购物车(0)
光电检测技术论文篇1
基金项目：本文系内蒙古科技大学教改项目（项目编号：JY2011021）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）04-0056-02
一、“光电检测技术”课程教学现状
光电检测技术在科学技术的发展史上占有重要的地位，“光电检测技术”的教学和研究也越来越得到国内外高等院校和科研机构的重视。目前国内开设“光电检测技术”课程的高等院校达50多所，专业覆盖了测控技术与仪器、光电信息工程、光信息科学与技术、电子信息工程、通信工程、应用物理、探测制导与控制、生物医学工程等。[1-3]
内蒙古科技大学（以下简称“我校”）测控技术与仪器专业充分结合教育教学背景及教学资源，以培养宽口径、综合实践型人才为目标，以光机电算一体化为主体，以光电为特色，开设了“光电检测技术”课程，对于培养具有创新能力的综合实践型人才具有良好的促进作用。该课程衔接了“工程光学基础”、“单片机原理及应用”、“智能仪器”等，不仅能够使学生了解光电领域新技术的发展和应用，更有利于培养学生的综合实践能力和创新能力，拓宽测控技术与仪器专业的就业口径。“光电检测技术”课程具有内容多、应用性强、发展快等特点。如何通过课程教学与实践，使学生熟练掌握各种光电检测系统的设计，提高学生的综合实践能力，各高校测控技术与仪器专业都做了很多探索。[4，5]本文根据自身的教学实践和对我校测控技术与仪器专业的教学开展情况，结合我校的培养目标对“光电检测技术”课程的理论教学与实践教学做出了改革探索，提高课程的教学质量。
二、“光电检测技术”课程改革思路
“光电检测技术”课程是我校测控技术与仪器专业一门重要的专业基础课。该课程内容丰富、实践性较强，着重培养学生计算机应用、测量与自动控制、智能仪器设计等领域的综合实践能力。根据培养目标和专业设置的变化，我校“光电检测技术”课程经历了几次改革。第一，为适应光电检测技术的蓬勃发展和学生就业的需要，开设了本课程，共50学时，包含了光电子和光电检测两部分，课程的内容主要是光电传感、检测原理及光电检测系统等几部分。第二，由于测控技术与仪器专业培养目标及培养方案的调整，为满足我校学生的就业需求，将该课程的教学内容及教学学时数进行了改革，内容上着重光电检测及光电检测系统的设计，学时更改为32学时。第三，为突出本校的办学特色及教育教学优势，在教学过程中不仅注重基础理论的讲授，更注重对学生综合实践能力的培养，对“光电检测技术”课程教学环节及实践环节进行改革，以培养工程实践型人才为目标，充分培养学生创新思维和综合实践能力，满足社会对高层次检测技术人才的需要。
三、“光电检测技术”课程教学改革实践
1.教学内容改革
由于开设“光电检测技术”课程专业的多样性，应根据各个专业的培养要求合理选择教学内容。结合我校测控技术与仪器专业的培养目标，对“光电检测技术”课程的教学内容进行了改革，目的在于使学生通过课程的学习，既了解光电检测技术的发展前景、光电器件的工作原理及光电检测的基本方法，又能对光电检测系统的设计有整体的把握，达到课程的教学目的。具体改革方案如下：
（1）注重基础，突出重点难点，合理安排教学内容。目前“光电检测技术”教材内容各有优缺点，有些教材较注重基础理论、基本原理，而对光电检测系统设计的内容介绍较少；有些教材兼顾理论教学与实践教学，但对于光电检测领域新技术、新发展的介绍较少，使教材内容落后于光电产业的发展；有些英文教材在光电检测技术新发展方面的编写较为突出，但对光电检测技术及光电检测系统的整体性上把握较差，且与教学大纲不符。因此必须结合本专业需求，合理选择“光电检测技术”课程教材内容，做到基础知识重点讲授，难点重点精讲细讲。例如光电检测器件是光电检测技术的重要内容，在教学中着重讲解光电器件的工作原理、结构、性能参数及应用范例，而对于光电检测器件的偏置电路、前置放大电路、匹配滤波等前期课程中已经涉及的内容进行略讲。光电探测器分为光电效应型和热电效应型，由于热电器件在“热工测量仪表”课程中为重要学习内容，在本课程的教学中将热电器件一章改为自学。而涉及计算机接口等内容由于在“单片机原理及应用”中详细讲解，在本门课程中将其删去。
（2）结合测控技术与仪器专业的培养目标及专业设置，补充反映专业特色的内容。结合我校冶金背景、测控技术与仪器专业的培养目标及学生的就业需求，加强本课程与其他专业课程的衔接，对光电检测的新理论、新技术、新应用和新成果进行了补充。例如在光电检测方法的讲解过程中以智能机器人定位技术为例介绍光电器件的应用，激发学生自主学习的动力。在讲解光电位置传感器时，以光电位置传感器用于智能汽车防追尾系统为具体案例，启发学生认真思考，激发学生的学习兴趣。在讲解激光器、光电耦合器件CCD的过程中，结合器件的应用背景，把器件最新的制作工艺、应用前景介绍给学生，并将光电耦合器件CCD的成像原理与手机采用CMOS的成像原理进行对比，激发学生的学习兴趣。根据学生的就业需求，在课程的教授过程中补充与冶金企业生产过程密切相关的光电检测系统。例如基于CCD的锅炉燃烧控制系统，以光电耦合器件CCD获取锅炉内部燃烧图像，用图像信息确定炉膛内部的温度分布，确定锅炉内部燃烧机理，及时有效控制锅炉燃烧效率，达到锅炉温度控制目标。结合科研课题“基于CCD的比色测温研究”，将CCD的应用领域进行拓展，使学生系统全面地掌握光电系统的设计，培养学生的工程实践能力。
（3）立足培养综合实践型人才，加强光电检测实践教学环节。实践教学有利于培养学生的综合实践能力和创新精神，该教学环节学时有限，如何在有限的学时内完成预期的目标，必须对基础验证型实验、综合型实验及创新型实验的比例作出调整。光电检测实践教学以我校光电检测实验室为基础，秋实科技创新实验室为媒介，构建实用型光电检测实验教学平台。在具体实践教学中，采用基于项目设计的实验教学方法，合理保证基础验证型实验，并结合集中演示的方式进行教学，提高综合型及创新型实验的比例。我校光电检测实验室的主要实验设备有CSY-2000型光电检测实验台，包含光电传感器模块、信号采集模块、信号处理及自动控制模块等。在实验室内不仅可以完成光电探测用光源、光电探测器原理及特性等验证性实验，还可以根据具体的对象搭建实用的光电检测系统。秋实电子实验室致力于鼓励大学生完成科技创新活动，在光电检测实验平台的基础上，结合秋实电子实验室现有设备，可以完成综合设计型实验，例如智能机器人视觉系统、智能小车竞速系统、智能小车防追尾系统等设计，帮助学生在完成“光电检测技术”基础知识、系统理论学习的同时，提高学生的实践动手能力，使学生通过实践环节的学习，达到培养工程实践型人才的目标，并结合科研课题增设创新型实验，以具体的科研项目拓展实验教学内容，及时反映光电检测的最新发展情况，培养学生的科研创新能力。
2.教学方法改革
“光电检测技术”是一门多学科交叉科学，如何提高教学质量、提升教学效果，使学生既能有效地掌握基础理论、基本方法，又能灵活运用基本原理。传统的以课堂教学为主、实验教学为辅的教学模式必须进行改革。
（1）有效地将课堂教学、实践教学相结合，引入多元化教学方式，增强教学效果。如讲解光电效应的过程中，采用图文并茂的多媒体课件形式，制作动画效果，将涉及半导体理论的抽象原理直观形象地演示出来，并以日常生活中光电探测器的应用为实例，激发学生的学习兴趣，拓展学生的视野。在讲授光电器件的性能参数过程中，量子转化效率、光电响应度、光谱响应范围、光电响应时间等性能参数均为抽象的物理参数，而光电器件的性能参数又是光电检测系统设计的关键，在讲授中以光电检测系统中光电器件性能参数变化对系统测量结果产生的影响为例进行讲解，以直观的数据将抽象的物理参数简单化。
（2）充分发挥学生的主观能动性，提高学习效果。在课堂教学过程中，充分发挥学生的学习积极性，加强学生与教师的互动，活跃课堂气氛，提高学生的学习效果。如绪论部分引入光电产业的发展前景，以日常生活中的小故事为例，引出光电产业的背景及发展趋势；以创新型实验为例，鼓励学生根据日常生活中的测量参数设计光电检测系统，发挥学生的主观能动性，培养学生的综合实践能力。
（3）改变考核手段，注重培养学生的综合能力。课程考核是评价课程教学质量的重要手段，传统的考核方式均采用卷面形式，具有一定的局限性。本课程采用卷面考核成绩、课堂提问、综合设计作业成绩相结合的考核方式。其中课堂提问成绩根据课堂提问结果给出，及时考查学生对所学知识的掌握程度。综合设计作业成绩以学生所完成的综合型创新型实验报告书给出，全面考查学生的综合能力。将三部分成绩结合起来，合理反映学生对于本门课程的学习情况。实践表明这种方式极大地调动了学生的学习积极性，取得了良好的效果。
四、结论
结合我校测控技术与仪器专业的培养目标及学生的就业情况，对“光电检测技术”课程教学进行改革，首先对课程教学内容体系进行了优化，接着采用项目教学法对原有实践教学环节进行改革，加大综合型创新型实验的比例，最后对教学方法进行改革，以有效的教学方式达到预期的教学效果。实践结果表明，课程内容体系改革、实践教学改革和教学方法改革提高了本课程的教学效果和人才培养质量。
参考文献：
[1]罗先河，等.光电检测技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，
1994.
[2]雷玉堂.光电检测技术[M].第2版.北京：中国计量出版社，2009.
光电检测技术论文篇2
项目研究是以我国档案行业相关标准为依据，结合电子档案光盘载体在档案馆工作中的实际情况，在认真调查、创新思考的基础上，针对光盘可读性、电子文件可读性、图像文件规范性和光盘可靠性进行自动检测研究，力图建立一个与档案信息化建设进程相匹配的光盘和图像文件自动检测平台，服务于档案行业。
只有在理论突破创新的基础上，才能完成创新型的技术实现。首先在理论上将“电子文件真实性、完整性、有效性和长期可读”一个既有深度又有广度，既有全面性又有完整性的一个原则性要求，如何落实到技术实现上?真实性是电子档案从产生开始，在整个生命周期中由系统工程保证的，此项目所解决的是阶段性的工作。在电子档案接收和数字化成果验收过程中真实性主要是依赖于数据来源途径的正确性；完整性和有效性部分地可以用规范性表述；有效性和长期可读可以部分地用可读性和可靠性表述。将“电子文件真实性、完整性、有效性和长期可读”的整体性、原则性要求具体落实到自动检测过程中，对光盘和图像文件“可读性、规范性和可靠性”验证，将一个原则性要求转化成为可实施的技术性要求。
在技术实现方面，将光盘物理检测与图像文件检测有机地整合在一起。光盘可读性检测与文件可读性检测同步进行，光盘主要物理参数检测与图像文件规范性检测同步进行。同步技术是项目的技术核心之一。
项目研究成果主要以“光盘检测软件”形式呈现，光盘检测仪是配套必需设备，光盘检测仪所用光驱必须是兼容CD／DVD格式的高精度检测光驱。对接与控制技术同样是项目的技术核心之一。
光盘检测软件包括两大部分：一是检测功能实现部分，二是光盘检测仪驱动控制部分。软件是在前期已有技术积累的基础上的再创新和再提高。
光盘检测软件共有六个模块：文件管理、全盘扫描、数据(文件)检测、移交检测、光盘复检和检测管理。
全盘扫描，验证光盘的可读性和文件的可读性。对CD／DVD光盘进行全盘扫描。提取光盘背景文件、验证光盘可读性和文件可读性，验证光盘是否存在不可修复坏点和文件是否有损坏。
数据检测，验证目录文件规范性、图像文件规范性、图像加工质量和文件挂接正确性。
移交检测，数据检测和光盘检测的同步检测。光盘检测主要是对CD／DVD光盘刻录后主要物理参数的检测。CD：块错误率BLER，不可校正错误E32，信号对称度SYM，抖晃Jitter；DVD：奇偶校验内码错误PIE，奇偶校验外码失败POF，信号不对称度ASYM，抖晃DC Jitter。
光盘复检，对已经检测过的光盘及存档光盘进行的再次检测。
光盘检测有两种方式，一种是全盘逐点扫描检测即全盘检测，一种是半径抽点检测即快速检测。两种方式具有可选择性，使用者根据需要进行选择。刻录后的光盘初次检测和接收检测须采用全面检测，光盘复检即再次检测可采用全面检测也可以选择采用快速检测，两种检测的测量值会有所不同。两种检测方式均可以给出检测结果和评定结论。判断光盘可归档、―级预警、二级预警、三级预警等级别。
检测管理，对于检测结果和检测报告进行管理和输出。
光盘检测软件解决了档案行业电子档案进馆接收、数字化成果验收采用人工检查效率低，难以保证电子档案质量的问题。实现了进馆接收、数字化成果验收专业化和自动化，可提高工作效率和工作质量，为电子档案以光盘为载体的长期保存提供了技术保障，对档案行业数字资源体系建设具有积极的意义。
项目的作用和推广前景主要表现在以下几个方面：
1 光盘进馆接收检测。光盘检测软件将图像文件自动检测与光盘自动检测相结合，两项检测同步进行。可验证电子档案的可读性、规范性和挂接正确性以及移交光盘的品质。
光电检测技术论文篇3
微弱光信号检测技术及其相应的光电检测技术可应用于各个领域，如在军事领域，用于隐形目标侦查、武器制造和目标距离检测以及无线通信等；在工业领域，可用于检测产品质量、控制环境污染量及产品计量等方面；在化学分析领域，可用于鉴定物质结构、检测分析药物成分等：在医学领域，可用于分析医学电子图像，通过回测微弱信号检测疾病等[1]。微弱光信号检测技术的研究意义重大。
2 微弱光信号检测技术研究现状
对于微弱光信号检测来说，其难点在于微弱信号采集部分的设计以及转换电路的设计。近些年来，随着现代光电技术的发展，关于微弱光信号的检测、采集与处理技术的研究也取得巨大发展。在采集检测系统的设计与实现方面，众多学者从不同角度进行了尝试和探索。
如采通过在信号处理电路中设置信号通道和参考通道方式，利用微处理器将广义白噪声滤除，开发出“BHJ-400”型红外测温仪。该红外测温设备即使在强噪声的背景下也能实现对微弱光的检测[2]；文献[3]基于信号的相关性原理，设计一锁相放大器并用于检测微弱光信号的测量系统中。从而研制出红外多光谱辐射温度测量系统，同时采用将方法与函数模型法相结合并根据自动化原理设计出双向反射分布函数自动测量系统[3]；采用在同一测量装置上集成非接触式光学成像CCD传感器和接触式光纤传感器方式测量工件的孔径，由于测量技术的科学先进性，该测量设备的测量精度可以达微米级[4]；文献[5]以采用高精度运算放大器及FLASH型芯片核心进行硬件系统和软件系统设计，其测量输出光功率的稳定度可达±0.01nW，有效实现了在光纤通讯领域中对传输终端的微弱光信号功率的高精度测量[5]。
可以看出现有方法多数基于相关检测原理设计锁相放大器，实现对微弱光信号的检测。然而这类方法都有实现成本高、流程和结构比较复杂等不足。寻找一种精度较高、成本较低且结构简单的微弱光信号检测系统十分必要。近期许多学者提出了一些改进的检测方法，取得了较好检测效果。
如文献[6]对传统的全部采用专用集成电路来检测微弱光信号的方法进行改造，将传统方法中不能适用于多变场合的缺点进行优化。该系统采用部分集成电路与相对分立元件相结合的方式形成两种放大器，系统中的光电转换电路以低输入偏置电流放大器AD549 为主。实验证明，分立电路既保留了传统检测系统抗干扰能力强等优点，且具有可操作性强和测量方式多变等优点[6]。文献[7]采用S2387系列光电二极管，结合多级放大路与T型反馈电阻网络，设计了一种放大倍率可编程的微弱光强信号采样电路。基于对实验数据的分析，通过对前后级放大倍数的合理分配，实现对光强或波长变化比较大的微弱光信号的最优放大，使得到的图像波形更加便于分析、研究。同时该电路兼顾了提高响应速度与降低噪声的要求，简洁可靠，测量精度高[7]。文献[8]通过设计下位机将待测光信号进行光电转换、放大和滤波等处理，下位机由光电转换电路、前置放大电路、多级放大电路、有源滤波电路和数据传输电路构成。通过采集卡将下位机采集到的信号送到上位机处理，提出一种自适应窄带功率谱滤波方法[8]。
此外，微弱光信号检测方法的理论研究也得到了较快发展，如文献[9]采用最优混沌模型李亚普诺夫指数法定量检测微弱光电信号幅值方法。基于最优混沌模型，解决了传统混沌方法检测时出现的可检测信噪比高、检测阈值误差大等问题[9]。文献[10]基于相关检测理论，设计微弱光纤陀螺信号检测系统，实现对开环背景噪声中微弱光纤陀螺信号的精确检测[10]。文献[11]基于数字正交相关检测方法，设计用于微弱激光信号检测的光电检测装置，在数字相关检测基本原理的基础上完成对光电检测系统的整体设计开发。仿真和实验结果验证了该方法的有效性[11]。
3 结束语
综上所述，国内外科研领域对微弱光信号检测技术的关注度较高，为开发高精度、低成本的微弱光信号检测装置，进行了探索并取得了显著成效。另一方面众多学者也将传统集成元件检测方法改进以适应不同检测场合，促进了微弱光信号检测技术的发展。微弱光信号检测技术在各个领域都占据着比较重要的地位，未来微弱光信号检测技术在相关领域的应用会越来越广泛，同时也将向智能化、数字化方向发展。
参考文献
[1]杨晓娅.微弱光信号检测系统的设计与研究[D].郑州：郑州大学，2014：3-5.
[2]刘建科，张海宁，马毅.红外测温中检测强噪声下微弱信号的新途径[J].物理学报，2000，49（1）：66-67.
[3]丛大成.红外多光谱测温关键技术研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2002：4-5.
[4]William G.L， Christopher S， Frank L.A， et a1.Single photon detection using Geiger modeCMOS avalanche photodiodes[C].SPIE， 2005，6013.
[5]陈永泰，徐晓东.微弱光信号功率的高精度测量技术[J].武汉理工大学学报，2006，28（11）：123-124.
[6]李常青，梅欣丽，明奇，等.微弱光信号检测电路的实现[J].应用光学，2010，31（5）：725-726.
[7]佘明，陈锋，李抄，等.微弱光强信号采样电路设计[J].光学仪器，2014，36（3）：254-255.
[8]董静微.基于LabVIEW的微弱光电信号检测系统设计[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2013：2-5.
[9]徐艳春.基于混沌振子的微弱光电信号检测技术研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010：8-11.
光电检测技术论文篇4
超声检测是指利用超声波对材料的质量检测和评估的技术。超声技术操作简便、灵敏度高、检测费用低、且没有辐射，被广泛应用于工业领域，其中包括核工业。压水堆核电站具有特殊的运行工况，要保障其安全运行，须对其材料和结构提出更高的要求。无损检测是检验和测试工程材料完整性、连续性和可靠性的重要手段，因此压水堆核电站的无损检测对于维系核电站的安全运行具有重要意义。超声技术是压水堆核电站常规的无损检测手段之一，核电材料和结构的质量保证与超声检测性能的稳定与提高密切相关。本文对压水堆核电站材料和结构的特点，压水堆核电站无损检测的基本要求以及超声检测技术的适应性发展进行了论述。
1 核电设备材料和结构的特点
由于特殊的工作环境（高温、高压、强烈腐蚀和辐射等），压水堆核电站对材料具有更高的安全要求。核电材料的选用不仅要考虑力学性能（强度、塑性、硬度和韧性等）和工艺性能（锻造、铸造、焊接等），还要充分考虑辐照引起的材料组织、结构和性能的变化。此外，材料与材料之间、材料与介质之间的相容性和材料的价格也是材料选用的依据。压水堆核电站常用的金属材料包括碳钢、不锈钢、低合金钢、锆合金、镍基合金和钛铝合金等。
压水堆核电站一回路系统主要包括反应堆及压力容器、蒸汽发生器、冷却剂主泵、稳压器和主管道等。根据部件的位置、功能和工况，选用适合的材料是压水堆核电站安全运行的前提和保障。表1为压水堆核电站一回路系统殊部件的材料使用情况。
表1 压水堆核电站一回路系统选用的材料举例
从表1可以看出，压水堆核电站一回路系统的结构和材料具有鲜明的特征：首先是大量采用了耐高温、高压，抗腐蚀性和抗辐射性强的材料。不同的材料之间组分的不同，其内部微观结构和组织差异明显。第二是材料易于加工并能满足某些特殊加工要求，尽量采用整体结构，减少中间的机械连接，这样可以降低部件的故障率，提高设备的寿命。第三是不同的结构和材料，加工工艺差距明显，在役检查过程中需要对无损检测的检测方法、要求和检测规程等进行不同的计划和实施。这些特征给无损检测工作带来了较大的困难和挑战。
2 压水堆核电站无损检测基本要求
无损检测作为一种工艺过程控制和产品质量控制的手段，被广泛应用于工业领域。压水堆核电站的无损检测，首选应该结合材料和部件各自的特征，采用恰当的无损检测方法；其次是制定正确的检测规程，选用适当的检测器材，以确保无损检测实施过程中不会对部件造成确定的或者潜在的伤害；第三是严格遵守压水堆核电站在役检查规范，并依据在役检查前编制的检查计划和检查大纲实施无损检测。
压水堆核电站一回路系统包容具有强烈放射性的物质，设备处在高剂量的辐照环境中。为了确保核电安全，核电运营的整个过程，包括设计、设备制造、安装、运行和退役都要进行无损检测。设计阶段的无损检测主要是编制适应性的技术规范和检测规程，以实现所选用无损检测方法的有效性。设备制造过程中需要对所有的原材料和零部件进行规定的检查，以证明生产的设备符合使用要求。安装过程中需要对安装现场的应用性材料、焊缝和其他零部件进行检测，确保其质量合格。核电运行期间和退役时的无损检测是在辐照环境下进行的，工作强度大并具有一定危险性，需要在尽可能短的工期内完成计划内的无损检测工作。
压水堆核电站一回路系统的无损检测具有非常严格的要求。核电设备所采用无损检测方法、仪器设备与检测工艺必须具有高度的可靠性和灵敏度，操作人员的技能必须达到在役检查规范的资质要求并具备丰富的现场施工经验。随着经验的沉淀和积累以及新型无损检测技术的发展，我国压水堆核电站的安全运行将获得更大的保障。
3 超声检测技术的应用与发展
超声检测是指利用超声波检测和表征材料的宏观缺陷、几何特性、组织结构和力学性能等，从而对材料的应用性能进行专业评估的技术。超声检测技术检测灵敏度高、检测费用低、易实现自动化操作，且没有辐射和化学污染的危害，因而获得了广泛的应用。压水堆核电站中，超声检测技术同样是一种常规的无损检测方法。它主要应用于压力容器对接焊缝、角接焊缝的体积检查，压力管道焊缝的表面检查，汽机部件的内部检查，锻件的内部检查，轴瓦等复合层结合面的检查，及其它金属部件的内部检查。超声检测在使用过程中同样具有一些缺点，比如测试过程对耦合剂的依赖性较大、探头较大而可达性降低，检测结果对检测人员的技能要求高等。为了弥补传统超声检测技术的不足，以适应核电站无损检测的技术要求，新型超声检测技术获得了迅速发展，包括超声相阵控技术、激光超声技术和电磁超声技术等。
3.1 超声相阵控技术
超声相阵控技术是一种新型的超声检测技术，通过对超声阵列换能器中各阵元进行相控阵控制，可使得阵元发射的超声波发生偏转聚焦，且相位和幅度同步，通过调节聚焦点可以实现对复杂工件的检测，并有效提高检测灵敏度。
自从诞生以来，超声相阵控技术迅速变成了研究的热点，包括测试系统的设计与改善、控制电路的生产与测试，以及研发成本的控制与节约等。起初，超声相控阵技术主要应用于医学领域，随着电子技术和计算技术的发展，超声相控阵技术成功应用于工业领域，包括航空航天[1]、造船[2]和核工业[3]等重要领域。超声相控阵技术在医学方面的应用包括医学超声诊断和医学超声治疗两个方面。科学家利用相控阵技术研发了一系列先进的医疗设备，比如全身数字化超技术、海扶超声聚焦刀等，这为疾病的诊断和治疗提供了极大的便利。超声相控阵技术作为一种先进的无损检测 手段，受到了广泛的研究，主要围绕检测结果成像，检测目标准确定位以及复杂结构的准确检测等方面。需要指出的是，超声相控阵技术在压水堆核电站的设备检测中发挥着重要作用，比如汽轮发电机的叶片具有特殊的工况和复杂的结构，采用超声相控阵技术不仅可以提高检测效率和精度，还可以避免对叶片进行拆卸而造成不必要的伤害。超声相控阵技术与数字信号处理、成像和声时衍射等技术的结合是今后发展的方向。
3.2 激光超声技术
高能量的激光脉冲与物质表面发生作用时会产生热特性区，热量急剧扩散而产生热应力作用，进而产生的超声波，通过检测超声波以达到对材料检测的目的，这便是激光超声技术.相比传统的超声检测技术，激光超声技术具有无需耦合剂、非接触性检测、检查速度快、检查精度高以及检查范围广等优点。
随着科技发展，激光超声技术已经突破理论研究的瓶颈，被广泛应用于材料的无损检测等工业领域。激光超声技术对于薄膜材料的检测具有较高精度。[4]激光超声技术用以复杂几何结构的检查也具有明显优势，比如楔状结构、曲面结构以及多层结构等。[5-7]此外，激光超声技术适用于高温、腐蚀和辐射等危险环境下对材料进行检测[8-9]，目前我国的压水堆核电站并没有引入激光检测技术，这主要考虑考虑激光超声技术定位的不稳定性以及核电站特殊的工况。今后，随着对激光超声技术在无损检测领域的研究，该技术的大规模应用将获得实现。如果对激光超声技术在核工业中的应用进行科学和充分的论证，激光超声技术将成为常规无损检测技术的补充。
3.3 电磁超声技术
利用洛仑兹力和磁致伸缩效应产生超声波，进而对金属导体进行检测的技术称为电磁超声技术。与传统的超声检测技术相比，电磁超声技术不需要与工件接触、检测速度快、检测过程无污染，因此适合生产线的快速检测和高温等环境下的检测。
由于具有明显的优势，电磁超声技术已经被广泛应用于机械加工[10]、石油管道[11]和压力容器[12]等领域，用以进行材料的缺陷检测和定位以及厚度的测量。作为一种新型的无损检测技术，电磁超声技术在焊缝和钢管管材检测中表现出了巨大的优势。然而，电磁超声技术同样存在不足，比如敏感度过高，容易受到环境的影响和转能效率低，接收信号低。这也促进了电磁检测技术的改进，目前围绕电磁超声技术的研究主要包括电磁激发装置的优化、回波信号的处理，电磁超声导波技术[13]和激光-电磁超声技术[14]便是在此基础上的发展和产生的新技术。电磁超声技术也没有被引入，作为核电设备的无损检测技术之一。其中主要原因是性能的不稳定性以及政策上缺乏论证和支持。随着对电磁超声技术的研究，电磁超声技术也许在不久的将来，也将成为常规无损检测技术的有力补充。
4 结语
（1）由于特殊的运行工况，压水堆核电站对材料要求较高。所选用的材料需具有优良的力学性能、工艺性能，对高温、高压，强烈腐蚀和辐射的环境也具有很高的适应性。其中碳钢、不锈钢、低合金钢、锆合金、镍基合金和钛铝合金等是核电站常用的金属材料。
（2）压水堆核电站无损检测工作涵盖设计、制造、安装、运行和退役整个运营过程。核电设备所采用的无损检测方法需要有高度的可靠性和灵敏度，操作人员需具备相当的资质和实施经验。在“质量第一、安全第一”的前提下，无损检测实施工期应尽量缩短。
（3）超声检测技术是压水堆核电站常规的检测方法之一，被用于焊缝的体积检查和部件的内部检查。而新型的超声技术的发展，可以弥补传统超声检测技术的不足，并拓宽其应用范围。其中，超声相控阵技术已经被成功应用于核电站重要设备的无损检测。而激光超声技术和电磁超声技术的引入则需要进一步科学和充分的论证。
【参考文献】
[1]陈友兴，王召巴，赵霞，金永.固体火箭发动机封头界面粘接相控阵超声检测技术可行性研究[J].固体火箭技术，2008（31）.
[2]单宝华，喻言，欧进萍.海洋平台结构超声相控阵检测成像技术的发展及应用[J].海洋工程，2005（123）.
[3]靳峰，汪毅，李世涛，张武能.汽轮机叶片叶身超声导波检测技术研究[J].汽轮机技术，2013（55）.
[4]沈中华，许伯强，倪晓武，陆建.单层和双层材料中的脉冲激光超声数值模拟[J].中国激光，2005（31）.
[5]王嘉宇.激光在金属楔形板中激发超声导波传播规律的研究[D].南京理工大学，2010.
[6]张旭辉.激光超声在复杂曲面零件无损检测中的应用研究[J].机械制造，2007（45）.
[7]周正干，孙广开，李征，陈秀成.复合材料层压板钻孔分层激光超声检测方法[J].机械工程学报，2013（49）.
[8]钟年丙，廖强，朱恂，王永忠，陈蓉.超声技术在石英光纤腐蚀中的运用[J].光学精密工程，2012（20）.
[9]刘智鹏，罗昊，朱瑞，王朋伟，马军，经光银.锆钛酸铅薄膜中裂纹形成机制及标度律[J].西北大学学报：自然科学版，2013（5）.
[10]康磊.用于铝板检测的电磁超声导波换能器优化设计技术研究[D].哈尔滨工业大学，2010.
[11]宋小春，黄松岭，赵伟.天然气长输管道裂纹的无损检测方法[J].天然气工业，2006（7）.
光电检测技术论文篇5
公路桥梁；检测技术；应用研究
随着我国经济的发展，城市建设不断加快，交通事业也因此而发生了变化，其车流量不断增加，在这种情况下，公路桥梁对工程质量和承载力的要求也越来越高，其所负荷的重量也越来越大，长此以往，公路桥梁就容易出现质量上的问题。因此有必要对公路桥梁检测技术进行深入的分析和研究，从而使其能够更好地进行应用［1］。
1无线电检测技术
对于钢桥疲劳损伤现象，美国联邦公路管理局就曾经为其进行了桥梁检测设备的开发，这一检测设备的主要原理就是，桥梁长期承受具有周期特点的荷载是导致钢桥构件裂缝产生的主要原因。桥梁结构具有较为细微的雷锋扩大成都，但其表面扩大会因为能量的释放而造成应力波产生。无线电检测技术可以对其准确位置以及一定数量应力波进行确定。同时，美国联邦公路管理局还进行了声发检测技术的开发，这一技术通常是在矿山地压施工质量的检测中进行应用，现阶段其应用范围已经拓展到了飞机、造船业、化工容器、水坝、高架桥梁等行业。目前，我国已经将发射类型的桥梁检测设备生产了出来，并且已经成功应用于检测桥梁的工作中。声发射类型检测设备可以仔细了解桥梁各类材料的裂纹发展、分布等内部情况，在了解材料内部情况后，需要深入研究桥梁的施工技术，从而对桥梁的使用寿命进行预测。声发检测设备是通过对各类材料内部声波的纵波传播方向和传播速度进行掌握，然后与传感器接触纵波的时差进行结合，从而判断材料内部缺陷所在的位置［2］。小波形的分析就是小波分析，其经常被用在对桩基检测结构和桥梁结构的分析中。
2红外热像仪及雷达检测技术
雷达、红外热像仪以及超声波检测技术都可以用于检测桥梁质量，在一天时间内可以准确测量上千公里路面或几十种桥梁的桥面。红外摄影机是红外热像仪获得桥梁温度的主要途径。桥梁薄处就犹如一个绝缘体且其内部充满了空气，因此这一点的温度就比较高，热点部分的混凝土与其他点相比温度上升速度更快。雷达探测受测目标主要通过电磁波来实现，其主要过程为将电磁脉冲发射到受测目标，使其构成电磁波，在混凝土异质界面可以进行发射，从而形成回波。混凝土与回波之间的关系十分紧密，其波形交替变化，可以用来检测混凝土的裂缝情况和损害情况。联合使用雷达和红外热像仪能够对大多数公路桥梁的损害种类进行有效检测。
3感应检测技术
感应检测技术具有非常广的应用范围，传感器中专门用来检测桥梁物理量的种类非常多。加速计经常用在对桥梁钢筋断裂造成的应力波的测量中;可以在桥梁梁体内部埋藏小型感应装置，主要用于混凝土的导电率、离子含量与钢筋锈蚀情况进行测量;位移传感器主要用来测量桥梁翼墙的位移［3］。这些设备具有价格低廉、性能稳定、结构简单的特点，从容大量使用在桥梁和在建桥梁中。
4光纤传感器检测技术
目前光纤传感器具有非常广泛的应用范围，其已经有100种以上的物理量检测种类，温度、振动、电场、电压、水声、辐射、压力、位移、电流、磁场、液压等物理量都是最为常见的。拉压影响光纤后，布里渊射光的位置也因此发生了变化，这就是使用传感器检测桥梁质量的工作原理。在观察频率后，布里渊射频移与光纤轴向的应变量之间的关系成正比。在对光纤温度和布里渊散射频移应用检测设备进行测量后，可以更具测量结果进行桥梁变形情况的进一步计算。以“光损”的测量情况为标准，对桥梁的变形详细数据进行计算，其计算结果可以精确到0．02毫米。在明确光脉冲反射传输时间后，可以对桥梁变形具置进行明确，确保其具有小于0．75毫米的误差。在检测桥梁的过程中这两种方法结合起来，可以对一定长度内桥梁的变形位置和变形大小等情况进行了解［4］。再狭窄范围内光纤传感器能够将测量结果实现，所以在施工过程中可以在桥梁中埋藏传感器，通过传感器的两侧接收仪器能够对桥梁质量实现长期监控。
5其他桥梁检测技术
5．1智能支座
智能支座有多个光学纤维传感器设置在内部，其作用主要是对桥梁的压应变和剪力进行测量。测量设备内具有光学纤维传感器，通过传感器可以采集桥梁活载和恒载的分布情况，还可以通过这一依据判断桥梁技术状况。
5．2激光系统
这一技术是对手册目标使用激光系统进行测量，主要测量其三维目标。激光系统在测量普通钢材、混凝土和木材时具有良好的效果。激光系统能够对因为汽车造成的桥梁变形的部分进行准确快速的测量，在长时间检测后还能分析对比其坐标数据，对桥梁是否出现沉降、产生预应力等损伤进行判断。
5．3新型传感器
国内外已经出现超声波三向风速仪、磁通量传感器、三向加速度计、光纤光栅问题传感器等多种传感器［5］。我国早期建设的桥梁中大部分都已经到了爆发病害的时期，设备不完善、检测设备昂贵、检测设备功能单一、桥梁检测工作量大等问题突出。相较于国外的桥梁检测技术，我国的检测技术还存在很多问题，但其具有很大的进步空间，国内桥梁检测技术还需要很长一段时间的努力才能实现自动化、智能化和信息化。
6结语
本文就公路桥梁检测技术分析与应用进行了探讨，分析介绍了无线电检测技术、红外热像仪及雷达检测技术、感应检测技术、光纤传感器检测技术、其他桥梁检测技术等检测技术。随着经济的发展、社会的进步，目前公路基础建设也进入了新的发展阶段，公路通行压力也随着公路桥梁工程的发展不断增加，目前桥梁承载力已经对社会需要无法满足。目前，社会需要越来越高的公路桥梁承载力和施工质量，所以桥梁施工企业需要对其桥梁检测技术进行不断的更新研究，对检测技术进行不断地优化，将桥梁中的问题进行及时发现和处理，从而对桥梁质量进行保证，使得交通能够正常运行［6］。
参考文献:
［1］林俊，姜小磊．公路桥梁试验检测技术及应用研究［J］．交通世界(建养．机械)，2013，12:268～269．
［2］罗伟，龚涛．新时期公路桥梁检测质量控制与检测技术应用实践分析［J］．黑龙江交通科技，2015，02:165．
［3］刘宇虹，邹绍琴．论公路桥梁检测技术及应用［J］．中国水运(下半月)，2014，07:274～275．
［4］刘宇虹，邹绍琴．论公路桥梁检测技术及应用［J］．中国水运(下半月)，2014，07:274～275．
光电检测技术论文篇6
太阳能发电技术中，最具技术含量的一项莫过于光伏发电技术，近年来随着太阳能发电产业的迅猛发展，光伏发电技术已成为该行业的技术热门。我国自2005年颁布《可再生能源法》以来，逐步加强了全国高新技术院校、研究所等对光能发电技术渗透研究。尤其是在十八届一中全会以来，全国人民在的坚强领导下，坚持走绿色环保道路，深化企业改革，积极引进研究高新技术。太阳能发电在我国迎来春天，经过几年的努力，我国太阳能发电产量已占据世界40%的份额。尽管光伏发电产业规模在不断扩大，但是产业核心技术却一直掌握在西方国家手里。目前最为业界人士重视的光伏逆变器的测试研究在我国就存在着重大的技术瓶颈。在国家政策的支持下，国内光能发电产业中也已成就不少逆变器生产企业，并且均在逆变器性能检测技术方面涉足多年。因为我国工业技术起步晚，初期又缺乏技术人才和理论支持，就技术层面讲，国内大部分企业的结构工艺、智能化程度、转化效率等方面与西方国家还存在很大的差距。
1 我国光能发电产业的发展现状
在全球环境持续恶化，不可再生资源消耗殆尽的今天，太阳能发电无疑是彻底解决“能源危机”“环境污染”的人类救星。应对可持续发展的全球战略，光能发电成为世界最前沿的尖端技术。为了大力坚持鼓励光伏发电产业在我国的发展，政府分别于2009年和2010年颁布了《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》《关于加快培育和发展战略性新型产业的决定》，该政策都明确了我国将坚定发展多元化太阳能发电市场的决心，“十二五计划”以来太阳能发电等新能源产业再次被提上重要议题[1]。
据国家能源统计局数据报告显示，仅截至到2013年我国太阳能发电的电源装机量就达到了335.1%的增幅。借助国家政策对太阳能发电产业的强大扶持力度，整个光伏发电产业链发生巨大变革，光能发电生产材料多硅晶及组件的成本降低又进一步推动了我国光伏发电工程、装机规模的迅猛发展[2]。2013年的数据显示在我国光伏发电的装机数量已突破1500万kW。
光伏发电整个产业链及相关产业在我国已初具规模，主要包含了光能发电主要材料多晶硅的制造生产，太阳能电池的制造封装，光能专用材料、设备的制造安装维护等。与我国飞速发展的光伏制造业相比，在光伏应用领域的前进步伐明显滞后于我国光伏制造业。2000年，我国太阳能电池产量仅为3 MW，到2007年年底达到1088 MW，超过欧洲（1062.8 MW）和日本（920 MW），跃居世界第一位。2010年，我国太阳能电池产量达到8GW，约占全球光伏电池产量的一半，但2010年，我国新增光伏发电装机约500 MW，累计仅800 MW。中国要达到国际能源署技术路线图中提出的光伏发电比例的全球平均水平，累计光伏安装量在2020年前需要达到60 GW光伏，2030年达270 GW[3]。
随我国光伏市场外部环境的不断变化，我国光伏产业的发展局限性日益凸显出来，具体表现在如下几方面。
（1）规模庞大实力软弱，因为我国工业化程度低科研力量薄弱，我国光伏产业在国际市场难以挣得话语权，虽然全年产品出口量巨大，但不能把握产品的价格走势，短期内会因全球市场的需求消耗而占据大部分市场份额，但这样的情况会随着技术落后差距逐渐消失。
（2）专业技术薄弱，我国的光伏产业一直受制于西方国家，其根本原因就是相关高新技术的缺失，在我国尚未建立一套全面完整的光伏科研创新体系，全国范围内与光伏相关的支撑产业如精密仪器、多晶硅材料等几乎全部依赖于进口，这就使得整个光伏产业只能屈服于整个产业链的低端，缺乏国际竞争力的产品往往只能获得薄弱的利润[4]。
（3）国内需求不足，技术薄弱导致大部分生产原材料依靠进口，这大大增加了国内光伏发电成本，加之相关国家政策的短缺，目前为止我国当年装机量还不能达到全年产能的10%，这显示出我国国内光伏发电应用市场的严重不足。
2 国内光伏逆变器检测平台的应用与存在的问题
光能发电创造可再生节能能源，符合全球应对坏境恶化的整体趋势，将成为世界技术领域最炙手可热的科研项目是毋庸置疑的。在光伏发电系统中最为关键的一个组成部件叫做“光伏逆变器”，其功能用最专业的解释为：将光伏发电产生的直流电源通过内部结构的调整转换为交流电，以便将光能转换来的电接入实际应用中的电力网络和负载[5]。近年来受生产组件价格的大幅降低和国内标杆电价政策的出台，光伏逆变器产业的发展得到了巨大的提升。据业界专家介绍，逆变器是光伏发电系统中起功率调节的核心器件，因其特殊的功能地位使得行业对逆变器的生产加工等质量的要求极高，仅造价成本就占据了整个系统15%左右的费用。逆变器市场在我国虽具有光明的前景，但是国内逆变器的生产质量却令人担忧。在不完善的市场体制下，层次不齐的生产厂家根据不同的客户需求及应用要求生产质量水准不一致的产品，逆变器的技术改进一直得不到市场推动，缓慢的产品更新速度严重制约着我国整个光伏发电行业的飞跃。展望光伏产业未来的无限前景，立足国际市场，我国的逆变器生产不仅仅需要量的激增，更加迫切需要质的提高。
中国光伏专业委员介绍说，光伏发电系统能否长期稳定运行很大部分上取决于逆变器的工作性能，其综合性能直接关系到光伏系统的安全可靠性、能源利用率和负载供电质量等[6]。为保证光伏系统的安全运行，逆变器在投入使用前都会进行性能检测实验，目前国内的逆变器性能检测平台多是采用室内实验室的检测方案。即通过利用人工模拟的光伏电池组进行输出试验，该模拟光伏电源可以简便帮助实验人员完成逆变器的功率转换实验。而实际上，逆变器在被应用到光伏系统中去后将要应对各种复杂的外界环境，比如：阳光强度，空气湿度，环境温度，电网及设备的运行状况等因素。实验室中人工设定的实验环境和电网条件根本无法模拟逆变器实际应用中的各种客观问题。这就导致国内大部分逆变器出现能通过国实验室质量认证却能以长期稳定的保证光伏系统运行的情况发生。为保证光能产业长期安全的发展，尽快展开逆变器的室外研究、检测是我们不能逃避的路障。但是在我国，逆变器的室外检测平台技术几乎属于空白内容，由此可见，深化发展我们新能源技术尤其是光伏发电技术，当务之急是加快逆变器的室外检测平台建设。
3 光伏逆变器户外检测技术方案
3.1 逆变器户外检测平台设计方案
平台的设计建设应当依托现有光伏电站开展，整个平台系统由三部分组成：光伏发电系统即光伏电站，逆变器测试设备和逆变器综合性能的分析系统。
其中光伏发电系统包括了光伏电站的部分内容，光伏阵列、光伏防雷汇流箱、变压器、负载电网等。对逆变器性能的检测设备包括：气象站、电能质量分析仪、功率分析仪等。逆变器性能综合分析系统将采集电站运行及被检测逆变器的测试信息，通过分析处理有效数据对逆变器在室外实际工作环境的性能表现做出评价。
3.2 逆变器综合性能分析系统
逆变器综合性能分析系统将采用LabVIEW和QT等软件开发工具进行开发设计。在该平台做逆变器检测时，分析系统可以根据检测要求调整出符合条件的具体工作环境，同时，分析系统还将自动收集、分析、处理相关数据。测试结束后，整个实验过程的实际数据都将储存在分析系统中，由系统根据预定的性能要求标准给予被检测逆变器综合评分。
3.3 逆变器户外测试方案
目前专业的光伏测试系统对逆变器的监测项目包括：逆变器跟踪太阳辐照度，转换效率，功率因数、输出电压稳定度、输出电能质量，软启动，通讯功能等，该文就几项重要性能测试方案给予阐述。
3.4 逆变器跟踪太阳辐照度的性能测试
按照逆变器的功能要求设计，逆变器应当对发生剧变的气象参数尤其是辐照度及时有效的做出相应，以满足光伏系统的发电要求。但是辐照度急剧的变化会产生震荡功率，这将冲击逆变器内部元件甚至导致逆变器跳机情况发生[7]。逆变器如果响应迟钝失效最终将影响光伏系统的产量。测试方案是利用分析系统对比分析气象监测系统和功率分析仪、电能分析仪的三方数据。通过系统对比辐照度和功率波形之间的变化关系最终评定逆变器跟踪辐照度的性能指数。
3.5 转换效率实验
转换效率最直接的代表了逆变器的本质功能，即光能转换的直流电再转换为交流电的效率。目前业界普遍采用的是“欧洲效率”进行计算测试，欧洲效率是加和逆变器分别在i%额定输出功率下的转换效率的一种加权平均值[8]。功率试验利用分析系统综合计算、分析功率分析仪实时监测到的全部数据，并最终给予功率转换性能指数。
3.6 输出电压稳定度测试
输出电压稳定度表征了逆变器输出稳定电压的能力。当前大部分逆变器的性能要求中普遍存在电压调整率一项，电压调整率表示给逆变器输入在允许范围内的波动电压时，逆变器得到的输出电压的偏差百分比。而工作要求严格的逆变器还需要提供一项敷在调整率的参数，表示逆变器负载在0%到100%范围内变动时，其输出电压的偏差百分比。
3.7 谐波测试
按照国际要求，逆变器在额定功率负载下运转，注入电流谐波的总畸变概率不得超过5%，其他负载状况下，逆变器注入电网的各次谐波电流值不得逆变器额定功率运转时可接受的各次谐波电流值[9]。在该检测平台中将利用电能质量分析仪实时监测并记录逆变器的谐波情况，最后将数据输送给逆变器综合性能分析系统，并对逆变器的谐波性能做出分析评价。
4 光伏逆变器户外检测平台建设目标
长期以来，我国光伏发电产业具有巨大发展潜能，无论时经济市场融资组建光伏产业，还是我国丰富的光照资源，都为光伏产业的扩展奠定了物质基础。但是因我国工业化进程起步晚，专业人才缺失，大部分理论知识被欧美国家垄断，我国光能事业的进一步拓展被紧紧的捆绑在技术落后的小辫子上。逆变器室外检测平台作为国内技术空白的突破性科研项目，其被赋予和寄托了多方面的目标和希望。
技术目标：光伏逆变器户外测试平台的建立不仅弥补了我国在太阳能利用方面的技术空白，通过户外测试平台的测试研究将进一步完善光伏产业整体产品质量和服务水准[10]。户外测试平台将彻底解决逆变器室内检测达标实际应用不过关的情况，在对逆变器的整体测试实验中，逆变器与光伏电站运营变化的对应反映，将有助于电站的进一步提升，所得实验数据是将成为光能开发利用理论研究的宝贵资料。
经济目标：户外测试平台一旦开发建设成功，可将其投入商业运作，开放式的管理模式既能规范我国逆变器生产市场又能带动一大批新的高科技产业。户外检测平台将被纳入到光伏产业链中，立足于前景无限的新能源市场，户外检测平台将引领新一批的光能产业经济高潮。
社会效益目标：光伏逆变器检测平台在研究之初就被赋予众望，我国光伏市场仍处于杂散乱多的状况中，市场的深化改革需要技术的支持，只有不断保障逆变器的性能指标，整个光伏市场才能够向更高更科学的远方前进。
5 结语
光伏发电在我国还有很远的路要走，就目前国际形势来看，光伏发电无论是在中国还是在全世界都有广阔的发展前景，但是我国的光伏产业不仅仅需要政府、政策的积极引导和支持，广大科研人员应当担负起重任，励志攻克技术难关，突破国外产权枷锁，为我国的光伏产业塑造强劲的“发动机”，作为光伏产业的一员，光伏企业更应当积极配合国家相关法律法规的实施要求，承担社会责任，努力营造良好的光伏发展氛围。
参考文献
[1]黄亚平，太阳能光伏发电研究现状与发展前景探讨[J].广东白云学院学报，2007（2）：113-117.
[2]朱伟刚，林海梅，周蕾.太阳能光伏发电在中国的应用[J].现代电力，2007（5）：19-
23.
[3]国家发改委，全球环境基金，世界银行.
中国光伏产业发展研究报告[R].中国可再生能源发展项目办室，2004.
[4]Haeberlin.Inverters for Grid connected PV Systems：Test Results of some new Inverters and latest Reliability Data of the most popular Inverters in Switzerland[C]//14th European Photovoltaic Solar Energy Conference Barcelona.1997.
[5]Q/GDW617-2011光伏电站接入电网技术规定[S].2011.
[6]许苑，王科，陆志刚，等.光伏并网逆变器入网检测平台实现方案研究[J].可再生能源，2013，31（6）：30-33.
[7]高桥清.太阳光发电[M].科学出版社，1987.
光电检测技术论文篇7
一、概述
《传感器与检测技术》是自动化专业一门核心课。是一门涉及到电工电子技术、传感器技术、光电检测技术、控制技术、计算机技术、数据处理技术、精密机械设计技术等众多基础理论和技术的综合性技术，现代检测系统通常集光、机、电于一体，软硬件相结合。《传感器与检测技术》课程着重培养学生掌握传感器与检测技术基本理论、基本方法，本课程是一门实践性很强的课程，在理论学习的同时，要求学生通过实验和实践熟练掌握各类典型传感器的基本原理和适用场合，掌握常用测量仪器的基本工作原理和工作性能，能合理选用常用电子仪器、测量电路等，能根据测量要求设计各类测量系统，能对测量结果进行误差分析和数据处理等，达到理论与实践的高度统一，突出能力的培养。目前该课程传统的教学方法是重点讲解各类传感器的原理、工作特性、测量电路和应用举例。而在传感器的应用上多是简单地举若干例子。在实验环节，也是大量的验证性实验。这样做的结果，不能使同学们了解和掌握传感器在实际现场条件下如何应用，达不到《传感器与检测技术》这门重要课程的教学效果。因此，对该课程的教学模式和教学方法研究就显得非常重要和紧迫。作者在本文中对该课程的教学模式与教学方法进行了研究和探索。提出了以下改革思路。
二、《传感器与检测技术》课程改革思路
1.采用实物教学法。传统的《传感器与检测技术》课堂教学主要讲授传感器工作原理、工作特性、测量电路等。可是在现实生活中，传感器种类异常繁多，如果学生见不到传感器的实物，仅仅靠课件上的内容，就会觉得学的东西没有什么意义，造成学生的厌学心理，觉得这门课程没意思。因此，在《传感器与检测技术》授课过程中，将各种传感器带到课堂上、展示给同学们会起到意想不到的作用。我们会把主要的各类传感器都带到课堂上，结合实物进行讲解。比如：电阻应变片传感器、电容式传感器、电感式传感器、霍尔式传感器、电涡流式传感器、热电偶、热电阻等，这样使得学生们对传感器留下深刻影，同时，在讲解传感器的时候，一定要结合现实生活实际，尽量介绍一些在现实生活中经常见到或者用到过的传感器。例如，电饭煲、空调、冰箱中的各种温度传感器；全自动洗衣机中的重量、液位、水温等传感器。这样能使学生认识到传感器的重要性，提高学生的学习兴趣。
2.采用启发和互动的教学方法。启发和互动式教学有利于培养学生的创新思维能力。创新是人才培养体制改革的核心环节。注重“学思结合”是实践创新型人才培养模式的核心与精髓。长期以来，我国高等教育人才培养过程中存在的弊端之一就是重灌输轻启发、重理论轻实践。倡导学思结合的目的，就是要改变长期存在的注重知识灌输的教学模式，充分启发学生进行思考和想象，培养他们的创新意识和创造能力，使学生在思考中学习，形成良好的学习方法和思维习惯，改变注重记忆、被动接受教师灌输的课堂教学方式，确立以学生为主体的教学观。作者认为启发式和互动式的教学方法，能有效地培养学生的创新意识和创新能力。以光电传感器为例，在讲完该类传感器工作原理、工作特性、测量电路后，启发学生们思考实际生活中是否见到光电传感器，让他们联想哪些场合可能会用光电传感器，在印刷机印刷过程中，某些参量的检测可否用光电传感器完成，通过这样的启发和互动，使同学们开阔了思路，加深了对《传感器与检测技术》的认识。
3.重视实践环节。《传感器与检测技术》课程是一门理论性和实践性都很强的课程，但长期以来，该课程的实践环节地位太弱，基本上处于从属于理论环节的状况，在考核时，实践环节（主要是实验）成绩仅占课程总成绩的一小部分，这就导致许多学生忽视实践环节的教学。同时，该课程验证性实验过多，综合性、设计性实验少，这些都不利于培养学生分析、解决实际问题的能力，为了改变这种状况，在学校教学经费的资助下，我们对实验内容进行了大力改革，开发出介于课程设计和实验之间的设计性实验，每个实验6个学时，实验主要侧重对基本知识的综合应用，使学生们能综合运用所学知识解决实际问题。这类实验要求先做好实验前准备，完成前期设计，然后在实验室设计实验，最后要求书写实验报告。比如：应变式电子称设计实验，要求设计出的电子称，不但完成理论设计，同时要求能够实际应用。
4.考核方式改革。考核、评价学生成绩是教学过程的一个重要环节。根据大众化教育阶段学生的实际学习情况，对考核方式进行了大力改革。总的说来，我校该门课程的学生总成绩由考试成绩、实验成绩、平时作业和出勤情况等几个环节构成。为了体现该门课程实践环节的重要性，实验成绩占30%、平时作业和出勤情况占20%、考试成绩占50%。实验成绩采用现场实际操作和口头答辩结合的方式给出。考试成绩由期中开卷考试成绩和期末闭卷考试成绩构成。这样可以较充分、全面地衡量学生对该课程的学习情况，可以有效地调动学生学习的积极性和主动性。
5.采用现代化网络教学手段。网络化教育是目前高等教育的重要手段。运用网络化教学手段是当前课程改革的一项重要举措。网络资源是非常重要的课程资源。网络化的教学注重充分地调动学生的主动性，将学习主动权交给学生。《传感器与检测技术》网络教学课程资源分为七大组成部分，具体介绍如下。课程概况：包括课程简介、教学大纲、教学日历、教学团队、考核方式、课程公告。课程内容：包括以知识点∕章节为单位的课程教案、主要教材与参考书、学以致用的典型案例、教材电子稿。教学课件：包括以知识点∕章节为单位的电子教案（课件）、帮助学生学习的助学型课件、模拟或仿真实践教学课件等。练习作业：包括以章节为单位的习题、练习题、讨论题、思考题、测试题等。实践教学：包括阐明本课程所有实践教学的目标、内容、手段、方法、步骤和教学实践总结报告撰写要求的实践教学指导。参考资料：包括学生学习本课程相应学习指导，比如：学习方法、可利用的学习资料∕资源、网络资料。课程互动：包括常见问题答疑、在线交流、课程论坛。以上网络教学课程资源大大提高了学生们的学习积极性。
《传感器与检测技术》是一门非常重要的课程，本课程的任务是使学生掌握常用传感器的工作原理、特点及基本转换电路，掌握特殊类型传感器的工作原理及应用。目的在于培养学生具有选择自动控制系统中传感器的能力；具有组建一般测试系统的能力；对一般测试系统中的技术问题具有一定的分析和处理能力。这门课程的特点是传感器种类繁多，而且理论性和工程性都很强，这就要求在教学中不断探索新的教学模式和采用新的教学方法，才能使课程的教学要求得以实现。
参考文献：
光电检测技术论文篇8
1 转速计量技术中存在的问题
在对转速表计量检测过程中，我国转速计量技术应用中一直存在着很大的分歧，主要来源于脉冲光源式测速装置能否与转速能源装置设计共同存在。一部门比较专业的操作计量技术人员认为用脉冲光源测速装置作为转速计量设计标准目标，有利于提升数据测量的准确度，而从另一个因素考虑，如果这种设置方法作为转速计量的不同存在形式，由此造成转速计量发展秩序比较混乱。通过调查分析研究，脉冲光源的测速装置与转速计量存在着明显的不同之处，用脉冲光源测速装置对转速表进行检测，这种方式是不提倡的。当前的转速计量检测技术准确度比较高，但它与转速标准装置的功能效果存在着一定的差异。由于脉冲光源光强过大，造成检测技术人员无法获取信号资料，变跳速度过于频繁不能及时反射出真实的信号，与光电式转速表的实际测量情况存在着明显差异。因此需要不断深入研究调查转速装置，才能有效确保整个转速系统功能的正常运转。脉冲光源主要用于光电式转速表的细节检测，对其他类型转速表的检测是非常不适用的。针对以上存在的这些问题？，运用更准确科学的方式使我国对转速计量方法进行了广泛调整。
2 转速计量的分类及检测技术
转速测量技术在科学技术发展下不断深入创新，在旋转物体速度测量程序中运用了不同的方案模式，达到了准确测量的发展目标，转速计量根据测量模式进行分类，主要分为接触式和非接触式两种，？转速计量根据工作原理进行方式选择，主要有机械式、激光式、磁电式等。目前使用纯机械方式式转速表的用户逐渐减少，？并呈现将被电子计数式转速表逐渐取代的趋势。
（1）在机械式转速表检测程序中，将转速表与机械装置相互连接，从转速标准装置中输出轴获进行标准转速输入和计量。在检测时应该提前观察好被检测表的连接状态在进行有效操作。
（2）光电式转速表
在光电式转速表检测时主要使用两种检测方式采用转速标准装置和采用脉冲光源测速装置？，利用反射效果将纸贴于装置的测速盘上？，由转速标准装置通过测速盘输出标准转速，进行检测。采用脉冲光源测速装置通常由频率信号发生器、频率计数计及一个发光二极管组成。两种检测装置的工作原理有质的差别。脉冲光源测速装置能否做为标准？，在转速界争议较大？，下面给出较为详细地讨论。
（3）频闪式转速表
频闪式转速表利用的是频闪效应原理。检测此类转速表时？，需先在转速标准装置测速盘上做出明显的标记，当标准装置转轴的转速与被测转速表闪光频率相等或成一定倍数关系时？，？转轴上的标记呈现停留不动的状态，这时，？转速表显示值与频闪象停留序数的乘积即为转速表的实测值。
（4）磁电式转速表
磁电式转速表利用的是非电量电测的原理？，？它包括磁感应式、电脉冲式和电动式转速表等。这类转速表有接触式和非接触式两种。根据被测表工作原理的不同？，所选用的检测方法也不同，但是都可在转速标准装置上进行检测。磁电式转速表大多由传感器和显示器两部分组成。检测接触式转速表时，？将传感器与转速标准装置转轴连接？，转轴旋转时使传感器产生电信号？，显示器显示的即为转速表实测值。检测非接触式转速表时？，应根据传感器的结构原理设法使转速标准装置与传感器之间形成磁场？，传感器输出电信号给显示器？，显示的即为转速表实测值。
3 转速计量标准溯源体系的现状
我国转速计量技术近年来得到了很大的发展，研制了高精度转速计量标准装置和制定了一系列的转速方面的检定规程，形成了自社会公用计量标准以下的转速检定体系，在为国民经济主战场服务和保证全国转速量值的准确统一方面发挥了很好的作用。我国转速溯源体系的现状是国家转速基准和转速计量检定系统均为空白。也正是由于没有更高一级的转速标准源（或是基准）可实现对标准装置的溯源？，也没有准确度高于？1？×10-5？以上的转速测量仪可用来检定现有的标准装置，所以，？目前转速标准装置只能采用准确度和稳定性最高（准确度为？10-4），？与其等精度的转速测量仪进行比对和旁证。而转速测量仪的准确度也处于无法确定的状态。
第一？，就转速量值溯源及转速基准的定义和实现等关键问题，在国内转速计量专家中认识上未达到统一？，在某种程度上影响专业的发展。无需质疑，转速这一工程单位应该溯源到时间/频率这一基本量上。但是如何实现溯源，转速基准应该是一个机械转速源还是高精度的脉冲信号源，这些问题多年来一直困扰着从事转速计量的技术人员？，分歧比较大。第二，转速标准装置控制系统的准确度是由转速给定信号源和系统锁相精度决定的。由于晶振的准确度和稳定度都可以达到很高？，？所以转速给定信号源的误差影响很小。而锁相精度除电气控制系统外？，装置的结构和制造精度对其影响很大？，因为调速机构及齿轮变速机构属于机械传动系统，？以目前的科学技术水平和制造工艺能力，？要想在原设计构思和原理的基础上？，？只是通过提高机械传动系统的传动精度，？减小制造工艺误差？，降低振动噪声？，以期获得高精度的转速信号，？研制出准确度优于？10-5？或10-6以上的转速基准装置？，的确存在相当大的难度。第三，受限于国家对计量科研经费的投入。如：电机转子如果采用液体静压轴承（空气或油），？可以减小摩擦力矩，增大动态刚度，？从而提高锁相控制系统的控制精度，但结构复杂？，所需经费昂贵。
4 结束语
转速量值的溯源方法值得研究和探讨。作者期望本文能起到抛砖引玉的作用，？在转速计量领域引发讨论？，进而达到认识上的统一？，为建立和完善国家转速计量检定体系打下技术基础。由于水平有限，文中定有不妥之外，欢迎专家批评指正。
参考文献：
[1]顾惠昱.转速检测技术分析与探讨[J].计量与测试技术，2013，06：38-40.
[2]聂艺，章光.锚杆锚固质量检测技术发展现状及存在问题研究[J].安全与环境工程，2009，05：116-118.
光电检测技术论文篇9
VOC是挥发性有机化合物（Volatile Organic Comounds）的英文缩写，但是这里主要指的是对人类身体和环境造成不利影响的挥发性有机物。在常温下容易挥发的有机物主要包括苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醇、乙醇、十四碳烷、酮类等。这些化合物由于其易挥发和亲油的特性被人们广泛用于烟草、纺织、玩具、装修、汽车配件、电子电气、化妆品等行业。该物质的易挥发性质使其融入空气，造成空气污染，从而危害人体健康，下面简要分析VOC的检测方法以及未来的研发方向。
一、 VOC的检测方法
目前VOC的检测方法主要分为两类：一类是气相色谱法；另一类是高效的PID检测法。
1 气相色谱法
1.1原理
气相色谱法即利用气体作为移动相的色谱法。该技术是气相色谱仪的核心技术。气象色谱仪中有一根流通型的狭长管道，被人们称为色谱柱。选中7种样品作为参照物，利用气相色谱技术将混合挥发性有机化合物进行分离，即有机化合物随着气流的运动而运动，逐渐被吸附剂吸附或被固体液溶解，由于不同物质的吸附和溶解速度的不同而被分离。有机化合无分离后从管道流出，被检测仪检测，反射出不同的信号，再将其信号传变成电信号输出。
1.2空气中甲醛的检测
甲醛是室内常见的有害有机化合物，对人体健康造成不利影响。在酸性环境下，空气中的甲醛吸附于二硝基苯的但体形成稳定的甲醇腙，再经过二硫化碳洗脱和色谱柱分离，并利用氢焰离子化检测仪对其进行检测，根据甲醛在色谱柱中保留时间的长短和峰值的高低来判断甲醛的性质和含量。
气相检测法师目前检测空气中甲醛含量较为先进的检测方法。利用该技术选取顶空气相色谱法来对其进行测定，该方案的高效性、灵敏度和回收率都适于检测汽车空气中的甲醛含量。该方案在0.2L/min流量和20L样品的条件下，其测定范围为0.02-1.00mg/m3。
1.3空气中苯系物的检测
苯系物被世界卫生组织认定为强烈致癌物质，其挥发性和有毒性极易被人们吸收，会产生头晕、恶心等不适现象，长期接触会引起慢性中毒，导致人体神经衰弱等症状。苯系物中甲苯、二甲苯做为装修的化工原材料，使其成为室内空气检测的重点。
空气中的苯系物经过活性炭的吸附，将水分、氧气等杂质去除，然后经过二硫化碳提取，再通过气相色谱法将其分离，其中色谱柱为6%腈丙苯基和94%聚二甲基硅氧烷的毛细管柱，进样口温度控制在250℃，然后经过检测仪检测定性，最后根据色谱峰的面积确定苯系物的含量。
2 PID检测法
PID指的是光离子检测仪，简单来说可以将其看做没有分离柱的气相色谱仪，相对于气相色谱仪而言能够得到更为精确的数据，特别是对PPM级有毒化合物具有较好的灵敏度和准确度，但是其选择性不大的缘故，被人们认为很难普及推广。实际上VOC常用的检测方法的选择性也并不宽广，PID检测法的优势在于它的针对性，小巧轻便，可连续测量，其可以为检测者提供实时数据，该检测仪还具有记录功能，可以对相关数据进行回放，便于检测者对其动态数据进行分析。PID检测是目前较为先进的挥发性有机化合物检测法，其检测达到0.1ppm分辨率，测量0-1000ppm的有机物质，PID测量技术为预防长期中毒提供可能，也是应急事故处理的最佳测量仪。
二、 空气中VOC检测方法的发展方向
空气中VOC传统的检测方法都有着自身的优缺点，未来检测法必然走向多元化的发展方向，提高数据的精确度和灵敏度。将电子技术、计算机技术与检测技术相结合，共同促进VOC检测法的进步。
1. 远红外便携光谱技术
结合现代分子运动与量子力学理论的研发成果，各个分子和原子被分成不同的能级，其释放的能量各不相同，对光谱的吸收特征也各不相同，从而判断空气中是否具有VOC成分，但是其检测原理由于受到光源的限制，传统的激光器输出的波长在紫外线的波长范围内，而这一波段中的有机化合物吸收的光谱有部分重叠的部分，因此需要针对多个色谱峰的面值进行计算。根据根据各个有机化合物的色谱峰特征的观察，可以发现大多数的色谱特征都体现在远红外波段内，利用这一特征，科学家致力于研发远红外波的激光器，从而增加气相色谱法的灵敏度和精确度。将远红外波激光器与二次谐波锁的探测技术相结合实现提升有机化合物检测的灵敏度。
2. 高场不对称波形离子迁移谱技术
波形离子迁移谱技术具有检测速度快、灵敏度高、微型化的优势，在各个领域内被广泛应用前景。该技术的原理是利用离子在高电场中迁移率的非线性变化将离子进行分离，即因为离子的质量和截面积的不同使其在高电场中的迁移率的不同，在电场条件保持一致的前提下，不同的离子有不同的运行轨迹，从而实现离子的分离。该技术与微电子机械系统相结合，实现对VOC检测的速率、分辨率和灵敏度等的提升。
3. 薄膜光波导技术
薄膜光波导技术具有高灵敏度、高精确度、简易操作、携带方便的优势，适用于需要快速检测的应急事故现场使用。光波导气敏传感元件是以光波导技术为核心的先进技术，该元件能够高效率的检测出挥发性有机化合物的气体。例如SnO2薄膜与玻璃光波导相组合有效检测空气中二甲苯的含量。
4. 激光光谱技术
激光光谱技术使用激光激发某类物质，物质被激发后会释放出其它的波段，再用光谱仪检测器光谱，从而判定其物质的性质与含量，该技术具有密度高、高亮度、方向性强和单色性强等优势。该技术推动气相色谱技术的灵敏度和分辨率得到很大的提升，例如荧光光谱、拉曼光谱等。
结束语
综上所述，目前空气中VOC检测法都具有自身的优缺点，根据自身技术的特点运用在不同的领域，但是该检测技术的应用存在一定的不足之处。针对未来VOC检测技术没有具体的发展方向，而是根据目前检测技术的现状与当下先进的科学与其它现代技术相结合，促进其检测技术的多元化，实现VOC检测技术的检测速率、灵敏度和精确度的提升，从而推动我国VOC检测技术的进一步发展。
参考文献
[1] 王黎明，周瑶，赵捷等.空气中VOC检测方法的现状及研究方向[J].上海工程技术大学学报.2011（2）.
光电检测技术论文篇10
随着重型工业的不断发展，为了保证产品质量，使得精密计量与测试技术在大、中型工件形位误差的检测领域的应用已经成为迫切需要解决的问题。诸如大型盘类零件、轴类零件（如轧钢设备中的轧辊）的加工过程中，都要涉及车刀与工件的接触点距离圆心的长度变化情况。对于轴类零件其圆柱面上沿一直线距离轴线的长度变化称为平行度。以往此类测量工作由工人用游标卡尺和大型卡钳进行动态测量。对于像轧钢机轧辊，因其直径较大，长度较长，阶梯变化多，用原来的方法测量其平行度尤为不易。
图像传感器用于尺寸测量的技术是非常有效的非接触测量检测技术，被广泛地应用于各种加工件的在线检测和高精度、高速度的检测技术领域。由于线阵CCD图像传感器具有高分辨率、高灵敏度、像素位置信息强、结构紧凑及其自扫描等特性，因而，由线阵CCD、光学成像系统、计算机数据采集和处理系统构成的一维尺寸测量仪器，具有测量精度高、速度快、应用方便灵活等特点，是现有机械式、光学式、电磁式测量仪器所无法比拟的。这种测量方法往往无需配置复杂的机械运动机构，从而减少了产生误差的来源，使测量更准确、更方便。
步进电动机又称为脉冲电动机，是数字控制系统中的一种执行元件。其功用是将脉冲电信号变换为相应的角位移或直线位移。近十几年来，数字技术和电子计算机的迅速发展为步进电动机的应用开辟了广阔的前景。目前，我国已较多地将步进电动机用于机械加工的数字程序控制机床中（即数控机床）；在绘图机、轧钢机的自动控制，自动记录仪表和数模变换等方面也得到很多应用。
EDA技术是依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL(Hardware Description Language)为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合(布局布线)，以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。EDA技术使得设计者的工作仅限于利用软件的方式，即利用硬件描述语言和EDA软件来完成对系统硬件功能的实现。用HDL对数字电子系统进行抽象的行为与功能描述到具体的内部线路结构描述，从而可以在电子设计的各个阶段、各个层次进行计算机模拟验证，保证设计过程的正确性。可以大大降低设计成本，缩短设计周期。
2 国内外研究现状
自CCD于1970年在贝尔实验室诞生以来，CCD技术随着半导体微电子技术的发展而迅速发展，CCD传感器的像素集成度、分辨率、几何精度和灵敏度大大提高，工作频率范围显著增加，可高速成像以满足对高速运动物体的拍摄，并以其光谱响应宽、动态范围大、灵敏度和几何精度高、噪声低、体积小、重量轻、低电压、低功耗、抗冲击、耐震动、抗电磁干扰能力强、坚固耐用、寿命长、图像畸变小、无残像、可以长时间工作于恶劣环境、便于进行数字化处理和与计算机连接等优点，在图像采集、非接触测量和实时监控方面得到了广泛应用，成为现代光电子学和测试技术中最活跃、最富有成果的研究领域之一。
随着半导体材料与技术的发展，特别是超大规模集成电路技术的不断进步，CCD图像传感器的性能也在迅速提高，将CCD技术、计算机图像处理技术与传统测量方法相结合，能获取被测对象的更多信息，实现快速、准确的无接触测量，显著提高测量技术水平和智能化水平，因此，CCD技术必将以其突出的优点而在工业测控、机器视觉、多媒体技术、虚拟现实技术及其他许多领域得到越来越广泛的应用。
目前市面上的绝大多数消费型机种及高端数码相机都使用CCD作为图像传感器，而CMOS传感器以往都是作为低端产品应用于摄像头和简易电脑相机上，是否采用CCD传感器一度成为人们判断数码相机档次的标准之一．目前有能力生产CCD的公司分别为：SONY、Philips、Kodak、Matsushita、Fujisu、SANYO和Sharp。图像传感器用于尺寸测量的技术是非常有效的非接触检测技术，被广泛地应用于各种加工件的在线检测和高精度、高速度的检测技术领域。由于线阵CCD图像传感器具有高分辨率、高灵敏度、像素位置信息强、结构紧凑及其自扫描等特性，这种测量方法往往无需配置复杂的机械运动机构，从而减少了产生误差的来源，使测量更准确、更方便。
CCD检测技术作为一种能有效实现动态跟踪的非接触检测技术，被广泛应用于尺寸、位移、表面形状检测和温度检测等领域。由CCD传感器、光学成像系统、数据采集和处理系统构成的尺寸测量装置，具有测量精度高、速度快、应用方便灵活等特点，是现有机械式、光学式、电磁式测量仪器所无法比拟的。在尺寸测量中，通常采用合适的照明系统使被测物体通过物镜成像在CCD靶面上，通过对CCD输出的信号进行适当处理，提取测量对象的几何信息，结合光学系统的变换特性，可计算出被测尺寸。
图像测量技术的出现仅仅20余年，但在国内外发展很快，已经广泛应用到几何量的测量、航空遥感测量、精密复杂零件的微尺寸测量和外观检测、医学图像观测辅助诊断以及光波干涉图，应力应变场状态图等许多方面。目前，国外许多大学、科研机构都把CCD和光学仪器相结合，研制了许多应用CCD来实现光电转换的新型光电测量仪器。
近年来，国内图像测量技术在工业生产尤其是在机械工业中的应用研究也在迅速发展。其应用主要集中于对小尺寸零件几何量的快速测量（如对细丝、小孔直径等微小集合尺寸的测量）；精密复杂零件（如微电子器件、微型齿轮）的微尺寸测量；软质、易碎物体的测量（如绒毛丝直径、液滴尺寸的测量）；大型工件尺寸的测量（如在轧钢生产线上在线测量钢板的长、宽或线材的直径，在线检测判断钢板头尾的最优剪切位置等）；以及零件表面缺陷的判断、零件表面平整度、粗糙度的检测、圆轴类零件的圆度检测等方面。
综上所述，CCD应用技术已成为集光学、电子学、精密机械与计算机技术为一体的综合性技术，并被广泛应用于现代光学和光电测试技术领域。
3 系统主要指标要 求
本系统以轧钢机辊轴检测为模型，进行辊轴平行度检测系统的设计与研究，系统主要技术指标：
(一) 轧钢机工作辊外形轮廓尺寸：
辊面尺寸：1850mm；
轧辊全长：3720mm；
最大直径：546mm；
最小直径：495mm；
(二) 轧钢机工作辊加工面平行度检测：
检测方式：单向或双向；
检测精度：±3μm；
检测范围：0.05~数米；
采样频率：200次/秒~2000次/秒；
显示方式：实时显示。
4 检测系统的组成
该轧辊平行度检测系统由平行光产生单元、CCD及驱动电路单元、CCD 视频信号前置放大单元、信号采集及处理单元、步进电机及驱动电路单元、系统总控制单元等部分组成。平行光产生单元由半导体激光器及棱镜组构成。CCD及驱动电路单元由两相线阵CCD及产生CCD所需的驱动脉冲的电路组成。CCD视频信号前置放大器的作用是把CCD 输出和补偿信号输出进行差分放大，去除共模干扰及温度变化的影响，放大器输出的信号经电平转换电路后送至信号采集及处理单元。信号采集及处理单元的功能是将信号数字化并存储在存储器中；然后由系统总控制单元采用适当的算法对其进行处理得到被测物体的尺寸。系统总控制单元除完成数据处理工作以外，还担负着模拟误差信号输出、数据存储、PC数据传输和控制、步进电机控制信号输出等工作。
5 检测系统工作原理
系统采用了光学放大成像（实像）和前面光照射方式。轧辊在平行光照射下，轧辊的外形轮廓通过放在CCD和轧辊之间的棱镜组放大成像在CCD光敏面上。受到光照的光敏元的视频输出为高电平；而没受到光照的光敏元的视频输出为低电平。于是CCD输出信号端可得到与辊轴平行度成比例的光电脉冲信号，通过计算脉冲的个数就可得出测量结果。
先在该系统中测量标准轧辊，得出结果D作为基准，然后用公式
式（1）
通过微处理器计算就可以得出待测轴辊的平行度D，加工人员可以通过屏幕随时掌握加工情况。其中
N：系统没有放轧辊时CCD输出的脉冲个数；
N：放入待测轧辊后CCD输出的脉冲个数；
α ：CCD的脉冲当量（CCD的空间分辨率即一个像元的长度）；
β ：放大率。
6 检测系统方案论证
系统中光电转换器件使用当前在工业在线检测领域使用十分广泛的线阵CCD光电传感器，其独特的结构特性和自扫描特性，能够将光学图像变换成按空间域分布的离散电压信号，继而通过微处理器(单片机)对其进行采集和处理。而数据采集与处理核心器件采用STC公司生产的STC89LE52RC单片机，它是一款性价比非常高的工业单片机，性能稳定、完全兼容ATMEL公司的5l单片机。由于步进电机速度人为可控，所以本装置对处理速度要求不是很高，而单片机具有系统简单、开发容易、功能易扩展、测控能力强、可靠性高的优点，所以采用单片机无疑是经济适用的选择。
对于信号采集部分，现有的信号采集结构按其是否与信号处理部分分离可分为以下几类：第一种是模拟输入专用信号采集系统，该类系统将采集卡放置在计算机内部，采集卡的作用是进行A／D转换并通过计算机总线将数据送入计算机内存，用软件实现处理；第二种是模拟输入采集处理一体化结构，此种结构是将采集、量化集成到一块板卡上，一般由输入输出接口、A／D转换数字化单元、高速缓冲区和微处理单元构成，这种结构设计大大减轻了计算机的处理负荷，但增加了电路设计实现的难度；第三种是数字输入，是采集和处理部分分离的采集系统，这类系统的前端是数字输出的CCD器件，输出的数字化信号直接接入处理器，这种采集结构传输距离长、受外部干扰小、开发简单。经过对上述几种采集结构的分析，了解到第一种耗费计算机资源，实时性不高，不适合大量数据的实时处理；第二种是基于母板的二次开发，仍然受到一定的限制；第三种处理结构是为线阵CCD器件专门设计的处理系统，用户接口考虑到与相机积分时间同步，采用LVDS格式的数据串行传输，开发相对简单、成本低，因此，我们采用第三种数据采集结构。
单片机采集到的信号含有复杂的噪声，首先需要对信号进行滤波和平滑处理，剔除噪声和斜置判别等处理。这些算法在单片机上均可以实现，最后将计算得到的尺寸参数通过RS232协议送上位机进行显示，达到在线检测的目的。
参考文献：
[1] 王庆有. 《图像传感器应用技术》. 2003年9月第1版.北京：电子工业出版社，2003年.
[2] 林伸茂. 《8051单片机彻底研究入门篇》.2007年5月第1版. 北京：中国电力出版社，2007年.
光电检测技术论文篇11
随着社会计算机研发水平和应用水平的逐步发展，基于互联网技术的基础上，结合RFID技术、红外感应技术、全球定位技术以及激光技术于一体的物联网技术。本文基于网联网技术的电力设备巡检系统的设计原理与实现过程，对物联网技术在电力设备巡检中应用进行研究，推进我国电力供应系统中技术手段的不断创新应用。
1 物联网技术概述
1.1 物联网技术概念
物联网技术是基于“互联网技术”的基础上，应用互联网数据传输连接技术，充分结合射频识别技术（RFID技术）、红外线识别感应技术、GPS全球定位技术、远程激光扫描技术等信息传输手段，进行识别检测技术，这种综合技术的智能化程度高，识别定位准确性高，被广泛应用于社会生产生活的各个领域。物联网技术在电力设备巡检中应用，与传统的电力设备巡检方式相比，能够扩大电力设备巡检的范围，巡检技术能够克服强磁力、高温、水环境的检验，缩小了电力设备巡检的安全隐患，同时物联网的信息空间存储范围较大，存储信息的安全性较高，使电力设备应用检验程度实现智能化发展。
1.2 物联网技术的工作流程
物联网技术的实现是通过计算机与外部检测设别连接实现的。首先系统内部数据库管理系统通过激光扫描技术对电力设备进行逐步状态扫描；其次，结合RFID技术、红外线检测技术对电力运行设备进行全面扫描；再次，GPS系统对滇西设备中结合计算机网络数据信息对电力设备中存在问题进行定位研究，分析设电力设备的检测数据；最后，对设备中传输的数据进行网络信息设备自动存储，完成物联网技术在电力设备巡检中的应用，提高电力应用管理水平的应用和发展。
2 物联网技术在电力设备巡检中的应用
如图1为物联网技术在电力设备巡检中应用流程图。图中将系统流程图表表述为服务器到检测系统的建立设备检测传输，将物联网技术在电力设备巡检中的应用分为RFID技术、激光扫描技术、红外线检测技术、全球定位系统几部分，分别讨论技术在电力设备巡检中的应用。
2.1 RFID技术进行电力设备应用状态识别
RFID技术是应用红外热线感应技术进行物体设别状态识别，应用RFID技术对电力设备的原始状态进行扫描检验，RFID技术中蓝牙传输功能对巡检的电力设备情况转化为电力信息直接输入到计算机自动读写标签中，对巡检记录进行初步记录。例如：应用物联网技术进行巡查检验，检验产品为输电线设备操作设备，RFID技术的应用可以将输电线设备操作设备生产合格标准进行转化，并且输出巡检检电力设备的最佳检验标准，巡检人员确定本次检验程序的最优值，保障电力设备检验质量。
2.2 激光扫描技术进行电力系统信息数据管理
激光扫描技术的应用的主要作用是对电力设备应用的内在数据进行扫描管理，与RFID技术的工作原理存在一定的相同之处，这两种技术都是通过外部扫描进行电力设备巡检，但激光扫描技术中应用超射线光波进行检验，并且主要是对电力设备内部程序的正常与否进行检验，激光扫描技术的检验在技术范围上突破了传统只能对电力设备外部检验狭隘性，真正实现了对电力设备系统的全面检验。例如：某电力设备生产企业对电力生产产品进行巡检，应用激光扫描技术对部分电力设备自动化程序进行检验，激光扫描技术能够克服电力设备工作状态下强电流，强电压的工作运行环境，对电力设备的内部系统正常运行情况进行精确检验，大大提高了电力应用系统中的电力设备应用的安全性和可靠性，保障我国电力系统正常供电传输。
2.3 红外线检测技术进行电力设备应用情况扫描
红外线检测技术进行电力设备应用情况扫描。是应用红外线监测技术对电力设备应用中强电压环境中电流、电阻、电压的稳定性进行检验。红外线检测技术在巡检中的应用不仅仅局限于电力设备生产环境下的检验，同样也对电力设备应用状态下进行外部扫描控制，这种物联网巡检技术能够降低巡检人员的工作压力，提高巡检质量，为我国电力系统的正常运行提供可靠地安全检测保障。
2.4 全球定位系统对电力识别应用定位识别
全球定位系统对电力识别应用定位识别是针对物联网技术对设备巡检进行点位处理，一方面，能够对电力设备应用的地理位置进行精确定位，实现了电力设备巡检的全面性；另一方面，结合网络信息存储系统自动化进行系统存储，对电力设备检测系统中存在的检测问题和检测结果进行董伟存储，全球定位系统依据电力设备检验的空间位置进行信息存储，保障了信息存储的可靠性，实现了电力设备检验的全面、高效化发展。
3 结论
物联网技术是现代科技水平逐步创新发展的重要体现，RFID等物联网技术在电力系统相关设备巡检过程中的应用，能够扩大电力设备巡检范围，提高巡检的精确度和安全度，为我国电力系统的创新发展提供了发展技术支持。
参考文献
[1]高力，苏广文.基于射频识别技术的大规模物联网应用[J].物联网技术，2013（09）：79-81.
[2]王宏岳，张锋国，刘忠武.物联网技术在电力设备巡检中的运用分析[J].物联网技术，2014（10）：29-32.
[3]曾妍，曾宝国，程远东，等.基于物联网技术的照明无线监控系统[J].物联网技术，2014（10）：53-55.
作者简介
邵鳎1988-），浙江省宁波市人。毕业于合肥工业大学，硕士学位。中级职称。研究方向为电力信息管理。
吴笑（1980-），浙江省宁波市人。中级职称。研究方向为电力信息管理。
光电检测技术论文篇12
在高度发达的现代社会中，科技突飞猛进，信息瞬息万变，生产过程自动化已成为社会发展的必然趋势。而这些必须建立在强大的信息产业基础之上，人们只有获取大量准确、可靠的信息，再经过一系列科学分析、加工、处理，才能正确认识和掌握自然界的发展规律，带动科学技术的发展。生产过程中，我们主要依靠检测技术获取、筛选和传输信息，实现自动控制。
随着现代信息技术的发展，光子以其独特的优点：响应速度快，频宽、信息容量大，信息效率高，具有越大越大的竞争力，光子技术与微电子技术相互结合、相互渗透，已成为现代信息技术的支柱之一。应用这种技术做成的光电传感器具有精度高、反应快、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、形式灵活等优点，在自动检测技术中得到了广泛的应用。
光电传感器是一种以光电效应为理论基础，采用光电元件作为检测器件的传感器。它可以把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件，把光信号转换成电信号输出。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。
1 理论基础——光电效应
光电效应分为外光电效应和内光电效应。外光电效应是指当光照射到某些物体上，电子从这些物体表面逸出的现象，外电光效应也称为光电发射效应。基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等。内光电效应指的是物体在光线作用下，其内部的原子释放电子，但是这些电子并不逸出物体表面，仍然留在物体内部，从而使物体的电阻率发生变化或产生电动势。基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏二极管、光电池等。
1.1 外光电效应
光照在光电材料上，材料表面的电子吸收能量。如果电子吸收的能量足够多，电子就会克服束缚逸出表面而进入外界空间，这就是外光电效应。
根据爱因斯坦的光电子效应，光子是运动着的粒子流，每个光子的能量为h（h为普朗克常数，h=6.63×1034 J/HZ，为光波频率）。不同频率的光子具有不同的能量，光波频率越高，光子的能量就越大。如果光子的能量全部交给电子，那么电子的能量就会增加，增加的能量一部分用于克服正离子的束缚，另一部分转换成电子能量。根据能量守恒定律：式中m为电子质量，v为电子逸出的初速度；w为逸出功。
因此，要使光电子逸出物体表面，前提是。不同材料具有不同的逸出功，对每一种材料，入射光都有一个确定的频率限，只有当入射光的频率大于此频率限时，才会有光电子发射，否则，不论光强多大，都不会有光电子发射，此频率限称为“红限”。
2 内光电效应
半导体材料的价带与导带之间有一个带隙，能量间隔为。一般情况下，价带中的电子不会自发地跃迁到导带，所以半导体材料的导电性远不如导体。但是，如果通过某种方式给价带中的电子提供能量，就可以将其激发到导带中，形成载流子，增加导电性。光照就是一种激励方式。当入射光的能量时，价带中的电子就会吸收光子的能量，跃迁到导带，而在价带中留下一个空穴，形成一对可以导电的电子—— 空穴对。这里的电子虽然没有逸出形成光电子，但显然存在着由于光照而产生的电效应。这就是内光电效应。
要使价带中的电子跃迁到导带，也存在一个入射光的极限能量，即（是低频限）或者。入射光的频率大于或者波长小于时，才会发生电子的带间跃迁。光入射光能量较小，不能使光子由价带跃迁到导带时，也可能在一个能带内的亚能级结构间跃迁。
3 光电传感器的应用
光电传感器可以直接检测光量变化和引起光量变化的非电量，在检测技术、工业自动化及智能控制等领域都得到了广泛的应用，下面我们就来举例说明这种传感器在生产和生活中的应用。
3.1 光电隔离器
光电隔离器是由发光二级管和光敏晶体管安装在同一个管壳内构成的。发光二级管辐射能量能有效地耦合到光敏晶体管上。可以有多种形式，比如：发光二级管—光敏晶闸管、发光二极管—光敏电阻、发光二极管—光敏三极管。其中发光二级管—光敏三极管应用最为广泛，常应用于一般信号的隔离；发光二级管—光敏晶闸管常用在大功率的隔离驱动场合；发光二级管—达林顿管或者复合管常用在低功率负载的直接驱动场合。
3.2 文具盒的测光电路
学生在光线不均的环境中学习，很容易损害视力。应用光电池这种光电元件做成的文具盒测光电路能显示光线的强弱，指导学生保护视力。把硅光电池安装在文具盒的表面，直接感受光的强弱，用两只发光二极管作为光照强弱的指示灯。当光照小于100 lx时，光电池产生的电压比较小，两只发光二级管都不亮；当光照在100～200 lx时，其中一个发光二级管点亮，表示光照适中；当光照大于200 lx时，光电池产生的电压比较高，两只发光二级管都点亮，表示光照太强了。
3.3 条形码扫描笔
当扫描笔笔头在条形码上移动时，若遇到黑色线条，发光二极管的光线将被黑线吸收，光敏三极管接收不到反射光，呈现高阻抗，处于截止状态。当遇到白色间隔时，发光二极管所发出的光线，被反射到光敏三极管的基极，光敏三极管产生光电流而导通。
整个条形码被扫描之后，光敏三极管将条形码变成一个个电脉冲信号，该信号经放大、整形后便形成脉冲列，再经计算机处理，就完成了对条形码信息的识别。
3.4 光电式纬线探测器
光电式纬线探测器是应用于喷气织机上，判断纬线是否断线的一种探测器。当纬线在喷气作用下前进时，红外发射管发出红外光，经纬线反射，被光电池接收，如果光电池接收不到反射信号，则说明纬线已断。因此，利用光电池的输出信号，通过后续电路放大、脉冲整形等，控制机器是正常运转还是关机报警。
由于纬线很细，又是摆动着前进，形成光的漫反射，削弱了反射光的强度，还伴有背景杂散光，因此要求探纬器具备高的灵敏度和分辨力。为此，红外发光管采用占空比很小的强电流脉冲供电，这样既保证发光管使用寿命，又能在瞬间射出强光，以提高检测灵敏度。
光电传感器用途广泛，还有一些等待我们去研究、去发现。比如我们在阳光下看不清手机和电脑，这时我们可以利用光敏器件来改变手机和电脑的屏幕亮度。再如我们的空调，可以通过检测红外线自动调节至人体的舒适温度，当温度过高或者过低时，开启空调调节装置，而当人体处在舒服范围内，则可关闭调节装置，以节省能源。随着科学技术的发展，光电传感器会使我们的生活更加方便。
光电检测技术论文篇13
变电设备是电力系统的组成要素，如果它出现问题，会威胁到整个电力系统，这就需要加强变电设备的检修工作。而变电设备的在线监测技术应用，能够实时监测变电设备，监测出其中的安全隐患，进而更好地促进变电设备的检修工作。
近年来变电设备在线监测技术的优势得到了广泛证实，在线监测产品的需求量也有了显著提升。所以需要进一步加大监测技术的应用和实施。文章将对其展开分析和探讨。
2 变压器在线监测技术的具体应用
2.1 变压器油色谱在线监测
2.1.1 油气分离技术
（1）薄膜脱气法：主要应用的是扩散原理，应用一种聚合薄膜，膜的一侧是变压器油，另一侧是气室，进而利用膜两侧气压的不平衡性，油中的气体扩散到气室，从而将油气分离。经过一段时间，达到动态平衡，再经过计算得到溶解在油中某一气体的含量。这种方法最大的优点就是操作具有一定的简便性，但也有缺点，那就是要想达到动态平衡往往需要的时间比较长，脱气缓慢。值得强调的是油中的杂质和污垢会堵塞聚合薄膜，这就需要对薄膜进行定期更换，增加了成本。
（2）动态顶空脱气法：通过采样瓶内搅拌子的不断搅拌，使得气体析出通过检测装置，然后气体返回采样瓶内。如果相同时间间隔内的测量值相同，就意味着脱气完成。顶空脱气技术在众多方法中之所以被广泛应用，主要是因为其油气平衡时间不超过三十分钟，脱气效率高，重复性好，分析灵敏度高。
2.1.2 气体检测技术
（1）气相色谱法：在高纯氮气作用下将分离后气体样本输送到色谱柱中，各组分气体停留的时间要受到分配系数的影响，分配系数大，停留的时间也比较长。将各组分的气体放置于敏感度高的TCD检测仪中，主要检测的是气体的浓度，然后转换为相应的电信号输入到计算机中。具有准确检测气体浓度的优势。而缺点是不易操作，时间周期长，所需要的技术含量比较高，适用范围为定期检测。
（2）光声光谱法：溶解在油中的气体在脱气完成后进入光声室，入射光经过频率调整后经滤光片进行分光，每一个滤光片只允许某种特定气体吸收波长的红外线透过，然后各种特定气体吸收波长的红外线以调制频率多次激发气体，使气体通过辐射或非辐射两种方式回到基态。此过程中会造成局部温度升高，从而促进密闭的光声室产生机械波，进而被微音器检测到，就可以将气体组分浓度准确地判断出。
此法的优势在于不用消耗气体消耗品，可应用少量样品检测各组分气体浓度，时间短，效率很高，重复性好。也正因为其具备众多优势，受到了越来越多人的青睐。
2.2 变压器局部放电在线监测
（1）脉冲电流法：在变压器套管接地、外壳接地、铁芯接地以及绕组间发生高压局部放电时测量脉冲电信号，测量出一些基本量来反映放电脉冲的个数、大小和相位等，灵敏度极高。但脉冲电流容易受到外界噪声的干扰，这就需要对局部放电脉冲信号进行准确地提取，进而增加其抗干扰能力。此种方法的缺点是测量的脉冲频率低，测量出的信息量不多。
（2）射频检测法：该方法主要是用罗氏线圈型传感器从变压器和发电机等被检设备中性点提取信号。同时它在安装上比较方便，不会受到系统运行方式的限制，这也是它为什么能够广泛地应用于发电机在线监测中的根本原因。但不可否认其也具有一定的缺陷，那就是只能分辨出单一的信号，难以在三相变压器的发生局部放电检测中使用。
（3）超高频检测法：其工作原理是通过超高频传感器接收局部放电所产生的超高频电磁波，来实现局部放电检测。它的最大优势在于抗干扰能力强，具有良好的发展前景。
超高频检测法的检测和定位主要是通过传感器收到的超高频电磁波来实现，其具有测量频率高、频带宽、信息量大、抗干扰性强的优势。将其利用好能够充分了解变压器绝缘系统中局部放电特性。经过多年的努力，超高频检测法取得成果是不小的，但变压器在局部放电时所激发的高频电磁波在变压器中的传播特性较为复杂，加上变压器内部的结构会对电磁波的传播产生一定影响，变压器的箱壁对于磁波也存在折反射，这样的过程中超高频传感器接收的信号已经不同于变压器内部的局放源发出的信号，所以还需要进一步加大研究的力度，使其更为深入。
变压器在线监测系统技术的应用还会涉及到很多方面，由于文章篇幅的限制，文章只分析以上几种。
3 变压器在线监测系统应用中存在的问题
3.1 产品技术方面
在线监测技术是科学技术发展的必然结果，在实际应用中需要有一定的条件，如传感、通信技术没有达到要求或没有严格筛选装置选用的器件，就很容易造成质量或功能的缺陷；当电磁兼容性、稳定性达不到要求时，有的装置只能满足室内灵敏度测试，而现场的恶劣环境却无法得到满足，进而使供电安全存在一定的隐患。
3.2 技术开发与研究方面
要想将变电检修工作做好不仅要积极引进先进的监测技术，还要加大对于监测技术的研发力度。仅就现阶段的发展来看，在研发上还存在经费不足的问题，很多研究课题缺少连续性。有的科研单位对于理论的研究比较关注，此方面的论文写得很好，但往往都是纸上谈兵，不符合实际情况，无法应用。有的生产商过分追求经济效益，监测技术不成熟时就将其投入使用，这无疑为电力安全埋下了隐患。
3.3 设备管理制度方面
现阶段，我国还没有建立较为完善的在线监测装置管理体系，因为其会涉及很多部门，很容易造成职责分配不明确，责任落实不到位、系统维护不畅的情况。在维护中，很多工作人员不具备优良的专业素质，维护的效果也就大打折扣。
4 结束语
通过文章的分析使我们充分了解到变压器在线监测技术应用有很多，每种监测技术都有自己的优缺点，这就需要工作人员具体问题具体分析，通过分析和评估，来达到具体应用，使其得到最佳的应用，这也是保证电力系统安全运行的有效途径。而相应的工作人员也应进一步提高自身的专业技能，对于在线监测技术要进行更为深入的分析和研究，使其得到更为深入、更为广泛的应用。
参考文献
[1]陈勇.变电检修中在线监测技术的使用研究[J].通讯世界，
2013，21：223-224.
[2]杨坚，柳杰.在线监测技术在输变电设备状态检修中的应用[J].科技展望，2014，19：141.
