光電檢測(cè)技術(shù)在監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)論文

1、 . 光電檢測(cè)技術(shù)論文光電檢測(cè)技術(shù)在監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)學(xué)生： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 時(shí) 間：目錄目錄3摘要4一、前言5二、光電檢測(cè)技術(shù)52.1光電檢測(cè)技術(shù)的概述52.2光電檢測(cè)技術(shù)原理62.3光電檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)62.4光電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀62.5光電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)7光電檢測(cè)技術(shù)在監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用83.1光電檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用83.2光電檢測(cè)技術(shù)在軍事監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用103.3光電檢測(cè)在能源發(fā)面的應(yīng)用13四、發(fā)展前景13五、總結(jié)15參考文獻(xiàn)15摘要： 隨著光電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，幾乎在各個(gè)領(lǐng)域得到研究與應(yīng)用。簡(jiǎn)述了光電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以與在某個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。首先介紹了光電檢測(cè)技術(shù)

2、的概述，光電檢測(cè)技術(shù)原理，光電檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)，光電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以與光電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)；然后分別簡(jiǎn)述了光電檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)、軍事、能源監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用；最后介紹了光電檢測(cè)技術(shù)的前景。關(guān)鍵字： 光電檢測(cè)技術(shù)；工業(yè)監(jiān)測(cè)；軍事監(jiān)測(cè)；前景AbstractWith the development of photoelectric detection technology,and it has been studied and used in almost every field.There are to describe the current situation of the developmen

3、t of photoelectric detection technology and the application in a certain field.Firstly,it introduces the overview of the principle of photoelectric detection technology, photoelectric detection technology, the characteristics of photoelectric detection technology, the development trend of the curren

4、t situation of the development of photoelectric detection technology and photoelectric detection technology; then respectively introduces the use of photoelectric detection technology in industrial, military and energy monitoring; finally introduced the prospect of photoelectric detection technology

5、.Keywords: photoelectric detection technology; industrial monitoring; military surveillance; energy monitoring; prospect一、前言隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)以與復(fù)雜自動(dòng)控制系統(tǒng)和信息處理和技術(shù)的提高，光電檢測(cè)技術(shù)作為一門研究光與物質(zhì)相互作用發(fā)展起來的新興學(xué)科，已經(jīng)成為現(xiàn)代信息學(xué)科的一個(gè)極為重要的組成部分。光電檢測(cè)技術(shù)具有精度高、速度快、非接觸、頻寬和信息容量極大、信息效率極高、以與自動(dòng)化程度高等突出的特點(diǎn)，發(fā)展十分迅速并推動(dòng)著信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。它將光學(xué)技術(shù)與現(xiàn)代電子技術(shù)相結(jié)合，廣泛應(yīng)用

6、于工業(yè)、能源、環(huán)境、國(guó)防等領(lǐng)域。二、光電檢測(cè)技術(shù)2.1光電檢測(cè)技術(shù)的概述光電檢測(cè)技術(shù)是光學(xué)與電子學(xué)相結(jié)合而產(chǎn)生的一門新興檢測(cè)技術(shù)。它主要利用電子技術(shù)對(duì)光學(xué)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)一步傳遞、儲(chǔ)存、控制、計(jì)算和顯示。光電檢測(cè)技術(shù)從原理上講可以檢測(cè)一切能夠影響光量和光特性的非電量。它可通過光學(xué)系統(tǒng)把待檢測(cè)的非電量信息變換成為便于接受的光學(xué)信息，然后用光電探測(cè)器件將光學(xué)信息量變換成電量，進(jìn)一步經(jīng)過 電路放大、處理，以達(dá)到電信號(hào)輸出的目的。然后采用電子學(xué)、信息論、計(jì)算機(jī)與物理學(xué)等方法分析噪聲產(chǎn)生的原因和規(guī)律，以便于進(jìn)行相應(yīng)的電路改進(jìn)，更好地研究被噪聲淹沒的微弱有用信號(hào)的特點(diǎn)與相關(guān)性，從而了解非電量的狀態(tài)。微弱

7、信號(hào)檢測(cè)的目的是從強(qiáng)噪聲中提取有用信號(hào)，同時(shí)提高測(cè)系統(tǒng)輸出信號(hào)的信噪比。光電檢測(cè)的系統(tǒng)機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，分為信號(hào)的處理器，受光器，光源。在實(shí)際檢測(cè)過程中，受光器在獲得感知信號(hào)后，就會(huì)被反映為不同形狀、顏色的信號(hào)，同時(shí)根據(jù)這些器件所處在的不同位置，就能夠?qū)⑺譃榉瓷湫团c透過型的兩種比較的模式。光電檢測(cè)的媒介光應(yīng)當(dāng)是自然的光，例如白熾燈或者螢光燈。特別是隨著這些技術(shù)的發(fā)展，光電技術(shù)也取得的非常好發(fā)展。由于投光器在發(fā)出光后，會(huì)以不一樣的方式觸摸這些被檢測(cè)物中，直到照射到檢測(cè)系統(tǒng)中的受光器中，同時(shí)受光器在此刺激下，會(huì)產(chǎn)生一定量的電流，這就是我們常說的光敏性的原件，實(shí)際生活中應(yīng)用比較廣泛的有三極管、二極管。

8、光電檢測(cè)技術(shù)主要包括光電變換技術(shù)、光信息獲取與光信息測(cè)量技術(shù)以與測(cè)量信息的光電處理技術(shù)等。光電檢測(cè)技術(shù)將光學(xué)技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)各種量的測(cè)量，它具有高 精度、高速度、遠(yuǎn)距離、大量程、非接觸測(cè)量等特點(diǎn)。2.2光電檢測(cè)技術(shù)原理光電檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理圖如下：2.3光電檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)1） 高精度。 光電測(cè)量的精度是各種測(cè)量技術(shù)中精度最高的一種。如用激光干涉法測(cè)量長(zhǎng)度的精度可達(dá)0.05m/m；光柵莫爾條紋法測(cè)角可達(dá)到 ；用激光測(cè)距法測(cè)量地球與月球之間距離的分辨力可達(dá)到1m。2） 高速度。 光電測(cè)量以光為媒介，而光是各種物質(zhì)中傳播速度最快的，無疑用光學(xué)方法獲取和傳遞信息是最快的。3） 遠(yuǎn)距離、 大量

9、程。 光是最便于遠(yuǎn)距離粗寒痹的介質(zhì)，尤其適用于遙控和遙測(cè)，如武器制導(dǎo)、光電跟蹤、電視遙測(cè)等。4） 非接觸測(cè)量。 光照到被測(cè)物體上可以認(rèn)為是沒有測(cè)量力的，因此也無摩擦， 可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量，是各種測(cè)量方法中效率最高的一種。2.4光電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀隨著科技發(fā)展的日新月異，光電檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展出納米、亞納米高精度的光電測(cè)量新技術(shù)；小型、快速的微型光、機(jī)、電檢測(cè)系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。非接觸、快速在 線測(cè)量已經(jīng)取代原始的接觸式，較緩慢的檢測(cè)技術(shù)，并向微空間三維測(cè)量技術(shù)和大空間三維測(cè)量技術(shù)方向發(fā)展；閉環(huán)控制的光電檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)光電測(cè)量與光電控制一體化。向人們無法觸與的領(lǐng)域發(fā)展。光電跟蹤與光電掃描

10、測(cè)量技術(shù)等先進(jìn)的光電檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步和廣泛應(yīng)用將對(duì)人們生活，工業(yè)生產(chǎn)甚至國(guó)防科技產(chǎn)生巨大影響和改革。隨著光纖傳感技術(shù)的飛速發(fā)展，光纖氣體傳感器也得到了廣泛的研究和應(yīng)用。它具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、防燃防爆、不受電磁干擾、可以實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的長(zhǎng)距離傳輸和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)遙測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，所以對(duì)光電檢測(cè)方法研究的關(guān)注也一直在增加。隨著光纖光柵傳感器的廣泛應(yīng)用，光纖光柵傳感信號(hào)的檢測(cè)系統(tǒng)也有了很大的發(fā)展。相比于傳統(tǒng)采用單色儀、光譜儀掃描等方式來檢測(cè)光纖光柵傳感信號(hào)的方式，采用光電轉(zhuǎn)換方式，即把對(duì)光強(qiáng)信號(hào)的測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)電壓信號(hào)的測(cè)量方式有它的優(yōu)越性，它具有檢測(cè)設(shè)備制造成本低、方便攜帶、可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)變化信號(hào)高速檢測(cè)和擁有

11、更廣的工程應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。 光電檢測(cè)技術(shù)在人類基因工程方面也有著廣泛的發(fā)展，如利用可見光信號(hào)強(qiáng)弱的變化檢測(cè)DNA雜交信號(hào)。這種新型的 DNA光電檢測(cè)系統(tǒng)同樣是由兼容探針DNA自組裝的硅集成電路構(gòu)成。而在該系統(tǒng)中目標(biāo)DNA序列與磁珠連接，目標(biāo) DNA序列與探針DNA分子雜交后，磁珠就會(huì)覆蓋在載體表面形成暗區(qū)。而載體下方的光電二極管陣列此時(shí)便可以檢測(cè)出DNA雜交反應(yīng)前后的光信號(hào)變化，輸出 DNA 雜交信號(hào)。新型抗干擾式光電檢測(cè)頭通過優(yōu)化紅外發(fā)射管工作參數(shù)和采用脈沖選通門控檢波電路，有效地抑制了電氣干擾噪聲，提高了檢測(cè)頭的抗干擾性能和工作可靠性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明了其 有效性。同時(shí)，該種光電檢測(cè)頭已經(jīng)在多個(gè)大

12、型機(jī)電設(shè)備制造廠家應(yīng)用，工廠實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明：新型的光電檢測(cè)頭誤動(dòng)作率不到老產(chǎn)品的千分之一，抗電氣干擾能力顯著提高，具備了工業(yè)級(jí)的高可靠性能。無損檢測(cè)技術(shù)是隨著高科技發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的一門新技術(shù)，該技術(shù)不同于傳統(tǒng)的物理化學(xué)分析方法，它主要運(yùn)用物理學(xué)方法如光學(xué)、電學(xué)和聲學(xué)等手段對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析，且不破壞樣品，在獲取了樣品信息時(shí)保證了樣品的完整性，無損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)速度較傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法迅速，又能有效地判斷出從外觀無法得出的樣品部品質(zhì)信息。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，帶動(dòng)了化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展，極促進(jìn)了無損檢測(cè)技術(shù)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。無損光電檢測(cè)技術(shù)根據(jù)其分析對(duì)象的某些特征對(duì)熱、聲、光、電以與磁等的反應(yīng)

13、變化情況，大致可分為紅外光譜檢測(cè)技術(shù)、拉曼光譜檢測(cè)技術(shù)、機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)、超聲波檢測(cè)技術(shù)、X射線檢測(cè)技術(shù)以與電子鼻和電子舌檢測(cè)技術(shù)等。根據(jù)不同的應(yīng)用對(duì)象和用戶場(chǎng)合可采用不同的無損光電檢測(cè)技術(shù)和相應(yīng)的檢測(cè)裝置來實(shí)現(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新的探測(cè)方法還會(huì)不斷的出現(xiàn)。2.5光電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)隨著世界各國(guó)的激烈競(jìng)爭(zhēng)正以日新月異的速度突飛猛進(jìn)與科研技術(shù)的提高， 檢測(cè)技術(shù)在 國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)中，起著舉足輕重的作用，無論科學(xué)研究、產(chǎn)品質(zhì)量與自動(dòng)控制都需要檢測(cè)，利用現(xiàn)代光電子技術(shù)作為檢測(cè)手段，具有無接觸、無損、遠(yuǎn)距離、抗干擾能力強(qiáng)、受環(huán)境影響小、檢測(cè)速度快、測(cè)量精度高等優(yōu)越性，是當(dāng)今檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的主

14、要方向。光電檢測(cè)技術(shù)將向著高精度、智能化、數(shù)字化、多元化、微型化、自動(dòng)化方向發(fā)展。所謂高精度是指檢測(cè)精度向高精度方向發(fā)展，納米、亞納米高精度的光電測(cè)量新技術(shù)是今后的發(fā)展熱點(diǎn)；智能化是指檢測(cè)系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展，如光電跟蹤與光電掃描測(cè)量技術(shù)；數(shù)字化是指檢 測(cè)結(jié)果向數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)光電測(cè)量與光電控制一體化方向發(fā)展；多元化是指光電檢測(cè)儀器的檢 測(cè)功能向綜合性、多參數(shù)、多維測(cè)量等多元化方向發(fā)展，并向人們無法觸與的領(lǐng)域發(fā)展，如微空間三維測(cè)量技術(shù)和大空間三維測(cè)量技術(shù)；微型化是指光電檢測(cè)儀器所用電子元件與電路向集成化方向發(fā)展；微型化是指光電檢測(cè)系統(tǒng)朝著小型、快速的微型光、機(jī)、電檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)展；自動(dòng)化是指檢測(cè)技術(shù)向

15、自動(dòng)化，非接觸、快速在線測(cè)量方向發(fā)展，檢測(cè)狀態(tài)向動(dòng)態(tài)測(cè)量方向發(fā)展。以激光器為基礎(chǔ)的光電檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)成為最主要的發(fā)展方向。 隨著精密度和功能特性的提高, 它將不斷取代那些昂貴且復(fù)雜的檢測(cè)方案。由于激光技術(shù)的不斷提高和成本的穩(wěn)定下降, 可以肯定, 激光光電檢測(cè)技術(shù)將日益成為光電用戶的首選方案。激光超聲檢測(cè)技術(shù)是光電檢測(cè)技術(shù)的另一重要的發(fā)展方向。這一技術(shù)利用高能量的激光脈沖與物質(zhì)表面的瞬時(shí)熱作用，在固體表面產(chǎn)生熱特性區(qū)，然后利用這種小熱層在材料部向四周熱膨脹擴(kuò)散產(chǎn)生熱應(yīng)力，從而通過這種熱應(yīng)力產(chǎn)生超聲波。與常規(guī)超聲檢測(cè)方法比較，激光超聲技術(shù)具有下列優(yōu)點(diǎn)：激光超聲不需要耦合劑，避免了耦合劑對(duì)測(cè)量圍和精度

16、的影響；激光超聲可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作，可用于高溫環(huán)境與腐蝕性強(qiáng)、有放射性等惡劣條件，并可以實(shí)現(xiàn)快速掃描，對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)快速運(yùn)動(dòng)的工件的在線檢測(cè)；激光超聲的盲區(qū)小于 100-微米，可用于測(cè)量薄工件。激光超聲的頻率帶寬較常規(guī)的換能器寬，具有測(cè)量微小缺陷裂紋的能力；激光超聲可用于表面幾何形狀復(fù)雜與受限制的空間，如焊縫根部小直徑管道等；空間分辨率高，有利于缺陷的精確定位與尺寸量度，并可作為聲源應(yīng)用于理論研究。 智能光電檢測(cè)系統(tǒng)成為了另一個(gè)很重要的發(fā)展方向。智能光電檢測(cè)系統(tǒng)由智能信號(hào)處理系統(tǒng)、光電傳感系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)、輸出系統(tǒng)和接口單元等組成。它以智能信號(hào)處理系統(tǒng)為核心，集成了光學(xué)采集、光學(xué)變換、光電轉(zhuǎn)換、電路調(diào)

17、理、外圍接口與信息輸出等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)光信息采集、光電信號(hào)轉(zhuǎn)換、信號(hào)探測(cè)、邏輯運(yùn)算與推理、記憶存儲(chǔ)與信息傳輸?shù)裙δ埽⒆詣?dòng)完成自檢自校和自我診斷與調(diào)整等功能。智能光電檢測(cè)系統(tǒng)由于環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，測(cè)量圍廣，測(cè)量精確度高，尤其是強(qiáng)化了人工智能系統(tǒng)，可以自動(dòng)對(duì)噪聲、溫度、電壓波動(dòng)與光源的變化進(jìn)行修正，加上良好的人機(jī)交互界面，大大簡(jiǎn)化了操作程序，提高了數(shù)值處理和分析的效率。三、光電檢測(cè)技術(shù)在監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用3.1光電檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用 在工業(yè)領(lǐng)域方面主要表現(xiàn)在在線檢測(cè)如零件尺寸、 產(chǎn)品缺陷、 裝配定位等。（1）光電式糾偏|帶材跑偏檢測(cè)器光電式糾偏|帶材跑偏檢測(cè)器采用光電元件作為檢測(cè)元件，首先把被測(cè)

18、量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用戶可根據(jù)需要選用各種規(guī)格產(chǎn)品，在各種輕工自動(dòng)機(jī)上獲得廣泛的應(yīng)用。其是對(duì)卷材、紙板等物料在傳送過程中的位置偏移進(jìn)行控制的自動(dòng)控制系統(tǒng)，產(chǎn)品具有自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)跟蹤、自動(dòng)糾偏等功能。能對(duì)紙板、薄膜、鋁箔、帶鋼與其它物料的標(biāo)志線或邊緣進(jìn)行跟蹤糾偏，以保證卷繞、分切的整齊。該系統(tǒng)可用于輕工、包裝、印染、印刷、軋鋼等行業(yè)。 光電式帶材跑偏檢測(cè)器原理如圖1所示。光源發(fā)出的光線經(jīng)過透鏡1會(huì)聚為平行光束，投向透鏡2，隨后被會(huì)聚到光敏電阻上。在平行光束到

19、達(dá)透鏡2的途中，有部分光線受到被測(cè)帶材的遮擋，使傳到光敏電阻的光通量減少。 圖1 光電式帶材跑偏檢測(cè)器原理圖圖2為測(cè)量電路簡(jiǎn)圖。R1、R2是同型號(hào)的光敏電阻。R1作為測(cè)量元件裝在帶材下方，R2用遮光罩罩住，起溫度補(bǔ)償作用。當(dāng)帶材處于正確位置（ 中間位）時(shí)，由R1、R2、R3、R4組成的電橋平衡，使放大器輸出電壓U0為0。當(dāng)帶材左偏時(shí)，遮光面積減少，光敏電阻R1阻值減少，電橋失去平衡。差動(dòng)放大器將這一不平衡電壓加以放大，輸出電壓為負(fù)值，它反映了帶材跑偏的方向與大小。反之，當(dāng)帶材右偏時(shí)，U0為正值。輸出信號(hào)U0一方面由顯示器顯示出來，另一方面被送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為糾偏控制系統(tǒng)提供糾偏信號(hào)。圖2

20、0; 帶材跑偏檢測(cè)器測(cè)量電路（2） 光電色質(zhì)檢測(cè)圖3為包裝物料的光電色質(zhì)檢測(cè)原理。若包裝物品規(guī)定底色為白色，因質(zhì)量不佳，有的出現(xiàn)泛黃，在產(chǎn)品包裝前先由光電檢測(cè)色質(zhì)，物品泛黃時(shí)就有比較電壓差輸出，接通電磁閥，由壓縮空氣將泛黃物品吹出。圖3 包裝物料的光電色質(zhì)檢測(cè)原理（3） 彩塑包裝制袋塑料薄膜位置控制圖4為包裝機(jī)塑料薄膜位置控制系統(tǒng)原理。成卷的塑料薄膜上印有商標(biāo)和文字，并有定位色標(biāo)。包裝時(shí)要求商標(biāo)與文字定位準(zhǔn)確，不得將圖案在中間切斷。薄膜上商標(biāo)的位置由光電系統(tǒng)檢測(cè)，并經(jīng)放大后去控制電磁離合器。薄膜上色標(biāo)（ 不透光的一小塊面積，一般為黑色）未到達(dá)定位色標(biāo)位置時(shí)，光電系統(tǒng)因投光器的光線能透

21、過薄膜而使電磁離合器有電而吸合，薄膜得以繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，薄膜上的色標(biāo)到達(dá)定位色標(biāo)位置時(shí)，因投光器的光線被色標(biāo)擋住而發(fā)出到位的信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)光電變換、放大后，使電磁離合器斷電脫開，薄膜就準(zhǔn)確地停在該位置，待切斷后再繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。3.2光電檢測(cè)技術(shù)在軍事監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用（1）光電偵察告警技術(shù) 光電偵察告警技術(shù)是指通過光電手段對(duì)敵方光電設(shè)備進(jìn)行偵察,確定其位置,探測(cè)其技術(shù)參數(shù),并在必要時(shí)發(fā)出報(bào)警的技術(shù)。它是對(duì)敵方進(jìn)行攻擊與實(shí)施有效干擾的基礎(chǔ)。目前已投入使用的偵察告警設(shè)備種類繁多,主要有紅外告警器、激光告警器、紫外告警器和光電復(fù)合告警器等。 1） 紅外告警技術(shù)紅外告警是利用來襲目標(biāo)(導(dǎo)彈、炸彈) 的紅外輻射特征進(jìn)行

22、探測(cè)、截獲、定向和分析。主要裝在飛機(jī)、艦船上,頻段覆蓋圍為35m 和814m波段。當(dāng)有來襲導(dǎo)彈威脅時(shí),告警裝置便發(fā)出告警信號(hào),啟動(dòng)與之相連的系統(tǒng)實(shí)施對(duì)抗,進(jìn)行自我保護(hù)。紅外告警器既可以采用掃描型紅外探測(cè)器,也可以采用凝視型紅外探測(cè)器。 掃描型紅外告警器 采用單元探測(cè)器或陣列探測(cè)器,通過二維光機(jī)掃描完成對(duì)空域的監(jiān)視。光機(jī)掃描可分為物方掃描和像方掃描,物方掃描需要比像方掃描大的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件。掃描型的優(yōu)點(diǎn)是可利用現(xiàn)行探測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)的監(jiān)視,可以較少探測(cè)器提供高的分辨率。 凝視型紅外告警器 采用焦平面探測(cè)器和固定視場(chǎng)完成對(duì)空域的監(jiān)視。掃描系統(tǒng)對(duì)探測(cè)短持續(xù)特征的信號(hào)不太實(shí)用,而對(duì)于某些類型導(dǎo)彈的判決和

23、假目標(biāo)的抑制很重要。凝視系統(tǒng)因?yàn)檫B續(xù)覆蓋整個(gè)視場(chǎng),因而不會(huì)錯(cuò)過短持續(xù)事件,凝視系統(tǒng)需要大數(shù)目的探測(cè)器陣列來完成只需少量元數(shù)掃描系統(tǒng)完成的角分辨率,但大視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為困難。設(shè)備有: 美國(guó)AN/ AAR234 紅外告警接收機(jī),AN/ AAR243/ 44 紅外告警接收機(jī),DDM2Prime 焦平面陣列紅外探測(cè)器;俄羅斯SA27/ 9 紅外告警器;美國(guó)和加拿大聯(lián)合研制的AN/ SAR28 紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)等。 圖 紅外線接收器電路 2）激光告警技術(shù) 激光告警器主要裝在地面重要目標(biāo)、坦克與飛機(jī)等被保護(hù)目標(biāo)上。它的功能是當(dāng)目標(biāo)被敵方激光測(cè)距機(jī)、激光目標(biāo)指示器與激光雷達(dá)等軍用激光裝置的激光束照射時(shí)

24、,探測(cè)和識(shí)別激光輻射、探測(cè)激光輻射源方向、波長(zhǎng)與使用方法等戰(zhàn)術(shù)技術(shù)參數(shù),發(fā)出聲光告警并引導(dǎo)光電干擾設(shè)備實(shí)施干擾,它是進(jìn)行激光對(duì)抗的前提和首要工作。根據(jù)其工作原理的不同,大致可分為下列幾種類型。 光電探測(cè)器陣列型激光告警器 最常見的陣列型激光告警器是硅光電二極管作為探測(cè)器,以接收大氣氣溶膠的激光能量和直接攔截激光束能量。此類告警系統(tǒng)在技術(shù)上最成熟,應(yīng)用最廣泛。 CCD 攝像型激光接收機(jī)它是廣角魚眼透鏡與CCD 面陣相合,可以比較精確地確定激光源的方位。廣角魚眼透鏡的視場(chǎng)覆蓋整個(gè)上半球,可以接收來自任何方位的激光輻射,通過光學(xué)系統(tǒng)成像在CCD 面陣上。CCD 面陣上產(chǎn)生整幀視頻信號(hào),用快速模數(shù)轉(zhuǎn)換

25、變換成數(shù)字形式,存儲(chǔ)在單幀數(shù)字存儲(chǔ)器中。當(dāng)包含背景信號(hào)和激光信號(hào)的幀信號(hào)寫入存貯器時(shí),即與僅包含背景信號(hào)的前一幀信號(hào)用數(shù)字方法相減。幀減結(jié)果作為一個(gè)表示位置(方位與仰角) 的亮點(diǎn),在顯示器顯示出來,利用這種數(shù)字背景減去法,可以在顯示器上把每個(gè)脈沖位置都清晰地顯示出來,并可以跟蹤激光源的位置。 利用全息技術(shù)的激光告警器利用全息象限透鏡可以確定激光源的大致方位,全息象限透鏡是一種分成任意個(gè)象限的全息光學(xué)元件,它可以把入射到不同象限上的激光輻射分別成像在特定位置上,成像的位置僅由被照明的象限所決定。激光主動(dòng)偵察告警設(shè)備有美國(guó)制造的Stingray車載激光致盲武器,它是集主動(dòng)偵察和致盲于一體的激光對(duì)抗

26、武器;還有美國(guó)AN/ PLQ25 激光對(duì)抗裝置和AN/ VLQ27“魚工魚”實(shí)戰(zhàn)防護(hù)系統(tǒng)。激光被動(dòng)偵察告警設(shè)備有美國(guó)的HALWR 激光報(bào)警接收機(jī)等。3）紫外告警技術(shù) 紫外告警具有虛警率低、不需低溫冷卻、不掃描、告警器體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。它是利用“太譜盲區(qū)(220280 nm) ”的紫外波段來探測(cè)導(dǎo)彈的火焰與尾焰,并根據(jù)特征進(jìn)行探測(cè)、截獲、定位和分析,發(fā)出來襲導(dǎo)彈威脅的告警信號(hào),以便實(shí)施干擾。 概略型紫外告警 概略型紫外告警以單陽極光電倍增管為核心探測(cè)器件,概略接收導(dǎo)彈羽煙的紫外輻射,具有體積小,重量輕、低虛警、低功耗的優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是角分辨率差、靈敏度較低。盡管存在這樣兩個(gè)缺點(diǎn),但它作為光電對(duì)抗

27、領(lǐng)域的一項(xiàng)新型技術(shù),在引導(dǎo)紅外彈投放等許多領(lǐng)域仍十分實(shí)用。 成像型紫外告警成像型紫外告警以面陣器件為核心探測(cè)器,精確接收導(dǎo)彈羽煙紫外輻射,并對(duì)所觀測(cè)的空域進(jìn)行成像探測(cè),識(shí)別分類威脅源。優(yōu)點(diǎn)是角分辨率高、探測(cè)能力強(qiáng)、識(shí)別能力強(qiáng)。具有引導(dǎo)紅外彈投放器和定向紅外干擾機(jī)的雙重能力和很好的態(tài)勢(shì)估計(jì)能力。設(shè)備有:南非MAW 紫外告警器; 美國(guó)AAR254 (V) 導(dǎo)彈逼近紫外告警、AAR247A、AAR247B 導(dǎo)彈逼近紫外告警與AWAWS 紫外告警器。（4） 光電復(fù)合告警技術(shù)光電復(fù)合告警是在激光、紅外和紫外告警技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高級(jí)告警器,它以小型化、模塊化和具有通用功能的綜合告警結(jié)構(gòu),采用探測(cè)紅外、

28、紫外和激光等主要光波威脅的光機(jī)電一體化綜合告警技術(shù),多波段光電傳感器的綜合和多種光電探測(cè)信息的融合技術(shù),并使各類告警技術(shù)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源共享、更好地發(fā)揮綜合效能。光電復(fù)合告警裝備有:美國(guó)研制的DOLE 激光雷達(dá)告警系統(tǒng);法國(guó)的紅外和激光告警器;英國(guó)的激光和紅外探照燈控制器等。美國(guó)研制的告警系統(tǒng)可同時(shí)探測(cè)觀察紅外、紫外和射頻威脅。3.3光電檢測(cè)在能源發(fā)面的應(yīng)用(一) 太陽能電池板太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分,也是太陽太陽能電池板能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分其作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為電,送往蓄電池中存儲(chǔ)起來,或推動(dòng)負(fù)載工作。太陽能電池板的質(zhì)量和成汕本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。(二) 太陽

29、能控制器  太陽能控制器的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài),并對(duì)蓄太陽能控制器電池起到過充電保護(hù),過放電保護(hù)的作用。在溫差較大的地方,合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開關(guān),時(shí)控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項(xiàng)。(三) 蓄電池  一般為鉛酸電池,一般有 12汕V 和 24V 這兩種,小微型系統(tǒng)中, 蓄電池也可用鎳氫電池,鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時(shí)將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來,到需要的時(shí)候再釋放出來。(四) 逆變器 在很多場(chǎng)合,都需要提供 AC220V,AC110V 的交

30、流電源。由于逆變器太陽能的直接輸出一般都是DC12V,DC24V,DC48V.為能向AC220V 的電器提供電能,需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能,因此需要使用 DCAC 逆變器。在某些場(chǎng)合,需要使用多種電壓的負(fù)載時(shí),也要用到DC-DC 逆變器, 如將 24VDC 的電能轉(zhuǎn)換成 5VDC 的電能。（注意,不是簡(jiǎn)單的降壓)。四、發(fā)展前景在微電子技術(shù)蓬勃發(fā)展的同時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)可以利用光電各自的優(yōu)勢(shì)來為我們服務(wù)。比如激光器，光電探測(cè)器，太陽電池如等方面都需要光電結(jié)合。這就是早期的光電子學(xué)。隨著光

31、電子學(xué)的發(fā)展，人們研究完全利用光來處理信息，于是誕生了光子學(xué)。所以可以說，先有了光電子學(xué)，又有了光子學(xué)。而最終的發(fā)展會(huì)是光電的再次統(tǒng)一，即更高一個(gè)層次上的光電子學(xué)?，F(xiàn)在正在發(fā)展單電子技術(shù)和單光子技術(shù)，那時(shí)信息的載體不再是束流，而是單個(gè)的粒子。光子和電子都是利用量子力學(xué)的概念，區(qū)別只是波長(zhǎng)不同而已。我想我們?cè)诙皇兰o(jì)肯定會(huì)走到這一步。那時(shí)既不能叫光子信息技術(shù)，也不能叫電子信息技術(shù)，應(yīng)該叫量子信息技術(shù)。 由于光子具有電子所不具備的許多特性所以光子學(xué)有它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。尤其在信息領(lǐng)域。比如通信，我們現(xiàn)在大部分主干網(wǎng)用的都是光纖，信息的載體都是光。由于密集波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展，一根頭發(fā)絲粗細(xì)的光

32、纖就可以傳輸一億門線路。這是電纜無法比擬的 。再如信息存儲(chǔ)技術(shù)，光盤由VCD發(fā)展到DVD，容量增大了好幾倍，未來如果研制出能夠商用的藍(lán)光激光器，采用藍(lán)光波段的光來作為信息的載體，就又可以使同樣大小的光盤的容量增大近十倍。而且光具有相干性，可以實(shí)現(xiàn)全息存儲(chǔ)，在不到一個(gè)平方厘米的芯片上，我們可以把圖書館的所有的書都存進(jìn)去。在計(jì)算機(jī)方面，未來的發(fā)展趨勢(shì)是光要進(jìn)入計(jì)算機(jī)中，發(fā)揮光子的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)開關(guān)的互聯(lián)，利用光來消除電子傳輸帶來的瓶頸效應(yīng)。 同時(shí)，光電的傳感器應(yīng)用非常廣泛。近年來，傳感器正處于傳統(tǒng)型向新型傳感器轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段。新型傳感器的特點(diǎn)是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，

33、它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)儀器儀表產(chǎn)業(yè)的改造，而且可導(dǎo)致建立新型工業(yè)和軍事變革，是21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。 微型化是建立在微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)基礎(chǔ)上的，目前已成功應(yīng)用在硅器件上形成硅壓力傳感器(如上述EJX變送器)。微電子機(jī)械加工技術(shù)，包括體微機(jī)械加工技術(shù)、表面微機(jī)械加工技術(shù)、L1GA技術(shù)(X光深層光刻、微電鑄和微復(fù)制技術(shù))、激光微加工技術(shù)和微型封裝技術(shù)等。MEMS的發(fā)展，把儀器的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了新的高度。傳感器和多通道檢測(cè)儀表，在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上，置微處理器，或把微傳感器和微處理器與相關(guān)集成電路(運(yùn)算放大器、A/D、D/A、存貯器、網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路)等封裝在一起完成了數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化。網(wǎng)絡(luò)化方面，目前主要是指采用多種現(xiàn)場(chǎng)總線和以太網(wǎng)(互聯(lián)網(wǎng))，這要按各行業(yè)的需求，選擇其中的一種或多種，近年最流行的有FF、Profibus、CAN、LonWorks、AS-I、Interbus、TCP/IP等。 除MEMS外，新型傳感器的發(fā)展還有賴于新型敏感材料、敏感元件和納米技術(shù)，如新一代光纖傳感器、超導(dǎo)傳感器、焦平面列紅外探測(cè)器、生物傳感器、納米傳感器、新型量子傳感器、微型陀螺、網(wǎng)絡(luò)化傳感器、智能變送器、模糊傳感器、多功能傳感器等。  多傳感器數(shù)據(jù)