光电检测技术

光电检测技术（精选十篇）

光电检测技术 篇1

1 光电检测技术

我们又称光电传感器为影像传感器或者图像传感器, 是借助调制光进行检测物体, 其主要作用是变光信号为模拟信号。光电传感器主要组成为:发射器、接收器, 在接受器的帮助下对光强变化进行检测, 最终实现检测功能。当前, 市面上的传感器种类繁多, 存在多种样式, 主要目的为转换机械动作, 对生产线进行控制, 计算零件或者检验产品, 保护操作人员等。光电传感器控制生产线并直接参与商品的制造。在检测的过程中, 光电传感器并非直接接触探测物, 在自动化领域中广泛使用。在探测的过程中使用光电传感器能够提升检测的质量和水平, 提升检测的精度。

进入新世纪后, 国内科学技术获得快速的发展, 工业生产自动化程度日益提升, 未来检测行业的发展方向为精度高、效率高。该技术的出现让劳动力进一步解放, 不仅提高生产能力和产品的质量, 更进一步降低了成本。从上世纪贝尔实验室自主研制成功第一台电荷耦合器件 (Charge Coupled Device, 简称CCD) 后, CCD随着计算机技术的发展迅速提升, 在国防、民用等上获得极大的运用, 特别是CCD具有的一系列优点, 深受青睐。未来探测技术的发展方向为光电传感器技术。

光电检测系统指的是光学量由测光学量或由非光学待测物理量转换而来, 以电路处理和光电转换的方式进行检测的系统。作为非接触检测的一种, 其具有无损、大距离、高精度等特性, 被迅速推广, 特别是自动化行业中, 在线监测、安全保护等方面深受重用。尤其是最近几年, 不断出现新型光电探测器, 在电子技术以及微的电脑技术的促使下, 光电检测系统的内容被极大的丰富, 使用范围越来越广, 当前几乎所有的工业行业都在使用, 是当前检测技术的主流。

2 光电传感器研究现状

2.1 CCD及其发展趋势

自上世纪六十年代贝尔实验室运用当时发展前景看好的硅技术研发出第一台CCD后, 在成熟的集成电路工艺的促使下, CCD技术被迅速推广。作为一种用电荷量便是光良的技术, 其传输电荷量方式诶耦合方式, 具有一系列优点。其基本功能为:贮存、转移电荷, 这也就决定了CCD的基本原理是生产、贮存、传输以及检测信号电荷。就其结构而言, CCDA分为两种, 线阵和面阵, 前者主要是在生产线上的高灵敏传感器, 后者就是用于图像的摄取。

由于制造大面积、高分辨率的CCD相对困难, 和线阵CCD扫描图比较畸形且修复困难相比, 用光学镜头制造的面阵图像更为复杂, 所以在高精度图像传感器上, 大都倾向于使用线阵CCD, 很少使用面阵CCD。以电荷作为信号是CCD的突出特点, 其并不以电压或者电流作为基本参数, 而是以电荷作为基本参数, 这就能够把新的概念和技术引入器件的外围电路以及信号处理上。由于贮存以及转移电荷是该技术的基本功能, 所以, 其工作的基本原理为产生、贮存并传输信号电荷。在周期脉冲的帮助下, CCD通过贮存和传输来对各种功能加以实现。因为CCD还具有光电转换、贮存信息的功能, 所以在传感图像、处理信号以及信息贮存等领域获得最大化运用。特别在图像传感领域等上发展的速度尤其引人瞩目, 从提出CCD概念到其商品化进行历时四年。进入新世纪后, 在CCD图像传感技术上的研究有很多突破, 其在集成度、分辨率等上又有了很大的突破。

线阵CCD器件经过一定时间光敏曝光的作用下, 电荷信号向寄存器中转移, 然后移位寄存器使用一定的方式把其一个一个的输出, 进而得到我们需要的光电信息。线阵CCD具有高敏度、宽光谱、大动态、易操作、方便维护、价格便宜等优势, 迅速应用于工业生产线中, 在非接触尺寸检测、控制等精确等技术领域。

2.2 光电位置传感器

光电位置传感器 (Position Sensitive Detectors, 简称PSD) 作为一种新型的半导体位置探测器, 是综合光、电、机、算等为一体的产品, 其电信号来源于光电强度及敏感面的光电位置、当PSD敏感面上有光束照射时, 在不同电极上会有不同电压的出现, 也就意味着电流会流过电级, 同时电流和电压会随着光点位置的变化而出现有规则性的变化, 这种现象又称为半导体横向光电效应。正是基于上述效应, PSD能够对光电照射在传感器上的位置进行连续性的测量, 分辨率较高。光谱具有340-1100nm的响应范围。测量的过程中, 和光电的大小无直接关系, 处理电路也更为方便。 PSD在速度、距离、角度、压力等物理量测上有广泛的运用, 同时也可以组合其他传感器一同使用。

PSD的阵列器件有一维和二维之分。一维阵列器的工艺相对简单, 其优点为线性度好、噪声低。如果把二维阵列器在X/Y两个方向上做好线性位置, 其设计方法和工艺就比较复杂。和普通传感器相比, 光电传感器的主要优点为:其一, 具有良好的绝缘性, 比较安全, 无爆炸危险;其二, 不存在磁饱和问题;其三, 电磁不会干扰其输入和输出信号;其四, 小体积, 高传输效率。

3 结束语

进入新世纪后, 国内科学技术获得快速发展, 光电传感检测技术的研究也日益深入, 由于其在各行各业中的良好表现, 深受各国研究人员的重视, 今后, 光电传感器检测技术在国防工业等上的运用在不断提升, 因此我们要强化其研究, 以不断提升我国的综合实力。

摘要：在本文中笔者首先介绍了光电传感检测技术, 然后分析了光电传感器的研究情况, 以期进一步提升光电传感器检测技术的研究水平。

关键词：传感器,检测技术,光电

参考文献

[1]王海, 阚宏林, 许德章.基于光电检测技术的玻璃间距测量方法的研究[J].电子测量与仪器学报.2009 (02)

[2]许进, 孔智韬, 袁任旭, 常胜.基于光纤传感技术的电力铁塔监测系统[J].光通信技术.2015 (07)

[3]李刚, 曹浪舟.光电检测技术课程教学改革的探讨[J].高等函授学报 (自然科学版) .2010 (04)

药品光电检测理论 篇2

§3．1药品的光电检测

光电检测是将检测的物理信息用光辐射信号承载，检测光信号的变化，通过信号 处理变换，得到检测信息。光学检测主要应用在高分辨率测量、非破坏性分析、高速 检测、精密分析等领域，在非接触式、非破坏、高速、精密检测方面具有其他方法无 法比拟的优越性“““。

光电检测技术在药品包装机械中多用于计数、容器定位、色质检测等方面”“⋯。其特点是可以实现无接触检测，可将机械动态检测变成光电静态检测，从而显著简化 机械结构，通常被称为自动控制的眼睛，具有很高的响应速度。

药品光电检测系统主要由光源、探测器、信号处理装置等组成。根据光敏探测器 所感知的信号判断被测对象的有无、形状、位置等，按光源和探测器的相对位置不同 可分为反射型和透过型两种型式。

随着光电技术的发展，现常用的是一种特殊的经过调制的光。因为LD没有热惯 性，可以在通电的瞬间发光，并且可发出与电流波形相同的光，这大大提高了其抗干 扰能力“⋯，光源发出的光经被测物后照射在探测器上，探测器会产生随光强度变化的 光生载流予，经检波、放大处理，输入控制系统。

§3．2药品光电检测装置现场工作的问题

光电检测装置的发射和接收装置都安装在生产现场，在使用中暴露出一些问题，主要问题有：

1光学检测受装药系统的机械震动的影响而引起的移位或偏移，导致接收到光信

号的不稳定，而不能产生可靠的电信号。

2因光电检测装置安装在生产现场，受生产现场环境因素影响导致光电检测装置

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不能可靠的工作。如安装部位温度高，湿度大，导致光电检测装置内部的电子元件特 性改变或损坏。当然对于制药的生产和包装环境这一点可以不考虑，因为制药的环境 洁净无菌恒温。

3牛产现场的各种电磁干扰源，对光电检测装置产生的干扰，导致光电检测装置

输出波形发牛畸变失真，使系统误动。

4．由于背景光源的影响，对接收装置造成干扰，光电检测的精度受到影响。

5．因为光源的功率有限，发射装置和接收装置必须控制在一定距离内。

§3．3药品检测方法简介

药品的光电检测通常有反射、透射和机器视觉法。

§3．3．1激光透射检测法

它是通过激光的发射接收来工作的，药板进到检测位置后，激光发射头发射出激 光，而接收头进行接收，如果激光发射头下有药片，那么接收头将收不到光信息： 如收到了，则表示相应位置没有药片，即该板发生了药片漏装，并判为不合格，需要剔除。

这种方法有三大缺陷，其一是它只能检测出药片的漏装，而对部分缺损等缺陷则 浙江大学硕士学位论文

无能为力；其二是每换一种药板类型就要换一套激光发射接收头，因为药板上药片的分布位置变了，激光头的相对位置也必须随之改变；其三，只能针对使用透明模板的瓶装流水线，对于非透明模板无能为力。

§3．3．2激光反射检测法

检测采用激光反射检测的方法，如图3—2

光源探测器

冒目冒胃冒目冒目冒冒

lf lf If lf lf

●●●-●●-●●药片，胶妻

图3—2激光反射检测法原理示意图

药板进到检测位置后，接收头接收反射的激光信号，利用药片和模板的反射率的 不同进行检测。

这种方法可以不关心瓶装流水线是否使用透明模板，只是要求药品的反射率和表 面粗糙度与模板有较大的区别就可以工作。同样的它对药品的部分缺损也是无能为

力。

§3．3．3机器视觉法

美国机器人工业协会(RIA)的自动化视觉分会对机器视觉下的定义为：“机器 视觉是通过光学的装置和非接触的传感器自动地接收和处理一个真实物体的图像，以

获得所需信息或用于控制机器人运动的装置”。

在现代工业自动化生产中，涉及到各种各样的检验、监视及识别。通常人眼无法 连续、稳定地完成这些带有高度重复性和智能性的工作，其它物理量传感器也难有用

武之地。由此考虑利用光电成像系统采集被控目标的图像，而后经计算机或专用的图

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像处理模块进行数字化处理，根据图像的像素分布、亮度和颜色等信息，来进行尺寸、形状、颜色等的判别。这样，就把计算机的快速性、可重复性，与人眼视觉的高度智

能化和抽象能力相结合，由此产生了机器视觉的概念”1。

机器视觉法，又称为图像处理法。机器视觉技术用计算机来分析一个图像，并根 据分析得出结论。典型的机器视觉系统一般包括：光源、光学系统，相机、图像处理

单元(或图像采集卡)、图像分析处理软件、监视器、通讯／输入输出单元等”1。ccD、cMOs是目前机器视觉最为常用的图像传感器。

机器视觉包括以下几个过程；1图像采集。光学系统采集图像，图像转换成模拟 格式并传入计算机存储器。2图像处理。处理器运用不同的算法来提高对结论有重要

影响的图像要素。3特性提取。处理器识别并量化图像的关键特性，例如装药模

板上

承药孔的位置或者承药孔内的图像特性。然后这些数据传送到控制程序。4判决和控

制。处理器的控制程序根据收到的数据做出结论。例如：承药孔内是否有药品。机器视觉系统中，视觉信息的处理技术主要依赖于图像处理方法，它包括图像增 强、数据编码和传输、平滑、边缘锐化、分割、特征抽取、图像识别与理解等内容。

经过这些处理后，输出图像的质量得到相当程度的改善，既改善了图像的视觉效果，又便于计算机对图像进行分析、处理和识别。

机器视觉系统”。7’”3应具有以下几点要求和特点：

1．精度高。作为一个精确的测量仪器，设计优秀的视觉系统能够对一千个或更 多部件的一个进行空间测量。因为此种测量不需要接触，所以对脆弱部件没有磨损和

危险。

2．连续性，长时间工作。人类难以长时间地对同一对象进行观察。机器视觉系 统则可以长时间地执行观测、分析与识别任务，并可应用于恶劣的工作环境。

3．效率高。计算机处理器价值成本高，所以一个价值10000元的视觉系统应当 取代10000元以上的工资量的工人人数。

4．检测信息的复杂性和智能性。视觉系统能够进行传统无法做到的复杂智能测 量。应当适用于多变的条件，有强的鲁棒性。变化以后可以适应和识别。

5．实现非接触测量。对观测与被观测者都不会产生任何损伤。

随着图形处理算法的发展和硬件速度的提高以及成本的降低，采用CCD摄像头获 浙江大学硕士学位论文

取待检测药板的图像，然后把对药片的检测转化为对图像的分析处理，因为药片的诸

多不良都可以通过ccD的摄像很好地反映出来，而且不受位置的制约。这样，我们就

不仅可以检测出漏装，还可以检测出缺损。而且不受限于不同药板类型。如图3—3

栗<3

／l＼

●●●-●●●●药片，胶囊

图3—3机器视觉法原理示意图

ccD线列成像可用于图像识别。可用ccD将装药模板经过探测头位黉时承药孔图 像拍摄下来，转化为灰度图或二值化，经过差分或梯度等边缘算法的处理，提取边界

信息，与计算机中贮存的原承药孔图像进行对比，以此来判断承药孔中是否落有药片。

由于采用图像处理的方式，要考虑处理时间的问题，一次处理时间必须短于一瓶 药的运行周期，这样才可以做到运行的实时检测。通过实验，用软件采集一幅从ccD

镜头来的图像到内存需要约100毫秒的时间，而到目前为止，国内最快的药品包装生

产线的速度为约500毫秒／瓶，通过对一些图像处理算法的试验及推算，在剩下的400

毫秒内可以完成药品的分析处理。对于用ccD摄像头采集过来的图像也可以满足对药

品的分析处理要求。图像帧的采集靠牛产线包装机给出的同步信号触发，用软件接收。

对采集过来的图像进行分析处理后，如发现不良，则把结果信号送给生产线的剔除机

构以把不良药瓶剔除。

这种方法克服了上述2种方法的两大缺陷，不但能检测出药片的漏装，而对部分 缺损等缺陷也能检测出来：二是每换一种药板类型不需要换一套激光发射接收头。

该方法的对软件的要求高，相对成本较高。缺点是使用和维护成本高，耗能大，研发成本高，周期长，而且对用户的知识水平又较高的要求。不适宜一般的器械生产

型的制造加工企业。而且我们的目的只是实现有无的定性判断，相对来说，光电直接

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打造光电科技的技术高地 篇3

创业应该是想去做某件事情的暴发点

“为什么创业？我认为就创业者而言应该有两种：一种可能是对现状不满，对生活方式，对自我价值的实现不满；还有一种可能就是一时的冲动，如他的梦想、他的个性以及各方面的意识使他行动起来。我可能属于后一者多一点，对当时的现状确实有一点不满，但还不至于让我可以毅然地放弃那份职业。”

“促使我出来创业的也许就是所谓的创业梦想吧。以前看那些百年老字号、几十年卧薪尝胆的故事，总觉得自己花个10年20年做事情也应该差不多，应该不会太差，在这种想法的驱使下就出来了。”虽然曾总在谈到自己为什么会创业时语气有一些调侃，但是更多的是一份坚定。因为就如他自己所说的那样：“创业的人，没有几个会是考虑得很周全的人。也可能是被逼的，也可能对现状不满的，不管是什么样的人，我觉得都是有冲动的，当一个人的梦想遇上了冲动，于是他就创业了。”

确实，创业不太可能一帆风顺，挫折也好，低潮也好，原地踏步也好，这些东西随时都可能发生。如果一个创业者在一开始就把这些所有因素全部考虑周全了，那么他接下来就是打退堂鼓了。所谓的“明知山有虎偏向虎山行”，也不过是武松醉酒后的一时冲动而已。

“我当时想了两点：如果我35岁开始创业，花10年20年做一件事情，就算我没挣钱，但我不至于饿死，而且我这件事情可能会做成，觉得可能会有点意思；但假如说我继续留在单位，依旧是过着朝令夕改的日子，一直混到退休，完了。那个时候年轻啊，有使不完的劲，每每想到这里总觉得不能这么混下去。创业的人想得比较简单，我认为创业的人都是有激情冲动的。有些人是因为抓住了某些商机，一下子就起来了，我不觉得这算创业；还有些人就是把自己以前的基础完全挪过来，我认为那也不叫创业，不过是换一个做法而已。我认为创业应该是想去做某件事情的暴发点。”

做高端市场的“垄断者”

“我们申请了创业基金的那个项目，是我们最引以为豪的。那是一种传感器，当时只有国外有，国内的企业买不到，因为国外不单卖这样的传感器，非要整机一起卖。后来国内的企业找了很多研究所开发这个传感器，弄了两三年也没有弄出来。一个偶然的机会他们问我们能不能做，我说可以啊，不过我们不是研究所，也不是大学，我们是做企业的，我可以不要你一分钱的开发费用，但是如果我做出来的产品达到了要求，那么以后就由我向你供货。这个东西其实是有难度的，倒不是说我们比那些研究所、大学要高明多少，其实就理论水平来说，我们不如他们，只不过是多了一些实践的经验而已。后来我们还真做出来了。这个传感器在国内的市场容量很小，但是现在我们已经做到了100%的市场占有率，因为国内就我们一家在做这个产品；而且在我们的产品出来之前，国外的整机大概是卖100多万元，等我们的产品出来后就降到了70万元、80万元，反倒是给那些使用我们产品的国内配套商提升了不少的利润空间。”

中川光电的产品定位是高端的传感器还有检测仪器。他们只做高端，因为曾祥忠认为低端市场虽然容量大、技术门槛低，但是资金要求太高了，对于创业企业来说不适合去做。反而高端的产品技术含量高所以技术门槛也高，虽然市场容量小，但是资金门槛却很低，很适合让中川这样的科技型中小企业进入。

曾祥忠说他之所以会做传感器，是因为他是从纺织行业做起来的，而且越做越喜欢这个行业。虽然这个行业普遍效益不好，但是曾却有他的理由：“首先，这个行业市场化程度特别高，中国的纺织行业就是世界的纺织行业。我们是给纺织机械做配套设备的，这里有个优点就是只要我的东西好，就肯定能够卖得出去，而且销售成本很低。只要能够给厂家提供价廉物美的、提高质量的产品，他就觉得有用就好了。这个特点能够大大降低我们的交易成本。其次，纺织行业他对新技术的要求很高，因为他市场化程度高，所以竞争激烈，他就是看谁推出的新产品用的技术好，就容易卖上价。第三，这个行业对产品质量要求很高，因为他的设备基本上是24小时运转，全是靠时间靠产量来赚钱，机器一停就不赚钱了，那么保证机器能够不停运转的就是配件的质量。”最后曾总谦虚地笑着说：“我们自认为在纺织行业做得不算特别好，但是还算成功，因为我们的产品在这个行业应用得很广。”

就像前面那个传感器一样，一个小小的传感器，因为技术含量的问题，而让中川得以垄断国内的市场；虽然这只是一个小小的配件，但是它却能让那些国内的配套商得到丰厚的利润，也能让使用整套设备的企业主们节约20万元以上的成本。

一个阶段一个阶段的做事

曾祥忠一直信奉这样一句话：“在什么阶段做什么阶段的事，不要想得太远，否则就会眼高手低。”中川在2001～2003这3年是创业阶段，怎么活下去是这个阶段最该去想的事情；2004～2006年，中川考虑的是怎么样去把业务做好，怎么样把企业逐步地发展起来；而从2007年到2009年这个阶段，中川的任务是：产值要更上一层楼，业务更加明确化，即高端的传感器和检测仪器，加强品牌建设。在这个阶段，曾祥忠提出“小公司当大公司来办。大公司怎么处理质量问题我们也怎么处理，大公司怎么给人承诺给人服务的我们照做，包括我们的公司形象、商标设计等等，在全公司树立品牌意识。”

认清自己的现状，脚踏实地一步一个脚印地前进，一个阶段做一个阶段的事情，不好高骛远，这也许就是中川能走到今天最大的诀窍吧。

点评

选择一条适合自己的路

光电系统时间同步技术 篇4

(1）高实时性、低传输延迟

光电系统信息吞吐量高，处理速度快，同时设备与对象往往相对高速机动（可达数马赫），目标识别特征往往稍纵即逝，因此探测处理过程必须基于实时信息。

(2）单元灵活组网

高精度的时间同步、定位、定向为多情报源信息融合提供统一的时空基准。主被动光电系统必须工作在相同的频率;若要求进行多机信号相关，还需要做到发射信号相位同步。

(3）多平台复合跟踪与协同定位

多平台复合跟踪是协同定位应用的主要支撑技术，目的是为移动中的平台或应用单元提供精确的、具有高质量的目标轨迹。

多平台、多传感器融合技术可提供比单独工作的设备更为精确的信息，其本质是各单元在精确的时空统一条件下进行空间分布、时间同步的驱动和相关处理，产生复合数据云，充分挖掘多平台、多传感器数据内容。要实现多平台、多传感器融合首先需要解决的是时间同步。

1 时间同步系统构成

时间同步的核心目标是建立四维（三维空间+时间）随机事件数据云空间，为各信息源异步测量信息建立同步关联。其原理如图1所示。其中，R为探测目标的距离；α为探测得到的目标方位角；β为目标的俯仰角；t为传感器或应用单元单次探测的时间戳[7]。

各光电传感器获取的事件信息经过时间同步、空间坐标变换后则可进行信息融合和处理[3,8]。其过程如图1所示。

由于传感器采样周期不同、传感器开机时刻不一致以及通信网络的不同延迟等因素的影响，各传感器对同一目标观测不同步。

如图2所示，时统系统采用分级的“树状”拓扑。最简单的形式是“一主多从”。只在主节点配置时间源和驯服时钟。校准从节点与主节点保持同步。

主从节点之间主要基于IEEE1588标准[1,2]保持同步。在运行过程中，主时钟担任着时间发布者的角色，每隔一定的时间，广播带有时间戳的同步报文，而作为接收者的从时钟则接收同步报文，提取数据包中的时间戳信息，修正本地时钟，达到从时钟与主时钟的一致性[9,10,11]。如图3所示。具体校准过程如下。

(1）主时钟发送一个Sync消息到从时钟，并通过一个高精度的时间戳记录下了这个消息的发送时刻T1。

(2）从时钟收到Sync消息之后，纪录下接收时间戳T2。

(3）主时钟接着将时间戳T1放在一“Follow＿Up消息”中，并传送给从时钟。

(4）从时钟接收“Follow＿Up消息”。

(5）从时钟发送一个“Delay＿Req消息”到主时钟，并利用一个高精度时间戳记录下发送时间T3。

(6）主时钟接收“Delay＿Req消息”并记下接收时间T4。

(7）主时钟将时间戳T4放在一“Delay＿Resp消息”中再传送给从时钟。

在上述消息交互之后，从时钟将得到T1、T2、T3、T4四个相关的时间戳。这些时间戳将被用来计算主从时钟间的“平均消息传输时间”以及从时钟相对于主时钟的“时间偏离”。从时间戳T1、T2、T3、T4计算出主从时钟间的“平均消息传输时间”以及“时间偏离”的过程如下：

式中，Clock＿Offset代表从时钟相对于主时钟的时间偏离；T＿MS代表主时钟往从时钟的传输路径时延；T＿SM代表从时钟往主时钟的传输路径时延。通过上述报文，可以精确测量节点间延迟时间和时间偏移，进而修正校准从时钟。

时钟系统周期性的重复上述校准过程，逐步减小主从节点之间的延迟不一致引起的不确定误差，这个过程可以应用多种算法,如最小二乘法、内插值法、泰勒展开法、曲线拟合法等。

从时钟位于各从节点内，节点内的事件通过GPIO触发IEEE1588控制协议为信息加入或读取其时间戳。其节点的组成框图如图4所示。

光电传感器的事件信息流经MAC层便获得了时间戳，最终通过物理层到达远程接口实现传输。

时间统一首先需要要一个时间源，目前主要有：卫星授时系统（包括GPS、北斗和GLONASS）、网络时间、数据链。

文中采用卫星授时单向对时法进行对时，即用户设备不发射信号，只接收卫星的时间信息及同步信号，通过估测并扣除设备与卫星之间伪距时延来实现设备与卫星的时间同步。该方法能够充分利用卫星授时的广域特性，快速便捷地实现不同平台之间的时间同步。目前采用单向对时法进行时间同步，无论对时卫星是GPS还是“北斗”，静态对时的精度可优于50 ns，长期准确度优于1×10-12，，在飞行动态环境下的对时精度可达到200 ns。在应用中可为系统配置多个时间源，但基本不影响时钟系统架构。

2 GPS/北斗同步驯服时钟系统

但是GPS/北斗接收机输出的定时脉冲（即秒脉冲信号）的前沿抖动达100 ns，即短期稳定性比较差；同步驯服时钟系统以充分结合时间源的长期稳定性和晶体的短期稳定性[4,5]。因其“驯服”后具有“守时”特性，一旦失去时间源信号后，仍能在一段时间内自适应地维系本地时钟系统工作。目前驯服时钟体积、功耗可以限制到板级，因此便于设备内部集成。典型恒温晶振驯服时钟模块如图5所示。其一般的组成框图如图6所示。

驯服同步时钟通常情况下通过一个高稳定性的恒温晶体振荡器来实现，准确度可达10-7～10-9量级，在要求更高的场合可以选用铷原子频率标准（铷钟）作为频率标准，其准确度可达10-10量级。

高精度鉴相测差单元将本地OCXO/铷钟时标信息与GPS/北斗的1PPS时标信息进行高精度鉴相，并根据相位控制调谐改变输出同步时钟的相位和频率，最终达到同步锁定输出，克服了单纯依赖GPS/北斗模块带来的不确定性和瞬时跳变。

当系统同步后丢失卫星时间源，系统可保持当前的控制参数继续为本地提供同步时钟，维持稳定工作。

3 传感器同步驱动

时间同步技术使被动探测系统中的多个探测器或状态传感器同步驱动，不仅利于平台综合分配时间，令各设备交替工作提高资源利用效率，还可以提高数据相关性；在主动探测系统中，为了准确捕捉目标，需要保证主动照明光源落入积分时间内，从而大幅度抑制背景噪声，进而提高系统探测能力，这就必须超前同步积分。

所谓超前同步积分，是在下一主动照明脉冲到即将到来前一瞬间开始积分，于主动脉冲结束后立即停止积分。图7为超前同步积分时序图。

另一方面，一些传感器还容易受到同平台内的光源影响，需要配置“匿影”接口以实现光源有效时间外的探测，即匿影积分，匿影积分时序图如图所示。

因时间同步技术可实现100 ns量级的同步精度，不论是超前同步积分还是匿影积分的超前时间（Tlead）和延迟时间（Tdelay）都可达到100 ns量级。时间精度的提高直接引起系统探测的时域分辨率，进而可降低“拖尾”效应引起的空间探测误差。

4 结束语

时间同步技术是近年卫星授时技术和基于IEEE1588协议的ASIC等融合产物；而光电系统的发展趋势也要求实现尽可能高的时机同步精度，以克服多传感器不同步、数据传输不确定性延迟等因素的影响。时间同步技术具有特殊的软件、硬件层次，允许传感器同步驱动和多传感器、多平台数据融合，能够有效挖掘光电系统信息潜力。可促进光电系统资源充分复用，同时也可提高被动定位、数据融合、分布空间探测等技术水平，具有广阔的应用前景。

参考文献

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光电子技术(论文) 篇5

光电子技术是继微电子技术之后近30年来迅猛发展的综合性高新技术。1962年半导体激光器的诞生是近代科学技术史上一个重大事件。经历十多年的初期探索，从70年代后期起，随着半导体光电子器件和硅基光导纤维两大基础元件在原理和制造工艺上的突破，光子技术与电子技术开始结合并形成了具有强大生命力的信息光电子技术和产业。

光电子技术是一个比较庞大的体系，它包括信息传输，如光纤通信、空间和海底光通信等；信息处理，如计算机光互连、光计算、光交换等；信息获取，如光学传感和遥感、光纤传感等；信息存储，如光盘、全息存储技术等；信息显示，如大屏幕平板显示、激光打印和印刷等。其中信息光电子技术是光电子学领域中最为活跃的分支。在信息技术发展过程中，电子作为信息的载体作出了巨大的贡献。但它也在速率、容量和空间相容性等方面受到严峻的挑战。采用光子作为信息的载体，其响应速度可达到飞秒量级、比电子快三个数量级以上，加之光子的高度并行处理能力，不存在电磁串扰和路径延迟等缺点，使其具有超出电子的信息容量与处理速度的潜力。充分地综合利用电子和光子两大微观信息载体各自的优点，必将大大改善电子通信设备、电子计算机和电子仪器的性能。

如果说微电子技术推动了以计算机,因特网,光纤通信等为代表的信息技术的高速 发展,改变了人们的生活方式,使得知识 经济 初见端倪,那么随着信息技术的发展,大容 量光纤通信 网络 的建设,光电子技术将起到越来越重要的作用.美国商务部指出: “90 年 代, 全世界的光子产业以比微电子产业高得多的速度发展, 谁在光电子产业方面取得主动权, 谁就将在 21 世纪的尖端科技较量中夺魁”.日本《呼声》月刊也有类似的评论: “21 世纪具 有代表意义 的主导产业,第一是光电子产业,第二是信息通信产业,第三是健康和福利产 业……” ,可以断言,光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类 科学 技术的革命.1 世界光电子技术和产业的发展 光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料, 光纤已经成为通信网的重要传输媒 介,现在世界上大约有 60%的通信业务经光纤传输,到 20 世纪末将达到 85%,但从目前光 纤通信的整体水平来看, 仍处于初级阶段, 光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出来.目前, 各种新技术层出不穷,密集波分复用技术(DWDM,在同一根光纤内传输多路不同波长的光 信号,以提高单根光纤的传输能力),掺铒光纤放大器技术(EDFA,可将光信号直接放大, 具有输出功率高,噪声小,增益带宽等优点)已取得突破性进展并得到广泛的应用.现在 DWDM 系统和光传输设备中,光电技术的比例将从过去比重不到 10%达到 90%.一种全新 的,无需进行任何光电变换的光波通信——“全光通信” ,由于波分复用技术和掺铒光纤放 大器技术的进展,也日趋成熟,将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用,给全球的 通信业带来蓬勃生机.为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件.光电子器件和技术已 形成一个快速增长的,巨大的光电子产业,对国民经济的发展起着越来越大的作用.美国光 电子产业振兴协会估计,到 2003 年,光电子产业的总产值将达 2000 亿美元.Internet 应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求,为满足需求的增长, 人们可以铺设更多的光纤,或靠提高单路光的信息运载量(现在主干网可以分别工作在 2.5Gbps 和 10Gbps, 并已有 40Gbps 的演示性设备)但更主要的方法却是靠发展波分复用技.术,增加光纤内通光的路数(光波分复用的实验记录已经达到 2.64Tbps).报告称虽然 10 年内全光通信还不会全面商业化,但是全光交换将在几年内成为市场主流,报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据,但仍有创新性公司进入的可能.2 我国的光电子技术和产业近10 年来我国光电子技术研究在国家 “863” 计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的 进展,在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离,个别领域还处于世界领先地位.国内光 电子 有关产业基地在光电子器件,部件和子系统(如激光器,探测器,光收 发模块,EDFA,无源光器件)等已经占领了国内较大的市场份额,初步具备同国外大公司 竞争的能力,在毫无市场保护的情况下,靠自己的力量争得了一席之地,市场营销逐年有较 大的增长, 个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩.我国相应研究 发展 基 地和本领域高 技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白,打破国外产品在市场上的 垄断地位,同时争取进入国际市场.中国盟掺铒光纤放大器(EDFA)是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件,国内 企业 产 品占国内市场 40%的份额.我国也是目前国际上少数几个有能力研制 PIC 和 OEIC 的国家.808nm 大功率激 光器及其泵浦的固体绿光激光器, 670nm 红光激光器已产品化和商品化并 批量占领国际市场.国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件,90%使用国产器件,国 产 1.55mDFB 激光器 战胜了国外器件,占领了 100%的国内市场.但是,我们应当认识到在我国光电子技术发展中,光电子器件,部件虽是光通信,光显 示,光存储等高技术产业的关键部分,但在整个系统和设备成本中所占的比重较小,其产值 较低,目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段,光电子产业所需的规模化,产业化生 产技术目前还未有实质突破;国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和 系统的要求,导致国外器件占据国内市场相当多的份额;在机制上仍未摆脱科研,生产,市 场相互脱离的状况.我国在光电子技术方面是与国际水平差距相对较小的一个领域, 与世界发达国家几乎同 时起步.但是我们应该清醒地认识到我国制造技术的落后和材料水平有限, 而国际上光电子 产业已经进入加速发展阶段, 留给我们的时间只有三到五年, 如果我们不在目前产业化的技 术发展阶段进入,就会失去大好时机.机不可失,时不再来,到产业化后期时将要花数倍的 力量才能弥补,也许会彻底失去时机,受制于人.如果一个国家在一代元件上没有足够的投资以发展自主能力, 就会给外国竞争者提供进 入并占领下几代技术市场的机会.因而在关键器件,部件等方面,要通过引进社会资金和风 险投资,知识产权入股,开发人员持股等方式加快我国光电子成果的产业化步伐,鼓励科研 人员成果转化.只要贯彻有“有所为,有所不为”的方针,狠抓创新和高技术成果转化,打破 行业界限,按市场机制联合国内相关研究和开发单位,共同作好光电子产业化的工作,就一 定能发展我国的光电子事业,有望在研究上取得突破,在产业上形成规模 经济 ,取得我国 在该领域应有的市场份额.1

光电显示技术　迎来新视觉时代 篇6

一、3D影像显示，生活娱乐更丰富

过去数年好莱坞不断推出3D电影，更预计未来每年都有十部以上的3D电影上映，显见3D影像显示技术已有长足的进步，同时更加深人们对于突破2D平面显示，迈向3D影像生活的可能与需求。3D影像显示不仅更符合人类视觉，也带来更多互动与真实感，因此包括影音娱乐及游戏产业，都相当注重这块市场。而如何让消费者轻松舒适地观赏，就成为技术研发上的一大考验，例如能裸眼观看就是相当吸引人的因素。

1．3D画框与3D数字看板

“3D画框”与“3D数字看板”结合了裸眼式3D显示器与视讯播放器，也就是不需配戴特殊的眼镜，就能够观看到3D的画面。利用倾斜摆设的视差光栅技术，将影像做特殊的排列，使左右眼看到不同的影像，而产生3D立体的显示。

目前在高解析的“3D画框”上，已可达到四倍的Full HD屏幕分辨率，高达3，840×2，160，3D立体分辨率更可达1，280×720，画质更细致清晰，因此适合用在画展、博物馆导览、立体剧院等高分辨率水准要求的场合。而在分辨率较低的“3D数字看板”方面，则是强调影音串流处理的速度，并可达到1，920×1，080的屏幕分辨率，与640×360的3D分辨率，可用在电子看板、户外广告等多媒体视讯的播放，让呈现的影像内容更能吸“睛”。

2．快门眼镜立体3D显示器技术

想用一般的LCD显示器观看3D立体影像，“快门眼镜立体3D显示器技术”是个简便的方法——也就是利用时间差方式，透过配戴特殊设计的快门眼镜，对左右眼快速播送交错切换的画面，形成3D立体的影像。

“快门眼镜立体3D显示器技术”的关键，在于运用了动态背光模块设计及电控技术，消除动态残影，并搭配快门眼镜同步技术，使眼镜与影像同步，因而能产生正确且相当逼真清楚的影像；所见到的分辨率，即为全部的分辨率，可达1，680×1，050，且干扰少、成本低，没有视觉角度的限制。

3．2D转3D影像技术

目前推广3D影像显示的一大问题，在于3D内容不够充足，也因此较难促使消费者购置相关设备。但是利用“2D转3D影像技术”的软件运算，只要透过简单的步骤，就能将一般所拍摄的2D数字照片或影片，经由影像的分析与计算，转换成3D的影像内容，塑造层次感，供3D立体显示器播放；并可针对不同的内容类型，套用不同的算法。“2D转3D影像技术”的运算及转档过程，可以达到全自动化，减少人工编修的需要；以单张数字照片为例，仅约一分钟就能转换完成，并可以无线方式传输，方便快速观看。未来无论是用在立体数字相框、立体显示的手机或相机、虚拟窗户及立体画框等立体显示器上，都能节省不少时间，甚至可即拍即看，营造生活乐趣。

二、轻薄方便的软性显示器

无论是电视、计算机，或是手机、PDA、数字相框等，在现代生活里，很难想象没有显示器存在的日子，也说明了显示器做为获取信息与沟通的重要接口。不过就以当今主流的LCD液晶显示器来说，是采用玻璃材质为基板制造，加上背光模块等组件而成，虽然目前已使用得相当普遍，但其相对较大的体积与重量也是厂商与技术研发单位亟欲克服的问题。

因此，小巧轻便，方便携带、收纳与更换，且耗电量更低，分辨率更高，并能藉由材料与制程的改善设计，降低生产或设备转换的成本，同时增加市场应用的可能，成为光电技术研发的方向。

1．AMOLED可挠曲屏幕

“AMOLED可挠曲屏幕”主要是结合了透明的塑料PI基板取下技术，以及可挠曲硅晶薄膜晶体管技术，并整合有机发光二极管(OLED)显示介质，所开发而成的可挠性主动显示器背板，其特色在于其高影像显示、高反应速率，以及可自发光、耗电少，不需背光模块，重量与厚度也大幅减少，更不易破裂，因此适合播放多媒体影音动态内容，并应用在笔记本电脑、手机、PDA、GPS等可携式及手持装置上。

利用AMOLED的特性，还可为产品进行特殊的设计，例如将屏幕做成卷曲形，需要观看使用时再抽出使用，不仅可节省产品体积，并能维持显示的功能。另外，“AMOLED可挠曲屏幕”能立即与目前的产业制程衔接，以既有的设备，便能进行软性晶体管下板生产。

2．快速反应微流体显示器

提到印刷品，很多人就会联想到油墨；但是到了电子印刷品的阶段，能否还是使用油墨来完成显示?“快速反应微流体显示器”所使用的主要原料只有特殊处理过的油和水，当施加电压时，就会驱使透明的水来推动具有颜色的油，以呈现出不同的影像，更像是本电子书；不止结构简单、成本低廉，同时反射率较反射式的LCD高，与传统LCD显示器的制程兼容性也高，易于厂商转换承接。

“快速反应微流体显示器”因具有反应速度快的特性，适用于消费性电子产品。未来还可搭配喷墨式制程，将RGB三色的显色介质注入同一个面板中，达到彩色显示的功能，无需外加装彩色滤光片，并有机会能改良开发成为软性显示器。

三、LED迈向成熟，技术结合打造多元应用

当夏季来临、电价喊涨，大家都为用电一事苦恼时，改用较省电的电器用品或设备，是最直接有效的方法之一。以日常生活所需的照明来说，LED的应用就是一项颇具未来性的趋势。

LED具备耗电量少、发光效率高、寿命长等特性，因此也成为LCD背光源与照明的最佳来源。但事实上，LED在现今的消费市场中却迟迟未能得到广泛的应用。而随着节能减排概念愈加深化，相关技术愈为成熟，LED在家居与室内用途上，已有了更加实用与便利的发展：尤其是Ac LED技术的研发，能让一般灯具更方便地转换使用LED灯，而不需另行购置设备，也减少损坏更换的不便。

1．可挠曲AC LED照明光源

灯光照明的设备，一定都是硬柳梆的吗?作为照明用途，LED堪称是最具多样性的光源。相较于一般灯具仅有固定的外型或角度，缺少变化的灵活特质与弹性，“可挠曲AC LED照明光源”一方面运用了AC LED的技术，无需变压器就可进行操作，增添家用的方便性；同时还以薄型化的AC LED晶粒与单片式导光扩散板，加以薄膜封装技术制成，使其可以挠曲，并将整体封装厚度降至2mm以下，弯曲半径可小于5cm。

现代人对于居家或室内环境的自主性愈来愈高，都希望能有自我风格，“可挠曲AC LED照明光源”可以随家中摆饰或装潢造型进行弯曲贴合，或是配合灯具创意设计任意挠曲，让家中的照明可随环境需求适当地调整，营造出灯光情境与多样化的氛围，也能使灯具的样式更加多元，提供更多的应用。

2．自扩散型光导板／扩散板加工技术

发展LED应用时最常面临的问题之一，就是要克服其“点”光源的特性，使光线能更均匀地扩散，达到照明的效果。“自扩散型光导板／扩散板加工技术”是利用双相动态交联技术，将纳米级高扩散粒子混于透明的高分子材料中，再搭配精密加工射出技术，成为高扩散型导光材料。

运用光导板中的纳米扩散粒子，可将光线进行多向散射，使LED发出的光能均匀扩散到整个透明材质，形成“面”光源，达到“匀光”的效果，甚至可以RGB混光的方式，呈现出不同的颜色与情境。“自扩散型光导板／扩散板加工技术”能广泛应用在LED、面板、及光电相关产品上，包括家具、家电、灯具、装饰，或是3c用品、户外广告、指示看板、商品外壳等。例如与家具结合，就能成为可发光的桌、椅、柜等。

无损光电检测技术原理及其应用前景 篇7

1 无损光电检测技术种类及原理

1.1 红外检测技术原理

红红外检测技术是利用红外点温仪或红外热像仪等设备测量被检对象表面的红外辐射并将其转化为直观温度场, 通过对温度场均匀程度观察, 来推断被检对象表面或内部是否有缺陷的技术。

1.2 超声无损检测技术

超生无损检测技术是利用超声波在声阻抗不同的两种介质结合面的折射和反射与超声波在介质中传播过程中的不同衰减程度来接收和反射超声波, 来对被检测对象部件是否存在缺陷进行检测, 并对缺陷进行定位、定性和定量, 以此判断被检对象有损缺陷的。

1.3 射线无损检测技术

射线无损检测技术利用X射线、Y射线在介质中传播所具有的衰减性来检测被检测对象的技术。这种技术实际应用中, 是用强度均匀的射线从被检测对象的一面注入后, 通过射线的衰减性来识别被检对象缺陷和基本材料, 因被检对象的缺陷和基本材料的衰减性不同, 穿透被检对象的射线强度不均匀时可用胶片照相法或荧光观测法在被检对象对面检测射线强度, 来判断被检对象表面或内部有无缺陷。

2 无损光电检测技术发展趋势

2.1 红外检测技术优势及发展趋势

红外线检测技术具有高分辨率、高精密度、高光通量、高扫描速度和可测波长范围及用品量少等优势, 常应用于有机化合物和高聚物结构研究中。红外光谱区是由含氰基团分子结构、组成状态等信息组成的, 其信息量比较丰富。傅里叶变换红外光谱仪作为红外线仪器之一, 因对减少振动、湿度、温度等敏感性问题有重要作用, 使用的比较广。但是这种仪器长久使用可靠性可能会受到限制, 加之对仪器使用和存放环境要求较高, 还需要进行进一步研究。为例减少不利因素的影响, 可以根据有机化合物和高聚化合物对红外线反应比较强优势, 采用定性定量方法对复杂的化合物进研究解决上述问题。虽取得一定成效, 但是在研究中红外光谱重叠时, 却出现了精度问题。随着分离技术不断的发展, 以红外线为基准的光谱技术准确率将有所提升, 以毛细血管电池、液相色谱等分离技术与红外线检测技术的结合, 实现了分离组分的准确分析。在未来的发展中, 将会有更多技术与红外线检测技术结合在一起, 广泛应用于环境分析和生命科学领域。

2.2 超声波检测技术优势及发展趋势

超声波技术优势是既可以单独使用, 也可以与其他无损光电检测技术一起使用, 超生技术在工业生产中, 尤其是管材、金属板材、锻件或焊缝等混凝土构件检测中应用的比较广泛。因被测对象非声量媒介描述声学特性物理量具有多样性, 使用这种无损光电检测技术时, 可以利用超声波这一特性研究超声波传感器, 使其与不同信号配合处理或通过显示电路完成多地域测量检测工作。而在使用这种技术时需要对波普分析, 分析时可以用峰位检测、快速傅里叶变化等方法进行检测, 检测过程中容易出现提取和模型问题, 这就需要对超声波谱图信息模型及提取进行进一步研究, 以实现多地域测量和检测工作。

2.3 射线无损检测技术优势及发展趋势

射线无损检测技术的优势是表面响应灵敏度好、非弹性散射背景低、光信号强度好和驻波分析多层次化, 能与图像灰度值、厚度和内部结构紧密联系在一起。因此, 射线无损检测技术广泛应用于医学、航空航天、国防、农林等多种领域内。随着各种样品处理技术和校正技术的发展, 射线光谱技术向痕量和超痕量检测方向发展, 可以使用这种技术对水或酸溶液等多种元素进行测定, 再通过与其他分离法的结合, 能实现多种元素的准确分析。目前来看, 这种技术也可以对粉末样品和金属损伤进行检测, 但是金属检测过程中需要大量重复采样, 使得检测结果不精确, 需要借助于预处理方法进行处理来实现, 而预处理方法还有待进一步研究。

3 结束语

随着电子技术、数字技术、图像识别技术、机电一体化技术等技术不断的发展, 更多技术将与无损检测技术结合在一起应用于更多领域, 为不同行业提供更多的服务, 减少被检测对象损失而造成经济损失。

摘要：无损光电检测技术是集物理学、材料学、机械工程、电子学、计算机技术、信息技术和人工智能学等学科为一体的应用工程技术, 随着现代化工业和科学技术不断的发展, 无损光电检测技术已经被众多工业和科学领域所重视和应用。本文从无损光电检测技术原理出发, 对其应用优势和应用前景进行简单分析。

关键词：无损光电检测技术,原理,应用前景

参考文献

[1]刘燕德, 郝勇, 蔡丽君.无损光电检测技术原理及应用[J].华东交通大学学报.2010 (06) .

《光电子技术》投稿指南 篇8

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《光电子技术》征稿简则 篇9

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光电技术迎来新时代 篇10

还有一类是可以卷曲的, 适用于不同的场合。从画面显示来看, 分为单色、彩色、动态、静态。软性显示器的这些优势, 将来一经投放市场, 应该具有很强的市场竞争力, 受到消费者的喜爱。

LED照明

LED (LightingEmittingDiode) 照明即是发光二极管照明, 是利用LED作为光源制造出来的照明器具。在当前全球能源短缺的情况下, 节约能源是我们面临的重要问题。LED作为一种新型的绿色光源产品, 必然是未来的发展趋势, 将进入以LED为代表的新型照明光源时代。在“国家半导体照明工程”的推动下, 新兴的半导体照明产业正在形成, 特别是在北京奥运会期间, LED照明的集中展示更是让人们对LED有了全新的认识。LED之所以被称为绿色光源, 是因为它具有节能、环保、寿命长、多变换、高新尖等特点。节能方面:它直流驱动, 超低功耗 (单管0.03—0.06) 电光功率转换100%, 相同照明效果比传统光源节能80%以上。环保方面:它的光谱中没有紫外线和红外线, 没有污染和辐射, 冷光源, 没有热量, 可以安全触摸, 眩光小, 废弃物可以回收, 属于典型的绿色照明光源。寿命长:由于LED光源是固体冷光源, 环氧树脂封装, 不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点, 使用寿命可达6万到10万小时。多变幻:LED光源的基色是红绿蓝, 在计算机技术控制下, 它的三种颜色可以任意混合, 形成不同光色的组合及各种图像。高新尖:LED光源是低压微电子产品, 成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等, 所以是数字信息化产品, 是半导体光电器件“高新尖”技术。