紫外线技术

紫外线技术（共11篇）

紫外线技术 篇1

1 紫外线消毒技术应用原理

紫外线, 英文名Ultravioletray或Ultravioletradiation, 简称UV, 是由德国科学家里特发现的, 紫外线是电磁波谱中波长从100~400nm (纳米) 辐射的总称。紫外线是一种肉眼看不见的光波, 波长范围为100~40nm (纳米) 存在于光谱紫外线端的外侧, 故称之为紫外线, 依据不同的波长范围, 被割分为A、B、C三种波段, 其中的C波段紫外线 (UVC) 波长在240~260nm之间, 为最有效的杀菌波段, 其中杀菌能力最强是253.7nm波长。C段紫外光是最易被DNA (核糖核酸) 吸收, 当水中的细菌、病毒、藻类生物等受到一定剂量的紫外C光照射后, 其细胞的DNA、RNA结构被破坏, 细胞复制、转录封锁受到阻碍, 从而引起其内部蛋白质和酶的合成障碍, 细胞再生无法进行, 从而达到水的消毒和净化的目的。

2 紫外线杀菌效果

1878年人类发现太阳光中的紫外线具有杀菌消毒作用。人类对紫外线消毒技术在城市污水处理中的应用则始于20世纪60年代中叶, 经过几十年的研究与发展, 在国外各个领域得到了广泛的运用。UVC水消毒技术对细菌病毒以及其它致病体的消毒效果已得到全世界的公认。UVC水消毒技术具有下列明显的优点。能杀死一切微生物, 包括细菌、结核菌、病毒、芽孢和真菌等, 除去率99.99%以上。表1是紫外辐射强度30m W/cm2对常见细菌杀菌效率表。

3 紫外线水中消毒技术的应用

1970年美国环保局完成了第一个污水紫外线消毒的示范工程, 现已在美国和加拿大普遍应用。紫外线消毒技术作为物理消毒方式的一种, 具有广谱杀菌能力, 无二次污染, 经过40多年的发展, 已经成为成熟可靠高效环保的消毒技术, 在国外各个领域得到了广泛的运用。

3.1 紫外线水处理设备分类

紫外线消毒设备根据紫外灯类型可分为:低压灯系统, 低压高强灯系统, 中压灯系统。其中低压灯系统是指紫外消毒设备中单根紫外灯输出功率为30W~40W, 它主要用于小型水处理厂或低流量水处理系统的应用。低压高强灯系统指紫外消毒设备中单根紫外灯输出为100W左右, 它主要适用于中型污水处理厂的应用。中压灯系统指紫外消毒设备中单根紫外灯输出在420W以上, 它主要用于大型污水处理厂和高悬浮物, 紫外线穿透率 (WT) 低的水处理系统。

紫外线消毒设备按水流边界的不同分为敞开式和封闭式, 其中敞开式主要有明渠式紫外线消毒设备, 封闭式主要有压力式管道式消毒设备。, 其中明渠式紫外消毒设备主要应用于市政污水、中水回用、自来水深度净化和其它工业领域。压力管道式紫外消毒设备主要应用于水产养殖用水、食品加工用水、医药用水等消毒。

3.2 紫外线水消毒设备有效剂量指标

紫外消毒技术因其具有操作简单、无有害副产物、经济高效等优势, 在污水处理中越来越广泛被应用。但它无剩余消毒能力, 微生物在光照条件下进行修复而实现复活, 从而导致出水微生物数量增多。为保证达到良好的消毒效果, 必须保证紫外的剂量。按照GB18918要求二级标准和一级标准的B标准, 紫外线有效剂量不应低于15m J/cm2。一级标准的A标准, 紫外线有效剂量不应低于20m J/cm2, 紫外线消毒作为生活饮用水主要消毒手段时, 紫外线有效剂量不应低于40 m J/cm2。紫外线消毒作为城市杂用水主要消毒手段时, 紫外线消毒设备在峰值流量和紫外灯运行寿命终点时, 紫外线有效剂量不应低于80m J/cm2。

3.3 紫外线水消毒设备第三方生物验定剂量验证

平均剂量是平均紫外光强乘以平均辐照时间的值。但事实上, 这个值和真正生物验证实验测量出来紫外消毒反应器的剂量值是不同的。为了反应真实性, 使紫外消毒设备达到消毒要求, 生物验证必须是由具有一定资质的独立第三方来操作。第三方生物验定剂量是体现在紫外线消毒设备生产厂家提供的第三方生物验定剂量验证报告内的, 该报告应是由权威的第三方机构用该型设备做微生物灭活实验, 通过实验结果而测出在各种水质条件下, 设备可输出到水中微生物的紫外剂量, 即消毒器实际能够传递给微生物的有效紫外剂量。从这个道理上讲, 在评估紫外消毒反应器的性能、紫外剂量是决定紫外消毒系统规模, 生物验证是唯一合理可靠的手段。目前在中国国内还没有权威的认证机构。在国际上的几家权威机构分别是Dillon Consulting, Carollo Engineers, Hydro Qual Scie ntis ts and Engine e rs, GAP (Good Agricultural Practice s) , DVGW。认证的依据是美国环保局的《紫外消毒设计手册》或德国DVGW 294的相关规定。

4 结论

紫外线水处理中的应用已经有四十多年的历史。但是由于其技术复杂, 维护昂贵, 使其应用受到限制。随着我国政府环保部门和民众对水消毒处理的日益重视, 以及紫外线消毒逐步在部分污水厂运行中的推广, 其必将成为水消毒主流技术。

紫外线技术 篇2

探讨了紫外线消毒在污水处理中的影响因素,并得到了辐射强度、浊度、水层厚度、辐射强度和辐射时间与总大肠菌群存活率之间的.关系,为消毒器的设计提供依据.

作 者：余海静 杨高峰 YU Hai-jing YANG Gao-feng 作者单位：余海静,YU Hai-jing(平顶山工学院,河南,平项山,476001;华中科技大学,武汉,430074)

杨高峰,YANG Gao-feng(平顶山工学院,河南,平项山,476001)

长波紫外反射照相技术的两则应用 篇3

紫外反射照相技术，当前应用已经比较成熟，尤其是波长为254nm的短波紫外反射照相，对非渗透性客体表面的潜在汗液指纹，如玻璃、陶瓷、搪瓷、照片、部分塑料、部分油漆和部分胶带粘胶面等客体，能够取得较好的拍摄效果。而对波长365nm的长波紫外反射照相方法，相关的应用则不是很多。

近日笔者在实际工作中，通过运用长波紫外反射照相方法，发现长波紫射反射技术，对某些客体的检验同样能够取得令人满意的效果。现与大家分享。

1.红色纸张上的油印手印痕迹

2013年公安部影像盲测的题目，要求从一张红色纸张上提取一枚油印手印痕迹。

附：检材全貌

对该检材的常规方法就是利用客体表面与手印纹线对短波紫外线存在不同的吸收程度和不同的反射形式，从而形成较好的反差，提取油印手印痕迹。主要器材：紫外观察照相系统，254nm短波紫外光源，canon eos60D相机，三角架，滤光镜。操作方法：将被摄客体固定，运用紫外观察照相系统进行观察搜索；观察到痕迹图像后，将该系统固定，对254nm紫外光源的角度及距离进行调整，直到取得最佳视频图像；加接相机，进行调焦拍照。效果如下：

通过PC的图像处理，该手印基本能够满足鉴定比对要求，但图像效果并不令人满意。笔者于是利用波长365nm的长波紫射光源继续对该手印进行检测。主要器材：尼康D300s相机、标准镜头、微距镜头、翻拍架、365nm长波紫外光源、快门线、比例尺、手套。操作方法：将被摄客体固定，运用紫外观察照相系统进行观察搜索；观察到痕迹图像后，将该系统固定，对365nm紫外光源的角度及距离进行调整，直到取得最佳视频图像；加接相机，进行调焦拍照。效果如下：

通过对比两张相片，笔者发现，利用长波紫外反射照相方法提取的手印照片，反差更大，细节更为清晰。

2.不光滑粉墙上的潜在指纹的发现与提取

2013年5月27日，我市某村发生一起杀人案。嫌疑人与受害人均为租房户，两人于当天在出租房内和院内发生殴斗，嫌疑人杀人后潜逃。现场勘查时利用常规的检查，没有发现和提取到有价值的手印痕迹。但在受害人租住的房屋墙壁（粉刷墙壁，表面不光滑）上发现有喷溅和擦拭血迹。我们于当晚对该屋进行遮蔽，形成暗视场，对该墙壁进行紫外照射搜索勘查，并在该处墙壁上发现有多处手枚痕迹。

附墙壁图片：

首先我们利用254nm的短波紫外照相技术对手印痕迹进行拍照固定，结果发现，无论我们如何调整配光角度，拍摄的图像也是漆黑一团。最后，运用365nm的长波紫外光源，反复配光，得到了效果较为理想的痕迹图像，并进行了拍照固定，为侦查破案提供了有力的证据。

主要器材：尼康D300s相机、微距镜头、三角架、365nm长波紫外光源、快门线、比例尺、手套。操作方法：运用365nm紫外光源对墙壁进行观察搜索；观察到痕迹图像后，对365nm紫外光源的角度及距离进行调整，直到取得最佳视频图像；利用三角架进行固定相机，进行调焦拍照。

效果如下（其中深色痕迹为血迹）：

通过以上案例，我们认为：（1）长波紫外反射照相技术，可以对拍摄客体痕迹效果不甚理想的短波紫外反射技术进行有效地补充，甚至能取得更为直观和清晰的效果；（2）当前的单反数码相机镜头，对长波紫外光源的反射光线的吸收能力较强，可以基本满足拍摄需要。

浅谈紫外线脱氯的高效节能技术 篇4

余氯消毒技术应用广泛, 全世界有约80%的国家和地区均使用氯气来对市政自来水进行消毒。通常的做法是将Cl2或Cl O2通入到自来水中, 形成具有超强氧化能力的次氯酸和次氯酸根, 从而起到杀灭多种细菌的作用。

1 氯气消毒的原理

自来水中加入氯气消毒的反应原理为:Cl2+H2O→HCl+HOCl, HOCl→H++OCl-。

在自来水中加入次氯酸钠消毒的反应原理为:Na OCl+H2O→Na OH+HOCl, HOCl→H++OCl-。

用于消毒的余氯主要以氯 (Cl2) 、次氯酸 (HOCl) 和次氯酸根 (OCl-) 3种形式游离存在于自来水中, 其在水中的存在形式与p H有较大关系 (水温为25℃时) , 余氯成分与p H的关系如图1所示。

当p H在2~7之间时, 主要以次氯酸 (HOCl) 的形式存在;当p H低于2时, 主要以氯 (Cl2) 的形式存在;当p H为7.4时, 次氯酸 (HOCl) 和次氯酸根 (OCl-) 几乎各占50%;当p H高于7.4时, 次氯酸根 (OCl-) 所占比例则会逐渐增加。

2 传统的余氯去除方法

在纯化水制备设备中, 反渗透膜 (RO膜) 对于水质的净化至关重要, 但是通常情况下, 反渗透膜无法耐受余氯的氧化。因此, 通常在预处理阶段, 需采用活性炭过滤吸附法或Na HSO3还原法去除余氯 (图2) 。

目前, 活性炭去除余氯技术已成为国内使用最为广泛的余氯去除技术, 其对水中余氯的去除效果非常有效。

该方法的具体工作原理为:2HOCl+C1→CO2+2HCl, 其中, C1代表活性炭。活性炭吸附余氯后, 再依靠碳基对余氯物质进行催化还原反应, 从而将具有氧化性的Cl O-离子还原分解成不具有氧化性的氯离子和二氧化碳。在活性炭的过滤吸附过程中, 活性炭总量会减少, 因此, 需通过定期更换活性炭来保证其脱氯效果。同时, 活性炭过滤器需要有良好的运行管理和消毒措施, 以免发生微生物滋生和污染的风险。

对于亚硫酸氢钠还原法, 其工作原理为:2Na HSO3+2HOCl→H2SO4+2HCl+Na2SO4。采用该方式来对水中的余氯等氧化物质进行处理时, 需通过安装氧化物质检测仪表 (ORP仪) 来控制水中亚硫酸氢钠的加药量, 以确保在进入下一处理单元前水中氧化物质已被有效还原。

该方式的优点是成本较低, 操作运行简便, 但其缺点也较明显: (1) 加药量通过仪表控制加药泵频率来实现, 可能存在仪表探头失效和控制不稳定的风险; (2) 由于是通过加药才能发生还原反应, 大量外来化学物质的介入增加了后端纯化系统 (RO/EDI系统) 的处理负荷, 严重时会影响RO膜的使用寿命。

3 紫外线的分类与功能

紫外线是电磁波的一种, 它介于X射线和可见光之间, 波长范围为5~400 nm, 其特性为波长越短, 能量越高, 穿透能力越弱;反之, 波长越长, 能量越低, 穿透能力越强。

紫外线的类型及特性如图3所示, 按波长范围, 紫外线可分为4段:第1段为VUV, 波长介于10~200 nm;第2段为UVC, 波长介于200~280 nm;第3段为UVB, 波长介于280~315 nm;第4段为UVA, 波长介于315~400 nm。

常见的紫外线灯管有低压紫外灯管、汞齐紫外灯管和中压多谱段紫外灯管3种。不同紫外灯管的光谱输出特性如图4所示, 低压紫外灯管内部填充的汞蒸汽压力小于1 000 Pa, 仅有185 nm和254 nm处的紫外线输出, 且单只灯管功率一般小于100 W;汞齐紫外灯管与低压紫外灯管类似, 但单只灯管功率最高可达到500 W;中压多谱段紫外灯管的内部填充的汞蒸汽压力介于104Pa和106 Pa之间, 且在180~400 nm之间有连续的紫外线输出, 单只灯管功率最高可达7 000 W。

紫外线在水处理行业中的应用非常广泛, 不同波长的紫外线可用于降解TOC、分解氯胺、分解臭氧及紫外线杀菌等。例如, 185 nm的紫外线灯可用于降解有机物, 其主要原理为:水在185 nm的紫外线的照射下发生光化学反应, 生成具有强氧化性的羟基自由基, 该基团能氧化水中的一部分有机物。对于氯胺, 其在水中主要分为一氯胺、二氯胺和三氯胺3种形式, 它们对紫外线的吸收波长主要集中在220~360 nm之间, 因此采用紫外线光解可以将氯胺还原为盐酸、氮气和氧气, 典型的光解氯胺的紫外线剂量是标准紫外线消毒剂量的数倍。而对于臭氧分子, 其主要吸收200~300 nm之间的紫外线, 分解90%臭氧所需的紫外线剂量为标准紫外线消毒剂量的3~5倍, 其中, 中压紫外灯对臭氧分解的效率要优于低压紫外灯。另外, 紫外线照射能直接破坏微生物 (细菌、病毒、真菌) 的DNA结构, 阻止微生物的正常DNA复制, 从而导致微生物死亡, 因此在剂量足够的情况下, 紫外线照射是一种有效的消毒方法。一般情况下, 波长在240~280 nm之间的紫外线具有灭菌作用, 其灭菌效果因波长而异, 以波长为265 nm的紫外线的灭菌效果最好, 这是因为细菌中的脱氧核糖核酸 (DNA) 的紫外吸收峰值正好在265 nm处。

4 紫外线脱氯法

除了上述功能外, 紫外线还可用于水中余氯的去除, 可实现余氯100%的光解。紫外线分解余氯的原理如下:

余氯能否被成功去除与紫外线的照射剂量有关, 而原水中余氯的浓度与p H值将决定所需紫外线剂量。通常情况下, 用于光解余氯的紫外线剂量是标准紫外线消毒剂量的20倍以上。余氯的主要成分为HOCl和OCl-, 其对紫外线的吸收光谱如图5所示, 吸收波长主要集中在260~320 nm之间。

与活性炭吸附法和亚硫酸氢钠还原法这2种传统的脱氯技术相比, 紫外线脱氯技术具有以下工艺优势: (1) 高效脱除余氯的同时彻底灭活水源中的微生物, 避免微生物污染RO系统; (2) 保障水源的微生物安全, 改善系统进水水质; (3) 允许在线的紫外线强度监测及剂量显示, 可准确预测脱氯效果; (4) 占地空间小且系统本身非常洁净, 无需定期清洗和消毒; (5) 无需任何化学品添加, 可避免出现RO系统结垢问题; (6) 由于中压多谱段紫外线对余氯的分解效率远远优于低压单色紫外线, 因此采用中压多谱段紫外线去除余氯可有效减少紫外灯的灯管数量, 从而降低系统的初始投资成本及后续的维护成本。

图6是笔者实际应用的1套采用紫外线去除余氯技术的纯化水机。

5 结语

紫外线脱氯技术因其众多的工艺应用优势, 必将受到越来越多专业技术人员的关注与重视。同时, 由于制药行业纯化水系统对微生物控制的要求非常严格, 这也将促使紫外线脱氯技术的普及与应用。此外, 中压多谱段紫外线技术因其自身的独特技术优势, 必将成为纯化水制备行业的又一个划时代的脱氯产品。

摘要：全面介绍了余氯消毒技术的工作原理, 系统分析了纯化水机脱氯的各种方法与措施, 推出了一种全新的中压多谱段紫外线脱氯技术, 为余氯去除技术在纯化水制备中的高效应用提供了很好的选择。

关键词：余氯,紫外灯,纯化水,活性炭,次氯酸钠

参考文献

[1]国家食品药品监督管理局.药品生产质量管理规范 (2010年修订) [S]

[2]U.S.Food and Drug Administration.Guide to Inspections of High Purity Water Systems[S], 1993

[3]World Health Organization.WHO Good Manufacturing Practices (GMP) :Water for Pharmaceutical Use[S], 2004

漫说红外线和紫外线 篇5

将这些有颜色的色光按上述顺序排列起来，就形成了光谱.

除了这些能看见的、有颜色的光之外，太阳光中有没有其他的光呢？有.下面我们就来说一下红外线（也称“红外光”）和紫外线（也称“紫外光”）这两种生活中被人们广泛利用的光.

一、红外线及应用

太阳的能量以光的形式辐射到地球，如果我们把非常灵敏的温度计放到三棱镜下面，让分解后的太阳光进行照射，能够检测到温度的上升.如果把温度计放在光谱上红光以外的部分.温度也会上升，说明这里也有能量辐射，但这种光不像光谱上的光那样能被我们用眼睛看到，而它的位置是在光谱上红光之外，因此我们将这样的辐射称为红外线.

红外线在日常生活中在很多方面被应用.

所有有生命和无生命的物质都可以产生红外线.现代物理学称之为热辐射.当一个物体的温度升高时，尽管看起来外表与原来一样，没什么变化，但它向外辐射的红外线会大大增强.

人体生病的时候，局部皮肤的温度异常，如果在照相机里装上对红外线敏感的胶片，给皮肤拍出“热谱图”，再与健康人的照片进行对比，有助于医生对疾病做出诊断.

红外线治疗作用的基础是温热效应.在红外线照射下，组织温度升高，毛细血管扩张，血流加快，物质代谢增强，组织细胞活力及再生能力提高.红外线治疗慢性炎症时，改善血液循环，增加细胞的吞噬功能，消除肿胀，促进炎症消散.红外线可降低神经系统的兴奋性，有镇痛、解除横纹肌和平滑肌痉挛以及促进神经功能恢复等作用.在治疗慢性感染性伤口和慢性溃疡时，可以改善组织营养，消除肉芽水肿，促进肉芽生长，加快伤口愈合.红外线照射有减少烧伤创面渗出的作用.红外线还经常用于治疗扭挫伤，促进组织肿胀和血肿消散以及减轻术后粘连，促进瘢痕软化，减轻瘢痕挛缩等.

光浴的作用因素是红外线、可见光线和热空气.光浴时，可使较大面积，甚至全身出汗，从而减轻肾脏的负担，并可改善肾脏的血液循环，有利于肾功能的恢复.光浴作用可使血红蛋白、红细胞、中性粒细胞、淋巴细胞、嗜酸粒细胞增加，轻度核左移；加强免疫力.局部浴可改善神经和肌肉的血液供应和营养，因而可促进其功能恢复正常.全身光浴可明显地影响体内的代谢过程，增加全身热调节的负担；对植物神经系统和心血管系统也有一定影响.

红外夜视仪是利用光电转换技术的军用夜视仪器.它分为主动式和被动式两种：前者用红外探照灯照射目标，接收反射的红外辐射形成图像；后者不发射红外线，依靠目标自身的红外辐射形成“热图像”，故又称为“热像仪”.夜间可见光很微弱，但人眼看不见的红外线却很丰富.红外线视仪可以帮助人们在夜间进行观察、搜索、瞄准和驾驶车辆.主动式红外夜视仪具有成像清晰、制作简单等特点，但它的致命弱点是灯的红外光会被敌人的红外探测装置发现.60年代，美国首先研制出被动式的热像仪，它不发射红外光，不易被敌发现，并具有透过雾、雨等进行观察的能力.

1982年4-6月，英国和阿根廷之间爆发马尔维纳斯群岛战争.4月13日半夜，英军攻击阿军据守的最大据点斯坦利港.3000名英军突然出现在阿军防线前.英国的所有枪支、火炮都配备了红外夜视仪，能够在黑夜中清楚地发现阿军目标.而阿军却缺少夜视仪，不能发现英军，只有被动挨打的份.在英军火力准确的打击下，阿军支持不住，英军趁机发起冲锋.到黎明时，英军已占领了阿军防线上的几个主要制高点，阿军完全处于英军的火力控制下.6月14日晚9时，14000名阿军不得不向英军投降.英军利用红外夜视器材赢得了一场兵力悬殊的战斗.

红外线还可以用来进行遥控.电视机遥控器的前端有一个发光二极管，按下不同的键时，可以发出不同的红外线，来实现对电视机的遥控.

二、紫外线及应用

在光谱的紫光以外，也有一种看不见的光，叫做紫外线.

紫外线也和人类生活有着非常重要的关系.

适当的紫外线照射有助于人体合成维生素D，维生素D能促进人体对钙的吸收，对于骨骼的生长和身体健康的许多方面都有好处.你听说过医生要求婴幼儿和老年人多去户外晒晒太阳，“补补钙”吧，就是这个道理.

紫外线还能杀死微生物.在医院的手术室病房里，常可以看到用紫外线灯来灭菌.你见过用于杀菌的紫外线灯吗？它看起来为什么是淡蓝色的？那是因为除了紫外线外，它还发出少量蓝光和紫光.紫外线本身是看不见的.

紫外线能使荧光物质感光.钞票或商标的某些位置用荧光物质印上标记，在紫外线下识别这些标记，这是一种有效的防伪措施.现在的钞票就是采用这种方法来防伪的.

紫外线强烈作用于皮肤时，可发生光照性皮炎，皮肤上出现红斑、痒、水疱、水肿等，严重的还可引起皮肤癌.

紫外线作用于中枢神经系统，可出现头痛、头晕、体温升高等；作用于眼部，可引起结膜炎、角膜炎，称为光照性眼炎，还有可能诱发白内障.

虽然紫外线在一年四季都存在，冬季太阳光显得比较温和，但紫外线仅仅比夏天弱约20%，仍然会对人体皮肤和眼睛等部位造成很大危害，所以冬季仍需避免紫外线照射.长期紫外线照射最易造成皮肤产生各种色斑.所以，即使是在寒冷的冬天，户外活动时也应涂抹隔离霜或防晒霜.当然，SPF指数在15就足够了.如果是外出进行滑雪运动或在雪地里长时间停留时，最好还是戴上护眼镜，以防止紫外线和雪地反射的强白光对眼睛的刺激.

近年来，大量化学物质破坏了大气层中的臭氧层，破坏了这道保护人类健康的天然屏障.据国家气象中心提供的报告显示，1979年以来我国大气臭氧层总量逐年减少，在20多年间臭氧层减少了16％.而臭氧层每递减1％，皮肤癌的发病率就会上升3％.目前，各城市气象台经常发布紫外线指数，以帮助人们有效地预防紫外线辐射.

气象台提醒人们当紫外线为最弱（0～2级）时对人体无太大影响，外出时戴上太阳帽即可；紫外线达到3～4级时，外出时除戴上太阳帽外还需备太阳镜，并在身上涂防晒霜，以避免皮肤受到太阳辐射的危害；当紫外线强度达到5～6级时，外出时必须在阴凉处行走；紫外线达7～9级时，在上午10时至下午4时这段时间最好不要到沙滩上晒太阳；当紫外线指数大于等于10时，应尽量避免外出，因为此时的紫外线辐射极具伤害力.

太阳光是天然紫外线的重要来源.如果太阳辐射的紫外线全部到达地面，地球上的植物、动物和人类都不能生存.地球的周围包围着厚厚的大气层，阳光中的紫外线大部分被大气层上部的臭氧层吸收，不能到达地面.在我们的日常生活中，要注意保护臭氧层，在头脑中树立环保意识，珍视我们的生存环境.技术人员正在研制和生产的“无氟”空调、“无氟”冰箱，都是保护臭氧层的措施.

三、十字路口

十字路口的红绿灯是指挥交通的，红灯停、绿灯行，这恐怕连小孩子都能说出来.遇到路上有危险，要提醒车辆、行人注意时，就在该处挂上一盏红灯.能否将红绿灯的作用互换一下呢？

太阳光没有颜色，叫白光，是复色光.各种颜色光叫单色光.单色光的颜色是由光的频率决定的，红光频率最低，波长最长；紫光频率最高，波长最短.

光在空气中传播，会遇到大气分子、水蒸气微粒、尘埃微粒等障碍物.当光照射到这些微小的障碍物上时，障碍物能将光波的一部分能量向四面八方散射出去，而另一部分能量穿过障碍物继续向前传播.散射出去的能量占多大比例与光波的波长有关，波长越短，被散射的能量越多，穿过的能量越小.在同样的条件下，红、橙光穿过的能量多，蓝、绿光被散射的能量多.早晚我们看太阳时，见到的主要是阳光中穿过大气的红、橙光，所以太阳是红色.仰望晴朗的天空，见到的主要是阳光中被大气散射的蓝、绿光，所以天空呈蓝色.

明白了以上道理，就不难理解为什么要用红色表示停止和危险信号.因为红光穿过障碍物的能量多，可以传到较远的地方，使车辆、行人在远处就能发现，及早做好准备.雾天行车，车上要开黄灯，也是这个道理，所以红绿灯的作用是不能互换的.

紫外探测技术的新发展 篇6

紫外和红外探测技术几乎同时产生于50年代,由于紫外探测器件灵敏度低,一直未能应用,而红外探测技术发展较快。直到90年代,日本开发出雪崩倍增靶摄像管,使得紫外摄像器件有较高的灵敏度和合适的光谱范围,紫外探测才得到广泛关注[1,2]。紫外探测技术以其独特优势在通信、预警和制导方面得到广泛的应用。由于紫外线的日盲特性和大气层中良好的传播特性,可飞越障碍物而实现非视线(NLOS)通信,具有低窃听率,高抗干扰性和全天候工作等优点,是一种具有很大发展潜力的新型通信方式[2]。紫外预警利用“日盲区”来探测导弹的火焰与羽烟,在背景洁净的日盲区,导弹羽烟的紫外辐射很容易被检测出来。由于避开了最强的太阳辐射背景,信息处理负担明显减轻,虚警率很低,与红外预警相比,不需要低温冷却,体积小、重量轻、响应快[1,2]。

1 紫外探测器的发展

1.1 真空型紫外探测器

早期真空型紫外探测器以光电倍增管(PMT)为代表,PMT是一种光电子发射型检测器,二次发射增益可达到104,对单个光子能够响应,具有极高的响应速度,可实现微弱信号探测[3]。目前PMT有专用“日盲”型的紫外PMT,日本滨松公司生产的改进型日盲紫外PMT R2078在“日盲”区外量子效率下降约50%,灵敏度是日盲区的1%,相差约2个数量级,比较适宜紫外光通信系统使用[2]。PMT只是概略探测紫外辐射源方位,不能成像,只能判断光谱信息来确定目标[2,3,4]。带有微通道板的光电倍增管———通道光电倍增管(CPM)是一种较新的紫外光电倍增管,不但探测灵敏度和角分辨率高,而且能成像,光电阴极以MCP为基底的CPM性能更好。

CPM采用双近贴式管型时,以输入窗为光电阴极基底,如图1所示。光电阴极(光电阴极镀在输入窗)和MCP近贴,距离为0.1~0.3mm,MCP又与荧光屏近贴,距离为0.5mm左右。由装架环和陶瓷管封接起来,工艺上很难实现,其间加有大于100V的电压,易引起场致发射;此时发射方式多为透射式,量子效率低[5,6]。

以MCP为基底,光电阴极直接镀到MCP的输入面,则输入窗和MCP间的距离要求不很严格,只需MCP的输出面与荧光屏近贴,光电子弥散就会减小,图像质量好。该器件发射模式为反射式,量子效率高,光电阴极前加一栅网,加电压后在其间形成一匀强电场,发射的光电子几乎都能进入通道而倍增,如图2所示。另外,输入窗可采用Mg F2材料做成透镜,光电阴极处于透镜的焦平面上,可以大大提高光电阴极的量子效率[5,6]。因此,以MCP为基底的通道光电倍增管成为发展趋势。

CPM具有响应速度快,抗磁场干扰能力强,电路简单,体积小,质量轻等特点[3,4,5,6]。采用像增强器作为核心探测器,虽然识别能力和探测灵敏度有所提高,但仍离不开高压电源[5,6,7,8]。像增强型CCD改进成背照式CCD(BCCD)后,就可消除这一缺陷,而且成像环节简化,灵敏度更高[7,8]。

一般CCD感光时,入射光是从MOS结构的正面进入,正面由于带有复杂的金属电极,反射较大。而背照式CCD(BCCD)刚好相反,光由CCD背面的单晶硅层入射,避免了金属电极对光的强反射,故能获得较高的量子效率,如图3所示,可见,无论感光灵敏度还是光谱响应宽度,背照式CCD都比前照式CCD要高要宽[8]。

像增强型CCD(ICCD)的成像过程为“光子-光生电子-倍增电子-光子-电子”,如图4所示,显然过多的成像环节会使图像质量逐渐恶化:MCP倍增使噪声被引入图像;光学元件的损耗及弥散会使ICCD的MTF(调制传递函数)进一步下降[8]。背照式CCD(EBCCD)去掉荧光屏、MCP和光学耦合器件,减少了ICCD中的图像传输链,成为“光子-光生电子-电子”链。当光生电子轰击减薄式CCD的背面时,产生电子-空穴对,电子得到增益。由于电子轰击半导体的噪声要远远低于MCP倍增的噪声,它的信噪比更高[8]。背照CCD通常要有足够薄的衬底,使得弱光信号能从CCD背面直接注入到芯片有源区,这样不但大大提高CCD的量子效率,而且对波长从10~1000nm的光子以及高能带电粒子都很灵敏[7,8]。

EBCCD的优点是增益高、空间分辨力强、噪声低,理论上甚至可以探测到单个光子,但是制作工艺复杂[7]。

1.2 固体紫外探测器

固体紫外探测器主要有紫外增强型硅光电二极管、二极管探测器、Si C紫外探测器和金刚石紫外探测器、紫外CCD等,其中基于Al Ga N的紫外探测器发展迅速,逐渐成为紫外预警探测器件的主流[9]。氮化镓基(Ga N Based)材料是指元素周期表中的III族元素铝、镓、铟和V族元素氮形成的化合物(Ga N、Al N、In N)以及由它们组成的多元合金(In Ga N、Al Ga N等)。其典型结构如图5所示[9]。

纤锌矿结构的III-V族材料是直接带隙材料。随着合金组分的改变,其禁带宽度可以连续变[17]。对于铝镓氮材料,其禁带宽度可以从Ga N的3.4e V连续变化到Al N的6.2e V,理论上讲,利用这种材料研制的本征型紫外探测器的截止波长可以连续地从365nm变化到200 nm。根据经验公式估算:日盲型紫外探测器AlxGa1-xN材料的组分x需要达到40%以上,即所谓的高铝组分Al Ga N材料[9]。

目前,制备高铝组分Al Ga N材料虽然取得阶段性进展,但还面临许多困难[9],特别是制备具有器件结构的材料难度较大:其一缺少晶格匹配的衬底,使薄膜中存在大量缺陷,各种反应过程复杂且难控制;其二随着Al摩尔比率的增加,掺杂的激活效率变低。

紫外CCD是硅CCD减薄后,靠荧光物质将紫外光耦合进器件的,它可使器件具有从近紫外到远紫外波段摄像的能力[9,10]。1997年美国国家航空航天局研制成功新颖的256×256像元Ga N基紫外CCD,它是把Ga N紫外探测器与硅CCD多路传输器通过铟柱倒装互连而成的混合式紫外CCD[10]。由于Ga N材料在365nm波段具有很尖的响应,因而降低了对滤波器的要求,使得Ga N基的光探测器具有日盲特性。美国北卡莱罗林纳大学Schetzina教授领导的研究小组报导的Ga N基可见光电二极管在零偏压下的响应度达到0.21A/W(工作波长356nm),相当于量子效率82%,探测率D*值为6.1x1013cm Hz1/2/W[9]。在传统CCD移位寄存器的末端和输出放大器之间插入电子倍增器,即可获得电子倍增CCD(EMCCD)[8],EMCCD在信号读出时,通过相对的高压,将信号逐步放大,提高灵敏度。因此EMCCD最大的优点就是具有非常高的灵敏度,适合微弱信号的探测。L3Vision系列CCD芯片是英国E2V公司最新的EMCCD产品。芯片采用最先进的片上电子倍增技术,在有效放大信号的同时保证了高水平的信噪比和一定的信号输出速率。EMCCD技术是目前CCD行业最先进、应用前景广泛的技术。

固体紫外探测器虽然灵敏度高,体积小,功耗小,但制作工艺的复杂性和性能的稳定性是攻克的难点[7]。

2 紫外探测新动向

2.1 面阵探测器是光电器件的发展方向之一

大规模、多波段集成的成像探测器件是简化应用系统、提高系统性能的重要手段之一。Ga N基紫外面阵探测器主要是朝着大规模日盲型发展,目前均采用与红外焦平面类似的工艺,将背照射Ga N基光电二极管阵列与硅CCD读出电路,通过铟柱互连方式得到紫外焦平面器件。1999年美国Nitronex公司与北卡罗来那大学、Honeywell技术中心以及美国夜视实验室成功地实现了基于Ga N/Al Ga N pin型背照射32×32列阵焦平面探测器数字照相机,响应波段为320~365 nm,峰值响应率达到0.2 A/W(358 nm),内部量子效率达到80%,理论峰值探测率达到6.1×1013 cm Hz1/2/W。2000年他们成功展示了128×128紫外焦平面探测器数字照相机,响应波长在320~365 nm。2002年该小组又研制出320×256日盲紫外探测器,但只有部分像元能够有效成像,且质量较差,主要原因可能是高质量的高铝组分的Al Ga N材料制备困难[9]。2005年美国西北大学也报道了日盲型320×256紫外焦平面探测器,给出了较清晰的图像,但是没有器件性能的详细描述[10]。由于制备高质量的高Al组分的Al Ga N材料工艺还有待于不断探索,阵列成像的质量还待于改进。

2.2 变相紫外CCD

由于硅在200~400nm波段的吸收深度小,因此在紫外波段成像比较困难,目前此问题有了突破性进展,Photometrics公司在正面照射的CCD上加一层薄发光转换涂料,该涂层能把紫外辐射转换成普通CCD能够响应的中等波长的可见光而不需要对硅本身作专门的处理,在200~400nm的波段内可达20%的量子效率[10]。如再经过适当背面注入处理,涂上抗反射层,则具有深耗尽层的背照式CCD可达50%以上的量子效率[7]。

ARP公司与CEA公司合作,研制出一种称为ANIMATERV3X的数字成像系统,采用512×512元的高分辨率传感器,该传感器为背照式薄型CCD,其响应波段可延伸至短紫外和软X射线区,入射光直接照在CCD器件上,产生的信息经数字化处理后,通过光纤传送给接口卡。ANIMATERV3X的最大优点是能够在紫外和X光波段内成像[10]。

2.3 紫外数字照相机

美国科学家发明了可感应紫外光的数字照相机。一般数字照相机只能“看见”可见光,对许多物体(如星球、生化武器)发出的紫外光是看不到的。物理学家Jan F.Schetzina表示,这个发明对拓展数字照相机用途有良好的促进作用。它的特别之处是用Al Ga N化合物作感光物质,而不是传统的硅,这种照相机显然在军事上很有用[1,10]。

3 结束语

随着紫外探测技术不断发展,其应用范围也越来越广。紫外探测不但用于紫外告警、紫外通讯,而且在空间科学,环境监测和工业生产中有重要应用。用于空间探测的紫外望远镜,紫外星敏感器,用于灾害天气的预报,电晕放电检测,水质检测等。紫外/红外双光谱探测也称为未来发展的方,据报道,美国北约盟军1989年使用的尾剌对空导弹就采用这种红外/紫外双色制导技术,白天飞机反射的日光紫外波段功率很强,则用紫外波段跟踪目标。夜晚紫外波段辐射功率小于红外辐射,则自动切换成红外波段跟踪目标[1,2,10]。

摘要：介绍紫外探测技术的新发展。真空型紫外探测器以通道光电倍增管为代表,分析了以MCP为光电阴极基底,输入窗为透镜式的管子的特点;固体紫外探测器以GaN基紫外CCD为代表,把GaN紫外探测器与硅CCD多路传输器通过铟柱倒装互连而成的混合式紫外CCD。由于GaN基材料的禁带宽度与组分有关,光谱响应从200nm-365nm,在365nm(紫外光)波段具有很尖的截止响应特性,因而降低了对滤波器的要求,具有光谱响应特性好,灵敏度高,噪声小等优点。并对紫外探测的关键技术和发展动向做了初步分析,为紫外技术的进一步发展提供参考。

关键词：紫外探测技术,真空型紫外探测器,通道光电倍增管,固体紫外探测器

参考文献

[1]张忠廉,刘榴娣.紫外线技术在军事上的应用研究[J].光学技术,2000,Vol.26,No(4),289-293.

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[3]张宣妮,赵宝升.一种新型真空型紫外成像探测器[J].应用光学,2007,Vol.28,No(2),159-164.

[4]L.R.Canfield.J.Res.Natl Bureau standards(U.S)Far Ultraviolet Detector Standards,1998,92(2);97-112.

[5]张宣妮,鲁帆.紫外预警系统的发展[J].咸阳师范学院学报,2008,Vol.23,No(6),23-26.

[6]张宣妮,赵宝升等.以MCP为基底的CsI光电阴极的研究[J].咸阳师范学院学报,2007,Vol.22,No(6),22-25.

[7]戴丽英,刘德林,李慧蕊等.背照式电荷耦合器件的研制[J].光电子技术,2005,25(3):146-149.

[8]左舫,刘广荣,高稚允等.用于微光成像的BCCD,ICCD,EBCCD性能分析[J].北京理工大学学报,2002,22(1):109-112.

[9]Tut T,Yelboga T,Ulker E,et al,Solar-blind AlGaN-based p-i-n photodetectors with high breakdown voltage and detectivity[J],Appl.Phys.Lett.2008,92:103502.

篮球外线队员低位单打技术分析 篇7

关键词：外线,低位单打,错位

1. 前言

中国男篮亚锦赛惨败韩国、伊朗和中华台北, 创38年来男篮一队亚锦赛最差战绩, 全国上下一片声讨之声, 我们冷静下来分析, 从技术层面来讲, 中国男篮一队以内线王治郅、易建联为核心, 外线球员普遍为顶点投手, 突破能力差, 行进间技术差, 低位单打技术基本没有, 这些都与当代世界篮坛的主流背道而驰, 从而造成了中国男篮的兵败。当今世界高水平球队的核心球员, 如美国队中的Kobe, Pierce, Anthny等, 无不是运动能力超强, 内外兼修的球员, 外线投篮范围可以扩大到三分线外, 持球运球突破更不在话下, 错位情况下低位单打也有相当高的命中率, 整个半场没有得分死角, 凭借全面的技术成为了NBA得分王的有力竞争者。外线球员往往没有进过系统的内线防守训练, 一旦被对手顶到篮下, 缺乏必要的训练和经验技巧, 一旦有掌握全面低位单打技术的外线球员出现, 往往在篮下无往不利。比如一个190的后卫面对一个185的后卫, 185的后卫在平时的训练中根本不可能进行过系统的内线防守训练, 这个时候, 190的后卫获得的错位优势会远远大于210的中锋面对205的大前锋。提高国内的外线球员的低位单打能力迫在眉睫, 外线球员比内线球员更容易在错位时在背身单打中获得优势, 下面我们就NBA中几个出色的外线低位单打者的技术进行简要的分析, 以帮助大家从中获得启发。

2. NBA外线球星低位单打技术分析

2.1 Kobe Bryant低位翻身跳投

Kobe作为后乔丹时代技术手段最为丰富的外线球员, 和他超强的低位单打技术是分不开的, Kobe早期比较喜欢面框进攻, 以大幅度的变向加速超越对手, 随着年龄的增长和体能的下降, 他开始更多的接到球时背身面对对手, 运用多变的假动作使对手失去重心, 然后从容投篮, KOBE低位单打要点归纳如下:

2.1.1 背身接球

2.1.2 试探步

2.1.3 假动作翻身跳投

2.2 CAMELO ANTHNY低位high-low

ANTHNY作为NBA得分王的有力竞争者, 中远距离的急停跳投, 各种三分球, 其背身单打能力作为小前锋中的杰出代表, 无论在NBA还是fiba的比赛中, 均是如鱼得水, 而其运用最为出色的, 莫过于HIGH-low技术, 中近距离接球后, 利用自己强壮的身体快速挤压对手的空间, 接近篮下位置时跳步急停停球, 举球一个快速的投篮假动作, 将球拉下, 从身体另一侧强行投篮。这个动作中在各种集锦种屡试不爽, 得益于他强壮的身体和超强的手指感觉, ANTHNY低位单打要点概括如下:

2.2.1 接球后快速运球挤压对手

2.2.2 收球做投篮假动作

2.2.3 快速收球从另一侧强行投篮

2.3 PIERCE低位后撤步跳投

PIERCE是NBA小前锋力量派的典型代表, 身体强壮, 技术细腻, 有进攻万花筒之称, 曾经在总决赛中全面压制kobe的表现荣膺final mvp。现在即使处于职业生涯末期, 仍可在绿军celtics中占据主力位置, 场均稳定贡献20分左右的数据。他在低位背身单打中, 最为擅长的就是利用强壮的身体向篮下推进, 行进间突然地一个后撤步跳投, 迅速拉开空间, 为自己创造投篮机会。Pierce低位单打要点概括:

2.3.1 运球快速推进

2.3.2 后撤步跳投

2.4 小结

Kobe、anthony、pierce三人都是NBA外线球员中的佼佼者, 拥有丰富的进攻技巧, 特别擅长于低位单打技术, 通过分析他们的技术特点, 可以为我们带来启示:2.4.1低位单打技术不仅仅内线可以用, 外线一样可以使用, 并且可以带来出其不意的效果;2.4.2低位单打技术需要强壮的身体, 足够的力量, 开阔的视野与良好的大局观;2.4.3低位单打需要根据自身的技术特点, 开发出最适合自己的技术, 形成自己的技术特点;2.4.4最后也是最重要的是, 低位单打必须建立在掌握全面扎实基本功德基础之上。

3. 外线球员低位单打技术的日常训练中应注意的几个问题

3.1 丰富基本技术

所有背身单打技术都以扎实的脚步动作为基础, 最终都要靠扣篮、勾手或投篮等方法终结, 必须全面而扎实的掌握各项基本技术, 才能事半功倍的掌握低位单打技术。

3.2 做好力量训练, 加强核心力量、小肌群力量训练

越靠近篮下, 对抗越激烈, 防守动作幅度越大, 如果没有足够的力量, 很难在对抗中获得出手空间。核心力量和小肌群力量的训练越来越受到重视, 尤其篮球这种同场对抗, 技能主导类的项目, 国内外关于核心力量训练已形成一套较完善的理论与实践方法, 教练员要加强学习, 可以利用threaband弹力带、绳梯、平衡垫、小栏架、降落伞等提高核心力量和小肌群力量。

3.3 根据自身特点进行训练

可以根据每一个球员自身的身体、技术特点, 以同位置的明星球员技术为模板进行训练, 初期以模仿为主, 慢慢形成自己的低位单打技术特点。

总结

当代篮球技战术水平飞快进步, 固有的篮球理念不断受到冲击, 位置模糊化、摇摆人的出现, 移动进攻战术德深入人心, 都为外线球员篮下地位单打技术的普及, 不仅仅四五号位置的球员, 三号位置的小前锋, 二号位置的得分后卫, 利用切入或突破到篮下的机会, 都可以在低位强攻得手, 随着位置的进一步模糊, 控球后卫在拉开后一样可以在低位进行单打。

燃气红外线辐射采暖技术分析 篇8

可以使用该产热源给空气加热, 在借助其他设备的帮组, 例如离风机或者真空泵。这些热源吧空气燃烧后加热的付带物品送到辐射管内[2]。加热使辐射管升温至要求的温度, 可以通过远红外这种介质传递热量。这种系统的制造原理是根据太阳设计的电磁波谱的数据表明, 太阳能传递给地球的能量波长大概是10-8微米 (μ) 以下的为宇宙射线[3], 波长在6×108μ以上的为电波, 热能辐射波的波长范围主要在3-10μ之间。这个系统能够模拟出太阳的产生还有热对物体的传导介质中不加热的那一段物体热能辐射波长 (波长2-12μ) [4]。

这种供暖方式用针对性, 而不是房间内的空气, 或者其他无关的人员器具。采暖目标可以根据他的物理化学性质的结构特点吸收并且存储能量, 再通过他们接触空气的表面向空间传播能量, 用这种方法解决采暖问题。我们用一个实例来分析此系统。一个机库内有吊顶, 必须考虑其安全起飞还有检测的需要。在计算实际的采暖符合值, 因此选用此辐射采暖器, 按要求设计通风和空调系统。我们采取了几种供热不同高度温度的相对温度。用软件模拟了下图分布曲线。达到了预期的效果。

燃气红外线辐射采暖技术成功解决了大空间内温度分布不合理的问题可以节约能源30%以上。这种采用远红外得供暖技术可以解决很多生活中的问题, 例如, 空间分布不合理, 能源浪费, 可以用到国产, 军工民用都可, 市场前景非常广阔。

参考文献

[1]王翠英, 宋伟.高大空间燃气红外线辐射采暖技术应用[J].建筑, 2013, (5) :75-76.

[2]韩彦恒.红外线辐射采暖方式的特点分析[J].民营科技, 2013, (5) :150.

[3]杨月斐.燃气辐射采暖系统应用技术研究[D].大庆:大庆石油学院, 2007.

紫外调制光产生及检测技术 篇9

关键词：紫外光通信,声光调制器,锁相放大器,背景光抑制比

1 概述

紫外光通信作为一种新型的军事通信系统, 具有低窃听率、高抗干扰性、全方位性、易组网等优点, 成为国内外各军事强国争先研究的焦点。紫外光的调制与接收是紫外光通信和其他常用通信方式的主要区别点, 国内工程化的接收机多采用光电倍增管 (PMT) 或雪崩光电二极管 (APD) 作为探测器, 并在探测器前放置窄带滤光片, 以达到抑制背景光的目的[1]。但是, 现阶段所采用的这些紫外光滤波技术无法完全抑制白天太阳光的影响, 接收机对于日盲区以外的光谱仍具有一定灵敏度。接收机对于“日盲区”内外的光谱灵敏度差异直接反映了整机昼夜工作性能差异, 这种差异的精确测量对提高紫外滤光片的研制水平以及紫外接收机的全天候通信性能非常重要。

为此, 本文定义了“背景光抑制比”作为接收机抑制背景光能力的指标, 利用266nm、325nm激光器及声光调制器产生功率稳定的紫外调制光, 通过标准探测器和锁相放大器实现调制光功率的量值溯源。

2 紫外调制光产生及检测系统

紫外光通信接收机只能处理调制光信号, 虽然背景光信号属于直流成分, 但仍对接收机的工作造成影响, 为了能够定量的描述背景光的影响, 本文分别选择266nm、325nm的调制光信号作为接收机性能验证用光源, 并定义“背景光抑制比”为,

式中, 响应率是指接收机的响应输出电压与输入调制信号的光功率之比。

本文选用激光外调制法产生标准的紫外调制信号, 原理如图1所示。激光器输出激光经光衰减器衰减后, 以一定角度入射到声光调制器[2]的声光晶体上产生衍射光, 利用光阑将其中的+1 (或-1) 级衍射光提取出来;然后通过扩束/准直镜对提取的衍射光束进行扩束准直, 利用Si探测器和锁相放大器[3]进行调制光的探测, 调制光功率量值可溯源至低温辐射计。

3 实验结果与分析

本实验采用的锁相放大器采用的是Signal Recovery公司的7280双相数字锁相放大器, 输出有效值为正弦响应。同时, 采用以色列OPHIR公司的VEGA紫外光功率计 (匹配PD300R-UV探头) 进行比对实验。

本实验采用的探测器是大光敏面的Si探测器, 光谱响应率溯源至低温辐射计, 在266nm波长点的光谱响应率为0.1139A/W, 在325nm波长点的光谱响应率为0.1579A/W, 实际测试结果如表1和表2所示。

由表1和表2中的数据可知, 当被测调制光功率较大时, 锁相放大器和紫外光功率计测试结果一致性较好, 随着调制光功率的减弱, 紫外光功率计测试结果稳定性变差, 尤其在325nm波长点, 平均功率小于10μW时, 测试结果波动已经大于2%。与紫外光功率计相比, 锁相放大器可以有效地抑制杂散光的影响, 可以得到一个稳定的输出。

4 结论

在紫外光通信接收端机背景光抑制比校准过程中, 标准调制光信号的产生和检测是校准的前提条件, 激光器外调制法可产生谱线纯、调制速率高的标准调制光源, 锁相放大器可检测探测器接收到的微弱紫外调制光信号, 由此, 本文的方案完成了标准紫外调制光信号的产生及检测过程, 为紫外光通信接收端机背景光抑制比的校准提供了保障。

参考文献

[1]赵明宇.紫外光通信大气传输特性和调制技术研究[D].博士论文, 2013, 92-97.

[2]冯媛媛, 李武军, 于金涛.声光调制器偏振衍射特性的研究[J].西安工业大学学报, 2013, 33 (6) :449-452.

与紫外线做朋友 篇10

防晒霜涂多了反会刺激皮肤

蔡主任建议尽量少用防晒霜。“说实话，夏天本来就热，在脸上‘糊’上一层防晒霜，皮肤肯定不舒服。而且在太阳下晒一会儿，防晒霜所含防晒剂的功能就会减退；如果在太阳下长时间行走，隔两三个小时就要重新涂上一层，再加上出汗——脸上的滋味可想而知！不仅如此，防晒霜的细小颗粒还会堵塞毛孔，造成人排汗不畅，对皮肤的健康是不利的。”

防晒剂在吸收紫外线的同时，也会刺激皮肤，很多人的皮肤对一些防晒剂都会过敏。比如有一种防晒剂叫羟苯甲酮，它虽然可吸收紫外线，但也很容易引起皮肤过敏。有的人用了含羟苯甲酮的防晒霜，脸上会起一些小痘痘，就是一种过敏现象。

蔡主任认为，只有太阳特别“毒”的时候，才需要适当用一点防晒霜。至于如何选购防晒霜，蔡主任说：“目前市场上的防晒霜SPF(防晒指数)值最高达到30。SPF值越高，就说明防晒剂越多。”

蔡主任的特别提醒是：“选购防晒霜，尤其是欧美一些国家进口的防晒霜时，一定要看清产品说明。因为在欧美国家，一些人是以‘皮膚黝黑’为美的，有的防晒霜的功能就是‘将皮肤晒黑’。而我国绝大多数抹防晒霜的人都不想让皮肤晒黑，要是不小心用错了防晒霜，晒黑速度会更快。此外，购买防晒霜一定要到信誉比较有保障的商场购买知名品牌的产品。现在市场上劣质防晒霜较多，如果选用不当，会对皮肤造成更大伤害。”

总躲着也不是办法

害怕被紫外线灼伤的人们，躲在家里是不是就“万事大吉”了呢？蔡主任说“这也不是好办法”。“人不可能整个夏天都呆在家里吧？不经常见阳光的人，皮肤会变得很‘娇气’，一旦遭遇强光暴晒，更容易被灼伤。所以，面对紫外线，与其老‘躲着’，还不如慢慢去适应它。其实，紫外线对人体是大有好处的，它可以帮助人体合成维生素D，可以杀灭细菌等等。紫外线在给人们带来伤害的同时，也会带来健康。即使是盛夏，人们也应该适当在户外活动，皮肤的颜色虽然会有一点黑化，但这样的皮肤是坚强的，也是健康的，肆虐的紫外线一般也不会对这样的皮肤造成伤害。”

国人皮肤不易受伤

蔡主任还告诉记者，面对紫外线不用太“紧张”。紫外线虽然厉害，但并非“六亲不认”，一般皮肤含黑色素越多，受紫外线伤害就越小。从这个角度讲，白种人最易受紫外线伤害，严重时还会导致皮肤癌。所以欧美一些国家的人特别害怕紫外线。我们国家的人没必要像白种人那样过分惧怕——黄种人皮肤里含黑色素比较多，所以不易受到紫外线的伤害。“尤其是我们中国人的皮肤，对紫外线并不敏感。”

紫外线技术 篇11

太阳紫外光成分的辐射在通过大气层时,由于氧气作用而滤去了其中的真空紫外成分,以及对流层上部的臭氧层对300 nm~200 nm紫外光有强烈的吸收作用,导致太阳这一波段紫外辐射在近地大气中几乎不存在,形成所谓日盲区[1,2]。使用这个波段的紫外线作为光通信,可以视其背景噪声为零,这将大大提高通信的抗干扰能力。现在以日盲紫外光为通信载体的通信系统由于信息保密性高、抗干扰性强、全天候工作等优点而备受重视[3,4]。在现代的无线电通信之中,由于人们对通信的传输速率要求越来越高,而无线电通信的带宽受到限制,而采用无线光通信其带宽几乎是不受限制的[5]。

图1为紫外光通信系统模型,实际系统是由紫外LED灯作为光源,光电倍增管作为紫外光探测器,在FPGA平台上实现异步时钟域数据同步、PPM、 CRC、数据存储、串并以及并串转换等功能,预处理电路和LED驱动电路搭建而成。设计的系统有效地实现异步时钟域数据同步,因此获得了数据的准确采样以及与系统的时钟有效同步。在此根据所采用FPGA的内部结构和脉冲位置调制的位数,采用基于查找表的方式实现PPM功能,可以有效的节约FPGA资源,减少延时,提高了系统的性能。系统由于采用的纠错方式是CRC反馈重发,在经过PPM和CRC处理的前端发送数据之间要加保护时隙。

1 脉冲位置调制和循环冗余校验码原理

1.1 脉冲位置调制(PPM)原理

脉冲位置调制分为:单脉冲位置调制(L-PPM)、多脉冲位置调制(Multi-PPM)、差分脉冲位置调制(L-DPPM)。从带宽传输速率、利用率、以及工程实际应用上综合考虑,本文采用L-PPM作为紫外光调制的方式。

L-PPM是将一组二进制的n位数据组映射为2n个时隙所组成的时间段上的某一个时隙处的单脉冲信号。一个L位的PPM调制信号传送的信息比特为log2L。如果将n位数据组写成m=(m1,m2,…,mn),而将时隙位置记为L,则此单脉冲位置调制的编码映射关系可以写成如下数学关系[6,7]:L=m1+2m2…+2n-1mn。本文采用的是16位L-PPM方式进行调制,示意图如图2所示。

在此采用了一种新颖的PPM调制实现方式。考虑到实验所采用的硬件是FPGA,故充分利用FPGA的内部查找表的结构,发挥FPGA的优势。本文以查找表的方式实现PPM的信号调制,不仅能够减少FPGA内部资源,而且还能够减少延时,提高了整个系统的性能。

1.2 循环冗余校验码(CRC)原理

CRC是一种能够检测随机和突发错误的线性分组码,具有良好的纠错能力。它的硬件实现方法相对简单,能够检测信号在传输中由于外界环境变化、噪声污染等干扰造成的随机错误,可降低系统的误码率,增加系统的可靠性。

CRC检错过程大致如下:在发射端,根据一定的规则(生成多项式)对需要传送的k位二进制序列生成r位校验码,附加在原始的k位信息后面一起发送出去;接收端接收到发送来的k+r位二进制序列后,按照约定的规则对数据进行校验,以确定接收的信息是否在传输过程中出现了差错。如果余数不为零,说明信号在传输的过程中,产生了误码,此时接受端会产生握手信号,反馈到发射端,使刚刚发射的数据重新发送[8]。

系统采用的是CRC校检,编码过程如下:将原始的21位信息码左移10位,低位补零,得到一个31位的序列;用这个31位的序列模2除以多项式G(x)=x10+x9+x8+x6+x5+x3+1,得到的10位余数即为该序列的校验码;发射机将这10位的校验码附在21位信息序列后一起串行发送。

2 PPM调制和CRC编码的FPGA硬件实现

PPM的硬件实现顶层原理图如图3所示。其中fp模块的功能:由于系统各模块所使用的时钟不同,而系统提供的时钟是50 MHZ,所以通过fp模块进行时钟分频,通过PLL锁相环和计数分频,产生系统不同模块所需要的频率。bianyan-down模块的功能主要是对所需要传输数据的采样及存储,系统要对输入的数据与特定的时钟同步,本文传输的数据是9 600波特率,所以设计9.6 k时钟频率与传输数据同步。为了能够获得精确的输入传输数据并对数据进行存储,用输入数据波特率的16倍的频率对输入信号进行采样,把在采样中间点获得数据作为输入数据并进行存储,本文设计用fifo存储器对数据进行存储,用9.6 k的16倍时钟对数据进行采样并存储,而用9.6 k时钟把数据从fifo中读出,实现异步时钟域数据同步。

系统中L-PPM是将一组二进制的4位数据组映射为16个时隙所组成时间段上的某一个时隙处单脉冲信号。因为输入数据是串行,所以要对输入信息进行4位串并转换,shift-data模块主要是实现这个功能。PPM模块是整个调制的核心,结合FPGA内部结构,主要用查找表方式,实现调制功能,提高了数据处理的速率,由于在接收端还要对信号进行解调,为了解调的方便,在调制信号的前端加5位“11011”帧头,使PPM调制信号变成21位。

为了降低系统的误码率,在此使用CRC码对调制数据进行编码,根据CRC码原理设计了crc-encode模块对调制的数据进行编码,根据调制数据的特点和CRC码所采用多项式的特点,采用的多项式是G(x)=x10+x9+x8+x6+x5+x3+1,由CRC算法进行运算,对于每组调制数据都会产生特定的余数,把余数拼接在调制数据的后面,实现对传输数据的调制和编码。chundata模块主要是对调制和编码数据进行并串转换,采用高频时钟实现该功能,chundata模块对调制和编码的数据进行保存,直到下次调制和编码数据来之前,保持不变,并且在每组数据之间加保护时隙,当传输数据在传输工程中发生误码,CRC解码部分将产生握手信号,通过握手信号的反馈到发射端,使该数据重新发送,保证数据正确有效的传输。

3 系统调试

为了便于调试整个系统的性能,设计用串口调试助手作为工具,进行数据的发射和接收。发射端的调试:首先从调试助手发送数据信号,如图4所示,然后把数据送到FPGA,进行PPM调制及CRC编码的处理,通过调制和编码的数据信号,如图5所示,最后,根据设计的led驱动电路,用该数据信号去驱动led,完成信号的加载,信号通过led的紫外光发射出去,在大气介质中传输。在发射端的调试过程中,用示波器观察调试信号的波形与时序仿真波形和理论计算相一致。

接收端的调试:用光电倍增管对紫外光信号进行接收,由于光电倍增管把接收的光信号转换为电流信号,经过I-V转换电路、放大电路、整形电路,得到的信号波形,如图6、图7所示。把通过整形过的信号送入解调和解码模块,恢复传输的信号的信息,如图8所示。

从图4到图8的测试数据分析,设计能够传输数据进行正确的调制解调、编码解码以及预处理等,能够对数据进行正确的传输。由于在以大气作为传输介质时,外界环境对传输的紫外光产生干扰,导致信息的错误传输,通过大量的数据测试,得到表1的统计结果,在未变码的情况下,得到的误码率为10-3,经过CRC编码时,系统误码率降低到10-6,达到了系统设计的要求。

4 结束语

设计并实现了基于LED的新型紫外无线光通信系统,实现异步时钟域数据处理,有效的对传输数据进行准确采样与系统匹配时钟同步。采用查找表方式实现PPM调制,不仅节约了系统的资源,还提高了整机性能,另外,系统采用CRC反馈重发纠错模式,使系统的误码率可以降低为10-6,加强了系统的性能,随着紫外光源、光电探测器、光学发射天线、光学接收天线等相关技术的发展,很快就可以将紫外无线通信应用于实际工程中。

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