發布時間：2022-07-18 18:10:55
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的光電技術樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
姓名:婁展卿 學號: 院系:新聞傳播院
摘要:光電顯示技術的簡介。分析中國光電顯示市場現狀以及發展趨勢。介紹光電顯示技術的類型及其主流產品。介紹一些有較好發展前景的未成熟技術。
關鍵字:光電顯示;顯像管技術;液晶顯示技術;等離子顯示技術; 發展現狀;前景。
一 光電顯示技術簡介:光電顯示技術是多學科的交叉綜合技術,主要有:
1、陰極射線管(cathode ray tube-crt)。是傳統的光電信息顯示器件,它顯示質量優良,制作和驅動比較簡單,有很好的性能價格比,但同時它也有一些嚴重的缺點,如有電壓高、軟x-射線、體積大、笨重、可靠性不高等。
2、液晶顯示(liquid crystal-lc)。液晶是一種介于固體于液態之間的有機化合物,兼有液體的流動性與固體的光學性質,即現在的液晶顯示器lcd。
3、等離子體顯示(plasma display panel-pdp)。等離子體顯示是利用氣體放電發光進行顯示的平面顯示板,可以看成是有大量小型日光燈排列構成的。等離子體顯示技術成為近年來人們看好的未來大屏幕平板顯示的主流。
關鍵詞：光電自準直儀；CCD；重心法；拋物線法
中圖分類號：TP20 文獻標識碼：A
1 概述
自準直儀[1]是利用光學自準直原理實現的小角度測量的重要儀器，是角度測量最重要的儀器之一，應用非常廣泛，在精密、超精密測量方面有極為重大的作用。尤其是在實現小角度的多維測量、非接觸測量中具有顯著的優點，被廣泛應用于導軌平臺的直線度、精密平臺的平面度等精密測量領域，是機械、計量、科學研究、工業生產等部門必備的常規測量儀器之一，各級計量的定標都是需要通過自準直儀作為參考標準之一，還經常被用作各種零部件生產控制和質量檢測的計量工具[2]。
目前，國內自主研制的光電自準直儀還尚未有成熟的產品上市，各研究所使用的多為國外進口產品。國外的自準直儀雖然精度高、性能好，但是價格昂貴且維護不便。本文基于工程實踐自主研發了一種寬量程、高分辨率的雙線陣光電自準直儀，其分辨率可達0.8″量程±0.6°，有著非常重大的實際工程應用價值。
2 整體結構設計
雙線陣光電自準直系統利用了自準直原理，將測量反射鏡反射光束分光分別照射在兩個不同的線陣CCD器件上，使反射鏡的二維角度變化轉化為對應于兩個線陣CCD器件上的線量變化，通過對CCD器件輸出信號的采集，經過數據處理計算出線量變化量，利用自準直原理公式計算角度變化，從而實現高精度二維角度變化的測量。系統主要由光學部分，硬件電路部分和計算機軟件部分組成。整個系統結構如圖1所示。
系統的測量原理是：光源發出的光束經光學透鏡組后形成平行光射向反射鏡（反射鏡位于被測物體上），反射鏡將入射光束反射回光學透鏡組，并照射在CCD器件上，在驅動電路的作用下，CCD器件將內部像素信號順序輸出，數據采集電路對CCD器件輸出信號進行調理和采集，實現模擬信號數字化，最后將采集數據傳入計算機，在計算機內進行數據處理和顯示（或通過DSP處理核心對數據進行處理然后將最終結果通過液晶屏顯示）。
3 光路結構設計
光源是光電自準直系統的重要組成部分，光源的發光強度、光強穩定性及光源的發熱量等特性對于儀器的測量距離和測量精度都有很大的影響。光電自準直儀的光路原理如圖2所示：
當光源發出光線照明位于物鏡焦平面上的分劃板，o點在物鏡光軸上，那么由它發出的光線通過物鏡后，成一束與光軸平行的平行光束射向反射鏡，當反射鏡面垂直于光軸時，光線仍然按原路返回，經物鏡后仍成像在分劃板上o處，與原目標重合。如圖3所示。
當反射鏡面與光束不垂直，而是有小偏轉角度α，當平行光軸的光線射向反射鏡時，光線按反射定律與原光線成2α返回，通過物鏡后成像在分劃板上的o′處，與原目標不重合而有X的位移量。根據三角關系可推算出： X=2f*tanα （1）
式中，α為反射鏡偏轉角，X為光斑回像位移，f為物鏡焦距。
因為物鏡是固定的，所以f是一固定常數。如果已知了X的數值，就可以根據式（1）計算出反射偏角α的大小。
基于此，本文采用的自準直系統結構進行一些調整。為了避免光路干涉，必須將光源從水平光軸上調離，故此應用分光棱鏡使光源光路與探測器件位于分光棱鏡相互垂直的兩條光路上而互不干擾；為了實現測量反射鏡二維角度變化，要增加一塊分光棱鏡，將回射光路分成兩路，每一路上安裝探測器件用來單獨測量相應一維角度變化，原理圖如圖4所示：
從光源射出的光線經分光棱鏡分光后，透過物鏡為平行光并射向反射鏡；反射光線再次經過物鏡形成匯聚光線，通過分光棱鏡1后被分光棱鏡2分成光強相同、光路垂直的兩路。兩塊探測器件（CCD）安裝在分光棱鏡光束輸出的兩路上，并且位于物鏡的共扼焦面，反射光正好成像在探測器件（CCD）上。當反射鏡垂直主光軸時，反射光線正好匯聚在兩個探測器件（CCD）的中心位置；當反射鏡有一個空間偏轉時，反射光線的匯聚點都將偏離探測器件的中心位置，測量匯聚點偏離中心位置的距離，利用式（1）即可求出兩個偏轉角α、β的角度值。
4數據處理單元
圖5為實際光點局部的灰度分布圖。
光點中心的位置的確定有許多方法，本文采用四種方法：重心法、改進重心法、高斯分布擬合法、橢圓擬合法進行分析比較。
4.1重心法
重心法即灰度重心法，屬于比較簡單的一種定位算法，理論上計算出的結果有很高的精確程度，但實際的精度情況很復雜，容易受各種不確定因素的干擾影響精度，如背景干凈程度、光點內灰度分布、光點形狀、光點區域識別準確程度等，所以使用灰度質心作為定位亞像素中心精度略有欠缺。重心法原理如下式：
其中為信號的重心位置，為第i個像元的敏感電壓值（與灰度值成正比）。實際算法編寫時，需要設置相應的閾值，只把高于閾值電壓的像素點進行加權，可以提高算法精度，有效濾除噪聲。
4.2改進重心法
一般來講，灰度值越大，像素對光點定位的貢獻也就越大。在此基礎上，把重心法所采用的線性關系推廣為非線性關系，以灰度的平方作為權重來計算，即
其中為信號的重心位置，為第i個像元的敏感電壓值（與灰度值成正比）。這種方式讓灰度的權重達到了2次從而更加接近實際情況，在不增加多少算法復雜度的情況下使結果更接近實際情況。
重心法與改進重心法將光點區域的所有點都以加權的方式進行平均容易受到噪聲的干擾，任意一個噪聲點就有可能對結果造成比較大的影響，適合在噪聲較低情況下的定位。
4.3高斯擬合
對于一個LED光源來說，能量分布可以用理想高斯模型來描述，如圖6所示：
其在x、y方向上的投影均為高斯分布。以x方向為例，發光點的能量分布數學模型為
解超定矩陣的最小二乘解，通過即可解得拋物線中心點位置。
同理，可得到y方向中心位置。
這種測量方法用拋物面來近似能量分布，比用直接灰度或灰度的直接變換作為權重更加接近實際，且計算過程中沒有計算對數，相對減少了計算量和誤差累計；但仍需要進行廣義逆矩陣求解，適用于實時性要求不高的情況。
4.5實際測量與真實值比較
圖7中，波形為5340個像素點的電壓值，橫軸為像素點個數，縱軸為像素點對應的電壓值。可以看到，除重心法外，幾種方法的測量結果差距在1個像素點以內，轉換為角度在1″之內。
5 硬件電路設計及實現
目前，常用的光學傳感器主要有以下幾類：線陣CCD、面陣CCD、四象限探測器、PSD、CMOS等。本文采用雙線陣CCD光電自準直儀系統，利用自準直原理，將測量反射鏡反射光束分光分別照射在兩個不同的線陣CCD器件上，使反射鏡的二維角度變化轉化為對應于兩個線陣CCD器件上的線量變化，通過對CCD器件輸出信號的采集，經過數據處理計算出線量變化量，利用自準直原理公式計算角度變化，從而實現高精度二維角度變化的測量。這樣，就完美地解決了線陣CCD作二維測量時可能會不精確的問題。
本文擬選用TOSHIBA公司生產的TCD1500C型線陣CCD圖像傳感器，其基本指標如表1所示：
物鏡焦距為870mm，自準直儀分辨率為
光電自準直儀的整體電路結構如圖8所示：
光學系統部分透過分光棱鏡的光線照射在CCD芯片上，通過CCD驅動電路正常工作的CCD產生相應的5340個敏感電壓值并將這些數據發送給基于DSP2812的數據處理、采集電路，DSP2812將這些數據存放在片外RAM中并進行處理，將最終得到的角度數據通過RS-422轉232發送到89C51單片機上；單片機起一個串口轉并口的作用，把數據原封不動通過并口發送至液晶屏加以顯示。
5.1 CCD驅動電路
CCD芯片的管腳中，SH是轉移脈沖，它將感光元件產生的電荷信號轉移到轉移柵中；SP是像元同步脈沖信號，一位SP對應一個CCD光敏元輸出信號；Φ是移位脈沖，它將轉移柵當中的信號逐位轉移出來；RS是復位信號；DOS是CCD信號輸出；OS是輸出信號補償。
本文擬采用CPLD芯片，結合TCD1500C的時序圖設計實現CCD驅動電路。圖9為TCD1500C的時序圖。
5.2 基于DSP2812的數據采集和處理電路
由于線陣CCD產生的輸出信號是由DOS（信號輸出）和OS（輸出信號補償）兩部分組成的，故此，在將信號輸入DSP2812之前要先對2路信號進行差分放大，再將得到的數據經由DSP2812存放于片外RAM中；將數據存好后，再應用上文中的各種軟件算法對數據進行處理得到角度值，并通過RS-422轉RS-232發送給液晶屏顯示電路。
5.3 基于89C51的液晶屏顯示電路
由于DSP2812輸出的數據是通過RS-422串口發送的，而本論文選用的240128液晶屏模塊只有并口接口，故此要用89C51作為一個串口-并口的過渡。89C51不對數據做任何處理，只是單純的作為一個數據中轉站，將數據發送至液晶屏模塊顯示。
結語
本文設計并制作一個基于線陣CCD的光電自準直儀專用檢測儀器。此自準直儀將使用兩塊線陣CCD傳感器進行二維角度的測量，并采用DSP芯片進行數據采集和處理，并將數據傳輸到上位機上進行顯示。DSP中將采用一些算法進行數據處理，上下位機之間的通信采用RS-422串口進行通信。仿真和試驗結果都表明該光電自準直儀已經達到預定設計指標。
參考文獻
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關鍵詞： 光電池 PN結 應用
隨著科技日新月異地發展，光電池在人們的生產生活中產生了越來越重要的作用。光電池是利用光生伏特效應把光直接轉變成電能的器件。由于它可把太陽能直接變電能，也稱為太陽能電池。它有較大面積的PN結，當光照射在PN結上時，在結的兩端出現電動勢，是發電式有源元件。
1.光電池概述
1.1光電池的分類
光電池按照材料分為：硒光電池、砷化鎵光電池、硅光電池等。硅光電池價格便宜，轉換效率高，壽命長，適于接受紅外光。硒光電池光電轉換效率低、壽命短，適于接收可見光，最適宜制造照度計。砷化鎵光電池轉換效率比硅光電池稍高，光譜響應特性則與太陽光譜最吻合，主要應用于宇宙飛船、衛星、太空探測器等電源方面。
1.2硅光電池的工作原理
硅光電池是目前的主要研究方向。它是在一塊N型硅片上用擴散的辦法摻入一些P型雜質（如硼）形成PN結。當足夠的光照到PN結區時，將在結區附近激發出電子―空穴對，在N區和P區之間出現電位差。電路中有電流流過，電流的方向由P區流至N區。若將外電路斷開，就可測出光生電動勢。
2.光電池的應用
光電池主要有兩方面的應用：（一）太陽能電池，光伏作用直接將太陽能轉換成電能，太陽能電池目前在航空、通信、太陽能發電站等方面得到應用。例如現在普遍使用的太陽能熱水器，正是利用太陽能，把太陽能裝換成電能而加熱水。隨著太陽能電池技術的不斷發展，其成本會逐漸下降，在生產生活各領域將發揮越來越大的作用。（二）光電轉換器件，要求光電池具有靈敏度高、響應時間短的特點，有特殊的制造工藝，用于光電檢測和自動控制系統中。
2.1太陽能電池電源
2.1.1太陽能電池的發電方式
太陽電池電源系統主要由太陽電池方陣、蓄電池組、調節控制和阻塞二極管組成。太陽能發電有兩種方式，一種是光―熱―電轉換方式，另一種是光―電直接轉換方式。光―熱―電轉換方式通過利用太陽輻射產生的熱能發電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換成工質的蒸氣，再驅動汽輪機發電。前一個過程是光―熱轉換過程；后一個過程是熱―電轉換過程。光―電直接轉換方式，該方式是利用光電效應，將太陽輻射能直接轉換成電能，光―電轉換的基本裝置就是太陽能電池。
2.1.2太陽電池電源系統框圖
太陽能電池電源系統
2.2光電池在光電檢測和自動控制方面的應用
2.2.1光電池在光電檢測和自動控制的工作原理
光電池作為光電探測使用時，其基本原理與光敏二極管相同：當光不照射時，光電池處于截止狀態；受光照射時，PN結吸收其能量而產生電子―空穴對，從而使P區和N區的少數載流子濃度大大增加，并形成了光電流。由于光電池工作時不需要外加電壓，光電轉換效率高，光譜范圍寬，頻率特性好，噪聲低，它已廣泛地用于光電耦合、光柵測距、激光準直、電影還音、紫外光監視等方面。
2.2.2光電池的三種基本應用電路
2.2.2.1光電池構成的光電跟蹤電路，用兩只性能相似的同類光電池作為光電接收器件。當入射光通量相同時，執行機構按預定的方式工作或進行跟蹤。當系統略有偏差時，電路輸出差動信號帶動執行機構進行糾正，以此達到跟蹤的目的。電路圖如下：
2.2.2.2光電開關多用于自動控制系統中。無光照時，系統處于某一工作狀態，如通態或斷態。當光電池受光照射時，產生較高的電動勢，只要光強大于某一設定的閾值，系統就改變工作狀態，達到開關目的。電路圖如下：
2.2.2.3光電池放大電路。在測量溶液濃度、物體色度、紙張的灰度等場合，可用該電路作前置級，把微弱光電信號進行線性放大，然后帶動指示機構或二次儀表進行讀數或記錄。在實際應用中，主要利用光電池的光照特性、光譜特性、頻率特性和溫度特性等，通過基本電路與其他電子線路的組合可實現或自動控制的目的。電路圖如下：
參考文獻：
【關鍵詞】創新能力；教學方法；課題式教學法
本文結合我校的實際情況，從培養學生的創新能力的角度出發，對物理學專業《光電技術基礎》課程的教學方法進行改革與探討。
1 教學改革的必要性
光電技術作為信息科學的一個分支，它將傳統的光學技術、現代微電子技術、精密機械及計算機技術有機的結合起來，它將電子技術的各種基本概念，移植到光頻段，產生光頻段的電子技術，是具有很強的實用性和實踐性的課程[1]。其基礎知識是光學基礎、模擬電子技術和數字電子技術，因此，我們既要重視培養學生的基礎知識，更要注重培養學生的實踐解決問題的能力。而物理學專業本身光學基礎比較扎實，但電子技術發面的知識相對薄弱一些，這就導致學生對很多相關的知識一知半解，如果補充太多，教學進度就會太慢，如果不補充，學生無法理解，需要花太多的時間，而無法按計劃完成任務，導致學生真正學到的東西不多，加之物理學專業所學的仿真軟件不多。為了彌補物理學專業的不足，通過教學實踐，逐步嘗試在《光電技術基礎》課程教學中，采用課題式教學法[2]，設置若干相關課題，讓學生分組完成設計和仿真，最后統一安排一次課，讓學生上來講解設計方案和仿真結果。采用該教學方式，一方面能鞏固學生的基礎知識，提高理論知識的實踐運用能力； 另一方面，能提高學生設計電路的能力，達到了激發學生主動學習仿真軟件的能力。
2 教學改革的內容
2.1 優化課題設計，激發學生主動學習的精神
在講解各類光電器件過程中，有意思的選擇日常生活中大家常用到的光電器件，分析其工作原理，讓學生感知《光電技術基礎》課的重要性和適用性，以激發學生學習該門課的興趣。在寫教學日歷時，對該門課的教學過程進行整體規劃，對課題也進行整體規劃，大概學到發光器件與光電耦合器件這章，就可以設計若干個課題供學生分組學習，選擇這章的理由是對含光電耦合器件電路的設計中，基本可以包含該門課所學的光電器件，又可以鞏固對模擬電子技術和數字電子技術的相關知識。
2.2 培養學生與人合作精神和獨立解決問題的精神
在課題式教學[2]過程中，以小組為單位，完成課題的學習，每個課題又包含若干個模塊，在比較短的時間內獨立完成課題的學習，對大部分學生來說具有一定的困難，因此每個組員承擔部分學習任務，獨立完成。在課題學習過程中，每個組員通過查資料、與同學交流或與教師探討，完成自己的模塊學習。最后，組員通過匯總完成課題的學習。達到學習的目的。最后，設置一次課的時間讓學生分組介紹他們的學習成果。
2.3 改變教學方式，提高教學質量
傳統的教學方式以教師為主體，教師講授，學生被動的聽。而在該課程的具體教學中，選典型應用系統的分析和設計為提升教學內容[3]，進行課題式教學法[2]，以學生為主體，教師為輔，學生帶著課題學習，教師評價學生的學習成果。一方面，可以提高學生解決實踐問題的能力；另一方面，在相同的時間里，如果教師講解，只能完成部分學習，并且可能學生真正理解的東西也不多，而課題式教學過程中，每組學生學習一個課題，同一組的不同組員可能有不同的學習思路，而組與組之間又不同的學習內容，所以在相同的時間內學生學到的知識就更多，且更牢固，起到了事半功倍的效果，也彌補了物理學專業學生的弱項。
3 結束語
從培養學生的創新能力為出發點，結合專業特征和課程結構，探討了《光電技術基礎》課程教學過程中采用課題式的教學法的思想。
【參考文獻】
[1]王慶友.光電技術[M].北京：電子工業出版社，2008.
關鍵詞：光電信息技術；特種設備；應用研究
0 前言
隨著科技的發展，光電信息技術得到了很大的進步，因而在各個領域當中都得到了良好的應用。其中融合了光學、微電子、紅外遙感、超聲波、光電子等都想技術，同時涉及了光信息的探測、傳輸、輻射，以及廣電信息的存儲、顯示、轉換、處理等方面的內容。在特種設備領域當中，光電信息技術正在得到越來越廣泛的應用，有效地提高了特種設備的安全性能。
1 特種設備與光電信息技術的基本概述
1.1 特種設備
特種設備指的是具有較大危險性，甚至會威脅到人們生命安全的設備，如鍋爐、壓力管道、壓力容器、電梯、起重設備、大型游樂設施、客運索道、場內專用機動車輛等。其中，機電類特種設備主要包括客運索道、電梯、大型游樂設施、起重設備等，承壓類特種設備則主要包括壓力管道、壓力容器、鍋爐等。由此可見，在人們的日常生活當中，特種設備發揮著至關重要的意義。[1]隨著光電信息技術的發展和應用，在化學品、醫療、傳統設備制造等行業和領域當中，都將光電信息技術應用與特種設備當中，使得特種設備的使用安全得到了良好的保證，其使用性能也得到了有效的提升。
1.2 光電信息技術
在當前社會中，隨著科技的發展，新材料技術、生物技術、海洋開發技術、空間技術、新能源技術、信息技術等，并成為六大高技術群體。其中，光電信息技術的產生和發展，極大地推動了人類社會的進步。在科學領域當中，對于光電信息技術進行了嚴格的定義，其中包含了光學、超聲波、微電子、光電子等多種技術，是一項綜合性的信息技術，包含著光信息的輻射、探測、存儲、顯示、處理、轉換、傳播等方面的內容。[2]在信息技術產業革命中，光電信息技術是一項重要的技術。在光電信息技術的發展和應用當中，能夠更好地提高人們的生活水平，而其在特種設備中的應用，也發揮了良好的作用。
2 光電信息技術在特種設備上的應用
2.1 醫療行業
在人們的日常生活中，醫療行業與人們的健康息息相關，因而需要應用到很多的設備。例如，膠囊型內窺鏡，是一種帶有攝像機的內窺鏡，長度為2.3cm，直徑為0.9cm。病人將其吞下，可以拍攝大腸、小腸、胃、十二指腸等部位的圖像。應用此種特種設備，可以讓病人免受傳統檢查中的痛苦。在膠囊行內窺鏡當中，融合了電、機、光等微系統，被患者吞服之后，隨著消化道蠕動前進，利用微型攝像機對數字圖像進行拍攝，然后利用微波技術進行傳輸，最終隨著患者排泄物排出體外。[3]在膠囊行內窺鏡當中，次啊用了CMOS或CCD攝像機，通過體外微波或自身電池提供電能，同時通過微波將拍攝的圖片傳輸到體外的控制裝置，從而實現圖像的打印、顯示和記錄。由此可見，在醫療行業特種設備當中，對光電信息技術的應用，取得了良好的效果。
2.2 日常工作
在人們的日常生活中，也常常會涉及應用了光電信息技術的特種設備，例如光控電焊眼罩，就是對光電遙控原理進行了應用。焊工在進行電焊的時候，需要防護面罩，以免強光刺激損傷眼睛。而在應用光電信息技術之后，可以利用液晶屏對傳統的防護玻璃進行替代，這樣，焊工在查看焊縫質量的時候，就無需頻繁的摘帶護目鏡，能夠更好地保護焊工的研究，同時也能夠提升工作效率。另外，在印刷機紙張監控器中，也對光電繼電器的原理進行了應用。利用該監控器，能夠對每次印刷時使用一張紙進行監控，如果超過了一張紙，將會自動停止印刷，同時發出警報。此外，在路表的霓虹燈、路燈當中，將光敏二極管作為光敏器件，應用在自動控制電路中，能夠有效地提高霓虹燈控制的靈敏度。
2.3 傳統制造業
在傳統制造業當中，鍋爐的應用十分廣泛，但是在實際應用中，鍋爐具有很高的危險性，時常會發生爆炸等安全事故。[4]這些事故的主要原因大都在于水位計失靈，因此，可以利用光電信息技術，將雙通道比色溫度計應用其中，從而更好地解決這一問題。通過對適當電路和光電器件的應用，可以引入兩個不同的波段，然后對兩個光波段內輻射能量的比值進行測量，在經過易性的關系運算，從而得到被測物體的溫度。在測量高溫的時候，可以采用窄且靠近的波段，如果輻射能量較小，則選用兩個較寬較靠近的波段，這樣，在實際應用中，能夠對黑度系數造成的影響進行降低。裝通道比色溫度計具有兩個光電器件和兩個通道，具有良好的穩定性和正確性。因此，在鍋爐這樣的特種設備中應用光電信息技術，能夠有效地降低安全事故。
3 結語
作為一項十分先進的技術，光電信息技術在實際應用中發揮出了良好的效果，在各個相關領域中，都得到了極大的應用。對于特種設備來說，由于其與人們的生命財產安全息息相關，因此，將光電信息技術應用其中，能夠有效地提高特種設備的安全性能，從而發揮出更為良好的作用。
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作者簡介：唐光遠（1995―），男，河北唐山人，沈陽理工大學學生。
光電子技術是現代化新技術，具有無可比擬的先進性，它是光子技術和電子技術結合而成的新技術，涉及光的顯示、光的存儲以及激光等眾多領域。它不僅是未來信息產業的核心技術，也是煤炭安全生產的重要技術保障。該技術涉及的課程體系眾多，包括光學與物理、IED的生產與檢測、生產管理、3D顯示、光電半導體元件等內容，與多種學科交叉滲透。該技術的興起運用也帶動了它在煤炭生產企業中的運用，它能夠為生產安全性提供保障。但是據調查統計，由于該技術在我國的發展時間尚短，我國又缺乏與該技術相關的專業人才，導致其應用面臨嚴峻的困難，它的效能難以得到發揮。提高我國該領域的核心技術能力，培養高技術人才，并在煤炭安全生產中科學發揮它的作用，就成為我國煤炭企業降低事故發生率、減少企業資金浪費、切實提升企業競爭力的關鍵。
2光電子技術在煤炭安全生產中的應用
2．1近紅外波長瓦斯濃度檢測技術
瓦斯爆炸是造成煤炭生產不安全的最重要的因素之一，做好瓦斯的檢測工作，明確氣體的濃度就顯得極其重要。利用光電子技術中的近紅外波長瓦斯濃度檢測手段，能夠準確檢測出煤炭井下的氣體濃度，改善原有瓦斯傳感器只能檢測黑白元件的弊端，并且不需要每隔一周進行調試，從而減小誤差，緩解人員工作壓力，大大降低瓦斯爆炸事故發生的可能性。此外，由于光電子元件的發展，近紅外波長瓦斯濃度檢測技術還具有相對的穩定性，使用操作簡便易行，使用年限也更長。
2．2LED礦燈
LED礦燈在井下的安裝，起到照明的巨大作用，過去的照明器材的燃點高，極其容易達到煤塵燃點，引發煤炭事故。對此，我國相關部門已經規定，在煤炭生產中不宜使用燃點高的礦燈，要使用新型燈具。LED礦燈是代替過去老舊器材的有效設備，它具有較高的科技含量，其先進性主要表現在安全性、冷光源、低溫度、節能、環保、杜絕火花等優勢上，是光電子技術在具體設備中的有效運用。
2．3瓦斯突出傳感器和煤巖界面傳感器
瓦斯突出傳感器具有傳感和預測的功能，它可以防護煤炭與瓦斯突出造成的爆炸事故，在問題爆發之前就預測事故，然后通過有效的預防降低故障發生的概率，提高企業的經濟效益。突出預測包括區域預測和局部預測兩大種類，所謂的區域預測就是指對煤炭礦井和煤層區域的不安全因素進行預測，局部預測則是在區域預測的基礎上，對重點部位和隱秘部位進行的預測。在具體的檢測過程中包含聲發射監測技術、電磁輻射監測技術以及環境監測三種類別，對預防事故，提高生產安全性具有十分重要的意義。煤巖界面傳感器技術是光電子技術的重要組成部分之一，它能夠減少原煤中巖石和其他礦產物的含量，提升企業的經濟效益。它最先進的技術就是使用采煤機具備的自動跟蹤手段，判斷煤巖界面的能力水平，實現自動化采煤。具體而言，煤巖界面傳感器技術是使用紅外線記錄儀器對地質的地表溫度進行測試的手段，它能夠對堅硬的頂板實施檢測，并且反應時間迅速，減衰率小，能夠穿透灰塵和水霧。據試驗表明，波長為3um－5um的紅外成像儀器可以在能見度僅為5米的滿是煙霧的巷道中成功的利用采煤機實施定位，探測的距離可以達到80米以上。
2．4紅外考勤及人員的跟蹤定位
由于我國煤炭行業的迅猛發展，國家對其的重視度越來越高，加強監督管理也就成為相關人員探討的重點。然而經過調查研究發現，我國一些較小的煤炭生產企業和偏遠地區的單位，不具備較好的安全檢測系統，在具體實施管理的過程中也存在嚴重的不足，不利于及時掌握煤礦井下作業的實際情況，危險事故一經發生很難做到安全救援，企業面臨著巨大的安全隱患。采用光電子技術中的紅外考勤對策能夠對礦井工作人員進行跟蹤，對他們的動向進行考察，監測他們的生產開采行為。一旦發生危險事故，可以在短時間內采取定位系統找到故障點，為事故救援提供精準的信息。并將計算機網絡系統、地理信息系統、通信技術有效的結合在一起，做好考核工作和測評工作，保證煤礦的安全生產。
3結束語
關鍵詞：光電著艦引導 陀螺穩定 伺服控制系統
中圖分類號：V249 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）09-0104-02
1、引言
艦載機的著艦有很大的風險性，首先飛機的甲板長度有限，艦載機必須保證以一定的著艦高度、一定的降落角和合適的姿態降落到甲板上，同時要求著艦點的位置要求非常準確，這樣在著艦時才能鉤住阻攔索，其次，航母由于受到海浪的影響，其甲板會產生艏搖、橫搖、縱搖和升沉的運動，這樣的運動會使艦載機的理想著艦點位置發生變化，為了保證艦載機安全著艦，現代的航母都裝備一套完整的著艦引導系統，向飛機提供精確的著艦引導數據。
目前，國內用于艦載的光電跟蹤設備很多，但真正用于艦載機引導的光電跟蹤設備還很少，作為用于著艦引導的光電跟蹤設備，為了能夠準確安全的引導艦載機著艦，光電經緯儀必須采用高精度的視軸穩定控制方法，克服船搖的影響，從飛機進場到安全著艦的過程中穩定跟蹤飛機。
2、光電著艦引導系統
光電著艦引導系統是集可見、中波、測距功能于一體的光電跟蹤設備，具有隨動跟蹤、單站定位的功能。由光電跟蹤轉臺和機下控制臺組成，光電跟蹤轉臺上安裝了激光測距機、變焦距可見電視和中波紅外三個傳感器系統。這3個傳感器組合在一起，可實現對遠、近距離目標的捕獲、跟蹤和測量。變焦距可見電視焦距變化范圍大，可實現對近距離目標的捕獲、跟蹤；中波紅外系統的探測器的波長為3-5μm，主要實現低能見度時對目標的捕獲、跟蹤和測量；激光測距系統的激光波長為1.57μm，為人眼安全的激光波長，可實現對目標距離的測量，實現光電跟蹤測量系統單站定位的功能。其光電跟蹤轉臺的設計效果如圖1所示。
3、視軸穩定跟蹤技術
安裝在艦船上的跟蹤設備，為使設備正常工作，必須采用穩定控制方法，從穩定技術角度看，目前采用的方法可分為機械平臺和視軸自穩定控制。
光電著艦引導系統采用視軸穩定技術是陀螺穩定技術，屬于視軸自穩定控制方法，將兩個互相垂直的單自由度的陀螺安裝在俯仰框上，兩個陀螺分別敏感經緯儀在方位和俯仰方向相對于慣性空間的運動，并將此信號作為速度反饋實現陀螺穩定。其兩軸陀螺穩定伺服機構組成框圖如圖2所示。
從控制原理的角度上看，視軸自穩定控制技術有兩種方法，第一種方法為船搖速度前饋法，第二種方法為速率陀螺反饋法。
3.1 船搖速度前饋法
利用船上慣導系統或其它穩定基準實時測量船搖運動的橫搖、縱搖、艏搖角度和角速度，經過計算機平滑處理和解算外推，求出船搖速度前饋量。分別輸入到伺服控制系統方位和高低回路，進一步補償船搖擾動引起的指向誤差[2]。
3.2 速率陀螺反饋法
速率陀螺反饋法，即將兩個正交速率陀螺安裝在天線俯仰支臂上，分別敏感船搖運動在天線橫向及俯仰軸向引起的擾動信號，并負反饋到角伺服控制系統各只路中組成各自的穩定回路。這種方法已經在我所研制的設備上得到了應用。
其伺服控制結構有兩種如圖3、4所示。
比較兩種方法可知，前者由于在陀螺反饋穩定回路中除包含基座機械諧振頻率外，還存在速率陀螺本身的閉環諧振頻率，因此對穩定回路的穩定性影響較大，使陀螺穩定回路頻率展寬受到限制，對高頻擾動的隔離度降低，但它設計、調試比較容易。后者在穩定回路內少了一個陀螺諧振環節，使穩定回路頻帶可做得更高，它對高頻船搖擾動隔離效果更好，但設計與調試的技術難度大[4]。
本論文采用以編碼器測速組成了速度內環，陀螺反饋作為速度穩定外環組成雙速度環穩定控制的方法。內環包含了驅動電機及負載平臺，主要作用是克服控制對象非線性和摩擦力矩對跟蹤精度的影響；在速度穩定外環中，速率陀螺測量出框架相對于慣性空間的轉速，主要用于敏感載體擾動，通過伺服控制實現視軸穩定，這樣的控制方法把抗摩擦力矩干擾功能和隔離載體干擾功能采用分層設計。
3.3 控制方法的抗干擾性分析
為了顯示雙速度穩定環在抗干擾方面的優越性，本文接下來分別采用船搖前饋的控制方法、采用陀螺反饋的單速度環的控制方法和采用陀螺反饋的雙速度環的控制方法對光電經緯儀的伺服控制器進行了設計。并對三種控制器的抗干擾性能進行分析。抗干擾性的分析方法是在船搖擾動的輸入處施加與艦船搖運動相近周期和幅值的正弦干擾信號，然后比較經緯儀角度輸出端處的響應[3]。輸入的干擾信號如圖5所示，圖6為三種控制方法對干擾的輸出響應曲線。通過三個輸出響應曲線我們可以得到如下結論：采用陀螺反饋的雙速度環的視軸控制方法對干擾的抑制能力最強，采用速度前饋的控制方法對干擾的抑制能力最差。
4、結語
本文針對艦載機著艦過程的復雜性和危險性，設計了一套光電著艦引導系統，用于在艦載機著艦的過程中向飛行員提供精確的著艦引導數據。同時針對其視軸穩定這一關鍵技術進行了研究，采用基于陀螺的雙速度環的控制方法對伺服控制系統進行了設計，通過對抗干擾性能的分析，表明此控制方法有效可行，可以提高系統的隔離度。
參考文獻
[1]鄭峰嬰.艦載機著艦引導技術研究[D].南京：南京航空航天大學，2007.
[2]王鳳英.船載電視跟蹤儀自穩定問題研究.大連海事大學，碩士論文，2005.
【關鍵詞】光電；探測；武器裝備
引言：
光電探測技術是根據被探測目標輻射、反射的光波的特征來探測、識別的技術。光電技術在軍事應用中的四大優點，看得更清、打得更準、反應更快和生存能力強。光電探測技術是現代戰爭中廣泛使用的核心技術，它包括光電偵察、夜視、導航、制導、尋的、搜索、跟蹤和識別多種功能。
一、紅外探測技術
紅外探測技術目前主要分為近紅外，中紅外和遠紅外三種研究領域，中紅外探測技術由于中紅外線的高強度和高穿透性，研究也最為成熟，可以分析物質的分子組成。遠紅外的主要優點就是其穿透性，用于探測，加熱等，應用也比較廣泛。近紅外由于其強度小，穿透力一般，用近紅外技術可以做某些成分的定量檢測，最關鍵的是還不必破壞試樣。由于溫度高于絕對零度的任何物體都會輻射紅外線，利用適當的對紅外線足夠靈敏的探測器，即使在夜里沒有光照的情況下也能探測到物體的存在，還可得到它的外形圖像。一些典型物體的溫度和輻射峰值波長見表1。
表1典型物體的溫度和紅外輻射的波長
二、多光譜/超光譜成像技術
由于光學空間分辨率有限，以輻射強度為基礎的空間信息并非總能提供足夠的目標信息，例如遠距離的小目標或隱匿在更亮背景干擾下的目標，僅僅根據它們輻射強度特性就無法分辨出來。遙感中采用光譜特性、偏振特性和時間特性等多維判別方法來識別目標和背景，并越來越重要。光譜成像就是在這種觀念下研究發展起來的，光譜成像技術按波段數目和分辨率大致可分為三類：多光譜成像，其波段為 10～50 個，光譜分辨率（Δλ/λ）為0.1；超光譜成像，其波段為 50～1000 個，光譜分辨率為 0.01；極光譜成像其波段為 10-100 個，光譜分辨率為 0.001。對多光譜/超光譜成像數據分析表明，這種獨特的數據的價值并不在于它是否能產生漂亮的圖像，而在于多光譜/超光譜成像儀獲得的獨特的光譜特征所固有的信息，例如隱藏在樹下的車輛和埋置的地雷等目標的信息。多光譜成像儀使用最多的焦平面陣列是可見光 CCD 和紅外 HgCdTe 焦平面陣列，其發展趨勢主流仍然是 CCD 和多色紅外焦平面陣列。 其發展的技術特點是，盡可能提高光譜分辨率；充分利用能透過大氣的各類電磁波譜；向紅外、遠紅外和微波方面擴展。遙感技術將是向多光譜/超光譜成像儀與干涉雷達，被動雷達和合成孔徑雷達等多傳感器融合，可同時采集多維數據的傳感器系統，通過先進的數據融合技術，可以獲得需要的足夠的目標信息，使遙感技術向多尺度、多波段、全天候、高精度、高效快速的目標發展。
三、激光雷達成像技術
激光雷達以的抗干擾、成像能力強，是重點發展的高靈敏度探測雷達。激光雷達類別可以從不同的角度來劃分。若按用途和功能劃分，則有精密跟蹤激光雷達、制導激光雷達、火控激光雷達、氣象激光雷達、偵毒激光雷達、水下激光雷達等；若按工作體制劃分，則有單脈沖、連續波、調頻脈沖壓縮、調頻連續波、調幅連續波、脈沖多普勒等體制的激光雷達。下面分別介紹激光雷達的各種應用。在對地形背景中的靜止目標的探測，多普勒雷達及可見光或紅外熱成像系統都有其困難的一面，而激光雷達的優點是每個像元既具有高的角分辨率，又可獲得準確的距離數據，具有穩定的目標和背景特征，因而能在自動目標識別系統中準確地進行模型化處理。激光雷達由于光束窄，掃描速度有限，需要與紅外、可見光、毫米波雷達一起工作，進而通過數據融合，提高系統性能。激光成像技術目前主要有掃描成像，激光照明距離選通成像、激光照明單次成像和相干激光雷達。隨著激光二極管泵浦技術和新的固體激光材料研究的進展，高效、全固體化且人眼安全的小型固體激光雷達正在得到發展，已經實驗用于外差多普勒激光雷達、距離成像和障礙物回避等領域[1]。
四、紫外探測技術
紫外探測技術是軍民兩用光電探測技術之一，紫外探測的軍事應用主要有導彈制導，來襲導彈告警，生化戰劑探測，軍用氣象和軍用短程通信等。主要發展有三種類型紫外探測器，即光電倍增管、成像紫外傳感器和AlGaN/GaN光電二極管成像陣列。短波紫外探測器領域的研究集中在實現“日盲”探測器上，即對280nm 以上的光子不靈敏探測器。紫外探測技術的應用范圍正在不斷擴大，從低速飛行器擴展到高速飛行器，從空中平臺擴展到地面的坦克和裝甲車以及水面艦艇，從探測導彈威脅信息擴展到探測飛機等其他威脅信息。隨著紫外探測器和紫外攝像器件制造技術的不斷發展紫外探測技術必將成為重要的軍事裝備技術之一[2]。
五、多傳感器數據融合技術
當前，探測技術都向多傳感器融合的方向努力，可以克服單一探測技術的不足，使被探測目標信息盡量豐富，準確、迅速、實時，使戰時掌握信息優先權、主動權，贏得寶貴的先發制人的時間，從而贏得戰爭的勝利。正因為多傳感器融合就必然采用數據融合技術，在當前由于新型先進的傳感器和先進處理技術的涌現以及軟硬件的改進，使實時數據融合越來越有可能實現而得到極快發展。單一平臺裝備的傳感器類型可能包括。雷達、激光測距機/目標指示器/跟蹤器、前視紅外系統、電視、敵我識別器、雷達告警機、導彈逼近告警接收機、激光告警接收機等不同類傳感器間的融合。多平臺裝備不同類型傳感器，通過借助日益發展成熟的數據鏈路技術，能夠顯著擴大傳感器探測的空域、頻域和時域。
參考文獻：
[1]倪樹新，李一飛.軍用激光雷達的發展趨勢[J]紅外與激光工程2003.04
