自动化仪表测量中光电技术及其运用

摘要：在经济全球化的发展环境下，我国现代工业要大力推广应用自动化技术，不断提高工业自动化生产水平。通过不断加强自动化测量仪器和技术的研发与应用，能够有效实现工业领域的自动化生产，大大提高工业生产的质量和效率，为企业创造出更多的社会与经济效益。然而，由于受到自身条件的限制，要想实现测量工作的全自动化，还必须将先进的光电技术应用在自动化仪表测量工作中，这样能够减少测量人员的工作任务量，缩短测量工作时间，从而全面提升整体测量工作效率，实现自动化测量技术的现代化发展。

关键词：自动化；仪表测量；光电技术；运用

1自动化仪表测量及光电技术的相关原理

1.1自动化仪表的工作原理

自动化仪表被广泛应用于电力、化工、医药、生态环保等各个领域，虽然其具体的结构组成和实现功能存在较大差异，但是其工作原理大体一致。自动化仪表作为一种监测、观察、计算物理变量的设备，核心结构包括传感器、变送器、显示器以及中央处理器等。其具体的工作流程为：首先，前端传感器对环境信号进行检测，收集相关的被测信号，并将信号传递到变送器中；其次，变送器对信号进行初步加工，将信号进行放大后传送到中央处理器；中央处理器根据内部程序设定，对信号进行加工、整理，最后在显示器上以直观形式输出。设备管理人员可以根据显示器上的内容，及时了解设备的运行情况，并利用仪表控制界面发送控制指令，形成闭环控制。

1.2光电技术的工作原理

微机控制和交流标准源控制是光电技術的重要组成部分，对于实现计量仪表的自动化和智能化控制起到了至关重要的作用。目前来说，光电技术中的微机控制大多以单片机为主，借助于C语言进行编程控制。同时，结合三相交流标准源，对仪表内部电压信号、频率信号和功率信号进行同步检测，提高了测量结果的精确度。其具体的工作原理为：首先，单片机对仪表指针和指示数值进行对应处理，并将数据的相关性分析储存到数据库中；随后，单片机调用程序指令，利用中值播率处理噪声信号，并将处理结果与数据库中的相关数据进行对比；最后，将对比结果进行拟合加工，并通过声像处理，将处理结果输送到显示器，在仪表终端进行现实。

2光电技术在自动化仪表测量中的实践应用

在日常自动化检测工作中，相关技术人员首先必须研发出能够替代人类眼睛，具备人眼功能的自动化测量仪器，然后运用该仪器完成对各项参数的科学测量，这种具备人眼功能的自动化测量仪器往往对瞄准度以及自动化性能要求较高。在当前自动化测量仪器市场中，实现测量基础自动化的难度并不是很大。通过把CDD器件当成一个人眼仿真技术，然后在这个基础上展开对仿真技术的深入研究，就能够推动我国电参数测量技术的全自动化发展，为人类社会带来更多的便利。

2.1光电技术成像系统

通过将光电技术应用在自动化仪表测量工作中，能够充分发挥出成像系统的作用。光电技术成像系统基本原理是通过使用远心光学系统，有效把被测仪表上的表盘及指针系图像信息显示在CCD表面上，在驱动器的辅助下，面阵CCD能够把携带表盘及指针信息的视频信号有效传送给A/D数据采集系统，然后在该系统运行下完成模数转换工作。转换后的数据会以矩阵形式储存在存储器当中。通常情况下，光电技术成像系统的敏单元尺寸为10m×10m，面阵CDD规定为1024像元×1024像元。光学呈现系统通过同轴照明方式自动调节光源的亮度，为了避免数据采集过程中出现非线性误差、提高数据的采集效率，在A/D数据采集系统中普遍采用面向CI总线的16位A/D数据采集卡。

2.2软件控制系统

软件控制系统主要包括两个部分，分别是计算机控制系统软件和数字图像处理软件。其中前者的控制方式是通过利用计算机科学设置指针表测试点，通常情况下工作人员会将指针表测试点设置成5个测试点，每个测试点会一一对应5安倍的点，在计算机网络功能的辅助下，每个点都会成功发射出信号，经过电流的运动，直到指针与表盘20%处的刻度线完全重叠，计算机系统就会向标准源及时发出指令，接收到相关指令信号后计算机会成功读取标准源的显示值，并将显示值数据存储起来。当控制系统有效完成对每个测试点测量结果与误差计算分析后，就能够最终打印出相关测试证书。数字图像处理软件的应用优势在于其能够精确识别表盘刻线和指针信号，提升了准确率。数字图像处理技术的工作原理是通过先处理系统软件的指针信号及对应的表盘刻度信号，信号噪声会在高斯滤波和中值滤波中被完全去除，当然能够通过使用CANNY算子，降低信号噪声的干扰，最大化保障测量结果的精确可靠性。

2.3交流标准源控制系统

通过在自动化测量仪表中融入三相交流标准源，能够促使仪表获取显示更多的参数信号，完善测量仪表的功能作用，同时还可以有效带动超出20W的负载。三相交流标准源数字合成技术具备较高的精密性，能够结合运用锁相环技术和脉冲移相技术设计频率综合器及移相器完成调频和调相作业。在测量仪器中利用传统的电压电流放大器，一般情况下只能承受20W的负载，而如果采用的是前馈控制技术，能够避免负载变化对跟踪信号基准造成影响，这样一来就能够保证放大器所输出与输入信号是相同的。在自动化仪表测量中，矢量采样技术的应用，不仅能够获取到信号中的幅值信息，还可以为相关工作人员提供各项相位及谐波等信息，这些信息在矢量采样处理后，均能够及时传送到控制回路中。

结论

光电技术的发展为自动化仪表测量精度的提升起到了巨大的帮助作用，随着相关技术的不断发展以及人们生产需求的提升，光电技术也必要与时俱进的进行更新，并且加大对新型电气元件的使用，为自动化仪表测量工作的高效率开展提供硬件支持。针对现阶段自动化仪表测量存在的问题，要及时查清问题成因，并采取有相应的解决对策，确保测量功能的实现。

参考文献：

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作者简介：刘丹宁（1997.07.29-）、女、汉、学生、河南新乡、研究方向：理论物理、身份证号：410711199707290529.