光電測量技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其展望

耿建偉

摘要：近年來，光電測量技術(shù)快速發(fā)展，尤其是在“互聯(lián)網(wǎng)+”國家發(fā)展規(guī)劃下，為光電測量技術(shù)提供了新的發(fā)展契機(jī)。本文詳細(xì)介紹了光電測量技術(shù)基本情況，分析了光電測量技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其在前沿科技中的應(yīng)用情況，并針對(duì)大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)下，光電測量技術(shù)未來發(fā)展方向，提出自己的想法，有利于促進(jìn)光電測量技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：光電測量;發(fā)展現(xiàn)狀;大數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）32-0250-02

1概述

光電測量系統(tǒng)作為一種現(xiàn)代檢測技術(shù)，通常由傳感器、信號(hào)處理器和輸出環(huán)節(jié)三模塊構(gòu)成，并將基礎(chǔ)光纖通信及主體光電子器件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種高電位的物理量的測量傳輸。具有高靈敏度、非接觸性測量、抗電磁干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于各領(lǐng)域。

當(dāng)前隨著大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，以及人工智能規(guī)劃下，各行各業(yè)無時(shí)無刻不在發(fā)生變革，上述高新技術(shù)的應(yīng)用，能夠促進(jìn)傳統(tǒng)行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。光電測量技術(shù)也不例外，應(yīng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行軟硬件的升級(jí)。

因此本文通過介紹光電測量技術(shù)基本概念、基本組成及原理，總結(jié)了其現(xiàn)有應(yīng)用情況，并提出了在大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+、人工智能發(fā)展戰(zhàn)略下，光電測量技術(shù)應(yīng)怎樣進(jìn)行發(fā)展。

2光電測量技術(shù)基本理論

2.1光電測量系統(tǒng)組成及原理

作為一種現(xiàn)代化新型檢測技術(shù)，光電測量技術(shù)將基礎(chǔ)光纖通信及主體光電子器件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種高電位的物理量的測量傳輸。光電測量系統(tǒng)通常由傳感器、信號(hào)處理器和輸出環(huán)節(jié)三模塊構(gòu)成，利用不導(dǎo)電的光纖傳輸信息，可廣泛靈便的應(yīng)用于較高電壓環(huán)境。因其高靈敏度、非接觸性測量、抗電磁干擾性強(qiáng)等無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，適用于各種復(fù)雜多樣物理量的測量。其中光電測量系統(tǒng)組成見圖1。

光電測量技術(shù)主要依賴于傳感器信號(hào)的采集，其基本原理為：當(dāng)其處于高電位時(shí)，傳感器在相應(yīng)被測物理量作用下提取信息，不能直接滿足輸出需求的信息需將通過信號(hào)處理器對(duì)光源發(fā)出的光進(jìn)行調(diào)理、處理和分析。具有高絕緣強(qiáng)度的光纖把攜帶信息的被調(diào)制光傳輸?shù)降碗娢欢耍^而光信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，解調(diào)后便可獲取到能夠反映高電位處物理量的信息。

2.2光電測量系統(tǒng)分類

光電測量系統(tǒng)具有多種分類方式，一般而言，光電測量系統(tǒng)可分為兩種系統(tǒng)，即有源和無源。

有源系統(tǒng)里，在高壓端的光源及電子器件的供電電源來自處于高電位的測量系統(tǒng)，相關(guān)信息經(jīng)過調(diào)制器對(duì)光源發(fā)出的光直接實(shí)行調(diào)制即內(nèi)調(diào)制，調(diào)制方法有模擬調(diào)制法和數(shù)字調(diào)制法。此種系統(tǒng)流程簡便，然而需供電于高壓端。可應(yīng)用于任意能將物理量轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的場合，已被制作成如下測量裝置：工頻電流、沖擊電流、電暈電流、電場強(qiáng)度等。

無源系統(tǒng)里，因其光源處于低電位，所以無須供電電源。從低電位發(fā)出的光經(jīng)由光纖傳送至高電位處的無源調(diào)制器并進(jìn)行間接調(diào)制，即外調(diào)制。攜有信息的光經(jīng)由光纖傳至地面并解調(diào)后，便可得到高電位處的信息。此種系統(tǒng)可測量眾多物理量，比如電壓、電流、溫度、壓力、電場強(qiáng)度、磁場強(qiáng)度等。

3光電測量技術(shù)應(yīng)用

當(dāng)前光電測量技術(shù)在各行各業(yè)得到了越來越多的應(yīng)用，主要包括以下幾個(gè)方向。

1）智能機(jī)器人定位

隨著新一輪人工智能發(fā)展方案的提出，大力發(fā)展智能機(jī)器人成為我國人工智能重要的發(fā)展方向，智能機(jī)器人能夠應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)、制造行業(yè)、物流行業(yè)、電力巡檢行業(yè)等，將進(jìn)一步推動(dòng)我國科技的發(fā)展。

在智能機(jī)器人巡航及位置定位中，主要應(yīng)用無線射頻識(shí)別、超聲波、紅外、激光燈技術(shù)等光電測量技術(shù)，大大保證了機(jī)器人的定位精度。

2）自動(dòng)駕駛激光雷達(dá)

自動(dòng)駕駛技術(shù)有利于提高車輛運(yùn)行的安全性，其故障保護(hù)系統(tǒng)能夠在駕駛?cè)藛T疲憊走神的狀態(tài)下進(jìn)行報(bào)警提示，與其傳感器測量息息相關(guān)。激光雷達(dá)技術(shù)能夠精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)無人駕駛障礙定位、距離測距以及周邊環(huán)境三維建模。

3）電力線激光點(diǎn)云技術(shù)

我國幅員遼闊、部分山區(qū)地勢(shì)復(fù)雜，為保障居民用電，及時(shí)進(jìn)行電力線故障維修及定位。激光點(diǎn)云技術(shù)在電力線檢測領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，通過激光點(diǎn)云技術(shù)對(duì)電力線數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并建模，能夠完成對(duì)電力線故障等問題的詳細(xì)分析。

4光電測量技術(shù)未來發(fā)展方向

當(dāng)前大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+在各行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，怎樣將大數(shù)據(jù)等技術(shù)應(yīng)用于光電測量技術(shù)中，將成為光電測量未來發(fā)展的重要方向。下文提出幾種發(fā)展方向僅供參考。

1）創(chuàng)新嵌入式技術(shù)應(yīng)用

嵌入式技術(shù)是光電測量技術(shù)的基礎(chǔ)，將最新的嵌入式芯片進(jìn)行應(yīng)用，能夠從硬件基礎(chǔ)上提高光電測量精度。

2）構(gòu)建光電測量物聯(lián)網(wǎng)體系

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合了信息技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)物物相連，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與光電測量技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)體系，能夠?qū)崿F(xiàn)光電測量數(shù)據(jù)的感知、傳輸與處理。

3）構(gòu)建光電測量數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

大數(shù)據(jù)的發(fā)展，充分體現(xiàn)了數(shù)據(jù)的價(jià)值，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用能夠有效完成數(shù)據(jù)的采集，但是沒有好的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效分析。構(gòu)建適用于光電測量的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，將最先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析算法進(jìn)行應(yīng)用，有利于光電測量數(shù)據(jù)的智能化處理。

5結(jié)論

本文詳細(xì)分析光電測量技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，光電測量技術(shù)最為一種最為常用的檢測技術(shù)，分為有源與無源兩種，在智能機(jī)器人定位、自動(dòng)駕駛、電力線檢測等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。為提高光電測量精度，適應(yīng)國家大數(shù)據(jù)發(fā)展戰(zhàn)略，作者提出光電測量技術(shù)幾大發(fā)展方向應(yīng)為創(chuàng)新嵌入式技術(shù)應(yīng)用、構(gòu)建光電測量物聯(lián)網(wǎng)體系、構(gòu)建光電測量數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等。