光学无损检测技术及其应用

从测量镜返回光束的光频发生变化，其频移为
，该
光与返回光会合，形成“拍”，其拍频信号可表示为：
计算机先将拍频信号
与参考信号
理后，就得到所需的测量信息 .
进行相减处
设在动镜移动的时间 t 内，由 为 N ，则有：
引起的条纹亮暗变化次数
上式中
为在时间ｔ内动镜移动的距离L，于是有：
单击此处添加大标题内容
第三章 散斑技术 散斑的形成及其性质 当一束激光射到物体的粗糙表面（例如铝板）上时，在铝板前面的空间将布满明暗相间的亮斑与暗斑；
一、双频激光外差干涉仪图
1 -141 示出双频激光外差干涉仪的光学系统。干涉仪的 光源为一双频 He-Ne 激光器，这种激光器是在全内腔单频 He－Ne 激光器上加上约 300 特拉斯的轴向磁场，由于塞曼 效应和频率牵引效应，使该激光器输出一束有两个不同频率的 左旋和右旋圆偏振光，它们频率
差 Δν约为 1.5MHz 。这两束光
1 -5 长度（间隔、高度、振幅）的激光干涉测量
一．
激光干涉测长的工作原理及特点
干涉测长仪器是用光波波长为基准来测量各种长度（如属测量干涉场上指定点上位相随时间而变化的干涉仪。
激光干涉测长仪与用其它准单色光源的干涉测长仪相比，具有下列的显著优点：
激光干涉测 长的工作原 理如图 1101 所示。
单击此处添加大标题内容
1 -6 激光外差干涉测长与测振 激光光波干涉比长仪以光波波长为基准来测量各种长度，具有很高的测量精度。这种仪器中， 由于动镜在测量时一般是从静止状态开始移动到一定的速度，因此干涉条纹的移动也是从静止 开始逐渐加速，为了对干涉条纹的移动数进行正确的计数，光电接收器后的前置放大器一般只 能用直流放大器，而不能用交流放大器，因此在测量时，一般对测量环境有较高的要求，一般 的干涉比长仪不能 用于车间现场进行精密测量。为了适应在车间现场实现干涉计量的需要，必 须使干涉仪不仅具有高的测量精度，而且还要具有克服车间现场中气流及灰雾引起的光电信号 直流漂移的性能，光外差干涉 技术是为解决车间现场测量问题而发展起来的。 这种技术的一个共同点是在干涉仪的参考光路中引入具有一定频率的副载波，干涉后被测信号 是通过这一副载波来传递，并被光电接收器接收，从而使光电接收器后面的前置放大器可以用 一交流放大器代替常规的直流放大器，以隔绝由于外界环境干扰引起的直流电平漂移，使仪器 能在车间现场环境下稳定工作。

2021/8/22
?光电检测技术?
27
3.技术开展方向
➢快速、高效的3D测量技术将取得突破，成为带存贮 功能的全场动态测量仪器； ➢开展闭环式光学测试技术，实现光学测量与光学控 制的一体化； ➢开展光学诊断和光学无损检测技术； ➢生物科学研究中的光探测越来越收到世界科技工作 者的共同关注。
?光电检测技术?
22
2.技术现状〔光学测量技术学科的组成〕
光学是这 个根本体系中的 原理根底，而精 细机械、电子技 术与计算机技术 构成塔底三角形， 是光学测量的支 撑根底。
2021/8/22
?光电检测技术?
23
技术现状〔光学测量技术主要原理分类〕
2021/8/22
?光电检测技术?
24
技术现状〔光学测量系统的主要构成〕
精度(Accuracy)：反映测量结果与真值接近程度的量，在 现代计量测试中，精度的概念逐步被测量的不确定度代替。
测量不确定度(Uncertainty of Measurement)：表征合理 赋予被测量的量值的分散性参数。主要包括：
不确定度的A类评定：用对重复观察值的统计分析进展不确 定度评定的方法；
信号(Signals)：是信号本身在其传输的起点到 终点的过程中所随带的信息的物理表现，是传递信息 的载体。信号具有能量，它描述了物理量的变化过程 ，在数学上可以表示为一个或几个独立变量的函数。
2021/8/22
?光电检测技术?
11
➢ 光学测量：通过各种光学测量原理实现对被测物体的测量。
➢ 测试系统的一般构成
种类型的光电探测器、各种光谱区中的光电成像器件、 各种光学材料和各种光电成像系统。同时还包括近年 来大量出现在光电子行业的各种器件和系统，主要是 指的是应用光电子技术原理的元器件和利用这些光学 元器件作为其主要部件的仪器与设备。

无损检测技术及其在果品质量安全检测中的应用无损检测技术是一种非侵入式的检测方法，通过使用一系列工具和装置对物体进行感知、检测和诊断，以实现对物质内部构造、组成和性质的分析和评估。

随着现代科技的发展，无损检测技术在农业领域得到广泛应用，其中包括果品质量安全检测。

果品质量安全检测是果品产业链中不可或缺的一环。

传统的检测方法需要取样、破坏性检测，无法满足大批量的果品质量检测需要。

而利用无损检测技术进行果品质量安全检测可以不破坏果品的完整性，实现对果实内部组织结构、化学成分、营养成分及其质量安全状况的评估，为果品加工、运输、销售提供了科学依据，保障了消费者的健康。

1.近红外光谱技术近红外光谱技术是一种依据物质在不同波长范围内反射、吸收、透射等光学特性进行检测的技术。

近年来，该技术在果品质量检测中得到广泛应用。

根据果品近红外光谱图谱，可以得到果品的水分、总糖、维生素C、酸度等指标数据，从而判定果品的成熟度和质量。

比如针对葡萄酒的生产制造，使用近红外光谱技术可以实现对葡萄酒的酒精度、酸度、残留糖分等指标的无损检测。

2.成像技术成像技术是一种无损检测技术，利用不同的传感器对果品进行成像分析。

常见的成像技术有X射线、磁共振成像技术等。

通过成像技术可以对果品的内部构造和组织结构进行清晰的展示，诊断果品有无病害或虫害，并测定其成熟度和品质。

例如，利用磁共振成像技术可以实现对苹果、梨等果品的分子成分分析和位置分布定位。

3.超声波技术超声波技术可以实现对果品内部精确的测量，同时还可以检测果品的质量变化和损伤情况。

在果品贮藏期间，通过超声波检测技术可以监测果品的硬度、水分和成分含量等指标。

此外，还可以应用超声波技术检测果汁中的悬浮物和脂肪颗粒，降低果汁沉淀率，提高果汁纯度。

综上所述，无损检测技术在果品质量安全检测中的应用有很大的潜力，可以实现快速、准确、无损的检测和评估，为果品质量安全提供保障。

未来，随着科技的不断升级和发展，无损检测技术将更加完善，为果品质量安全检测提供更加优质的服务。

近年来，人们对食品的要求从口味、风味等直观特性转向了营养、品质等方向。

农产品的质量安全不仅影响农产品的生产和消费[1]，还关系到我国农产品市场竞争力和消费者身体健康。

我国加入世界贸易组织后，对农产品质量检测技术和方法提出了更高要求。

无损检测技术具有快捷、卫生、准确等优势，是众多科学研究者的重要研究领域[2]。

1 农产品的无损检测概述无损检测指从外部给农产品一个激励能量，待测物受激励能量影响时，从输入和输出的关系便可获得待测物质的物理化学特性，主要利用农产品物理性质因缺陷而发生变化这一事实现象实现的。

检测方法有力学检测、光学检测、声和超声检测、计算机图像处理、电学和电磁学检测及射线检测。

与传统理化检测方法不同，农产品无损检测不需要大量化学药品，对环境不会造成污染，不用对样品进行前处理，可实现即时检测，能在单元操作下获得多个信息。

因此，在众多检测农产品品质的技术中，无损检测技术脱颖而出，成为众多研究者的重点研究对象。

2 农产品品质检测中无损检测方法介绍及应用2.1 光学特性光学特性指农产品对投射到表面上的光产生反射、吸收、透射、漫射或受光照后激发出其他波长的光的性质。

根据这一特性结合光学检测装置能实现农产品特别是果品的无损检测[3]。

原理是小部分散射光较深地扩散到农产品内部，一部分被农产品所吸收，一部分穿透农产品。

光被吸收的多少与农产品的性质、光的波长及传播路径长度等因素有关。

利用光学特性对农产品展开无损检测的方法中，近红外检测技术极具代表性，检测内容涉及农产品品质指标[4]及营养指标[5]等。

2.2 声学特性农产品声学特性指农产品在声波作用下的反射特性、散射特性、透射性、吸收特性、衰减系数和传播速度及其本身的声阻抗与固有率等，反映了声波与农产品相互作用的基本规律。

农产品的声学特性随食品与农产品内部组织的变化而变化，不同食品与农产品的声学特性不同，同一种类而品质不同的食品与农产品其声学特性往往也存在差异，根据食品与农产品的声学特性可判断内部品质状况，并进行分类、分级。