เทคโนโลยีการตรวจจับด้วยแสงโดยละเอียด ส่วนที่สอง

การแนะนำเทคโนโลยีการทดสอบด้วยแสง
เทคโนโลยีการตรวจจับด้วยแสงเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีหลักของเทคโนโลยีสารสนเทศด้วยแสง ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยเทคโนโลยีการแปลงแสงเป็นไฟฟ้า เทคโนโลยีการรับข้อมูลด้วยแสง เทคโนโลยีการวัดข้อมูลด้วยแสง และเทคโนโลยีการประมวลผลข้อมูลการวัดด้วยแสง เช่น วิธีการทางแสงเพื่อการวัดทางกายภาพต่างๆ การวัดในที่แสงน้อย การวัดด้วยแสงอินฟราเรด การสแกนด้วยแสง การติดตามด้วยแสง การวัดด้วยเลเซอร์ การวัดด้วยใยแก้วนำแสง และการวัดภาพ

เทคโนโลยีการตรวจจับด้วยแสงเป็นการผสมผสานเทคโนโลยีทางแสงและเทคโนโลยีทางอิเล็กทรอนิกส์เพื่อวัดปริมาณต่างๆ ซึ่งมีลักษณะดังต่อไปนี้:
1. ความแม่นยำสูง ความแม่นยำของการวัดด้วยโฟโตอิเล็กทริกนั้นสูงที่สุดในบรรดาเทคนิคการวัดทุกประเภท ตัวอย่างเช่น ความแม่นยำในการวัดความยาวด้วยเลเซอร์อินเตอร์เฟอโรเมตรีสามารถสูงถึง 0.05 ไมโครเมตร/เมตร การวัดมุมด้วยวิธีการใช้ตะแกรงมัวเรก็สามารถทำได้ และความละเอียดในการวัดระยะห่างระหว่างโลกกับดวงจันทร์ด้วยวิธีการวัดระยะด้วยเลเซอร์สามารถสูงถึง 1 เมตร
2. ความเร็วสูง การวัดด้วยโฟโตอิเล็กทริกใช้แสงเป็นสื่อกลาง และแสงเป็นสารที่มีความเร็วในการแพร่กระจายเร็วที่สุดในบรรดาสารทุกชนิด ดังนั้นจึงเป็นวิธีการทางแสงที่เร็วที่สุดในการรับและส่งข้อมูลอย่างไม่ต้องสงสัย
3. ระยะทางไกล ครอบคลุมพื้นที่กว้าง แสงเป็นสื่อที่สะดวกที่สุดสำหรับการควบคุมระยะไกลและการส่งข้อมูลทางไกล เช่น การนำทางอาวุธ การติดตามด้วยระบบโฟโตอิเล็กทริก การส่งข้อมูลทางไกลผ่านโทรทัศน์ เป็นต้น
4. การวัดแบบไม่สัมผัส แสงที่ส่องไปยังวัตถุที่วัดถือได้ว่าไม่มีแรงวัด ดังนั้นจึงไม่มีแรงเสียดทาน ทำให้สามารถวัดแบบไดนามิกได้ และเป็นวิธีการวัดที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในบรรดาวิธีการวัดต่างๆ
5. อายุการใช้งานยาวนาน ในทางทฤษฎีแล้ว คลื่นแสงไม่มีวันเสื่อมสภาพ ตราบใดที่กระบวนการผลิตทำได้ดี ก็สามารถใช้งานได้ตลอดไป
6. ด้วยความสามารถในการประมวลผลและคำนวณข้อมูลที่แข็งแกร่ง ทำให้สามารถประมวลผลข้อมูลที่ซับซ้อนได้พร้อมกัน วิธีการทางโฟโตอิเล็กทริกยังควบคุมและจัดเก็บข้อมูลได้ง่าย สามารถทำให้เป็นระบบอัตโนมัติได้ง่าย เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ได้ง่าย และใช้งานได้ง่ายด้วยอุปกรณ์เพียงอย่างเดียว
เทคโนโลยีการทดสอบด้วยแสงและไฟฟ้าเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่ขาดไม่ได้ในวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ การพัฒนาประเทศ และชีวิตของผู้คน เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่ผสมผสานเครื่องจักร แสง ไฟฟ้า และคอมพิวเตอร์ และเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีสารสนเทศที่มีศักยภาพมากที่สุด
ประการที่สาม องค์ประกอบและลักษณะเฉพาะของระบบตรวจจับด้วยแสง
เนื่องจากความซับซ้อนและความหลากหลายของวัตถุที่ทดสอบ โครงสร้างของระบบตรวจจับจึงไม่เหมือนกัน โดยทั่วไปแล้ว ระบบตรวจจับอิเล็กทรอนิกส์จะประกอบด้วยสามส่วน ได้แก่ เซ็นเซอร์ ตัวปรับสภาพสัญญาณ และส่วนเชื่อมต่อเอาต์พุต
เซ็นเซอร์เป็นตัวแปลงสัญญาณที่อยู่ระหว่างส่วนต่อประสานของวัตถุที่ทดสอบและระบบตรวจจับ โดยจะดึงข้อมูลที่วัดได้จากวัตถุที่วัดโดยตรง ตรวจจับการเปลี่ยนแปลง และแปลงเป็นพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าที่วัดได้ง่าย
โดยทั่วไป สัญญาณที่ตรวจจับได้จากเซ็นเซอร์เป็นสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการของเอาต์พุตได้โดยตรง จำเป็นต้องมีการแปลง การประมวลผล และการวิเคราะห์เพิ่มเติม กล่าวคือ ต้องผ่านวงจรปรับสภาพสัญญาณเพื่อแปลงให้เป็นสัญญาณไฟฟ้ามาตรฐาน แล้วส่งออกไปยังส่วนเอาต์พุต
ตามวัตถุประสงค์และรูปแบบของผลลัพธ์จากระบบตรวจจับ ส่วนเชื่อมต่อผลลัพธ์หลักๆ ได้แก่ อุปกรณ์แสดงผลและบันทึกข้อมูล อินเทอร์เฟซการสื่อสารข้อมูล และอุปกรณ์ควบคุม
วงจรปรับสภาพสัญญาณของเซ็นเซอร์นั้นขึ้นอยู่กับชนิดของเซ็นเซอร์และข้อกำหนดของสัญญาณเอาต์พุต เซ็นเซอร์แต่ละชนิดมีสัญญาณเอาต์พุตที่แตกต่างกัน เซ็นเซอร์ควบคุมพลังงานให้สัญญาณเอาต์พุตเป็นการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ทางไฟฟ้า ซึ่งจำเป็นต้องแปลงเป็นการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าโดยใช้วงจรบริดจ์ และสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่ได้จากวงจรบริดจ์นั้นมีขนาดเล็ก ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าโหมดร่วมมีขนาดใหญ่ จึงจำเป็นต้องขยายสัญญาณโดยใช้เครื่องขยายสัญญาณ นอกจากนี้ สัญญาณแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่ได้จากเซ็นเซอร์แปลงพลังงานโดยทั่วไปมักมีสัญญาณรบกวนขนาดใหญ่ จึงจำเป็นต้องมีวงจรกรองเพื่อแยกสัญญาณที่มีประโยชน์และกรองสัญญาณรบกวนที่ไม่จำเป็นออกไป ยิ่งไปกว่านั้น แอมพลิจูดของสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่ได้จากเซ็นเซอร์พลังงานทั่วไปนั้นต่ำมาก และอาจต้องขยายสัญญาณโดยใช้เครื่องขยายสัญญาณ
เมื่อเปรียบเทียบกับระบบพาหะอิเล็กทรอนิกส์ ความถี่ของพาหะในระบบโฟโตอิเล็กทริกเพิ่มขึ้นหลายเท่าตัว การเปลี่ยนแปลงความถี่นี้ทำให้ระบบโฟโตอิเล็กทริกมีการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพในวิธีการทำงานและมีการก้าวกระโดดเชิงคุณภาพในด้านฟังก์ชันการทำงาน โดยส่วนใหญ่แสดงให้เห็นในความจุของพาหะ ความละเอียดเชิงมุม ความละเอียดเชิงระยะ และความละเอียดเชิงสเปกตรัมได้รับการปรับปรุงอย่างมาก ดังนั้นจึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในด้านช่องสัญญาณ เรดาร์ การสื่อสาร การนำทางที่แม่นยำ การนำทาง การวัด และอื่นๆ แม้ว่ารูปแบบเฉพาะของระบบโฟโตอิเล็กทริกที่ใช้ในโอกาสเหล่านี้จะแตกต่างกัน แต่ก็มีคุณสมบัติร่วมกัน นั่นคือ ล้วนมีส่วนประกอบของตัวส่งสัญญาณ ช่องสัญญาณแสง และตัวรับสัญญาณแสง
ระบบโฟโตอิเล็กทริกโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสองประเภท คือ แบบแอคทีฟและแบบพาสซีฟ ในระบบโฟโตอิเล็กทริกแบบแอคทีฟ ตัวส่งสัญญาณแสงส่วนใหญ่ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดแสง (เช่น เลเซอร์) และตัวปรับสัญญาณ ในระบบโฟโตอิเล็กทริกแบบพาสซีฟ ตัวส่งสัญญาณแสงจะปล่อยรังสีความร้อนจากวัตถุที่ต้องการทดสอบ ช่องทางแสงและตัวรับสัญญาณแสงนั้นเหมือนกันในทั้งสองระบบ ช่องทางแสงที่กล่าวถึงส่วนใหญ่หมายถึงชั้นบรรยากาศ อวกาศ ใต้น้ำ และใยแก้วนำแสง ตัวรับสัญญาณแสงใช้สำหรับรวบรวมสัญญาณแสงที่ตกกระทบและประมวลผลเพื่อกู้คืนข้อมูลของตัวพาแสง ซึ่งประกอบด้วยโมดูลพื้นฐานสามโมดูล
การแปลงแสงเป็นพลังงานไฟฟ้ามักทำได้โดยใช้ส่วนประกอบและระบบทางแสงหลากหลายชนิด เช่น กระจกแบน ช่องแสง เลนส์ ปริซึมทรงกรวย โพลาไรเซอร์ แผ่นคลื่น แผ่นรหัส ตะแกรง ตัวปรับสัญญาณ ระบบสร้างภาพด้วยแสง ระบบการแทรกสอดทางแสง ฯลฯ เพื่อแปลงค่าที่วัดได้ให้เป็นพารามิเตอร์ทางแสง (แอมพลิจูด ความถี่ เฟส สถานะโพลาไรเซชัน การเปลี่ยนแปลงทิศทางการแพร่กระจาย ฯลฯ) การแปลงแสงเป็นพลังงานไฟฟ้าสามารถทำได้โดยอุปกรณ์แปลงแสงเป็นพลังงานไฟฟ้าหลายชนิด เช่น อุปกรณ์ตรวจจับแสง อุปกรณ์กล้องแสง อุปกรณ์ความร้อนแสง และอื่นๆ