光电信息处理

光电信息处理（共7篇）

光电信息处理 篇1

21世纪高校人才培养策略是:厚基础、宽专业、重特色, 对专业课程的建设与实践提出了更高的要求。“光电信息技术”、“光电检测”、“弱信号检测技术”、“传感器”等课程是电子信息工程、光电工程类专业的主要专业课, 是现代测试技术研究领域的重要理论基础。

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

[3]俞承芳, 龚昌国.理科电子信息实验教学课程改革探讨[J].实验技术与管理, 2005, 3

光电信息处理 篇2

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

[1]严洁.光电跟踪系统信息处理技术研究[D].西安电子科技大学, 2006.

[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.

光电信息处理 篇3

关键词：专用集成电路,虚拟仪器,数据采集,Lab VIEW

0引言

X射线穿透测试体后的微弱光电信号由专用集成电路(ASIC)探测板进行数据采集,准确评价ASIC探测板的信号采集能力在安全检查设备的应用中有重要意义。目前ASIC探测板的功能测试主要依靠示波器,性能的测试通过安检系统透射后最终取得的成像效果来评价。然而,示波器测试得到的数据精度有限,不能准确记录ASIC探测板采集到的微弱光电信号 ;并且示波器对采集的信号没有运算处理功能,不能进一步分析ASIC探测板的工作性能。通过安检系统评价探测板的性能又会受到系统噪声、射线源性能等方面的影响,不能作为客观评价ASIC探测板的依据。

为了准确、直接评价ASIC探测板的微弱光电信号采集和转换的能力,需要一种精度较高的信号采集处理系统,既可以显示电路板微弱信号的实时波形,又能对采集的数据存储和进一步运算处理,在不受通道机系统方面的干扰下直接采集数据得到ASIC探测板的性能、噪声等相关指标,进而实现对探测板的评价和分档。

现流行的NI公司的虚拟仪器技术是现代计算机技术、通信技术和测量技术相结合的产物。它充分利用了计算机的运算、存储、回放显示及文件管理等智能化功能,同时把传统仪器的专业化功能和面板控制软件化,使之与计算机结合构成一台功能完全与传统硬件仪器相同,又充分享用了计算机软硬件资源的全新仪器系统。图形化编程语言Lab VIEW是虚拟仪器(Virtual Instrument, 简称VI)技术领域使用最广泛的计算机语言。是美国NI公司具有图形化虚拟仪器开发环境,基于图形编译(Graphics, G)语言的虚拟仪器软件开发平台,具有数据采集、数据分析、输入输出控制、信号处理等功能。与传统编程的文本语言相比,Lab VIEW编程界面更加友好直观,是一种直觉式图形程序语言。不仅提供几乎所有经典的信号处理函数和现代大量高级信号分析工具,而且非常容易与各种数据采集硬件系统无缝集成,与各种主流的现场总线通信以及大多数通用数据库链接。

基于NI数据采集技术的先进性和Lab VIEW软件的广泛应用,采用NI系列数据采集卡和Lab VIEW软件搭建通信平台,实现对光电转换ASIC探测板的高精度数据采集和处理。

1 测试平台结构及工作原理介绍

采用自主 研发ASIC系列探测 板和NI-5922数据采集 卡为主要 硬件,Lab VIEW 8.20为软件开发平台,利用虚拟仪器技术及信号处理技术构建能够实现信号采集与信号处理的多功能虚拟仪器系统。自研一代ASIC探测板提供光电信号,使用NI-DAQ驱动程序和TDMS高速数据流文件,开发了一套完整的数据采集系统。系统结构及数据流动方向如图1所示。

本系统主要由信号产生、信号调理、信号采集和信号处理几部分组成。信号产生部分由ASIC探测板及碘化铯二极管探测器构成,用于产生待测试像素信号 ;信号调理电路完成对拾取的探测器像素信号的转换和放大,并将探测板产生的差分信号转换成单端信号,送入NI数据采集卡 ;信号采集部分采用NI-5922系列采集卡完成对被采集信号由模拟量向数字量的转换,并将采集到的数据传送到计算机中 ;信号处理部分由Lab VIEW完成对采集数据的处理、显示和保存。检测系统的数据处理环节还要加入对采集数据分别求平均值、均方差和标准差的附加功能,将计算结果以文本形式直接保存至txt文件,并把采集数据送入三维坐标系显示3D图像。

2 测试平台设计重点

测试平台的设计重点在于实现高精度数据采集,对采集的数据自动存储和进行运算,显示多元化数据测试图像。

2.1 大量数据的高速采集

采用NI公司推出的5922系列多功能高速数据采集卡,其性能参数为支持单极和双极性模拟信号输入,16bit分辨率,信号输入范围 -5V~5V或0~10V。最高采样频率15MS/s,提供多路模拟输入通道,TTL型数字I/O触发。ASIC探测板数字同步信号上升沿为触发信号,串行连续模拟信号为待测像素信号。

对不同型号探测板 :同步信号上升沿信号触发延迟时间不同,分立探测板一般在微秒数量级,ASIC探测板触发延迟一般大于5ms ;每个像素的数据读出时间不同,设计的单通道像素读出时间4us~16us可调节 ;总的像素数也不同,通过设计采集像素数目调节程序,完成对不同板型、同一板型级联数量不同的探测板像素信号的采集。利用LABVIEW图形编译语言设计的前面板显示窗口如图2所示。界面左边设置采集参数,包括信号采集通道设置、触发和采样率设置等。信号的采集分为采集像素数目和采集次数设置,系统采集次数为5~800,区间次数可调 ;探测板像素数目一般是32的整数倍,采集像素数32~320,共十档最多可同时测十块探测板。采样率默认为10兆,满足ASIC探测板高速数据采集要求。

2.2 采集数据的存储和处理

探测板数据信号能够在采集过程中实时有效的存储是十分重要的,一般采集次数在100次以上,测试数据达到微伏级。在Lab VIEW软件编译时,把采集得到的全部数据存储在对应的txt文档,同时调用部分数据在前面板中显示,显示在前面板中的数据数值精确到小数点后五位。

采集到的像素数据属于瞬态电压值,就单个像素而言,瞬态时间点采集到的数值并不能代表这个像素持续工作时稳定状态下的数值,需要对像素信号多次采集瞬态电压求平均值的方法表示像素稳定工作状态的电压值,采集次数越多计算出的像素数据值越精确,这也就解释了采集次数上限设置为800的原因。同时,加入采集数据的标准差运算、均方差运算等功能,用于评价探测板噪声、探测电路板分档、级联测试、板级像素信号变化趋势等指标提供有效参考数据,数据运算结果同样保存至txt格式文档。

2.3 多元化采集图像实时显示

通过LabVIEW语言程序得到的波形图具有同示波器一样的波形显示功能,并且虚拟仪器可以通过编译,实现三维立体图形的显示。在对ASIC探测板的数据处理过程中,能够直观地看到不同像素采集不同次数时的数值变化幅度,可以更好的分析探测板信号变化的趋势。因此有必要引入三维坐标系的图像显示功能,实现数值与像素数量、采集次数之间的实时动态显示效果,并可以在三维曲面图中直接观察信号随采集次数和采集像素数的变化趋势和波动范围。文章设计的显示功能面板不仅完成通常示波器显示的功能,而且加入了对采集数据图像的3D实时显示效果,实现了采集数据多元化显示的目的。

3 结论

文章指出了传统示波器测试ASIC探测板功能的不足,系统成像的测试方法又对评价探测板性能存在干扰,因而现有的方法不能客观准确的评价ASIC探测板的微弱信号拾取能力。在分析ASIC探测板待评价的指标后,结合目前流行的数据采集处理技术,硬件选用NI-5922高速数据采集处理系统,软件采用Lab VIEW 8.20虚拟仪器图形化编程语言,完成了高精度光电转换信号的数据采集处理系统的设计。重点实现以下三方面设计 :

(1)大量、高速、高精度数据采集。在10兆赫兹采样率下,最多可同时采集10块探测板、采集总次数为800次的大量数据,保持采集像素电压值达到10-6精度。

(2)实现测试数据的实时存储和自动运算功能。采集的大量数据和经过程序运算的数据实时存储在文本文件中,并可在前面板显示部分存数数据 ;对采集数据进行运算求平均值、标准差、均方差,为评价ASIC探测板提供有价值的数据参考。

(3)测试数据的图像多元化显示,既有通用示波器的显示功能,又增加了3D图像显示效果,以像素电压值、像素数目和采集次数为三维坐标系的立体实时显示画面,为在测试中实时监测像素信号值波动范围提供更加直观、便捷的显示效果。

福建南安光电信息产业加速跑 篇4

当福建省在大力推进海峡西岸经济区建设时, 南安的经济也有了突飞猛进的发展;当海峡西岸经济区成为全国沿海经济带的重要组成部分时, 南安也成为其不可或缺的一部分;当电子信息产业已成为衡量一个国家、一个地区现代化水平的重要标志之一、福建省光电信息产业取得长足发展时, 南安的光电信息产业也已初具规模。历经2008年经济危机光伏市场受到较大冲击的低迷期后, 随着国际经济逐步回暖、光电信息产业迎来了其发展的黄金时期, 南安也成为光电产业的亮点地区, 焕发出蓬勃生机。南安光电信息产业正迎来史无前例的扩大总量、产业升级的历史新机遇。

在如此利好形势下, 南安市将加快产业结构调整, 推动光电信息产业优化升级;加强技术创新, 促进光电信息产业持续稳定发展。南安将以骨干主导产业稳定较快增长为前提, 突破核心产业的关键技术, 增强产业竞争力;将不断发展数字化产品, 培育新增长点;同时加强光电信息产业基地建设, 形成光电产业集群, 以此推动南安光电信息产业的加速发展。

确保骨干主导产业稳定较快增长

光电信息产业是南安市产业基础相对较好且最具发展潜力的产业, 主要包括光伏产业和半导体照明 (LED) 产业, 所以要重点支持光伏产业发展。同时, 随着铺天盖地如海潮般涌来的LED应用市场, 南安市发展中下游的封装生产线和各种各样的应用产品便恰逢其时, 支持半导体照明的LED封装及应用产业发展也将成为南安的骨干主导产业实现快速增长。

突破核心产业的关键技术, 增强竞争力

太阳能电池及材料、太阳能发电及应用产品、LED封装和应用产品、电子信息新材料等作为南安市光电信息产业的核心, 其关键技术的突破关系到南安光电信息产业的进一步发展。因此, 南安将在自主创新的基础上, 强化产业、技术、人才的合作, 加大创新投入, 实现核心产业关键技术的突破, 争取在新一轮产业竞争中掌握主动权、增强光电信息企业的竞争力。

发展数字化产品, 培育新增长点

数字化是当代新产品的一大特征, 南安市将努力开发无线通信、安全防范、电脑网络、信息软件服务等数字化产品, 建设产品创新网络, 创造数字化产品赖以生存的生态环境, 大力开辟数字化新产业, 使之成为南安市新的经济增长点。

建设好光电信息产业基地

在国家及福建省一系列政策支持下, 泉州 (南安) 光电信息产业基地的总体规划用地为7.5Km 2, 一期建设2.3Km 2。要建好这样的产业基地, 不仅要健全机制, 规范管理, 还要强化自律, 强力推进。今后产业基地的建设将不断深入企业, 进一步加大招商选资力度, 全力推动项目建设进程, 继续加大基础设施投入, 进一步优化信息产业基地的服务环境。

光电信息产业作为一个朝阳产业, 是科技发展的一个重要方向之一, 是未来人类生活依赖的无限能源之一。光电信息产业的发展, 不仅需要依靠先进政策的引导, 更需要无数优秀的专业人才。实现南安光电信息产业加速跑, 南安人充满了信心——在深入贯彻落实国家政策的前提下, 南安一方面加强以市场为导向, 加强基地建设的领导, 另一方面加强产学研结合和人才建设, 做好光电信息产业对接, 以实现南安信息产业的持续健康发展。

认真贯彻落实政策

贯彻落实国家、福建省电子信息产业调整和振兴规划的政策措施和海西建设有关内容, 结合南安市的实际情况, 出台鼓励和扶持光电信息产业发展的优惠政策和具体措施。提高光电信息类企业从产品销售额中提取技术创新费用的比例, 支持企业建立技术研发中心和产业化实验基地, 重点鼓励和扶持一批光电信息企业做大做强。鼓励产业基地和产业园区建设、知识产权保护、企业自主创新、专利技术申请和产业化、争创名牌等工作。

加强基地建设的领导

南安政府将组织有关专家认真科学地制定相关规划和实施方案, 凝聚专家的集体智慧, 为南安市发展光电信息产业提供高质量的指导、咨询、参谋、评估服务。同时为加快泉州 (南安) 光电信息产业基地建设, 政府将科学有效地指导基地招商选资、基础设施建设、配套服务和日常行政工作, 为产业发展提供优质服务。政府有关部门也要大力拓宽融资渠道, 引导企业投资建设、高新技术企业认定和设立技术研发中心等, 帮助企业积极争取国家发改委、科技部、工信部和省级、地市级部门的国家创新基金、国家重大科技专项、科技项目和产业化专项资金的扶持。

加强产学研结合和人才建设

南安政府将加强国家大学科技园福建分园建设, 鼓励企业积极开展产学研结合, 利用社会公共资源, 以项目带动企业发展。“6.18中国·海峡项目成果交易会”、“4.8台交会”、“9.8厦门投洽会”等都是产学研结合的大平台, 组织企业积极参加。政府为企业充实技术和管理人才搭建平台, 帮助、支持引进急需的高层次技术和经营管理人才以及技术研究团队。

加强泉 (南) 台光电信息产业对接

泉台光电技术研发中心由台湾“中央大学”光电研究所多名专家和美国专家组成, 研发中心与南安本地企业的合作以孵化基地模式进行研发互动。推动泉台光电信息产业、技术、人才的合作, 做好产业对接和科技对接, 为南安市承接台湾新一轮信息产业的转移提供新的发展空间。

支持建设公共服务平台和行业研发中心

“光电基地院士专家工作站”、“泉州市光电产业技术创新战略联盟”、“泉州市光电信息产业促进中心”和“泉台光电技术研发中心”将有力地促进南安市光电技术的发展, 为突破产业发展的关键共性技术、引导集成创新和引进消化吸收再创新、提高企业提高自主创新能力提供有力的科技支撑。“福建省25兆瓦光伏实验基地”、“泉州市太阳能级硅材料工程技术研究中心”、“泉州市半导体照明技术应用工程研发中心”也将为南安市光电信息企业提供更好的发展平台。

光电信息处理 篇5

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.

几种光电信息功能材料的研究进展 篇6

关键词：光电信息,功能材料,研究进展

光电功能材料作为光电信息行业发展的重要辅助材料,有不同的分类。近年来,对半导体光电材料、纳米光电材料、光折变材料的研究愈加突出,也是光电材料将来重要的突破方向。本文主要探讨这几种光电功能材料的现状。

一、光导体光电材料的研究

半导体一直是近年来研究发展的重要方向,它功能比一般光电材料齐全,用途广泛,能够实现能量的相互转换。半导体光电材料种类较多,主要有以下几种:

(一)硅材料研究

硅材料的发展主要是在生产太阳能电池以及合成半导体电路方面,对于集成电路和新能源开发做出了突出贡献。当然,目前研发的硅材料微电子技术应用于信息技术,增加了信息设备中的信息含量。其具有外形小,含量高,重量小,可靠性高的特点,相比于其他合成集成电路材料来说,充分利用原材料,发挥较大的作用,但是经证实,硅材料的单晶直径增加,容易导致硅材料密度改变,影响电路电流。由于这些问题,对于硅材料的研究还有待深入探讨。

(二)量子级联激光器材料

美国对于量子阱子的发现,带动了量子激光器的进展。量子级联激光器具有比半导体更好的优势,避免了波长的限制,已经广泛应用于光电通信方面,为人们的生活带来了极大的方便。量子级联激光器的应用技术是我国重点发展的技术,而且已经在红外线遥感技术和传感方面做出了突出贡献,将来量子级联激光器材料很有可能进入工业化程序,为我国增添技术力量。

(三)光子晶体的研究

20世纪,科学家们已经发现了光子晶体的存在,又称为光子带隙材料,是一种特别的半导体材料。光子晶体在基本构造上分为一维光子晶体、二维光子晶体和更好的三维光子晶体,其功能也随着维数的升高而提高。目前,一维、二维光子晶体已经研制成功,可以应用于各个领域,例如电子计算机的芯片中,提高计算机工作运行;利用于光纤系统等。但是,由于三维光子晶体的研制设备问题,其制作过程较为困难,据报道,有些国家已经研制成功,但是工业化发展,还有待解决。

二、纳米光电技术材料

纳米材料具有能量转换的特点,厚度极薄,具有很好的发展前景,可以广泛应用于各个领域,尤其是光通信、光电探测方面。

(一)纳米光电材料的特点

纳米材料是指粒子直径在1~100纳米之间的材料,它的光化学效应较高,比一般的光电材料的光活性好,主要是因为纳米材料通过表面量子之间有小尺寸效应、隧道效应等产生光、电、磁及化学反应,从而能实现光电材料的特性。近年来,纳米光电材料在光电技术中的应用,促进了纳米光电材料与光电技术的融合产生了纳米光电子学,为纳米通信发展提供了重要的基础保障。

(二)纳米光电材料研究应用

纳米光电子学的发展,研发了纳米光电子材料更多的应用方向,其中有纳米粉末在光电子探测器中的应用,有一维纳米材料在定向耦合器中的使用以及纳米硅薄膜的应用等。例如纳米粉末,有高光催化活性、高吸光特性、强选择性和扩散性,应用于光电探测器,使得探测器探测红外线的范围扩大。

三、光折变材料的研究进展

光折变材料,简单来说,就是能在光的直射下发生电荷效应,形成电场,然后再发生光电效应而应用的光电材料。特点是只需要小量激光即可发挥作用,其在数据存贮、光学图像处理、光放大器等领域有较好的发展。以前人们较注重无机光折变材料的研究,例如,铁电晶体、非铁电体、化合物半导体等,到上世纪末,人们对于有机光折变材料的研究越来越重视,包括有机晶体和光折变聚合物。目前,科学家研究了光折变聚合物材料的信息存储功能,发现聚合物在光信息存储中会有很好的发展前景。

世界网络的飞速发展,带动了信息行业的不断进步,其中光电子行业及光电子材料的应用尤为突出。现在我们已经进入信息时代,对于信息技术和网络的追求越来越高,简单的通信已经成为基本的要求,对于功能的多样化要求逐渐增高。各国也在加大对光电子技术的重视和发展,相信在目前已知的光电子材料的应用和将来更好的光电子材料的发现方面会有更大的突破。

参考文献

[1]杨承勇,吴凤霞,王水庆.光电信息功能材料研究进展和应用前景[J].佛山陶瓷,2001,11(1):9-12.

光电信息处理 篇7

1 应用必要

第一, 光电传感器获取信息的过程实际是一个多对一的对应抽样过程, 在将客观世界空间的信息传输至传感器这一过程中信息丢失的问题难以避免;第二, 军事领域中光电传感器的数量庞大, 急需处理的信息量也繁多冗杂, 这些都会给人工处理带来一定困扰, 而光电传感器信息融合技术的应用巧妙地解决了这一信息综合处理的难题;第三, 应用环境决定了光电传感器性能发挥的好坏, 但截至目前尚未有一个国家可以开发出适用于任何环境下且性能优于其他类型的光电传感器。

2 概念优点

光电传感器信息融合的过程正是为了完成目标分类、识别及跟踪等任务而进行信息自动分析综合处理的过程。军事领域中的目标识别及跟踪可以实现光电传感器目标属性中的监视功能, 有利于精确定位与预估判决。我国航天技术的高速发展离不开当前最热门的技术之一——航天技术上光电传感器信息融合技术, 它能够有效提高空间的分辨率和系统的可靠性, 无疑成为我国GDP增长的“助推器”。

3 工作原理

光电传感器能够有效检测到光强度变化的情况并将光强度的变化转换为电信号的变化。通常情况下, 光电传感器这种小型电子设备由三部分组成:发送器、接收器与检测电路。发送器负责向目标发射来源于发光二极管、激光二极管及红外射二极管等的光束, 不间断发射出的光束经过像光圈、透镜这种光学元件后达到由光电二极管、光电三极管及光电池构成的接收器中, 接收器接收到光束后会将其传输至能够过滤该信号是否有效并决定是否应用的检测电路。详细流程见下图所示。

需要强调的一点是发射板和光导纤维作为光电传感器结构元件的一种也独具特色。众所周知, 三角形的结构最为稳定, 因此由极细小的三角锥体反射材料组成的三角反射板是一种能保证光束可以准确无误地从反射板返回的发射装置, 其结构极其稳固且具有极强的实用性。

4 应用领域

4.1 研制抄表系统

为及时结算用户的电费, 一般由电力部门派专门的抄表人员到有关用户处定期走家串户地查看、抄写设置在现场的电能表, 通过人工读取、记录、计算和收费。这不仅浪费人力, 而且还会因人工读取造成不必要的误差, 给用户带来不必要的麻烦和损失, 甚至会发生不法分子假冒抄表人员入室作案而影响社会治安。因此, 无论是电力部门还是用户们均迫切要求改变当前的落后状态。随着微电子技术、传感器技术、计算机技术及现代通讯技术的发展, 可以利用光电传感器来研制自动抄表系统。

电能表的铝盘受电涡流和磁场的作用下产生的转矩驱动而旋转, 采用光电传感器则可将铝盘的转数转换成脉冲数。如在旋转的光亮的铝盘上局部涂黑, 再配以反射式光电发射接收对管, 则当铝盘旋转时在局部涂黑处便产生脉冲, 并可将铝盘的转数采样转换为相应的脉冲数, 并经光电耦合隔离电路, 送至CPU的T0端口进行计数处理。采用光电耦合隔离器可以有效地防止干扰信号进入微机, 再结合其它传输方式便可形成自动抄表系统。目前自动抄表系统没有大规模使用与当前的技术有莫大关系, 这套技术还有很多需要改进之处, 相信在未来几年随着技术的发展, 自动抄表将在全国范围内实现。

4.2 节能灯具设计

光敏传感器、红外传感器、颜色传感器已进入各种自控节能LED照明系统的设计方案之中, 它们的自主控制、方便应用使得不少公共照明LED灯具和居家照明灯具实现智能化。光电传感器可以协助公共照明的LED灯具实现灯光的自动开启关闭, 可以智能的感应人和车辆进出而自动开关灯光, 可以智慧的控制LED灯光开启的时间和控制亮度, 甚至按人类的意愿自动调整光线的色温, 营造人类想要的光氛围。

4.2.1 光敏传感器应用

光敏传感器中最简单的电子器件是光敏电阻, 它能感应光线的明暗变化, 输出微弱的电信号, 通过简单电子线路放大处理, 可以控制LED灯具的自动开关。对于远程的照明灯具, 如街灯、庭院灯、草坪灯等都可经济而简单的实现节能自动控制。太阳能路灯本身是利用太阳光发电、储能的LED照明灯具, 无需电网供电也就无需架设成本不菲的输电线路, 因此使用光敏传感器可以实现极低成本、自动开启关闭的节能管理。

4.2.2 红外传感器应用

红外热释电传感器 (PIR) 在LED照明中的应用已有近十年的历史。红外传感器的视角有限, 需要搭配菲涅尔透镜才能扩大探测区, 才能监视移动的热源 (人或车) 。菲涅尔透镜有两个作用:一是聚焦作用, 将热释红外信号折射在PIR上;二是将探测区内分为若干个明区和暗区, 使进入探测区的人能以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释红外信号。

4.3 航天技术应用

我国神舟十号发射成功后到与天宫一号的自动交会对接, 2000多项航天技术成果移植国民经济成为经济发展“倍增器”, 其中光电传感器技术发挥了重要作用。神舟十号和天宫一号对接机构十分复杂, 由上百个传感器、上千轴承组合而成。对接任务要求严丝合缝且不能漏气。另外考虑到飞行器在太空环境中失重要经历高低温的变化, 因此必须保证对接时不出现故障。手控交会对接时要有精确的传感器测量设备, 不断测量两个飞行器之间的距离、相对速度和姿态等, 稍有差池后果不堪设想。最后对接时, 要求轴向误差≤18cm。这些对航天员的身心都是极大的挑战, 要求他们具有极高的眼手协调性、操作精细性和过硬的心理素质等。在交会对接的过程中, 航天员需要紧盯电视图像, 根据实时传输的数据让两个航天器一点点逼近, 根据仔细计算决定速度变化方案完成交会对接, 其中传感器起到决定性作用, 为实现航天梦奠定最强基础。

4.4 工业自动化装置

光电传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点, 在工业上常用于非接触测量物位、距离和条码等信息, 因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。随着现代检测技术的发展出现了很多新型的光电传感器, 特别是CCD图像传感器的诞生, 为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。相关应用行业的系列产品如下:

1) 光电式烟雾报警器。没有烟雾时, 发光二极管发出的光线直线传播, 光电三极管没有接收信号, 没有输出;有烟雾时, 发光二极管发出的光线被烟雾颗粒折射, 使三极管接受到光线, 有信号输出, 发出报警。如今频遭吐槽的雾霾天气说明环境污染问题严重, 而光电式烟雾报警器则可通过光在烟道里传输过程的变化检测到烟道中的烟尘浊度;2) 点钞机的计数传感器。具有结构微型化、操作简便化、使用耐用型等特点的点钞机在我们的日常生活中应用频繁, 其不光在金融机构中被大量使用, 也逐渐成为一些大型企事业单位必备的办公用品, 成就其的正是结构简单、响应速度快、精确度高的光电传感器。点钞机的技术传感器采用两组由一个红外发光二极管和一个接收红外光的光敏三极管组成的红外光电传感器, 没有钞票时, 接收管受光照导通而输出为0;有钞票时, 接收管光通量不足而输出为1且产生一个脉冲信号, 经检测电路输入至负责计数和显示的单片机。只有不断提升光电传感器的性能, 才能满足商业经济和财务自动化日新月异变化而产生的高要求。

摘要：在数据信息理论与计算机技术二者相互融合的作用下, 光电传感器对目标分类及识别的能力也随之加强, 课题研究方向也开始从理论方法转移到实际应用这一方面。本文就光电传感器信息融合技术的应用必要、概念优点、工作原理及应用领域等方面进行简单论述。

关键词：光电传感器,信息融合技术,实际应用研究

参考文献

[1]黄斌.基于多传感器信息融合的节能控制系统.测控技术, 2013 (4) .

[2]赵娟妮.多传感器数据融合技术及其在光伏电站监控系统中的应用.科技信息, 2013 (7) .

[3]魏宏飞, 赵慧.多传感器信息融合技术在火灾报警系统的应用[J].现代电子技术, 2013 (6) .