《光电传感器应用技术 教学课件 ppt 作者 王庆有 第13章 第2节》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光电传感器应用技术 教学课件 ppt 作者 王庆有 第13章 第2节（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、13.5 CCD图像传感器用于平板位置的检测,13.5.1 平板位置检测的基本原理,（13-25）,13.5.3测量范围与测量精度,1.测量范围,根据式(13-23)，当选用TCD1206SUP时，像敏单元数为2 160，基准点取为1 080像元，即N的最大值为2 160，N01 080，像元中心距为14m，角为45时，最大测量范围应为 (mm)，测量范围与,光学系统的横向放大倍率成反比。光学系统的横向放大倍率为像距与物距之比，即，所以适当地调整物、像距，可以得到较为满意的测量范围。,2.测量精度,(1) 弥散斑中心位置引起的误差,如图13-24所示的波形。若光的强度较强，则使线阵CCD出现饱
2、和现像，输出的视频信号如图中虚线所示。这将引起光敏单元中心位置的偏移，直接引起测量误差。而且线阵CCD的饱和电荷的溢出是单方向的，溢出引起像元中心的偏移程度与饱和深度有关。,克服中心偏移的问题，应使CCD退出饱和区。在不饱和的情况下判断像的中心位置是提高测量精度的关键。通过引入细分技术，可使像的中心位置的判断精度提高到1/N像元，N为细分系数。必须保证光源稳定和成像光学系统的分辨率，否则细分是不可靠的。,13.6利用线阵CCD非接触测量材料变形量的方法,材料实验机常用接触式的刀口引伸计来测量材料在拉伸过程中的变形量。材料在拉伸变形过程中，由于电阻应变片传感器靠刀口压被测件的摩擦力很大而将变形量
3、传递的，刀口与被测件间的相对运动很少，可以忽略。然而，由于刀口靠人工安装，摩擦力的大小不定，可能产生测量误差。对金属材料测量时，由于测量过程中刀口的磨损而影响测量精度，特别在材料的断裂产生的震动和冲击将使刀口报废。因此，用接触式引伸计测量材料拉伸变形量时必须在材料断裂之前将引伸计卸下来，故无法对材料拉伸变形的全程进行测量。利用线阵CCD测量变形量，其优点在于非接触、无磨损、不引入测量的附加误差、测量精度高，能够测量材料拉伸变形的全过程，特别是能够测量材料在断裂前后的应力应变曲线，从而能够测得材料的各种极限特性参数。,13.6.1 材料拉伸变形量的测量原理,用线阵CCD非接触测量材料拉伸变形量的
4、原理如图13-25所示。,1.信号的提取,在该材料拉伸测量系统中被测材料同时受到X（横向）和Y（纵向）两个方向的拉力，产生两个方向的变形。因此，系统采用两个拉力传感器分别测量两个方向的拉力，采用两个线阵CCD摄像头同时进行两个方向上的变形量的测量。,如图13-26所示，在被测材料的两侧分别画出X方向和Y方向的2条标距标记。,两个同步驱动的线阵CCD摄像头，它们分别摄取X方向和Y方向白色标距信号，并将其输出的载有白色标距宽度信息的视频信号,送入具有细分功能的二值化数据采集卡。二值化数据采集卡将所采集的两白条间距的宽度数据送入计算机内存，从而获得材料在两个方向上的拉伸变形量。,2. 材料拉力-变形
5、量的测量,材料拉力-变形量的测量原理方框图如图13-27所示。材料拉伸试验过程中，被测材料在X、Y两个方向上均加载荷，用压力,传感器将载荷变为输出的电压，再用12位A/D数据采集卡将载荷送入计算机。,3、二值化数据采集,应力应变测量的二值化数据采集系统在X方向与Y方向上的测量原理相同，利用二值化数据采集电路将N11、N12、N13和N14采集的数据松入计算机内存，在软件支持下计算出X方向上两个标距间的中心距L为,（13-27）,式中，Lo为线阵CCD像敏单元的尺寸， 为光学系统的横向放大倍率。,4. 应力应变曲线,将计算机采集的变形量作为横坐标，用材料拉力为纵坐标，便可画出如图13-28所示的
6、应力应变曲线 。,2. 测量范围与测量精度,应力应变测量系统采用TCD1500C线阵CCD为光电传感器，它具有5340个像敏单元，像敏单元的尺寸为77m ，像元中心距亦为7m 。,(1) 光照强度变化对测量精度的影响,光照强度发生变化时，CCD输出的信号Uo的幅度将发生上下浮动，固定阈值二值化处理电路的输出脉冲U1的宽度将发生变化，当光照增强时，输出脉冲U1的宽度将变宽。,(2)光学系统畸变的影响,学成像系统存在畸变，它在不同视场有着不同的放大倍率，随着视场的变化放大倍率也在变化，这必将影响拉伸测量的精度。,3. 现场测试结果,试验材料:黑色纵向加线橡胶； 试样数量:10； 试样尺寸:30mm20mm； 试样几何形状:十字型； 加载速率: 纵向速率:10cm/s，横向速率:50cm/s。,4. 讨论,用线阵CCD为光电传感器对材料拉伸变形量进行非接触测量是现代材料试验机必备的测量仪器。它必将取代现有的刀口式电阻应变器的引伸计而被广泛地应用于材料试验机。然而，CCD光电传感器所构成的变形测量仪的测量范围与测量精度的矛盾是这项技术的关键。在要求高精度和大范围的情况下，应采用CCD的拼接技术，合理地设计光学测量系统。也可以获得测量范围为80 mm，测量精度高达1m的拉伸变形量测量系统。,
