光电处理

2024-10-01

光电处理（共10篇）

光电处理篇1

一、光电检测电路概述

光电检测电路是由光电探测器、输入电路、前置放大器等构成, 其中光电探测器是实现光电信号转换的重要装置, 它能够将被测的光信号转换成为相应的电信号;输入电路的存在主要是为光器件的工作提供条件, 在进行电参量变换的同时, 与前置放大器的电路相匹配;前置放大器在光电检测电路中起放大信号的作用, 因为光电器件输出的电信号一般都比较微弱, 所以需要通过放大器进行放大处理, 并与后置处理电路进行匹配。在整个光电检测电路当中, 光电探测器是核心部分, 它在检测过程中起着光电信号转换的作用, 该器件的性能优劣对检测精度有着非常重要的影响。由于市场上的光电探测器种类比较繁多, 性能也各具特色, 所以在选择时应当进行对比, 并尽可能选择性能优、质量好的产品, 这样能够进一步提升检测精度。

二、光电检测电路中存在的主要噪声

(一) 噪声的来源。在光电检测电路中, 光电探测器对光电信号进行转换的过程中, 除了存在检测信号电压和电流之外, 还存在一些无用但却会对检测结果精确度造成影响的噪声电压和电流。从本质的角度上看, 噪声具有非常明显的随机性, 它的波形、相位及瞬时振幅均具有无规律变化的特征, 换言之, 很难对噪声进行精准测量, 一般只能够采用统计的理论和方法进行处理。对于光电检测电路而言, 噪声的来源主要有两个方面, 即外部噪声和内部噪声。

1.外部噪声。主要包括杂散光的入射、电磁干扰、光路传输介质的湍流等。这些噪声可以通过相应的方法进行改善或消除, 如屏蔽、滤波、遮断杂光等。

2.内部噪声。这是光电检测电路所固有的一类噪声, 其噪声主要为检测电路中的各种器件及电路本身, 它是由物理过程所决定的, 无法通过人为的方式进行消除。

由于噪声与有用的信号同时存在, 并且两者之间互相混合, 从而对信号检测的准确性造成了一定程度的影响, 制约了检测电路分辨率的进一步提升。因此, 需要对噪声进行分析, 并采取有效方法和措施进行处理。

(二) 噪声分析。光电检测电路的噪声来源包括外部和内部两个方面, 其中外部噪声可以通过相应的方法予以消除, 而内部噪声却无法以人为的方式消除, 只能通过对控制器件性能的完善及电路形式的优化来减小这部分噪声。鉴于此, 本文的噪声分析以内部噪声为主。

1.光电探测器的噪声。在光电检测电路中, 探测器的主要作用是对光电信号进行转换, 这是后续信号处理的前提和基础, 它的性能对检测精度具有直接影响。大体上可将探测器的噪声分为热噪声、散粒噪声等。

(1) 热噪声。电流载体通过带有电阻性的元器件时, 因热运动本身具有无规律的特性, 致使电流载体的速度及其分布情况会发生一定的起伏变化, 由此会导致电流涨落, 与之相应电阻上的电压也会随之出现涨落, 整个过程中所产生的噪声即为热噪声。相关研究结果表明, 在任何一种电阻性器件上都可能会产生热噪声, 它的电压均方值主要取决于以下因素:材料的温度、电阻、噪声等效带宽等等。在温度恒定的条件下, 热噪声与频率基本无关, 而是与电阻的大小及通频带宽度有关, 相关试验结果显示, 在1, 012Hz以下的频率范围内, 通频带的带宽越大, 噪声功率就越大。当材料的绝对温度T为300K时, KT=4.14×10-21J (K为波尔兹曼常数) , 则热噪声电压与电流的有效值可用下式表示:

(2) 散粒噪声。光生电流载体的形成及流动密度的涨落是引起光电探测器中散粒噪声的主要原因。相关试验结果表明, 在中低频的条件下, 该噪声与频率无关, 而在高频的条件下, 该噪声与频率之间有一定的相关性。温度对光电探测器散粒噪声的量值无影响, 主要与流经器件的平均电流有关, 当器件的通频带为等效带宽△楋时, 其散粒噪声电流与电压的均方值可用下式表示:

式中, q代表电子电荷量;I代表光电流、暗电流、背景光电流三者的平均值。噪声电流的有效值及在负载电阻上引起的噪声电压可分别用下式表示:

由式 (5) 和式 (6) 可以看出, 光电探测器的散粒噪声主要与噪声等效带宽和有关, 通过减小这两个量值, 能够使光电探测器的散粒噪声有效降低。

2.放大器的噪声。由光电检测电路的工作原理可知, 经由光电探测器转换所得到的电信号非常微弱, 不具备直接使用性, 为确保检测结果的精确度, 需要对该信号在后续的电路中进行放大处理。虽然检测电路中前置放大器的增益已经做得十分大, 但是微弱电信号在被放大器放大的过程中, 信号内所含的噪声也会同时被放大, 如果信号过于微弱, 则可能会被放大器的本底噪声所淹没。鉴于此, 在对光电检测电路进行设计时, 一般都会采用两级的放大方式, 即前置放大器+主放大, 前置放大器可以对输出噪声起到一定的制约和控制作用。光电检测电路中的前置放大器通常都是由若干个元件以集成的方式组合在一起, 构成了一个完成器件, 在放大器中的每个元件既独立运行又相互关联, 它们工作时, 均会产生出一个噪声源, 因为放大器中的元件过多, 因此, 很难从某一个方面对其噪声的来源和种类进行分析, 为进一步简化分析过程, 本文引入了一种放大器噪声模型, 即En-In模型, 并将放大器内部所有的噪声源都折算到输入端, 从而将之假设为一个没有噪声的放大电路, 再用En-In模型进行噪声分析。因为实际应用中的前置放大器不可能是理想器件, 也就是说, 其必然会存在噪声, 所以, 输出端的噪声除了包括被放大的输入端噪声之外, 还包含放大器的本底噪声, 该噪声越大, 引入的差异也就相应越大。

三、处理光电检测电路噪声的有效方法

(一) 运用低噪声器件降低噪声。在对光电检测电路进行设计的过程中, 为了进一步降低噪声, 可以选择一些低噪声的元器件, 如, 利用场效应晶体管 (FET) 替代三极管 (BJT) ;选用本底噪声较低的集成运放, 如0P系列等。此外, 在电阻的选择上, 应当尽可能避免使用阻值较高的电阻, 如果阻值过高, 其对热噪声的贡献会相应增大, 可选用绕线式的电阻, 或是金属膜电阻。

(二) 合理选择放大器。为减轻放大器噪声对整个检测电路的影响, 在设计时, 除了要选用性能优良的前置放大器之外, 还应当选择一个合适的放大器直流工作点, 这是因为放大器的噪声系数与晶体管的直流工作点有着极为密切的关系, 合理选择放大器的直流工作点, 能够使晶体管的噪声获得有效降低, 从而达到降低放大器本底噪声的目的。

(三) 优选信号源内阻。在光电检测电路中, 前置放大器的噪声系数除了与晶体管的直流工作点有关之外, 还与信号源的内阻有一定的关联, 试验结果表明, 当信号源的内阻为某一个最值时, 放大器的噪声系数能够达到最小。

(四) 合理选择放大电路。在对放大电路进行选择时, 可将信号源内阻的大小作为主要依据, 通常情况下, 如果信号源内阻较小, 可以选用三极管 (BJT) 对管的前置式差分放大电路;若是信号源内阻较大, 或是信号源为电流时, 则因当以场效应晶体管 (FET) 作为首选。通过放大电路的合理选择, 能够使噪声得到有效的降低。

四、结语

综上所述, 光电检测技术具有检测距离远、抗干扰性强、检测速度快、精度度高、受外界环境影响小、对被检测对象无损坏等优点, 在军事、医疗等重要领域中获得了广泛应用。但由于光电检测电路中存在噪声, 从而对检测精度造成了一定的影响, 为此, 必须对光电检测电路中的噪声进行全面、具体的分析, 并采取行之有效的方法和措施加以解决处理, 从而最大限度地降低噪声对检测结果的影响。

摘要：光电检测技术作为一种现代化的检测手段, 其以自身诸多的优点得到了广泛的应用。在实际应用中, 光电检测电路中存在噪声, 由此对检测结果的精度造成了一定的影响。基于此点, 本文首先概括性介绍了光电检测电路, 随后对光电检测电路中存在的主要噪声进行了分析, 在此基础上提出光电检测电路噪声的处理方法。

关键词：光电信号,检测电路,噪声,滤波器

参考文献

[1]张凡.用于特种检测的光电集成器件及其核心芯片研究[J].天津大学学报, 2013, 4:87~89

[2]刘阳, 李崇光.中国光电子信息产业发展的现状及其对策[J].发展战略与对策研究, 2013, 12:57~58

[3]李月, 杨宝俊, 石要武.色噪声背景下微弱正弦信号的混沌检测[J].物理学报, 2013, 3:126~128

聚龙光电：闹剧终结篇2

在筹建超过一年之后，有报道称深圳聚龙光电总经理刘晓东证实，聚龙光电项目尚遥遥无期，至于上何种产品线、何时出产品等均是未知数。无疑，刘晓东的这番话暗示，聚龙光电项目已经形同流产。一个当初被寄予厚望、风光无限的投资项目走到这步田地，虽然难免有些黯然，但是理性的人们更应为此感到高兴。

聚龙光电当初的诞生就很有点奇怪。一方面，据说是国内彩电业的四个巨头TCL、创维、康佳、长虹等不满上游液晶面板受制于日韩企业，颇有点愤愤不平，希望做点什么；另一方面，听说是深圳市政府希望投入巨资，发展壮大本地的液晶产业。于是，双方一拍即合，深圳聚龙由此诞生。

应该说，这么大规模的投资项目的上马一定是做过细致的调查研究的。但不知为何，决策者对摆在眼前的困难却视而不见。单是聚龙光电发起者的身份就颇让人不解。须知，TCL、创维、康佳、长虹之间可是彻头彻尾的竞争关系。博弈论早已清楚地告诉我们，完全竞争者间的合作原本就极其虚弱，更何况合作最终目的还是一起掌握上游进货大权？

此外，联合体也不掌握生产液晶面板必备的技术。想当初，京东方不惜重金前往韩国收购了一条生产线，为的就是掌握其核心技术，然而直到今天仍然不能完全吃透，在这上面吃尽苦头。足见掌握核心技术对投资液晶面板生产线的成功与否至关重要。值得关切的是，最终聚龙找到的技术提供者正是京东方。而京东方陷入巨亏的泥潭早已众所周知，双方的合作前景便可想而知了。及至不久前，京东方宣布将与上海广电、龙腾光电合并重组，无疑，就更顾不得聚龙的事情了。

实际上，理性的人应该为聚龙光电的倒掉而欢呼。在技术储备、产业配套等条件完全不具备的情况下，动辄花上数十亿美元投资一条液晶面板生产线，无异于开上一条永远没有出口的烧钱高速公路。看看今天京东方与上海广电的两难窘境足可引以为戒了。

如果说当初上马京东方与上海广电，多少还有点计划经济色彩，认为宁可亏钱，国家也不能不有此产业的话，那么今天的聚龙项目，就连这点理由也没有了。聚龙的事例说明，产业配置和布局，应该由企业通过竞争来实现，仍凭计划经济似的一厢情愿已经行不通了。

另外，即便聚龙光电运作成功，恐怕四位彩电企业老总的初衷也无法实现。社会经济进步与发展，从根本上是由不断专业化的分工推动的。彩电业难做，就向上游伸手的做法与社会分工细化的总趋势相悖。

极为可能的是，当家电企业进入液晶面板产业后，同样会发现其上游仍然受制于人。这从美国康宁公司每年靓丽的财报与京东方、LG、Philip等不断亏损的业绩对比上，即可看出。难道要继续向上攀？

彩电业对于液晶面板业的集体弱势，根本原因在于彩电企业数量还太多。行业集中度不够必然会带来话语权缺失。因此，从效率的角度考虑，彩电企业之间的竞争还应强化，直至合并成极少数巨无霸，对外形成强势谈判地位，对内则形成规模优势。而严苛的外部环境无疑有助于这一局面的形成，这才是彩电企业谋局的王道。

现在看，聚龙光电的短暂生命更像是一场闹剧。或许当初聚在一起开会，四位彩电企业老总只是随便发发牢骚，宣泄一下被上游液晶面板企业挤压的不满。结果却有人当了真，不顾实际条件，催生了聚龙。好在现在误会解除了，而且纳税人的钱还躺在国库里，没有被浪费掉，实乃万幸。理应欢呼。

倘若彩电老总们真为缺乏上游渠道，无法平抑产业风险而揪心，那么在不必违背经济规律，强不能以为能的条件下，区区在下倒是有个主意。诸位何不将钱财聚拢，前去日韩或中国台湾收购一家经营业绩良好的液晶面板企业？

光电处理篇3

随着科技的发展, 光电信息处理越发显得重要, 光电信息转换、光电信息处理是每个学生必须掌握的技能。因此, 为使专业课程理论与专业实践紧密结合, 增强学生的感性认识, 增加专业实验教学投入十分必要, 同时, 正确描述光电转换基本机理并通过实验进行验证, 利用现代化的手段完成光电信息处理, 进一步实现理论的工程化应用迫切需要工科高等院校研制出具有专业特色、符合专业技术发展趋势的光电信息处理综合实验平台。

一、传统的光电信息综合实验平台的弊端

调研表明, 目前工科高等院校实验室已有的光电信息处理实验平台存在各种各样的弊端, 综合起来, 主要体现在以下几个方面:

1. 所能开设的实验种类单一。

目前, 工科高等院校专业实验教学主要包括四类:验证性实验教学、设计性实验教学、综合性实验教学、演示性实验教学。其中, 验证性实验教学的目的在于帮助学生理解和掌握基础理论;设计性实验教学的目的在于发挥学生的主观能动性, 培养学生的创新意识和创新能力;综合性实验、演示性实验教学的目的在于开阔学生的视野, 促进多学科交叉, 培养学生的综合性素质。传统的光电信息综合实验平台只能开设简单的有限数目的验证性实验, 学生在此实验平台上只能验证和掌握光电检测的基础理论和基本技能, 限制了学生的创造性思维和创新能力的发挥。

2. 无法实现对学生的系统培训。

一个学生从进入学校的一刻起到走出校门, 要经历基础级——系统级——综合级三个不同层次的专业训练, 只有这样, 高校才能培养出符合社会需求的高科技人才。因此, 传统的基础级光电实验平台功能单一, 无法实现对学生的系统级和综合级的专业训练;而对于传统的系统级和综合级的实验平台而言, 学生们则需要浪费大量的时间去熟悉和使用它, 课时的压缩无法保证学生拥有充足的时间, 这就导致了大部分学生失去了系统级和综合级的专业训练机会。

3. 学生无法体验知识的连贯性。

一个完整的光电信息综合实验平台的设计须体现从龙头 (传感器) 实现光电信息检测——龙的心脏 (CPU) 实现光电信息处理——龙尾实现光电信息传输的一条龙的专业训练理念, 而传统的光电信息实验平台功能比较单一, 只是片面的体现某一方面的训练, 导致学生知其然而不知其所以然, 无法实现学生的全方位训练。

4. 灵活性和可扩展性差。

传统的光电信息实验平台功能具有局限性, 可扩展的模块很少, 使用起来很不方便。无法为学生提供较宽的知识基础和再学习环境, 无法培养学生在工程平台上解决实际问题的能力。

5. 造成了工科高等院校资金的浪费。

在传统的专业实验教学的开展过程中, 不同级别的专业训练需要添置不同的实验设备, 而不同的实验设备中常常集成了相同的资源模块, 如电源、显示器、键盘等。所以, 设备采购的数目越多意味着资金的浪费情况越严重。

6. 造成了高校师资的短缺。

高校的实验室管理中, 分门别类, 不同级别的实验室需要不同的实验教师去管理;新出现的“实验室开放”的概念, 意味着需要更多的教师参与实验室的管理和学生的答疑工作。

二、现代光电信息处理综合实验平台的设计

本设计克服了传统的光电信息综合实验平台的种种弊端, 立足于学生和高等院校的实际情况, 适应21世纪专业人才培养目标和模式, 同步实验教学方法和实验教学手段的改革, 为学生提供了实验再学习的环境, 促进学生解决实际问题和创新能力的培养。

现代光电信息处理综合实验平台采用先进的模块化总体设计方法, 选用新型单片机——AVR单片机作为智能化信息处理的核心, CPU背板式结构保证了实验平台的更新换代。同时, 设计时综合考虑传统的电子技术、光电检测技术等基础知识相结合, 既发挥新技术的优势又加强了基础知识的训练, 较好的培养了学生的综合能力。该实验平台实验电路原理清楚、要点突出、实验内容丰富、电路设计新颖、技术先进、具有代表性, 既可以用于学生的基本实验教学, 又可用于设计性和综合性实验教学, 利用配套的演示实验还可以扩展学生的知识面, 提高学生的综合素质。现代光电信息处理综合实验平台的结构示意图如图1所示。

现代光电信息处理综合实验平台研制过程中已开发配套的8块实验插板:1.热释电特性实验插板;2.光电二极管、光电池、光敏电阻特性实验插板;3.光电池、光敏电阻、光电三极管、对射、反射式光电开关实验插板;4.光电式直流电机测速、稳速实验插板;5.光变频率实验插板;6.线阵CCD特性实验插板;7.工件尺寸测量实验插板;8.红外遥控遥测实验插板。由于该实验平台提供总线模块, 所以学生可在此平台基础上根据自身需求设计任一插板, 均可插在总线模块的VME插座上, 实现功能上的扩展和实验平台的灵活应用。

三、现代光电信息处理综合实验平台的特点

1. 本实验平台结构紧凑, 操作方便、简单, 所完成实验深入浅出, 趣味性、实用性强;

2. 在突出光电转换物理特性的同时注重光电信息处理技术, 兼顾了基础训练与专业综合训练, 体现了“重基础、讲特色、跟前沿”的实验教学风格;

3. 采用新型数字电路及新型单片机, C编程的光电信息处理模式, 体现了现代编程新理念;

4. 由光电信息转换、获取到光电信息处理、显示的系统化实验教学为学生展宽视野、扩展知识面;

5. 总线式与模块化的设计, 提高了系统的可扩展性与综合应用价值, 使其具有极高的性能/价格比。

四、现代光电信息处理综合实验平台的适用对象

1. 适用课程

光电检测、光电信息处理技术、光电技术、光电系统课程设计、专业综合实验等。

2. 适用人员

电子信息类、光电检测类专科生、本科生、研究生及从事电子信息科学与技术、光电信息与处理技术等领域的科研和工程开发人员。

3. 可开设实验

(1) 光源与光度辐射度参数测量实验

(2) 光敏电阻特性实验

(3) 光电池特性实验

(4) 光电二极管特性实验

(5) 光电三极管特性实验

(6) 热释电红外报警实验

(7) 光电开关特性——光电式直流电机测速实验

(8) 线阵CCD测量物体外形尺寸实验

(9) 光电密码锁 (五种光电传感器开关特性应用)

(10) 线阵CCD驱动与信号二值化

(11) 红外遥控遥测

(12) 基于虚拟仪器的光照度测量

(13) 光电式直流电机闭环稳速

(14) 线阵CCD信号采集、传输与处理

五、结束语

现代光电信息处理综合实验平台是电子信息技术、光电技术、计算机应用技术的综合应用实验平台。该实验平台突出了电子信息的精髓和光信息技术的应用, 兼顾了基础级——系统级——综合级的专业训练, 体现了由光电信息转换、获取到光电信息处理、显示的系统化一条龙实验教学理念, 全新的总线插板式、背板式结构与模块化设计提高了系统的可扩展性与综合应用价值, 具有极高的性能/价格比和广阔的应用前景。

摘要：分析了传统的光电信息处理综合实验平台的弊端, 提出全新的总线插板式、背板式结构与模块化设计理念, 开发研制了一套现代光电信息处理综合实验平台。实验证明, 该实验平台兼顾了对学生的基础级—系统级—综合级的专业训练, 体现了由光电信息转换、获取到光电信息处理、显示的系统化训练过程, 性价比高, 应用前景广阔。

关键词：总线插板,背板,光电信息处理

参考文献

[1]龙青云, 李富全, 张昌莘, 等.光电信息技术实验教学改革的思考[J].高校实验室工作研究, 2007, 3

[2]杨应平, 曾延安.光电信息类实验教学改革及实验教学体系[J].理工高教研究, 2006, 2

光电对抗技术分析篇4

【关键词】光电对抗；红外制导；激光制导；复合制导

1.引言

光电对抗是指敌对双方在紫外、可见光、红外波段范围内，利用光电设备和器材对敌方光电制导武器和光电侦测设备等光电武器装备进行侦察干扰，使敌方光电制导武器和光电侦测设备等光电武器装备失去或降低其作战技能，并保护己方光电设备和人员免遭敌方的侦察干扰，正常发挥作用所采取的各种战术技术措施的总称。

在军事应用中，光电精确制导技术和光电侦测技术发展迅速；应用广泛，目前已形成较完善的装备体系。许多现代军事作战平台（飞机、舰船、坦克及装甲车等），普遍装备了前视红外系统、红外热像仪、激光测距机、微光夜视仪等光电侦测设备，使现代战争没有了白天和黑夜之分。同时，在军事平台中还装备了激光制导导弹和炸弹、电视制导导弹和炸弹以及红外制导导弹等光电精确制导武器，这些光电精确制导武器具有命中精度高、全天候、全时段使用的特点，使得现代战争作战模式发生了巨大的变革。

光电对抗的作战对象主要是来袭光电制导武器和敌方光电侦测设备。光电制导武器和光电侦测设备都有两个敏感单元：信息获取单元（光电传感器）和信息处理单元（计算机），这就像是人的眼睛和大脑。光电对抗技术就是针对敌方光电制导武器和光电侦测设备的“眼睛”和“大脑”，采用强光致盲、致眩干扰使其“眼睛”变瞎，采用烟雾遮蔽干扰使其“眼睛”看不见目标，采用光电迷惑干扰使其“大脑”无法识别目标，采用光电欺骗干扰使其“大脑”产生错误判断而攻击假目标，从而有效对抗敌方光电制导武器和光电侦测设备。

2.光电对抗的内涵和作用

2.1 光电对抗的内涵

光电对抗是指为削弱、破坏敌方光电设备的使用效能.保护己方光电设备正常发挥效能而采取的各种措施和行动的统称。具体而言，就是指敌对双方在光波段范嗣内，利用光电设备和器材.对敌方的光电武器进行侦察告警并实施干扰，使敌方的光电武器削弱、降低或丧失作战效能；同时利用光电设备和器材，有效地保护己方光电设备和人员免遭敌方的侦察告警和干扰。通常，光电对抗按波段分类包括激光对抗、红外对抗和可见光对抗；按平台分类包括车载光电对抗装备、机载光电对抗装备、舰载光电对抗装备。

2.2 光电对抗的地位及其作用

随着红外和激光技术在军事上的应用，特别是光电探测和光电制导技术的发展。光电对抗技术和装备在现代战争中发挥着越来越重要的作用，各军事强国在光电对抗领域的竞争也日愈激烈。有军事分析家预言：“在未来战争中。谁失去制谱权。就必将失去制空权、制海权，处于被动挨打、任人宰割的境地；谁先夺取制光电权，谁就将夺取制空权、制海权、制夜权.由此也可以认为，谁拥有

了更先进的光电对抗技术和装备，谁就掌握了战场的主动权。光电对抗在军事上的作用主要表现在：

1）为防御及对抗提供及时的告警和威胁源的精确信息

实现有效防御的前提是及时发现威胁。光电侦察告警设备能够查明和收集敌方军事光电情报.为及时采取正确的军事行动、实施有效干扰或火力摧毁提供依据。美军非常重视战场信息采集及综合處理技术的研究，已连续多年把它列为国防关键技术和重点研究内容，并且在大的军事项目中加以应用。

2）扰乱、迷惑和破坏敌光电探测设备和光电制导系统的正常工作

通过有效的干扰使它们降低效能或完全失效，以保障己方装备和人员免遭敌方光电侦察、干扰或火力摧毁，为己方的对抗行动创造条件。光电干扰技术和装备作为对抗敌方光电探测和制导的有效手段，是各军事强国重点研究的内容。

3.电对抗的基本特征

光电对抗是否有效必须符合如下4个基本特征：光电频谱匹配性、干扰视场相关性、最佳距离有效性和干扰时机实时性。

3.1 光电频谱匹配性

在此指干扰光电频谱必须覆盖或等同被干扰目标的光电频谱。如对没有明显红外辐射特征的地面重点目标防护，一般容易受到具有目标指示功能的激光制导武器的攻击，因此激光欺骗干扰和激光致盲干扰都选用1.06微米和10.6微米来对抗相应的敌方激光装备；对具有明显红外辐射特征的动目标（如飞机）一般受到红外制导导弹的攻击，红外诱饵及红外有源干扰波段与红外制导光电频谱相同，一般选在l～3微米和3～5微米。

3.2 干扰视场相关性

光电侦察、光电制导和光电对抗均具有方向性较好的光学视场，干扰信号必须在被对抗的敌方装备光学视场范围内，否则敌方光电装备探测不到干扰信号，干扰将是无效的。尤其是激光对抗，由于激光的方向性好，导致对抗的难度非常大。例如在激光欺骗干扰中，激光假目标的布设距离必须根据激光导引头视场范围而设定。

3.3 最佳距离有效性

光电对抗最佳的干扰效果就是将来袭光电制导武器引偏，使光电制导武器导引头在其视场内看不到被攻击的目标。在一定引偏距离内是否引偏至导引头视场之外，主要取决于距来袭光电制导武器的距离，因此干扰距离的选择也是能否有效干扰的关键问题。例如红外干扰导弹在距来袭红外制导导弹一定距离范围内发射才具有最佳的诱骗干扰效果。

3.4 干扰时机实时性

战术光电制导导弹末段制导距离一般在几公里至十公里范围内，而导弹速度很快，一般在l～2.5马赫左右，从告警到实施有效干扰时间必须在很短的时间内完成，否则敌方来袭导弹将在未形成有效干扰前就已命中目标，因此对光电对抗要求的实时性要求比较强。

4.结束语

本文对光电对抗的内涵及在战争中作用的主要表现进行了论述。对光电对抗的光电频谱匹配性、干扰视场相关性、最佳距离有效性和干扰时机实时性这4个基本信息进行了详细的说明，为光电对抗武器的研发和使用提供了一定的理论基础。

参考文献

[1]黄泽贵.光电对抗新技术的应用与展望[J].电子对抗技术，2002（4）：39-40.

[2]付伟.光电无源干扰技术的发展现状[J].应用光学，2000，2l（6）：l-5.

[3]叶盛祥，谢德林，杨虎等.光电对抗技术[J].光电工程，2001，28（1）：67-72.

[4]赵广福.光电对抗技术评述[J].红外技术，1996，18（2）：13-19.

[5]樊祥，刘勇波，马东辉等.光电对抗技术的现状及发展趋势[J].电子对抗技术，2003，18（6）：l0-15.

光电处理篇5

1 光电跟踪系统的具体组成与工作原理

1.1 光电跟踪系统的具体组成

光电跟踪系统的组成包含多个部门, 就独立功能上看, 可分为电视跟踪仪、红外跟踪仪、激光距测仪三个部分。从功能模块方面而言, 可分为信息处理单元、转台与测角单元、传感器模块等几个部分。激光测距主机、红外热像仪属于传感器模块, 信息处理单元包括信息管理机、伺服控制、图像跟踪处理器、激光信息处理机、传感器模块等单元。

1.2 工作原理

光电跟踪系统属于火控系统中的一部分, 该系统能够将打击目标信息提供给火系统, 且信息提供的可靠性、精准度较高, 一旦处于正常工作流程中, 就能够单独工作, 也能够接收到火控台指令。火控台发出指令, 且被光电跟踪系统接收后, 信息管理机会解释指令, 通过处理信息后, 将信息送至伺服控制。在信息处理期间, 红外热像仪、电视摄像仪会通过双通道来探测目标, 此时会有双路图像视频信号产生, 并将该信号发送至跟踪处理器。操作人员要对比分析传感器工作状态, 并根据其工作状态, 选择其中置信度较高的一个作为主传感器。

红外图像、电视跟踪处理器能够实时处理视频图像信号, 捕获目标后, 需明确光电跟踪系统瞄准线方向, 同时确定俯仰角坐标偏差, 将上述信息提供给信息管理机, 信息经处理之后, 由驱动伺服对其进行控制。伺服控制还需对控转台进行控制, 使瞄准线与目标间的误差减少, 达到闭环跟踪的目的。光电跟踪系统确定跟踪目标后, 要利用激光测距仪对目标距离进行测量, 将目标距离信息发送至信息管理机。信息管理机获取信息后, 要融合处理伺服信息、距离数据、目标方位角度等信息。

2 光电跟踪系统信息处理技术工作原理

光电跟踪系统信息处理技术包含多个组成部分, 其中包括红外图像跟踪处理器、电视、信息管理机、伺服控制等信息处理单元。信息管理机要确保火控台、光电跟踪系统的信息交换, 同时还要处理光电跟踪系统中包含的信息, 保证单元间的信息相互融合。图像跟踪处理器需要处理红外线跟踪仪图像、电视跟踪仪图像。激光信息处理机负责处理激光测距仪所测量的数据, 伺服控制系统要对伺服机动系统进行调度。

2.1 激光信息处理机

对于激光测距仪而言, 激光信息处理机具有非常重要的作用, 该仪器要为红外跟踪仪、电视跟踪仪稳定跟踪目标, 其目标监测背景非常复杂, 需要在复杂环境下完成测距工作。通过跟踪、搜索主回波脉冲信号, 对其给予分离、引导、滤波。时延测量电路需精密测量主回波时延, 当时延数据被获取后, 需将其提供给单片机, 单片机要转换时间距离, 修正其中的误差。完成数据修正工作后, 需将数据信息提供给信息管理机。

2.2 红外图像跟踪处理、电视跟踪处理技术

红外图像跟踪处理、电视跟踪处理器属于红外跟踪仪、电视跟踪仪的核心部分, 可结合自动控制、人工智能、信息处理、模式识别等多个部分, 促使图像自动识别目标系统的形成, 将目标位置信息提取出来, 对运动目标自动跟踪。图像跟踪处理器具备数据综合、目标识别、目标检测等多个功能, 可对目标偏离光轴方位角进行测量, 并计算高低角的具体值。

就红外图像、电视跟踪处理器的功能而言, 包含匹配相关、跟踪控制、智能决策、特征抽取、目标分割五个功能。所谓特征抽取, 就是指将被识别对象特征提取出来, 便于输入计算机内进行处理, 描述被识别对象。在跟踪期间, 伴随跟踪环境的不断变化, 可将目标特征相关性计算出来, 对跟踪状态、跟踪模式自动选择, 确保系统跟踪的稳定性。跟踪控制可将跟踪目标的滤波、角误差信息计算出来, 使跟踪的稳定性、精准度提升, 除此之外, 还需给予记忆跟踪。匹配相关要充分发挥图像相关技术的作用, 将图像目标配准点计算出来, 在近距离目标跟踪、复杂目标跟踪环境下能够被应用。

2.3 激光信息处理中的核心技术

在跟踪系统设计中, 抑制干扰的最基本方法就是距离跟踪回路, 就火控系统而言, 其所应用激光测距仪大多都为低空目标、近程测距, 在该区域中, 近地面反射杂波、大气气溶胶散射、大气散射等, 可经光电探测器, 进至接收通道中, 接收器噪声控制电路无法彻底抑制噪声, 有部分噪声进至主回波通道内, 对真实目标测距产生了较大影响。为此, 必须于噪音中, 将真实目标信息提取出来, 尽量提高目标距离测量的准确性, 通过对距离跟踪回路进行有效设计, 可将这一问题解决。

2.4 伺服控制

伺服控制可引导红外图像、电视跟踪处理器的运行, 一旦对目标搜索成功后, 可给予智能化图像处理, 在满足图像跟踪的条件下, 利用图像跟踪处理器, 可获得光轴角误差, 当系统跟踪误差低于一定值, 且符合激光测距条件时, 便能够对激光测距进行发射。伺服控制获取瞄准线偏差量值后, 需对其进行处理、解释, 然后将其转变为模拟信号, 提供至伺服转台电路, 驱动伺服执行机构需实施搜索、归零、跟踪等功能。伺服控制具备多种功能, 例如要对火控台指令信息进行接收, 并且结算信息处理机所提供的数据, 还需将目标角位置误差输出, 提供至伺服控制电路等。

3 结束语

目前, 我国对光电跟踪系统信息处理技术的研究不断深入, 人们已经意识到了该技术的应用价值。本文首先分析了光电跟踪系统的具体组成与工作原理, 然后对光电跟踪系统信息处理技术工作原理进行了详细探讨, 便于人们对光电跟踪系统信息处理技术的了解程度增强, 有利于为日后该技术的应用提供依据。

参考文献

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[2]官伯林.三轴光电跟踪系统跟踪策略和控制研究[D].西安电子科技大学, 2012.

[3]刘国华.光电跟踪系统信息处理技术研究[J].科技创新导报, 2010, 08:2-3.

[4]包启亮.光电跟踪系统高精度控制技术[D].电子科技大学, 2004.

[5]翟园林.轻型通用光电跟踪平台跟踪控制系统设计[D].中国科学院研究生院 (长春光学精密机械与物理研究所) , 2012.

光电处理篇6

常用处理物理实验数据的方法有逐差法、加权平均法、最小二乘法、作图法等, 但这些方法都不可避免地要进行一系列的人为计算, 进而存在一些人为因素所造成的误差, 随着计算机技术的飞速发展, 应用软件进行实验数据的处理已经得到教学、科研人员的广泛关注。目前常见的方法是使用自编程序或者excel、Origin等软件进行数据处理。但自编软件往往存在功能单一、可视化功能差的不足。Excel软件虽功能强, 但是对实验数据处理的针对性不强, 数据分析能力较弱。经过反复研究和实践, Origin软件比较适合用于对大学物理实验数据的处理、分析和可视化表示。

1 Origin软件简介

Origin软件是由美国Microcal公司推出的, 具有简单易学的特点, 再加上其采用直观、图形化、面向对象的窗口菜单和工具栏操作, 目前已经成为了公认的最快、最灵活、使用最容易的数据分析绘图软件。

Origin软件的功能主要体现在两个方面, 分别是数据分析和绘图。数据分析对工作表和绘图窗口分别提供了不同的功能, 在工作表窗口中提供了数据的排序、调整、计算、统计、相关、卷积、解卷、数据信号处理等功能, 还可用内置的labtalk语言编程对数据集进行操作。Origin的绘图是基于模板的, 本身提供了几十种二维和三维绘图模板, 利用Origin软件可以绘制散点图、点线图、柱形图、条形图、饼图, 以及双Y轴图等。另外, 在绘图窗口中还提供了数学运算、傅里叶变换、图形变换、平滑滤波、各类曲线拟合等功能, 同时Origin还提供了很多的定制功能和各种接口, 如此一来用户可以根据自身的需求选择所需的函数和绘图模板等, 不仅有利于各种数据库软件、办公软件、图像处理软件方便的连接, 也有利于用户的扩展功能和二次开发。

2 实例:Origin软件在“光电效应及普朗克常数测定”实验数据处理中的应用

2.1实验简介

“光电效应及普朗克常数测定”实验原理如下:在实验中, 频率为的光线照射到光电管阴极上, 即有光电子在阴极逸出, 产生光电效应现象。由爱因斯坦光电方程及光电效应的规律, 经推导可得到:

其中, Us是截止电压, h是普朗克常数, e是电子的电量e=1.60×10-19C, v0是“红限”频率, v是入射光频率。试验中, 如果我们用不同频率v的光照射光电阴极K, 分别测出他们的伏安特性曲线, 并且从中找出对应的截止电压Us, 再利用Us作出Us-v关系曲线, 如果得到的是直线, 就验证可爱因斯坦光电方程的正确性, 而且可以根据直线的斜率k求出普朗克常数h, 应用还可以绘制多条曲线同图, 如图1。

2.2用Origin软件对不同波长下的频率与截止电压关系曲线进行线性拟合

用Origin软件可对实验数据作直线拟合, 不用编程, 只要输入测量数据, 简单操作即可获得直线拟合的全部结果, 并能绘制出拟合直线图。

用拐点法在伏安特性曲线上找到不同波长的截止电压。在Origin软件用户界面下, 把数据输入到工作表, 利用菜单栏的“Tool>Linear fit”绘制出线性拟合直线。通过方程各参数及相关系数的最小二乘法计算结果与软件结果比较 (见表1) , 表明该软件的计算结果准确可靠, 教员还可以针对不同学员的进行比较, 从中了解学员的实验情况, 并有针对性地要求学员查找原因、分析影响实验的因素。其中最小二乘法公式如下:

3 小结

应用Origin软件强大的绘图功能和数据分析功能可以很快捷的进行物理实验数据的处理。Origin软件在光电效应及普朗克常数测定实验中的具体应用表明该方法的有效性、便捷性。计算分析过程无需编程和手工计算, 更是减少了人工操作产生的误差。

摘要：首先简要介绍了Origin软件的特点、功能和使用方法, 其次以“光电效应”实验为例, 给出Origin软件进行实验数据处理的具体方法并说明该方法的有效性。

关键词：Origin,数据处理,光电效应

参考文献

[1]胡素梅, 陈海波.基于Origin的牛顿环实验数据处理方法[J].吉首大学学报, 2006, 27 (6) :50-52.

[2]周剑平.精通Origin[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2004.

光电处理篇7

光电技术的研究内容可以分为光电基础技术和光电信息技术两部分。光电基础技术体系是多门学科为基础, 以器件物理技术为依托, 如高光电转换效率的太阳能电池、高速低噪的PIN与APD二极管、高像素与高图像质量的CCD与CMOS图像传感器等基础光电器件的研制。光电信息系统技术包括了光电信息的产生、获取、变换、传输、处理和控制等过程。光电技术在现代科技、经济、军事、文化、医学等领域发挥着极其重要的作用, 以此为支撑的光电子产业是当今世界各国家争相发展的支柱产业, 是竞争激烈、发展最快的信息技术产业的主力军。随着光电技术的迅速发展, 半导体激光器、千万像素的CCD与CMOS固体图像传感器、PIN与APD光敏二极管、LED、太阳能电池、液晶显示等在工业与民用领域随处可见, 红外成像技术已经广泛应用于军事和工业领域。

光电技术的基本功能是将光学参量或非光学参量进行光电转换, 完成工业检测、军事光电对抗、红外探测、控制跟踪等。光电技术在光通信、大容量光存储、生物工程与医学、工业在线检测、危险环境检测、遥测遥感、光纤传感、精密计量、太赫兹波技术等方面有着广泛应用。下面着重介绍光电技术在光电对抗上的应用及发展趋势。

各种基于光电技术的武器系统被应用于现代信息化战争中。在光电武器装备的较量中, 出现了一种全新的作战手段, 这就是——光电对抗 (Electro-optical Countermeasure) 。敌对双方在光波段范围内, 利用光电器材和设备, 侦查告警光电制导武器和光电侦查设备等光电武器, 并实施干扰, 使敌方武器降低、削弱或完全丧失作战效能。同时, 利用光电器材和设备, 从而有效地保护己方光电设备和人员免遭敌方的侦查告警和干扰。光电对抗是技术可以分为光电侦察与反光电侦察、光电干扰与抗光电干扰等, 如图1。

1 光电侦察

光电侦察 (Photoelectric Detection) , 主要是搜索、截获、测量、分析、识别以及光电设备测向、定位敌方辐射或散射的光谱信号, 以获取敌方光电设备类型、位置、参数、功能、用途, 及时提供情报并发出警告。光电侦察分为被动、主动侦察。利用各种光电探测装置截获和跟踪敌方光电装置的光辐射, 并加以分析识别, 从而获取敌方目标信息情报的一种手段, 叫做光电被动侦察 (Passive Detection) , 如激光告警、红外告警、紫外告警和光电综合告警等。利用敌方光电装备的光学特性而进行的侦察, 称为光电主动侦察 (Active Detection) , 即向敌方发射光束, 再对反射回来的光信号进行探测、分析和识别, 从而获得敌方情报, 如激光雷达、激光测距机。

2 光电干扰 ( Photoelectrici ty Interference)

采取某些技术措施可以破坏或抑制敌方光电设备的正常工作, 其称为光电干扰, 这种手段同时也可以保护己方目标。光电干扰分为有源干扰 (Acti ve Jamming) 和无源干扰 (Passive Jamming) 两种方式。有源干扰是利用己方光电设备发射或转发敌方光电设备相应波段的光波, 对敌方光电装备进行压制或欺骗干扰。如红外干扰机、红外干扰弹、强激光干扰和激光欺骗干扰。无源干扰是利用特制器材或材料, 反射 ( Reﬂection) 、散射 ( Scattering) 或吸收 ( Absorption) 光波能量, 或人为改变己方目标的光学特性, 使敌方光电装备效能降低或被欺骗而失效, 以保护己方目标为目的的一种干扰手段, 如烟幕 ( Smokescreen) 、光电隐身 (Electro-optic Steal thy) 和光电假目标。

3 反光电侦察

反光电侦察就是抓住光电系统的薄弱环节, 使敌方的光电侦察装备无法看见己方的军事设施。主要方法有遮挡和欺骗、伪装与隐身。反光电侦察的具体技术包括烟幕、假目标、伪装 ( Camouﬂage) 、隐身、摧毁与致盲、编码技术和改变光束传输方向等。

4 抗光电干扰

抗光电干扰是在光电对抗环境中为保证己方光频谱而采取的行动。其在己方目标上, 通过采取光电防护材料、抗干扰电路等措施, 衰减或过滤敌方发射的强激光或其他干扰光波, 保护己方设备或作战人员免遭干扰和损伤。它包括反多光谱技术 (Multispectral Technique) 、隐身技术、信息融合技术 (Information Fusion Technology) 、自适应技术 (Adaptive Technology) 、编码技术、选通技术等。

随着信息技术技术、军用光电技术的发展, 光电制导武器及光电侦察设备的性能不断完善, 对重要军事目标以及军事设施将构成严重威胁, 在信息化的战争中应用日益增多, 因此, 世界各军事大国对光电对抗装备的研制和光电对抗技术的发展高度重视。其发展趋势主要表现在:多光谱对抗技术应用更加广泛;光电对抗手段向多功能方向发展;硬摧毁与软干扰相结合成为一种重要的研究途径;探索新型对抗技术与体制成为光电对抗技术研究热点;光电对抗的综合一体化和自动化;多层防御全程对抗;空间光电对抗;光电对抗效果评估。

参考文献

[1]王洋等.光电对抗技术[J].红外与激光工程, 2006 (10) .

光电处理篇8

多个文献论述了多光轴不平行性的室内测量方法[1,2,3]。高文静等研究了大口径平行光管在光轴平行性测量的应用[4]。史学舜等提出了一种光电跟踪仪光轴一致性测量装置[5]。在野外环境下,李建超等设计了激光可见光两光轴检测装置[6]。文中设计利用集成化光电靶标,对光电跟踪设备的空间分辨角度、光轴一致性和最大作用距离等参数的外场标校进行了研究。

1 集成化光电靶标的组成和原理

集成化光电靶标包括电视无源标、电视有源标、红外有源标、激光无源标和激光有源标等,主要用于远场对准和标校,精度和稳定度较高,可以对电视、红外、激光等光电设备进行标校。

图1为集成化光电靶标的组成及原理图[7]。其中,红外有源标相当于一个可以精确调节温度的黑体。激光无源标相当于角反射体,电视有源标一般由带定向反射镜的可见光源构成,激光有源标发射激光引导信号,对被测设备进行引导,使其对准靶标。以红外有源标为基准,其光轴作为系统光轴,几个分靶标之间光轴平行。各靶标固定级联在伺服转台上,可以实现不同角度的调节。

2 利用光电靶标对光电跟踪设备的标校

集成光电靶标按照严格的标准进行安装,其水平度、光轴一致性等指标要求严格。一般这种靶标是为了远场光电设备的校准设立,通常建在海拔高、视野开阔、可视性好的位置。

2.1 最小可分辨温差MRTD

针对红外热像仪的最小可分辨温差检测,通常采用标准的周期测试图案,4杆,每杆纵横比7:1。图2为周期测试靶示意图。

红外靶标的研究比较成熟[8,9]。采用一种可进行温度调节的标准黑体靶板,形状为正方形,温度调节精度为1o。采用在辐射面覆盖周期测试板的方法测量,距离选择为500 m。周期测试板采用杆镂空的绝缘不透明材料,调节红外靶标温度,使其与周期测试板温差由负到正逐渐变化。光电跟踪设备红外热像仪对准周期测试板,用小视场测量,使测试板在红外热像仪上成比较大的像,红外图像处理后能分辨出测试杆时,这个温差即为最小可分辨温差。

2.2 空间分辨角

测量空间分辨率在近场一般采用如图3所示的逐次加宽的方形杆,采用百分比分辨率表示空间分辨特性。百分比分辨率的定义:R=Ab/A,Ab为对某一特定尺寸的杆,仪器测出它与背景板之间的峰-峰值;A为环境板和目标源之间仪器测出的峰-峰值。改变被测系统与靶板之间的距离,就可以得到百分比分辨率和瞬时视场之间的关系,θ=S/L,S为靶标尺寸。

在外场测试中,近距离测量,选择空间分辨率板,材质选择不透明的绝缘材料,其中的方形杆用镂空孔替代。镂空分辨率板固定在红外有源标的前面,方形杆和周围形成温度差。光电跟踪设备对准靶标,对获得图像进行处理,得到最小可分辨间隔S,并以高度仪记录设备布站高度,以激光测距测出与靶标距离L,就可以得到最小可分辨率θ=S/L。改变与靶标之间的距离,可以得到不同的θ。理论上,最小分辨率不随距离变化,但是由于测量误差等原因,在较远距离测得的最小分辨率准确度高。空间分辨率测试布站示意图如图4所示。

2.3 光轴一致性标校

设红外视场中心与系统轴重合。以红外热像仪的视场中心作为基准,采用质心方式,图像中心对准红外有源标并稳定跟踪;记录红外图像,同时记录电视图像,以电视通道测量红外有源标和电视标之间的角度;测量系统对激光无源标可以稳定测距,靶标激光探测器可准确探测测距信号,则认为激光轴与红外轴平行。布站方式与分辨率测试相同。

以最小视场为例,容易计算得红外有源标与电视标都在视场内,于是两个标在各视场都能成像。如图5所示。

当d=0.3 m,R=3 km,α=0.005 7o=0.1mard,β也是这个量级。电视最小视场为1°,582个像素,所以红外和电视通道光轴平行时测量目标位置相差

l=11d,即β=10α时,红外和电视标垂直距离为36个像素,此时两光轴平行。如图6所示。

不同距离测得数据如表1所示。

从以上理论计算可知,在较近距离,电视和红外通道对同一目标的位置测量差别明显,距离越远,这种差别越小。

2.4 最大作用距离

对于光电跟踪设备,其通过红外成像或电视跟踪目标,其作用距离取决于目标的辐射能量和目标的大小,分为探测距离和识别距离。

目标对红外系统光学入瞳中心的张角小于系统的瞬时视场角时,可视为点源,对于热成像系统,只要目标像占据探测器的一个像元,并且信号足够大就可予以探测。无背景辐射下的作用距离为[10]

均匀背景下的作用距离表示为

其中,Lt为目标辐射亮度;At为目标的有效辐射面积;A0为红外光学系统有效接收面积;Ad为探测器光敏面积;D*为探测器探测率;D*max为探测器最大探测率;Δf为探测器电路带宽;Us为信号幅度;Un为均方根噪声幅度;k为红外系统对实际辐射体辐射功率的利用系数,正比于大气透过率;Lb为背景辐射亮度;kb为背景辐射功率的利用系数;(噪声等效功率)。到达最大作用距离探测时,信号幅度达到一个最小值。式中的变量仅仅是R和Ltk-Lbkb,可以得到

背景辐射在目标面和探测器面可以看作是相等的,即Lbkb为不变量。目标辐射在探测器上的能量可以用本身的能量辐射与大气透过率的乘积来表示

对固定探测器,目标成像灰度H与辐射量Ltk-Lbkb的关系确定。

实际测量时,首先确定透过率与距离的关系。固定红外有源靶标的温度,结合图所示,探测距离由小到大,每隔一个距离测量一个灰度,直至目标与背景不能分辨。红外有源标在图像上随距离成像灰度不同,每个距离上的接收能量即可得到,可以根据接收能量与距离关系,进行曲线拟合得到透过率与距离的关系。

固定测试距离,改变红外有源靶的温度,根据探测到的辐射量的变化可以确定背景辐射Lbkb

不同的目标有不同的辐射特性,其红外表征由温度决定。调节红外有源标的温度,在每个温度上,按照距离由小到大进行探测,直到目标和背景不能分辨,得到每个温度辐射下的作用距离。测试红外热像仪在不同目标辐射下的作用距离。

作用距离包括探测距离和识别距离。探测距离是指在某一个像元上能够有能量响应时的距离,识别距离则是在多个像元上有响应时的距离,响应的像元能够表达出某型目标红外特征[11]。

3 结论

文中利用集成光电靶标,在外场条件下,对光电跟踪设备的多种指标的标校方法进行了研究。对于实际测量误差做了修正。测量采用了像素分析的方法,光轴平行度测量精度优于0.2 mrad。

摘要：为了提高光电跟踪设备测量精度,设计利用集成化光电靶标,对光电跟踪设备的多个参数的外场标校方法进行研究。标校涉及电视、红外、激光测距等多个部分,采用像素分析的方法,可以较精确地对光电跟踪设备的多个指标进行标校和误差修正,并给出了某些参数的修正结果。其多光轴平行性优于0.2 mrad。外场标校贴近实际,具有较高置信度。

关键词：光电靶标,光电跟踪设备,标校方法,误差修正,光轴一致性

参考文献

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[3]鬲滨,刘朝晖,侯年仓.多光学测试设备光轴不一致性测量计算的研究[J].科学技术与工程,2007.21(7):5539~5543.

[4]高文静,窦茂森,李金亮.大口径平行光管在多光轴探测器光轴平行性测量中的应用[J].光电技术应用,2009,24(4):32-40.

[5]史学舜,胡光亮,崔鹏,等.光电跟踪仪光轴一致性测量装置[J].宇航计测技术,2012,32(1):45-48.

[6]李建超,高明,苏俊宏.外场激光可见光光轴检测装置[J].激光与红外,2011,41(3):293-297.

[7]郑均杰,张镭,李杰然.光电综合标校系统光轴平行度标校方法[J].舰船电子对抗,2011,35(5):47-49.

[8]许伟,刘丽.红外靶标的研制与应用[J].光电技术应用,2004,19(3):19-24.

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[10]梅遂生等.光电子技术[M].北京:国防工业出版社,2008:178-181,324-325.

[11]姜宏斌.舰载红外警戒系统中的距离估算[J].红外与毫米波学报,1999,18(6):438-441.

光电建筑:助推光伏业篇9

正遭受“寒冬”考验的光伏产业，似乎看到了“春天的脚步”。

可再生能源“十二五”发展目标的确定、“十二五”建筑节能专项规划（征求意见稿）的公布、太阳能光电建筑补贴额度的提高，一系列政策利好给国内光伏发电业转暖留下了无限的想象空间。

多数专家认为，中国在建筑领域推广应用可再生能源总体上仍处于起步阶段。据测算，目前可再生能源建筑应用量占建筑用能比重在2%左右，这与中国丰富的资源禀赋相比、与快速增长的建筑用能需求相比、与调整用能结构的迫切要求相比都有很大的差距。

中投顾问发布的研究报告显示，太阳能光电建筑属于分布式能源，符合世界能源发展的新趋势，推广潜力巨大。目前国内的光伏企业主要聚焦于大规模的光伏电站，往往忽略了更具前景的光电建筑。

据统计，中国现有480亿平方米建筑面积，如果在其中的10%建立光电建筑一体化系统，将形成5亿千瓦太阳能电池需求市场。

光电建筑意义重大

随着中国工业化和城镇化的加快，建筑用能迅速增加。国民经济和社会发展第十二个五年规划指出，2010年中国城镇化率为47.5%，“十二五”期间仍将保持每年0.8%的增长趋势，到“十二五”末期，将达到51.5%。按“十一五”期间城镇每年新建建筑面积推算，“十二五”期间，全国城镇累计新建建筑面积将达到40~50亿平方米。

如何确保这些建筑符合节能标准，提高建筑能源利用效率，扩大可再生能源在建筑领域的应用比重，无疑是一项非常重要而紧迫的战略任务。中国太阳能资源丰富，开发利用太阳能是调整能源结构的重要抓手。

业内人士指出，“从发展趋势来看，只要资源和条件允许，电力用户未来都有可能安装小型发电系统，在城市的建筑屋面和空闲场地、农村的荒山荒坡和农民的房前屋后等地方，都可以建设光伏发电站。中国如果人均建设1个千瓦的光伏发电，全国总计就会超过10多亿千瓦，而每千瓦光伏发电系统仅需安装几平方米的太阳能电池板。德国目前的太阳能光伏发电已达到2500多万千瓦。”

近年来，中国光电产业快速发展，已经成为世界第一大太阳能电池生产国，但目前国内市场需求不足，过度依赖国际市场，加大了市场风险。推动光电建筑在国内市场的应用，不仅可以促进中国光电产业的健康发展，也是发展低碳经济、实现可持续发展的现实选择。

有专家表示，长期以来，人们只关注建筑空间的大小、功能的布局等外在因素，而对建筑本身是否节能环保则有所忽视，建筑的节能低碳与人们的生活息息相关。

当前太阳能光电建筑应用主要为太阳能屋顶、光伏幕墙等光电建筑一体化。在中国，光伏建筑一体化在2006年9月30日深圳太阳能学会年会上首次提出。

“国内大规模推动太阳能应用建筑领域，虽然相比欧美国家晚了近30年，但终于开启了中国光电建筑的大门，是一件具有划时代意义的大事。”中国建筑金属结构协会门窗幕墙委员会专家班广生指出。

光伏建筑一体化是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力。根据光伏方阵与建筑结合的方式不同，光伏建筑一体化可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合BAPV（Building Attached PV）。这种方式是将光伏方阵依附于建筑物上，建筑物作为光伏方阵载体，起支承作用。

另一类是光伏方阵与建筑的集成BIPV（Building Integrated PV）。这种方式是光伏组件以一种建筑材料的形式出现，光伏方阵成为建筑不可分割的一部分，如光伏瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。

据了解，光电建筑一体化系统一般由太阳能电池板、汇流箱、控制器、直流配电柜、光伏逆变器、交流配电柜等组成。系统真正的主脑是逆变器，电流质量的好坏都由它来决定。

政策扶持力促应用

从2009年3月，国家启动光电建筑扶持政策以来，已经连续实施了“太阳能屋顶计划”、“金太阳示范工程”、“太阳能光电建筑应用示范工程”等项目，力图通过财税等政策杠杆的引导作用，形成政府引导、市场推进的机制和模式，加快光电规模化应用和商业化发展。

国家能源局总工程师吴贵辉2011年4月28日表示，中国已经启动了金太阳和屋顶项目，工程合计已达140多万千瓦，预计到2015年，中国太阳能发电装机容量将达到500万千瓦。

据统计，截至2010年底，财政部会同住房城乡建设部共实施了386个可再生能源建筑应用示范项目、210个太阳能光电建筑应用示范项目、47个可再生能源建筑规模化应用城市、98个示范县，中央财政共安排补助资金近百亿元。全国光电建筑应用已建成及正在建设的装机容量达127.15万千瓦。

而据公开数据，全国并网太阳能发电装机规模去年底已达到214万千瓦，同比增长723.4%。中国电力企业联合会统计信息部主任薛静认为，中国太阳能发电除了并网以外，还有一部分离网的，其规模据估计接近150万千瓦左右，主要应用在西藏游牧的蒙古包照明、偏远地区农村的住家照明、城市郊区的清洁能源循环利用示范区、建筑楼群的能源利用微循序系统等等。所以包括离网、并网，全国太阳能发电装机规模大概在400万千瓦左右。今后，随着住建部进一步推动建筑物分布式太阳能利用成效的显现，相信离网太阳能发电规模也将快速发展。

去年底，财政部、住建部出台2012年太阳能光电建筑应用示范“新政”。通知表示，今年光电建筑应用政策向绿色生态城区倾斜，向一体化程度高的项目倾斜。鼓励在绿色生态城区的公共建筑及民用建筑集中连片推广应用光伏发电。绿色生态城区应当以宜居、绿色、低碳为建设目标，以居住功能为主，把太阳能光伏发电等可再生能源建筑应用比例作为约束性指标，绿色建筑应达到一定比例，从整体上实现资源节约利用与生态环境保护。

太阳能光电建筑一体化应用示范项目，依托博物馆、科技馆、体育馆、会展中心、机场航站楼、车站等建筑项目，应用一体化程度高的建材型、构件型光伏组件，光伏系统与建筑工程同步设计、同步施工，达到光伏系统与建筑的良好结合。建筑本体应达到国家或地方建筑节能标准。

特别需要关注的是，对建材型等与建筑物高度紧密结合的光电一体化项目，今年的补助标准暂定为9元/瓦，比去年提高3元；对与建筑一般结合的利用形式，补助标准暂定为7.5元/瓦。

行业分析师对此认为，今年国家对太阳能光电建筑补贴政策的加码，将加快启动光伏应用市场，大幅增加对光伏组件的需求，促进光伏行业尽早走出低迷现状。

另外，可再生能源“十二五”规划、“十二五”建筑节能专项规划（征求意见稿）等提出的相关目标，将对光电建筑和太阳能光伏行业未来几年的发展起到重要推动作用。

到2015年，中国太阳能发电将达到1500万千瓦，年发电量200亿千瓦时，比最初的500万千瓦足足增加了两倍。国家能源局副局长刘琦说，“十二五”期间中国可再生能源的发展重点之一是，完善光伏发电补贴政策，支持分布式光伏发电的应用。

建筑节能领域到“十二五”末要形成1.16亿吨标准煤节能能力。力争新增可再生能源建筑应用面积25亿平方米，在“十一五”约4000万平方米示范面积基础上提高60多倍。形成常规能源替代能力3000万吨标准煤。

市场推广尚需时日

太阳能光电建筑一体化可以使人们更直接地感受和分享光伏所带来的绿色能源，具有诸多优势和好处：节省大量电站建设土地；避免长距离电力输送与损耗，减少电网中间环节，节省电网的投入；技术上比较容易实施，发电量小，不会对电网造成冲击；在公网供电不足的情况下，光伏还可以作为补充电源缓解电网压力。

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据测算，一栋民用住宅，在屋顶铺设太阳能电池板，实现光电建筑一体化，可以自发电40度。如果这栋房子原来要从大电网买100度电，现在只要买60度电即可。

如果在全国范围内推广分布式光伏发电，意味着大电网的供电将减少40%，相当于节省28%煤电，也可使火电厂减少近三成，这对节能减排将大有裨益。

虽然光电建筑一体化减排效益明显，但目前建成的项目都处在示范阶段。“脱离示范阶段，真正市场化推广恐怕还需要一段时间。”唯绿建筑节能科技有限公司市场总监齐亚超说。该公司负责北方工业大学国家级太阳能光电示范项目的施工。

目前中国大部分光电建筑一体化项目都是自发自用，发出的电量并没有上网，不能进行买卖，这就意味着多余电量不会产生经济效益。

齐亚超表示，装机容量较大的项目可以考虑并网，但装机容量小的还是采用用户侧并网最合适。

财政部和住建部在《关于组织实施2012年度太阳能光电建筑应用示范的通知》中也要求，光电建筑应用示范项目，特别是太阳能光电建筑应用集中示范区，应优先采用用户侧并网方式，实现光伏发电自发自用，并推广微电网并网技术，提高光伏发电对现有电网条件的适应能力。

去年6月底正式开通的京沪高铁南京南站，其屋顶是目前全球最大单体光伏建筑一体化（BIPV）项目，项目装机容量10.67兆瓦，一期6.98兆瓦，运营期为25年。工程技术人员算了一笔账，据测算，25年可发电2.28亿千瓦时，相当于节约原煤8.5万多吨，从而起到积极的环保示范作用。据南京市发改委有关负责人介绍，投资建设这一项目，看中的正是新能源利用推广的意义和前景。

然而该屋顶光伏发电系统至今依然闲置，春运期间楚楚“冻人”。中电电气的项目负责人、南站方面负责人在谈到南京南站屋顶的光伏发电项目时不约而同地提到，南站光伏发电机组至今未能使用，主要原因是并网问题没有解决。

关于光电并网问题，班广生认为，光电并网在国外已经实施多年，国内设备也基本能够满足要求，系统集成技术上主要体现在追求转化率和稳定运行方面。问题在于，光电建筑补贴示范项目明确为自发自用，即低压端并网。从目前的投资效益来看，电价相对较低的西部地区投资配套资金回收期长，投资效益差。比如西北某省的工业用电仅为0.3元/kWh，甚至远低于内陆地区的生活用电电价。所以因地制宜，发挥地区效益优势，应该考虑将补贴项目的重点放在太阳能资源较为丰富、同时缺电的北方和东部及南方沿海地区，而西北部则以地面电站为主的规模性太阳能发电。

泰豪科技是国内首家以建筑智能化为主业的上市公司，光伏建筑是该公司的主打业务之一。早在2009年，该公司便组建了太阳能电源技术发展公司，正式进军太阳能领域。泰豪集团董事长黄代放对光伏建筑前景一向看好，并预测太阳能以及相关节能产品收入将以每年100%的速度增长。

泰豪科技企图在光伏建筑上找到新的盈利点，但是，据报道，光伏建筑业务并未给泰豪科技带来回报。公开报表显示，近几年，公司每股收益连年递减，2010年净利润同比减少44.83%，2011年前三季度同比减少12.57%。

光电建筑市场为何不给力？北京泰豪智能科技有限公司节能事业部高级工程师杜彤曾表示，“光伏建筑发出的电是自发备用还是上网？上网后电价又该如何计算？这是问题之一。”

由于光电建筑是分布式电源，目前中国还没有形成上网收购机制，电网公司不知如何购买光电建筑发出的电，更谈不上光伏定价。

有专家指出，中国分布式发电之所以受到严重制约，固然有技术方面的问题，但更多的是政策问题和电力管理体制问题。要促进分布式可再生能源发电的发展，必须对电价政策和电力管理进行改革。

杜彤也表示，光电建筑属于新能源应用项目，靠政府补贴予以引导，目前还未打开市场，尽管相关技术已经较为成熟，但投资回报还需一定时间。他分析认为，光电建筑在国内推广应用是有一定适用条件的，与建筑的外观、各地的光照、发电的有限性等各种因素有关。

《光电工程》征稿简则篇10

1 征稿范围

主要刊登在光电科学技术与工程领域具有创新性的研究快讯、研究论文及介绍国内外最新研究进展的综述, 主要包括:自适应光学、微细光学技术、空间光学、工程光学、生物光学、光通信、信号与信息处理、光电捕获跟踪测量技术、光电控制技术、激光技术、薄膜光学、光电计量和测试技术、先进光学制造和测试技术以及其他光电方面的高新技术。

研究快讯:快速 (1~3个月可刊出) 报道上述领域有创新性的研究成果。来稿以研究快讯形式发表后, 欢迎在本刊上另行发表全文。来稿请注明“研究快讯”并附函说明需要快速刊出的原因。

研究论文:刊登创新、系统、完整的研究论文。

综述:发表相关领域国内外最新成果和动态的综述文章, 以专家约稿为主。

2 投稿方式

本刊通过网上投稿, 网址http://www.gdgc.ac.cn。投稿时请一定注明作者真实姓名、单位、详细通信地址、联系电话、邮政编码、电子信箱和研究方向。编辑部有权对来稿进行删改。

3 文字要求

文稿内容具有创新性、科学性或实用性。要求论点明确、方法合理、结果可靠、文字精练、用词规范、图表清晰。来稿应含中英文题目、中英文摘要 (说明研究目的、创新试验方法、研究成果和最终结论等, 重点是方法创新和成果结论。中英文摘要对应, 中文摘要要求不少于200字, 英文摘要最好在150个实词左右) 、关键词 (三个以上) , 作者姓名给出汉语拼音, 中文题目限定20字之内。摘要和正文中的缩略词在第一次出现时都必须写出全称, 后附缩略词。

4 图表

图表要具有自明性, 图表本身给出的信息能说明所要表达的问题;数据资料引用要严谨确切, 防止错引或重引, 避免图和表重复反映同一组数据;图题、表题中英文对照, 图、表中的注释用英文表示;表题放在表格上方。插图线条要均匀, 勿过粗或过细;纵横坐标要给出物理量和单位;照片用黑白图形, 要求图像清晰、层次分明、反差适中。

5 量和量单位

正文和图表中的度量单位应使用国家公布的统一标准和单位符号, 对oA, 乇 (Torr) 等废弃单位, 必须折算成现行标准。

6 参考文献

参考文献附在文后, 并按文中引用的先后顺序编号。未公开发表的资料请勿引用。文献著录要准确, 著录格式如下:

期刊文章:[序号]主要责任者.文献题名[J].刊名 (外文可缩写) (外文期刊需添加ISSN号) , 年, 卷 (期) :起止页码.

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