(jié)著數(shù)據(jù)在儀表的各個傳輸環(huán)節(jié)中的精準度。由于傳統(tǒng)的電流、電壓控制器對儀表功率負載的最高承受額度是20W，而基于數(shù)據(jù)源技術的三相交流標準院系統(tǒng)則通過應用前饋控制技術對數(shù)據(jù)進行無差別調(diào)節(jié)，從而避免了由于負載變化而引起的跟蹤信號基準不穩(wěn)定的現(xiàn)象，在大幅度提高了儀表數(shù)據(jù)準確度的同時，也保證了相關工業(yè)生產(chǎn)的安全性[4]。

2 光電技術應用于自動化儀表測量中所出現(xiàn)的問題及解決措施

2.1 發(fā)射電路的供電問題解決措施

由于應用到儀表自動化測量過程中的多種光電技術系統(tǒng)均需要相應的有源設備，因此高壓端口的供電電壓是否穩(wěn)定直接影響到傳輸系統(tǒng)運行的可靠性。我國光電系統(tǒng)高壓側的供電形式主要分為三種：利用高壓母線進行傳輸供電、將低壓側電能轉化為光能并利用光纖傳送到高壓端口、通過高壓電池進行供電。在利用高壓母線進行傳輸供電的過程中，一旦流經(jīng)母線內(nèi)的電流過小，則會使得信號的傳輸電路無法得到正常的供電，但如果母線內(nèi)的電流過大，又會使整個光電系統(tǒng)受到?jīng)_擊，容易出現(xiàn)電路損壞的情況，因此為了確保傳輸電路可以獲得穩(wěn)定的電壓，在利用高壓母線進行傳輸供電時，可以在母線端口或光電系統(tǒng)前端增設變壓器，從而對流經(jīng)電路的電流進行有效控制，提高系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性。而在利用光纖將低壓側的電能轉化為光能并傳送到高壓側時，雖然可以保持輸出電壓的穩(wěn)定性，但是卻比較容易受到激光輸出功率影響，特別是受到光電轉化效率的影響。基于上述原因，在應用光纖將低壓側電能轉化為光能并傳送高壓側時，則需要采取相應的光電轉化保護手段，例如增設光纜線路等，進而通過提高光電轉化效率的方法，保證相關信息傳輸?shù)臏蚀_性。最后，在應用高壓電池進行光電系統(tǒng)的傳輸供電時，由于經(jīng)常受到電池電量影響，使得相關人員在進行光電系統(tǒng)電路設計的過程中必須考慮到電路控制，為線路的建造帶來了諸多不便，對于上述問題，國家相關部門應該給予相應的支持力度，并加大多種新型能源在光電系統(tǒng)供電過程中的應用力度，例如風力供電、水力供電等，從而在提高供電效率的同時，增加傳輸數(shù)據(jù)的可靠性與準確性[5]。

2.2 傳輸過程中的干擾問題

雖然與自動化儀表測量中的傳統(tǒng)傳輸系統(tǒng)相比，光電系統(tǒng)具有較高的抗電磁干擾的能力，但是對于光電系統(tǒng)自身而言，由于其是由發(fā)射電路、接收電路與光線三部分組成的，因此上述三個環(huán)節(jié)中任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。

3 結束語

文章通過對自動化儀表的工作原理進行分析，引出了以CCD技術與微機控制技術為代表的光電技術在儀表自動化測量中的相關原理，并從光電技術的成像系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件的控制系統(tǒng)與交流標準源的控制系統(tǒng)等方面對光電技術在儀表自動化測量中的應用做出了具體的分析，可見，未來加強儀表自動化測量中光電技術的應用力度對于促進我國的計算機與微電子技術的發(fā)展、實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的高效性具有重要的歷史作用和現(xiàn)實意義。

參考文獻

[1]汪 .光電技術在自動化測量檢測中的應用分析[J].科技傳播，2013，07（12）：194.

[2]自動化技術、計算機技術[J].中國無線電電子學文摘，2007，3（9）：183-248.

[3]孫元.軟測量模型自適應校正與高溫場軟測量方法研究[D].中南大學，2012.

[4]自動化技術、計算機技術[J].中國無線電電子學文摘，2011，1（19）：161-238.

[5]張雄娥.邊界檢出電路模塊的研究與設計[D].華南理工大學，2012.