光电检测技术论文例1

中图分类号：TN247文献标识码：A文章编号：

1.概论

世界已进入信息时代，人们在利用信息的过程中，首先要解决的就是获取可靠的信息，因此传感器技术越来越受到人们的重视。而随着传感器技术的发展，传感器所要面向的应用范围从纳米尺度到天文尺度两段都在不断扩展，精密测量技术已经得到了越来越多的研究和重视，这就使得作为现代精密测量的核心技术的光电检测技术的重要性与日俱增，因为传统的检测方法已经无法满足这些工作条件下的特殊要求。因此，光电检测技术的教学和研究已越来越受到国内为高等院校、科研机构和相关企业的重视。

现在一起科学技术是机械、光学、电学、计算机以及控制技术的综合化，光、机、电、算一体化已经成为仪器发展的趋势。传感器的微型化、纳米技术的发展，也对现代精密测量技术提出了越来越高的要求。在这种情况下，光电检测技术的重要性越来越明显。然而，在目前的测控技术月仪器体系中，光电检测技术的重要性并没有得到足够的重视。本文首先介绍了现代精密测量技术的发展现状，随之介绍了光电检测技术的基本内容及其面临的问题，最后提出应当突出光电检测技术的重要性，使之在测控技术与仪器专业体系中占有重要地位，这对培养具有创新能力和前瞻意识的高素质人才具有良好的促进作用。

2.现代精密测量技术的发展现状

现代精密测量技术是一门集光学、电子、传感器、图像、制造机计算机技术为一体的综合叉学科，涉及广泛的学科领域，它的发展需要众多相关学科的支持。在现代工业制造技术和科学研究中，测量仪器具有精密化、集成化、智能化的发展趋势。

科学技术向微小领域发展，由毫米级、微米级继而涉足到纳米技术，即微/纳米技术。微/纳米技术研究和探测物质结构的功能尺寸与分辨能力达到微米至纳米级尺度，使人类在改造自然方面深入原子、分子级纳米层次。

纳米级加工技术可分为加工精度和加工尺度两方面。加工精度由本世纪初的最高精度微米级发展到现在的几个纳米数量级。金刚石车床加工的超精密衍射光栅精度已达1nm，实验室已经可以制作10nm以下的线、柱、槽。

在这一大背景下，传统的测量方式已经很难发挥大的作用。因此，与精密测量技术的发展需求相对应，光电检测技术得到了越来越多的重视和应用。由于光电检测技术在工业测控、精密测量和计量方面的重要作用，特别是随着社会对产品质量意识的逐步提高。

3.测控技术与以其专业及其只是结构组成

测控技术与仪器技术隶属于信息技术领域的仪器科学与技术学科，其内容主要涉及测量控制与仪器仪表技术领域。随着科学技术尤其是电子信息技术的飞速发展，测量控制欲仪器仪表技术领域也发生了很大的变化。其自身结构已从单纯机械结构或机电结合或机光电结合的结构发展成为集传感技术、计算机技术、电子技术、现代光学、精密机械等多种高新技术于一身的系统，其用途也从单纯数据采集发展为集数据采集、信号传输、信号处理以及控制为一体的测控国产。特别是进入21世纪以来，随着计算机网络技术、软件技术、微纳米技术的发展，测量控制与仪器仪表呈现出虚拟化、网络化和微型化的发展趋势，从而使仪器科学与技术学科的多学科综合及多系统集成的属性越来越明显。

由此可见，测控技术与仪器专业的学生其知识面必须比较宽，横跨了传感器、通讯、控制、计算机等多方面的内容。

光电检测技术的简介

技术的业务培养目标是：培养具备精密仪器设计制造以及测量与控制方面基础知识与应用能力，能在国民经济各个部门从事测量与控制领域内有关技术、仪器与系统的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面的高级工程技术人才。

技术的业务培养要求是：主要学习精密仪器的光学、机械与电子学基础理论、测量与孔子理论和有关测控仪器的设计方法，手奥现代测控技术和仪器应用的训练，具有本专业测控技术及仪器系统的应用级设计开发能力。

光电检测技术的基本内容及其面临的问题

光电检测技术是测控技术与仪器专业能使技术人员了解和掌握光电转换的基本原理及光电检测技术所必须的各种知识，了解和掌握常用光电测量方法及常用测量仪器的使用，具备进行各种基本光电测量所需技能和设计简单光电检测电路的能力。

光电检测技术基本内容包括三方面的内容。

掌握与光电技术有关的基础知识、基本原理和基础效应。如：阴极光电效应，半导体光电效应，PN结的光电效应：光电池及光电二三极管工作原理，光电成像原理，CCD工作原理，直接检测的典型光路。

理解光电技术的基本应用。了解常用光电器件如光电培正管、摄像管、CCD器件、光电池、光电二三极管等的特性参数。了解基本光电检测系统的主要参数。

了解光电检测的基本方法及光电检测电路的设计思想。了解光电技术的发展及广泛应用。掌握各种基本光电检测方法的有关技术。

6.光电检测技术在测控技术与仪器专业体系中的作用

综上所述，《光电检测技术》课程在测量控制与仪器仪表技术领域的重要性在不断增加。然而，在目前的测控技术与仪器专业课程体系中，《光电检测技术》课程的重要性并没有得到足够的重视。因此，我们需要对《光电检测技术》在测控技术与仪器专业课程体系中的作用进行重新认识。

光电检测技术在测控技术与仪器专业课程体系中的作用可以概括为四个字：承前启后。“承前”是指光电检测技术是传感器技术、工程光学、测控电路等内容的深入和拓展，“启后”则是指光电检测技术的内容是后续如光电仪器设计、智能仪器设计等环节的重要知识基础。没有对光电检测技术知识的良好掌握，要实现对各种现代精密测量技术的整体把握、实现符合要求的具有良好性能价格比的精密测量系统是不可能的。

7.结束语

因此，本文认为，在测控技术与仪器技术学习中，应当突出光电检测技术的重要性，在实验设备、授课学时、人员配置、科研技术等方面予以重点支持，使之在测控技术与仪器专业课程体系中占有与其在测量控制与仪器仪表技术领域的重要性相称的重要地位，这对于培养具有创新能力和前瞻意识的高素质人才具有良好的促进作用。

参考文献：

[1] 叶声华， 王仲， 曲兴华。 精密测试技术展望。机电一体化。2001，6: 6―7.

光电检测技术论文例2

中图分类号：TM914文献标识码： A

一，太阳能电池隐裂的形成和危害

晶体硅常温下化学性质稳定，高温下化学性质活泼，是一种重要的半导体材料，也是生产太阳能电池片的主要原材料。但是晶体硅质地非常脆且易碎。而太阳能电池片的生产工艺复杂，且现行太阳能电池所用的硅片厚度通常在180um左右，非常薄。在复杂的生产过程以及各工序间的互相传送中，接触碰撞过程极易电池碎片和隐裂。

碎片用肉眼清晰可辨，可及时挑选出来不会流入下一个工序造成更大的浪费。但是如果是隐裂，通过肉眼很难辨别，一旦流入下一个工序进行生产，浪费便更大。有隐裂的硅片在生产传输过程中受到碰撞颠簸极易变成碎片，而碎片的存在会对其他优等硅片构成威胁，要么咯片，要么粘附在其他硅片上影响印刷效果。无论哪种情况最终生产出来的电池都是废品。如果碎片进入到硅片盒，那么紧挨碎片的两片电池片都将受到影响。由此可见隐裂电池片的危害相当大。电池车间原材料昂贵，所用原材料种类繁多，工序做的越多浪费越惊人。存在隐裂的硅片即使最终生产成电池片也会在测试环节被挑选出来，所以越早的发现隐裂硅片原材料的浪费就越少，电池制作成本就越低，企业才相对更有竞争力。

二，红外线的特性及硅片检测原理

红外线是波长范围介于0.78-100um之间的电磁波，不为人眼所见，其最重要的物理特性是热作用强，穿透能力强，正因为红外的这种特殊特性才使之应用及其广泛，可用于安防监控领域、汽车夜视系统、医疗器械行业、家庭电子行业、通讯领域，且在各领域的技术已经相当成熟，甚至在新兴的3D技术中红外线也占有一席之地。红外线的用途如此之广泛，根据理论推测，在太阳能光伏行业中用于对硅片隐裂的检测技术中红外线仍可一展身手。

光伏行业中的硅片检测技术中的光线必须不能被硅材料吸收同时不能穿透硅材料，该技术利用的是红外光在硅分子上的全反射。本技术正是利用红外光的这种特性，介于穿透硅片的临界波长的光源对硅片进行照射，从硅片侧面平行射入硅片，由于硅材料的特殊晶键结构，会使得光线在每个完整的晶键之间进行全反射，表面上看去就是光被硅片吸收了。但是如果硅片上有隐裂，那么这个位置的晶键是断裂的，光线就会从这个晶键断裂的位置透射出来被上方相机补捉到，报警器报警，设备自动停止。

三，红外检测在太阳能检测中的应用

目前，行业中尚无成熟的硅片隐裂检测技术，红外检测技术在理论上可实现该项功能，但尚无实践操作。

整套技术采用红外发射装置发射激光，发射装置安装在传输硅片设备的侧面，因为太阳能电池片各环节的生产设备对硅片的传输均是连续的，所以两侧各需一个红外发射装置即可做到全面且精确的检测，不会有漏检。发射装置后安装棱镜对发散的光束进行聚焦。聚焦后的红外线平行摄入硅片侧面，从而实现对断裂处的检测。每个工序都可安装具有此功能的装置，从首个工序即开始进行硅片隐裂的检测，这样就很大程度上做到了减少材料的浪费。

由于生产太阳能电池片的硅片极薄，只有180um，且光线是从硅片最薄的侧面射入，所以对红外发射装置、聚焦棱镜、硅片三者的对准要求极高，相差几微米都不会达到检测的效果。

整套检测装备简便易实现，且成本低廉，如能应用到实际生产中，将是一项造福整个光伏行业的新技术，从而打破硅片隐裂检测技术空白的局面。

整套技术的关键点有两个，其一是对红外光的过滤和聚焦，其二是检测装置与在运行中的硅片对准的精准度。如果这两点不能保证任其之一，均达不到很好的检测效果。

此套检测方法目前仅限于理论阶段，期待有识之士加以实践证明。

参考文献

1.福斯特 《太阳能：可再生能源与环境》 人民邮电出版社 2010.7

2.肖景 赵键《红外线、热释电与超声波遥控电路 》人民邮电出版社 2013.9

光电检测技术论文例3

1 概述

微弱光信号检测技术及其相应的光电检测技术可应用于各个领域，如在军事领域，用于隐形目标侦查、武器制造和目标距离检测以及无线通信等；在工业领域，可用于检测产品质量、控制环境污染量及产品计量等方面；在化学分析领域，可用于鉴定物质结构、检测分析药物成分等：在医学领域，可用于分析医学电子图像，通过回测微弱信号检测疾病等[1]。微弱光信号检测技术的研究意义重大。

2 微弱光信号检测技术研究现状

对于微弱光信号检测来说，其难点在于微弱信号采集部分的设计以及转换电路的设计。近些年来，随着现代光电技术的发展，关于微弱光信号的检测、采集与处理技术的研究也取得巨大发展。在采集检测系统的设计与实现方面，众多学者从不同角度进行了尝试和探索。

如采通过在信号处理电路中设置信号通道和参考通道方式，利用微处理器将广义白噪声滤除，开发出“BHJ-400”型红外测温仪。该红外测温设备即使在强噪声的背景下也能实现对微弱光的检测[2]；文献[3]基于信号的相关性原理，设计一锁相放大器并用于检测微弱光信号的测量系统中。从而研制出红外多光谱辐射温度测量系统，同时采用将方法与函数模型法相结合并根据自动化原理设计出双向反射分布函数自动测量系统[3]；采用在同一测量装置上集成非接触式光学成像CCD传感器和接触式光纤传感器方式测量工件的孔径，由于测量技术的科学先进性，该测量设备的测量精度可以达微米级[4]；文献[5]以采用高精度运算放大器及FLASH型芯片核心进行硬件系统和软件系统设计，其测量输出光功率的稳定度可达±0.01nW，有效实现了在光纤通讯领域中对传输终端的微弱光信号功率的高精度测量[5]。

可以看出现有方法多数基于相关检测原理设计锁相放大器，实现对微弱光信号的检测。然而这类方法都有实现成本高、流程和结构比较复杂等不足。寻找一种精度较高、成本较低且结构简单的微弱光信号检测系统十分必要。近期许多学者提出了一些改进的检测方法，取得了较好检测效果。

如文献[6]对传统的全部采用专用集成电路来检测微弱光信号的方法进行改造，将传统方法中不能适用于多变场合的缺点进行优化。该系统采用部分集成电路与相对分立元件相结合的方式形成两种放大器，系统中的光电转换电路以低输入偏置电流放大器AD549 为主。实验证明，分立电路既保留了传统检测系统抗干扰能力强等优点，且具有可操作性强和测量方式多变等优点[6]。文献[7]采用S2387系列光电二极管，结合多级放大路与T型反馈电阻网络，设计了一种放大倍率可编程的微弱光强信号采样电路。基于对实验数据的分析，通过对前后级放大倍数的合理分配，实现对光强或波长变化比较大的微弱光信号的最优放大，使得到的图像波形更加便于分析、研究。同时该电路兼顾了提高响应速度与降低噪声的要求，简洁可靠，测量精度高[7]。文献[8]通过设计下位机将待测光信号进行光电转换、放大和滤波等处理，下位机由光电转换电路、前置放大电路、多级放大电路、有源滤波电路和数据传输电路构成。通过采集卡将下位机采集到的信号送到上位机处理，提出一种自适应窄带功率谱滤波方法[8]。

此外，微弱光信号检测方法的理论研究也得到了较快发展，如文献[9]采用最优混沌模型李亚普诺夫指数法定量检测微弱光电信号幅值方法。基于最优混沌模型，解决了传统混沌方法检测时出现的可检测信噪比高、检测阈值误差大等问题[9]。文献[10]基于相关检测理论，设计微弱光纤陀螺信号检测系统，实现对开环背景噪声中微弱光纤陀螺信号的精确检测[10]。文献[11]基于数字正交相关检测方法，设计用于微弱激光信号检测的光电检测装置，在数字相关检测基本原理的基础上完成对光电检测系统的整体设计开发。仿真和实验结果验证了该方法的有效性[11]。

3 结束语

综上所述，国内外科研领域对微弱光信号检测技术的关注度较高，为开发高精度、低成本的微弱光信号检测装置，进行了探索并取得了显著成效。另一方面众多学者也将传统集成元件检测方法改进以适应不同检测场合，促进了微弱光信号检测技术的发展。微弱光信号检测技术在各个领域都占据着比较重要的地位，未来微弱光信号检测技术在相关领域的应用会越来越广泛，同时也将向智能化、数字化方向发展。

参考文献

[1]杨晓娅.微弱光信号检测系统的设计与研究[D].郑州：郑州大学，2014：3-5.

[2]刘建科，张海宁，马毅.红外测温中检测强噪声下微弱信号的新途径[J].物理学报，2000，49（1）：66-67.

[3]丛大成.红外多光谱测温关键技术研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2002：4-5.

[4]William G.L， Christopher S， Frank L.A， et a1.Single photon detection using Geiger modeCMOS avalanche photodiodes[C].SPIE， 2005，6013.

[5]陈永泰，徐晓东.微弱光信号功率的高精度测量技术[J].武汉理工大学学报，2006，28（11）：123-124.

[6]李常青，梅欣丽，明奇，等.微弱光信号检测电路的实现[J].应用光学，2010，31（5）：725-726.

[7]佘明，陈锋，李抄，等.微弱光强信号采样电路设计[J].光学仪器，2014，36（3）：254-255.

[8]董静微.基于LabVIEW的微弱光电信号检测系统设计[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2013：2-5.

[9]徐艳春.基于混沌振子的微弱光电信号检测技术研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010：8-11.

光电检测技术论文例4

对水利工程开展质量检测是水利工程项目建设中的核心组成部分，也是施工质量和交、竣工验收评定工作中不可或缺的重要环节，应穿插于各个施工阶段之中。借助先进的检测技术手段，可定性乃至定量地对正在施工中或已施工完成设施的质量进行科学地评估，有助于及时发现存在的质量问题，实现对工程质量的实时监控，切实保障工程质量。

归纳而言，水利工程质量检测技术是集试验检测基本理论、测试操作技术手段以及建设工程相关学科的基础知识于一体，检测结果可作为工程设计参数选取、施工质量控制及最终施工质量验收评定的主要参考依据。当前，水利工程质量检测技术从大层面可分破损式检测技术和无损式检测技术两大类。细分，前者主要指传统的机电检测技术和机械检测技术；后者主要指超声波检测技术、雷达检测技术、激光检测技术等新型检测技术。各种技术的原理及适用场合具体如下。

1.1 破损式检测技术

传统的机电检测技术和机械检测技术是破损式检测技术的典型代表。这两种技术的原理类似，共同之处在于都是通过借助于机械机构和人工操作的方式获取工程设施的基本参数，不同之处在于前者还可通过电子系统测试采集所需的部分技术参数。相比而言，机电检测技术因获取数据资料的手段更为丰富，因而目前在水利工程质量检测领域的应用空间较广。

但必须指出的是，破损式检测技术存在一定的局限性，比如，①质量检测中通常随机选取被测点，因而检测结果显得片面，不具普遍性；②所选检测点的密度通常较小且呈现无规律分布态势，这必然易造成某些局部厚度偏小、水泥混凝土或沥青内部存在的缺陷、压实度达不到要求等不良区段漏检，无法保证此处的工程质量，提升了安全隐患出现概率；③缺乏有效的检测手段探测工程设施（尤其是隐蔽设施）内部可能存在的潜在性危害，如内部疏松、空洞、缩孔等，难以做到防患于未然。随着时间推移和环境气候的侵蚀和影响，这些潜在危害必将成为事故诱发导火索。

也正是因为上述的局限性，很大程度制约着破损式检测技术的应用空间。在此背景下，无损建筑设施结构且能形象直观探明水利工程设施内部及外观质量的新型无损式检测技术逐渐备受青睐。

1.2 无损式检测技术

无损式检测技术的优势在于采取不破坏建筑设施结构的方式获取能反映设施内部质量的有效数据。目前，该技术主要涵盖五大类，即超声波检测技术、激光检测技术、频谱分析技术、雷达检测技术和其他检测技术。本文选取超声检测技术、激光检测技术和频谱分析技术为代表进行详细概述。

1.2.1 超声波检测技术

作为无损式检测技术中的典型代表，超声波检测技术是一种基于人工方式在建筑工程内部结构中激发出一定频率的弹性波，由此发射出超声波到材料介质，接到反射波的相关参数，通过分析研究这些波动信号，进而判断建筑结构的力学特性或内部破损情况的检测方法。因兼具激光激发容易、检测操作便捷、成本低廉等优点，目前在水利工程质量检测方面（尤其是隐蔽基础设施质量检测方面）已显现出一定优越性，同时展现出美好的应用前景。

1.2.2 激光检测技术

激光检测技术是新型无损式检测技术的另一典型代表。该技术以其方向性强、亮度高、相干性衍射性好及微侧强度良好的优点，极大拓宽了应用空间，目前已成为工程质量检测的首选手段之一。概括来说，激光检测技术应用于工程质量检测主要利用其三方面的原理：

1）激光衍射原理：激光遇到狭缝时会发生衍射现象，屏幕上会出现亮暗相间的条纹，而亮暗相间条纹与狭缝宽窄有关，调整狭缝的宽窄，得到屏幕上不同狭缝宽度下的亮暗相干条纹，根据相干条纹的情况来判断狭缝宽度的变化，即可评估工程结构变形情况。

2）光电反射原理：根据激光光强愈强则光电流愈强的原理，通过光电转化器将光能转化为电能。当激光光强发生变化时，光电流也随之发生变化。因而，事先标定建立光电流与位移的关系，即可根据光电流的变化推算出弯沉位移变化量。

3）光时差原理：利用激光传播速度极快的原理记录激光通过很短距离的时差。

1.2.3 频谱分析技术

频谱分析技术检测工程质量的原理是通过分析传播于不同介质中表面波的频率特性。具体检测过程为：通过力锤垂直冲击建筑结构表面，以此方式产生以振源为中心的具有各种频率成分并且能沿地表一定深度向四周传播的表面波。借助于传感器检测表

面波的传播频率，同时依托频域互谱和相干分析技术进行分析，并测试不同建筑结构不同深度层的力学参数，以间接反映工程质量。但相比前两种技术而言，该技术存在一定的局限性，仅适用于检测工程设施的内部均匀性。

2 质量检测技术发展前景展望

着眼于切实保障水利工程建设质量，工程质量检测技术必须持续进步、深化发展。总的来看，近些年，我国工程质量检测技术的发展态势良好，呈现为由借助于人工方段检测向借助于自动化手段检测、由一般技术含量向高新技术含量、由破损式检测方式向无损式检测方式的过渡局面。尽管如此，相比于国外的工程质量检测技术先进水平，我国仍存在明显的差距，这与对工程质量检测技术的重视程度不够和对新技术开发的投入力度不足密切关联。但同时也应看到，工程质量检测技术的发展空间广阔，相信随着诸如控制显示一体化、GPS卫星定位、图像处理与模式识别、信息高度集成等多项尖端技术的融入和渗透，未来的工程质量检测技术必将兼具精密化、实时化、标准化和智能化，助力水利工程建设事业的跨越式发展。

参考文献

[1]梁新政.建筑工程无损检测技术新发展[J].公路，2002，9.

光电检测技术论文例5

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.09.049

Discussion on Teaching Methods of Photoelectric Detection Technology

WU Ying

（Jiangsu Normal University， Xuzhou， Jiangsu 221116）

Abstract Photoelectric detection technology is widely used in daily production and life. In order to mobilize students learning enthusiasm， improve the quality of teaching fully， the presentation method， heuristic method， method of theory combined with experiment， and task driven method in teaching process are adopted， a good teaching effect is obtained.

Key words photoelectric detection technology; teaching method; teaching quality

目前，“光电检测技术”课程的教学方法主要采用讲授法，结合多媒体课件及板书，把教学内容灌输给学生，由于这种方法忽视了学生的主动性和创造性，学生常会感觉教学内容过于抽象和杂乱，最终失去学习兴趣。①因“光电检测技术”应用性较强，在培养学生过程中应不仅要求学生掌握理论知识，还应培养学生的综合应用能力，使学生做到学以致用。为了提高教学质量、提升教学效果，笔者根据自身教学实践，对“光电检测技术”课程教学方法进行了探讨。

1 呈现法

在授课过程中，可通过多媒体课件，列举大量光电检测技术在生产、生活领域的应用实例，如工业生产过程中的光电自动检测，校园里路灯的自动控制，检测技术在汽车、家电、医疗卫生中的应用等，这将有利于学生了解光电检测技术的应用，激发学生对这门课的兴趣。

在讲解光电检测器件时，除了介绍器件的工作原理、特点，还可以通过多媒体课件展示器件的应用，如空调、冰箱、电饭煲等，可利用热敏电阻、热电偶等检测器件实现温度检测，电视机遥控器可利用光敏二极管、光敏三极管实现红外检测;办公用品中的扫描仪可利用线阵CCD实现文档扫描;医疗方面使用的电子血压计可利用压力传感器实现血压检测等。此外，还可以利用课件呈现部分检测电路，使学生了解怎样使用这些器件，以及使用过程中需要注意哪些问题，这样，学生才会对器件有更深刻的认识，而且学生也将明白根据自己所学的知识可以实现实际的检测目标。

2 启发法

采用启发式教学能充分调动学生的主观能动性。②在授课过程中要引导学生自主思考，如在讲解光生伏特器件比光电导器件有更快的响应速度时，可从半导体理论出发，引导学生理解光电导器件与光照有关的是多数载流子的行为，而光生伏特器件与光照相联系的是少数载流子的行为，且少数载流子的寿命通常很短。在分析光子检测器件与热电检测器件的响应时间时，可以引导学生从光与物质相互作用的过程出发，光热效应中物质吸收了光能导致自身温度变化，需要时间较长，因此导致热电检测器件的响应时间比光子检测器件的响应时间长。

在介绍检测器件的特性时，应从器件的工作原理出发，引导学生理解器件的特性。如在介绍光敏电阻时，其伏安特性表现为过原点的直线。这是因光敏电阻是基于光电导效应做成的器件，在一定的光照度条件下，光生载流子的数量一定，此时光敏电阻相当于一个纯电阻，因此符合欧姆定律。

在介绍检测器件的特性时，还可以引导学生对各种器件进行横向比较，以巩固以前的知识。因光敏二极管和光敏三极管同是基于光生伏特效应做成的器件，在介绍特性时可引导学生进行对比。如在介绍光敏三极管的特性时，可以引导学生回顾光敏二极管的特性。光敏二极管在正向电压条件下与普通二极管一样，只有单向导电性，仅在反向偏压条件下表现出光电效应。其伏安特性表现出一定的入射光功率条件下，在较低反向电压作用时光电流随反向偏压的变化较明显，当反向偏压进一步增加时，光生载流子的收集接近极限，光电流趋于饱和，此时可视作恒流源。光敏三极管因为有光电流放大的功能，所以光敏三极管的伏安特性曲线向上偏斜，间距增大。③与光敏二极管伏安特性的不同还表现在偏置电压很低时，无论光照有多强，光敏三极管的集电极因偏压太低，导致收集能力低，造成三极管饱和，伏安特性表现出此时电流都趋于零，而光敏二极管则因光照原因有反向电流流过。

3 理论和实验相结合法

“光电检测技术”所涉及到的检测器件比较多，且每个器件的特性不同，单靠课堂讲解，学生很容易混淆。因学院在开设理论课的同时还开设了“光电技术综合实验”课，因此，在进行理论教学的过程中结合实验平台，能使学生更好地理解光电检测器件的特性。我们采用的是CSY-10G型和CSY-10E型光电特性综合实验系统，涉及到光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻、光电池、光纤传感器、PSD光电位置传感器、CCD电荷耦合图像传感器、热释电红外传感器、光栅传感器、光电耦合器、发光二极管、激光二极管、光电倍增管、雪崩光电二极管等器件的特性实验。在课堂讲授器件特性之前，可先进行检测器件特性测量的实验，授课过程中结合器件的工作原理，分析实验中器件所表现出的特性，有利于学生更好地理解并掌握器件的特性。

光电特性综合实验系统还提供了光电检测器件的应用系统，如光敏电阻的应用-暗灯控制，使发光二极管在实验时光照环境下不亮，改变光照条件，实现光照变暗到一定程度时发光管变亮。这些应用系统可以使学生了解检测器件的使用，使学生做到学以致用，从而激发学生学习这门课的兴趣。

在完成课堂教学的同时，还可以结合实验室条件，鼓励学生对现有实验进行改进，改被动接收为主动学习，强化学生对所学知识的理解。如在利用光电耦合器测电机转速的实验中，除了要求学生观察实验装置，了解实验原理，学会测量电机的转速，还可以鼓励学生改变发光器件与接光器件的夹角，从而实现不同距离的探测。在光敏电阻的应用实验时，学生可根据暗通电路原理，试设计一个亮通控制电路，这样可以提高学生学习的热情，激发他们对某些事物变革的思路。

4 任务驱动法

因为“光电检测技术”具有较强的实用性，而且课程一般安排在电学相关课程学完之后进行，因此，学生在学完本门课之后，应该能独立解决一些生活中的实际问题。在整个课程学习过程中，教师可下达两次任务：（1）经过光电检测器件的学习，在遇到实际问题时，学生应该能够选择合适的检测器件，此时，教师可对学生提出任务，即根据实际生活中的某一个问题，选择合适的检测器件，实现检测目标。目的是使学生了解检测器件在实际生活中的应用。（2）在完成光电检测电路及光电检测系统的学习后，学生应该可以根据所学知识解决一些简单的实际问题，此时，教师可对学生提出自己设计并实现实际检测的要求。在设计完成时，每组可由一名同学主讲，其他同学补充的方式，将设计成果展现给全班同学，所做成果可计分在最终的考察成绩里。

在学生学习的过程中，还应积极鼓励学生参加各种科技创新活动，④培养学生的创新意识、协作精神。因为“光电检测技术”在日常生产、生活中应用极其广泛，通过科技创新活动寻找生活中存在的问题，积极主动地解决，可提高学生的综合分析与设计能力。

以上是笔者在教学过程中采用的一些方法，综上所述，笔者认为在光电检测技术教学中，教师应充分发挥自己的才智，吸引学生的注意力，提高教学效果，培养学生的综合应用能力。

基金项目：江苏省高等教育教改研究课题（2013JSJG 155）;十二五重点专业支持项目;江苏高校优势学科建设工程资助项目

注释

① 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），2010.23（4）：43-45.

光电检测技术论文例6

中图分类号：TK514 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）08（a）-0065-02

太阳能发电技术中，最具技术含量的一项莫过于光伏发电技术，近年来随着太阳能发电产业的迅猛发展，光伏发电技术已成为该行业的技术热门。我国自2005年颁布《可再生能源法》以来，逐步加强了全国高新技术院校、研究所等对光能发电技术渗透研究。尤其是在十八届一中全会以来，全国人民在的坚强领导下，坚持走绿色环保道路，深化企业改革，积极引进研究高新技术。太阳能发电在我国迎来春天，经过几年的努力，我国太阳能发电产量已占据世界40%的份额。尽管光伏发电产业规模在不断扩大，但是产业核心技术却一直掌握在西方国家手里。目前最为业界人士重视的光伏逆变器的测试研究在我国就存在着重大的技术瓶颈。在国家政策的支持下，国内光能发电产业中也已成就不少逆变器生产企业，并且均在逆变器性能检测技术方面涉足多年。因为我国工业技术起步晚，初期又缺乏技术人才和理论支持，就技术层面讲，国内大部分企业的结构工艺、智能化程度、转化效率等方面与西方国家还存在很大的差距。

1 我国光能发电产业的发展现状

在全球环境持续恶化，不可再生资源消耗殆尽的今天，太阳能发电无疑是彻底解决“能源危机”“环境污染”的人类救星。应对可持续发展的全球战略，光能发电成为世界最前沿的尖端技术。为了大力坚持鼓励光伏发电产业在我国的发展，政府分别于2009年和2010年颁布了《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》《关于加快培育和发展战略性新型产业的决定》，该政策都明确了我国将坚定发展多元化太阳能发电市场的决心，“十二五计划”以来太阳能发电等新能源产业再次被提上重要议题[1]。

据国家能源统计局数据报告显示，仅截至到2013年我国太阳能发电的电源装机量就达到了335.1%的增幅。借助国家政策对太阳能发电产业的强大扶持力度，整个光伏发电产业链发生巨大变革，光能发电生产材料多硅晶及组件的成本降低又进一步推动了我国光伏发电工程、装机规模的迅猛发展[2]。2013年的数据显示在我国光伏发电的装机数量已突破1500万kW。

光伏发电整个产业链及相关产业在我国已初具规模，主要包含了光能发电主要材料多晶硅的制造生产，太阳能电池的制造封装，光能专用材料、设备的制造安装维护等。与我国飞速发展的光伏制造业相比，在光伏应用领域的前进步伐明显滞后于我国光伏制造业。2000年，我国太阳能电池产量仅为3 MW，到2007年年底达到1088 MW，超过欧洲（1062.8 MW）和日本（920 MW），跃居世界第一位。2010年，我国太阳能电池产量达到8GW，约占全球光伏电池产量的一半，但2010年，我国新增光伏发电装机约500 MW，累计仅800 MW。中国要达到国际能源署技术路线图中提出的光伏发电比例的全球平均水平，累计光伏安装量在2020年前需要达到60 GW光伏，2030年达270 GW[3]。

随我国光伏市场外部环境的不断变化，我国光伏产业的发展局限性日益凸显出来，具体表现在如下几方面。

（1）规模庞大实力软弱，因为我国工业化程度低科研力量薄弱，我国光伏产业在国际市场难以挣得话语权，虽然全年产品出口量巨大，但不能把握产品的价格走势，短期内会因全球市场的需求消耗而占据大部分市场份额，但这样的情况会随着技术落后差距逐渐消失。

（2）专业技术薄弱，我国的光伏产业一直受制于西方国家，其根本原因就是相关高新技术的缺失，在我国尚未建立一套全面完整的光伏科研创新体系，全国范围内与光伏相关的支撑产业如精密仪器、多晶硅材料等几乎全部依赖于进口，这就使得整个光伏产业只能屈服于整个产业链的低端，缺乏国际竞争力的产品往往只能获得薄弱的利润[4]。

（3）国内需求不足，技术薄弱导致大部分生产原材料依靠进口，这大大增加了国内光伏发电成本，加之相关国家政策的短缺，目前为止我国当年装机量还不能达到全年产能的10%，这显示出我国国内光伏发电应用市场的严重不足。

2 国内光伏逆变器检测平台的应用与存在的问题

光能发电创造可再生节能能源，符合全球应对坏境恶化的整体趋势，将成为世界技术领域最炙手可热的科研项目是毋庸置疑的。在光伏发电系统中最为关键的一个组成部件叫做“光伏逆变器”，其功能用最专业的解释为：将光伏发电产生的直流电源通过内部结构的调整转换为交流电，以便将光能转换来的电接入实际应用中的电力网络和负载[5]。近年来受生产组件价格的大幅降低和国内标杆电价政策的出台，光伏逆变器产业的发展得到了巨大的提升。据业界专家介绍，逆变器是光伏发电系统中起功率调节的核心器件，因其特殊的功能地位使得行业对逆变器的生产加工等质量的要求极高，仅造价成本就占据了整个系统15%左右的费用。逆变器市场在我国虽具有光明的前景，但是国内逆变器的生产质量却令人担忧。在不完善的市场体制下，层次不齐的生产厂家根据不同的客户需求及应用要求生产质量水准不一致的产品，逆变器的技术改进一直得不到市场推动，缓慢的产品更新速度严重制约着我国整个光伏发电行业的飞跃。展望光伏产业未来的无限前景，立足国际市场，我国的逆变器生产不仅仅需要量的激增，更加迫切需要质的提高。

中国光伏专业委员介绍说，光伏发电系统能否长期稳定运行很大部分上取决于逆变器的工作性能，其综合性能直接关系到光伏系统的安全可靠性、能源利用率和负载供电质量等[6]。为保证光伏系统的安全运行，逆变器在投入使用前都会进行性能检测实验，目前国内的逆变器性能检测平台多是采用室内实验室的检测方案。即通过利用人工模拟的光伏电池组进行输出试验，该模拟光伏电源可以简便帮助实验人员完成逆变器的功率转换实验。而实际上，逆变器在被应用到光伏系统中去后将要应对各种复杂的外界环境，比如：阳光强度，空气湿度，环境温度，电网及设备的运行状况等因素。实验室中人工设定的实验环境和电网条件根本无法模拟逆变器实际应用中的各种客观问题。这就导致国内大部分逆变器出现能通过国实验室质量认证却能以长期稳定的保证光伏系统运行的情况发生。为保证光能产业长期安全的发展，尽快展开逆变器的室外研究、检测是我们不能逃避的路障。但是在我国，逆变器的室外检测平台技术几乎属于空白内容，由此可见，深化发展我们新能源技术尤其是光伏发电技术，当务之急是加快逆变器的室外检测平台建设。

3 光伏逆变器户外检测技术方案

3.1 逆变器户外检测平台设计方案

平台的设计建设应当依托现有光伏电站开展，整个平台系统由三部分组成：光伏发电系统即光伏电站，逆变器测试设备和逆变器综合性能的分析系统。

其中光伏发电系统包括了光伏电站的部分内容，光伏阵列、光伏防雷汇流箱、变压器、负载电网等。对逆变器性能的检测设备包括：气象站、电能质量分析仪、功率分析仪等。逆变器性能综合分析系统将采集电站运行及被检测逆变器的测试信息，通过分析处理有效数据对逆变器在室外实际工作环境的性能表现做出评价。

3.2 逆变器综合性能分析系统

逆变器综合性能分析系统将采用LabVIEW和QT等软件开发工具进行开发设计。在该平台做逆变器检测时，分析系统可以根据检测要求调整出符合条件的具体工作环境，同时，分析系统还将自动收集、分析、处理相关数据。测试结束后，整个实验过程的实际数据都将储存在分析系统中，由系统根据预定的性能要求标准给予被检测逆变器综合评分。

3.3 逆变器户外测试方案

目前专业的光伏测试系统对逆变器的监测项目包括：逆变器跟踪太阳辐照度，转换效率，功率因数、输出电压稳定度、输出电能质量，软启动，通讯功能等，该文就几项重要性能测试方案给予阐述。

3.4 逆变器跟踪太阳辐照度的性能测试

按照逆变器的功能要求设计，逆变器应当对发生剧变的气象参数尤其是辐照度及时有效的做出相应，以满足光伏系统的发电要求。但是辐照度急剧的变化会产生震荡功率，这将冲击逆变器内部元件甚至导致逆变器跳机情况发生[7]。逆变器如果响应迟钝失效最终将影响光伏系统的产量。测试方案是利用分析系统对比分析气象监测系统和功率分析仪、电能分析仪的三方数据。通过系统对比辐照度和功率波形之间的变化关系最终评定逆变器跟踪辐照度的性能指数。

3.5 转换效率实验

转换效率最直接的代表了逆变器的本质功能，即光能转换的直流电再转换为交流电的效率。目前业界普遍采用的是“欧洲效率”进行计算测试，欧洲效率是加和逆变器分别在i%额定输出功率下的转换效率的一种加权平均值[8]。功率试验利用分析系统综合计算、分析功率分析仪实时监测到的全部数据，并最终给予功率转换性能指数。

3.6 输出电压稳定度测试

输出电压稳定度表征了逆变器输出稳定电压的能力。当前大部分逆变器的性能要求中普遍存在电压调整率一项，电压调整率表示给逆变器输入在允许范围内的波动电压时，逆变器得到的输出电压的偏差百分比。而工作要求严格的逆变器还需要提供一项敷在调整率的参数，表示逆变器负载在0%到100%范围内变动时，其输出电压的偏差百分比。

3.7 谐波测试

按照国际要求，逆变器在额定功率负载下运转，注入电流谐波的总畸变概率不得超过5%，其他负载状况下，逆变器注入电网的各次谐波电流值不得逆变器额定功率运转时可接受的各次谐波电流值[9]。在该检测平台中将利用电能质量分析仪实时监测并记录逆变器的谐波情况，最后将数据输送给逆变器综合性能分析系统，并对逆变器的谐波性能做出分析评价。

4 光伏逆变器户外检测平台建设目标

长期以来，我国光伏发电产业具有巨大发展潜能，无论时经济市场融资组建光伏产业，还是我国丰富的光照资源，都为光伏产业的扩展奠定了物质基础。但是因我国工业化进程起步晚，专业人才缺失，大部分理论知识被欧美国家垄断，我国光能事业的进一步拓展被紧紧的捆绑在技术落后的小辫子上。逆变器室外检测平台作为国内技术空白的突破性科研项目，其被赋予和寄托了多方面的目标和希望。

技术目标：光伏逆变器户外测试平台的建立不仅弥补了我国在太阳能利用方面的技术空白，通过户外测试平台的测试研究将进一步完善光伏产业整体产品质量和服务水准[10]。户外测试平台将彻底解决逆变器室内检测达标实际应用不过关的情况，在对逆变器的整体测试实验中，逆变器与光伏电站运营变化的对应反映，将有助于电站的进一步提升，所得实验数据是将成为光能开发利用理论研究的宝贵资料。

经济目标：户外测试平台一旦开发建设成功，可将其投入商业运作，开放式的管理模式既能规范我国逆变器生产市场又能带动一大批新的高科技产业。户外检测平台将被纳入到光伏产业链中，立足于前景无限的新能源市场，户外检测平台将引领新一批的光能产业经济高潮。

社会效益目标：光伏逆变器检测平台在研究之初就被赋予众望，我国光伏市场仍处于杂散乱多的状况中，市场的深化改革需要技术的支持，只有不断保障逆变器的性能指标，整个光伏市场才能够向更高更科学的远方前进。

5 结语

光伏发电在我国还有很远的路要走，就目前国际形势来看，光伏发电无论是在中国还是在全世界都有广阔的发展前景，但是我国的光伏产业不仅仅需要政府、政策的积极引导和支持，广大科研人员应当担负起重任，励志攻克技术难关，突破国外产权枷锁，为我国的光伏产业塑造强劲的“发动机”，作为光伏产业的一员，光伏企业更应当积极配合国家相关法律法规的实施要求，承担社会责任，努力营造良好的光伏发展氛围。

参考文献

[1]黄亚平，太阳能光伏发电研究现状与发展前景探讨[J].广东白云学院学报，2007（2）：113-117.

[2]朱伟刚，林海梅，周蕾.太阳能光伏发电在中国的应用[J].现代电力，2007（5）：19-

23.

[3]国家发改委，全球环境基金，世界银行.

中国光伏产业发展研究报告[R].中国可再生能源发展项目办室，2004.

[4]Haeberlin.Inverters for Grid connected PV Systems：Test Results of some new Inverters and latest Reliability Data of the most popular Inverters in Switzerland[C]//14th European Photovoltaic Solar Energy Conference Barcelona.1997.

[5]Q/GDW617-2011光伏电站接入电网技术规定[S].2011.

[6]许苑，王科，陆志刚，等.光伏并网逆变器入网检测平台实现方案研究[J].可再生能源，2013，31（6）：30-33.

[7]高桥清.太阳光发电[M].科学出版社，1987.

光电检测技术论文例7

As the elevator which belongs to special equipment for elevator, therefore the national mandatory supervision and inspection. Elevator detection also belongs to nondestructive testing field, so the nondestructive testing technology is to ensure the safe operation of the elevator can be an important testing method. This paper discusses the elevator in the supervision and inspection in the process of using nondestructive testing technology, including visual detection, laser measurement, magnetic flux leakage detection and the running speed of the elevator, acceleration and noise detection, and discusses the use of the nondestructive testing technology.

[ Key words ]: Elevator; nondestructive testing technology; quality and safety;

中图分类号：TU857文献标识码：A 文章编号：

一、引言

电梯是靠电力驱动，包括载人、载货电梯，自动扶梯以及自动人行道等。目前，我国主流的电梯的品种是垂直升降的电梯与自动扶梯，而其中垂直升降的电梯大约占现有的电梯总量的80%左右。由于电梯可能存在挤压、剪切、撞击、坠落、被困以及火灾等问题，因此对于电梯的质量检测特别的重要，我们必须确保电梯的运行安全，防止电击及由于机械损伤、磨损或者锈蚀等原因引起的电梯材料失效等潜在危险和隐患。在电梯的监督检验中无论是电梯的验收检测，还是定期检测都是无损检测。由于垂直电梯所占比重较大，因此本文就以垂直升降的电梯为例电梯的无损检测技术进行了论述。

二、垂直电梯的无损检测技术

对于垂直升降电梯的检测主要包括技术资料的审查、机房与机器设备区间的检测、井道检测、轿厢与对重检测、曳引绳与补偿绳（链）检测、层站层门与轿门检测、底坑检测以及功能检测等项目。其主要的检测方法是目视检测，同时用必要的仪器设备进行辅助，对电梯的质量安全进行检测、测量及试验。

1、目视检测

电梯的目视检测是进行外观的检查，通过对手动各种功能性开关的动作检测及利用钢直尺、游标卡尺以及卷尺等测量工具，并通过对测量结果进行计算来检查电梯的相关设施与零部件的设置的有效性以及功能性开关的可靠性是否符合质量安全标准。在检测工作进行之前，相关计量部门需要对检验量依照有关规定标准进行校准。

2、电梯导轨无损检测技术

电梯的导轨是供电梯轿厢与对重运行的导向部件，由于导轨的直线度及扭曲度会直接影响到电梯运行时的舒适度，因此在电梯导轨的生产和安装过程中我们必须对它的直线度与扭曲度进行质量检测。当前常用的导轨无损检测方法有线锤检测法与激光检测法两种。

（1）线锤检测法

该方法是利用磁力线锤沿着导轨侧面与顶面测量，对每5m铅垂线进行分段连续的测量，每面的分段数不小于3段。检测每列导轨工作面上每5m铅垂线的测量值间的最大偏差是否能满足规定要求。

（2）激光检测法

该方法是运用了激光良好的集束及直线传播的特征，在检测的过程中将激光测试导轨直线度的仪器的主机安装在导轨的一端，然后再把光靶安装在导轨上，使光靶的靶面面向主机发光孔，移动导轨上光靶，并且将光靶上的激光测距仪的测量距离信号传输到电脑中，经计算处理后转化成导轨的线性度与扭曲度。

2、曳引钢丝绳漏磁无损检测技术

电梯曳引钢丝绳需要承受电梯的全部悬挂重量，在运转的过程中绕导向轮、曳引轮或者反绳轮，并且呈单向弯曲状态，电梯曳引钢丝绳在绳槽内需要承受比较高的挤压应力，所以电梯的曳引钢丝绳必须具有较高的挠性、强度以及耐磨性。然而钢丝绳在使用过程中，由于各种应力、腐蚀及摩擦等，会造成钢丝绳产生疲劳、磨损甚至断丝的现象。当强度降低到一定的程度，就不能安全的承受电梯及载重负荷，必须报废。

检测钢丝绳的局部缺陷主要是断丝定性与定量检测。电梯曳引钢丝绳的检测探头采用的是永久性磁铁，使钢丝绳穿过磁铁，并通过霍尔元件或者感应线圈等探伤传感仪器，漏磁场的变化信号进行采集，检测信号经过放大与滤波等处理之后，再由计算机进行采集和判别钢丝绳的运行位置，当光电编码器将信号编码后输入计算机，由计算机对位置编码器发出的信号进行计数，进行计算处理后得到钢丝绳当前的断丝数与当前的磨损量的相应的位置和具体情况。

3、功能检测中的无损检测技术

功能检测是对电梯各种功能与安全装置可靠性的检测，在功能检测中需要采用不同的检测方法，对各项性能进行测试，同时进行载荷与超载荷的检测。

（1）电梯平衡系数的检测

电梯平衡系数是关系到电梯安全、舒适、节能以及可靠运行的重要参数，曳引驱动的拽引力是由轿厢与对重的重力一起通过钢丝绳作用在曳引轮的绳槽而产生的，因此对重是曳引绳和曳引轮绳槽之间产生摩擦力的必要条件，所以曳引驱动的最佳状态是对重侧和轿厢的重量相等，曳引轮两侧的钢丝绳的张力就会相等。但实际上轿厢侧的重量是随着载荷的重量变化而变化的，因此固定的对重不可能在各种载荷不同情况下完全平衡轿厢侧的重量，所以对重只能取中间值。依照标准的规定对重为0.4～0.5倍额定载荷，因此对重侧的总重量应该等于轿厢自重在加上0.4～0.5倍的额定荷载重量。

在电梯进行平衡系数测试时，交流拖动的电梯一般采用电流法，而直流拖动的电梯往往采用电流-电压法。检测时，轿厢分别进行承载0,25%，50%以及100%的额定载荷四种情况，沿全程直驶运行检测，分别记录各种情况下轿厢上下行至和对重相同水平面时的电压、电流以及速度值。而交流电动机的检测，是通过对电流的测量，结合速度测量，制作电流载荷曲线与速度载荷曲线，两个运行曲线的交点就是平衡系数，对于直流电动机的检测时，是电流通过钳型电流表从交流电动机输入端测量，通过对电流的测量以及结合电压测量，制作电流载荷曲线以及电压载荷曲线，确定其平衡系数。

（2）电梯速度检测技术

电梯速度指的是电梯上下方向的位移变化率，是电梯运行控制器控制的。试验检测时往往采用非接触式的光电检测技术，例如转速表测量，其原理是应用反射式光电转速传感器进行检测，检测时不需要与被检测物发生接触，在待测试转速的转盘上安装一个反光面，用黑色转盘作为非反光面，根据两者具有不同反射率的特征，当转轴发生转动时，反光和不反光现象交替的出现，再利用光电器件间接的接收光的信号，经处理之后转变为电脉冲信号，就可以得到其速度值。

（3）电梯起、制动加速度以及振动的无损检测技术

电梯在运行过程中的加速度以及其变化率是不仅影响到电梯运行舒适性，而且影响到钢丝绳的受拉作用，电梯起动与制动过程中的加速度变化会造成钢丝绳超重和失重时受力的急剧变化，容易加速钢丝绳的老化。电梯在运行时的振动，会到时导轨与电梯曳引机齿轮的啮合不良，造成磨损、加速老化，还会引起电梯轿厢与主机的振动频率产生共振现象等。

加速度的检测主要是采用位移微分法进行测试，使用电梯加、减速度检测仪，将传感器安置在轿厢地面的正中间，分别检测轻载与重载单层、多层以及全程的运行时的加、减速度值与振动加速度值。

（4）电梯噪声检测技术

对于电梯噪声的检测采用测量声压级的传感器，取10倍的实际检测的声压平方值和基准声压平方值的比的常用对数为噪声值。

电梯在正常运行速度下运行时，声级计应该在距声源1m，距地面高1.5m处进行检测,并且检测点不少于3处，取其中的最大值为噪声检测值。

轿厢内的噪声检测，是在电梯运行过程中，将声级计安置在轿厢的中央，距地面高度1.5m进行检测，取检测的最大值为噪声值。

开、关门的噪声检测，将声级计安置在层门的轿厢门宽度中央。距地面高1.5m，距门0.24m进行开、关门过程中的噪声，取检测值中的最大值为噪声值。

三、总结

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，高层、超高层建筑不断涌现，因此电梯也不但被安装、使用。我们必须确保电梯能安全、可靠的使用，这就需要对电梯的质量进行检测。而随着各种新技术、新方法以及新工艺在电梯中的应用，就需要我们不断完善电梯的无损检测技术，促进电梯无损检测技术的发展，保证电梯的安装、使用质量。参考文献：

光电检测技术论文例8

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.16723198.2016.25.091

0引言

声发射（Acoustic emission，AE），是在材料受外力或者内力作用发生变形或断裂，以弹性波释放出应力-应变的一种常见的物理现象。声发射技术是借助于声发射检测系统对声信号进行记录、分析，并以此推断声发射源性质的技术，已经广泛应用于各种结构或材料的稳定性评价。

1声发射技术的原理及应用

声发射检测技术的基本原理如图1所示：通过声发射源释放出的弹性波，经介质传播到达被检体表面，声发射传感器将携带的缺陷信息由弹性波转变为电信号，再经放大、处理，记录和显示获得的信号波形，分析评定材料特征参数或内部结构的缺陷情况。

声发射检测技术在我国压力容器检测中成功的推广和应用的具体原因在于：一方面在不损伤构件的条件下在线监测缺陷动态信息，及时提供构件的疲劳与损伤程度，确保了这些压力容器的安全运行；另一方面，声发射检测技术可以用于复杂环境中的检测，对被测构件几何形状尺寸不敏感，对构件的线性缺陷较为敏感，可以提供缺陷随着载荷、时间、温度等变量变化的实施连续信息，大大缩短了压力容器的检验周期。

声发射技术广泛应用在国防和国民经济的各领域，汪鼎对氨制冷设备中检测问题的研究，采用声发射技术可以正确检验氨制冷设备、对氨制冷容器进行在线检验，保障制冷设备的正常运行提供了可靠的依据；张宏把声发射技术用于锅炉泄露的实时监测问题，利用声发射泄漏检测技术定位缺陷部位，进行监测泄漏；M.B. Bakirov等人对核电站设备高级别金属老龄化进行检测和诊断。总之，随着新一代全数字化声发射仪器和功能强大的信号处理软件的问世，以及人们对声发射检测技术更深层次的认识，声发射技术在未来将经历一个新的更高层次发展的阶段。下面对声发射检测技术的每个环节进行简单的介绍。

2声发射源

声发射源，具体是指声发射试件的物理源点或者出现声发射波的机制源。研究声发射的微观起源有助于人们决定产生声发射的可能性，并以此去检测声发射的参数以区别它们。

构件因在外力的作用下产生变形，在变形的过程中外力所做的功转变为储存于构件的应变能，其在释放的过程中产生弹性波是材料产生声发射的源；另外，构件内部各部分之间因相对位置发生变化而引起的相互作用时产生塑性变形也会导致声发射。例如，压力容器碰撞外部脚手架、支撑平台等可以形成机械摩擦声发射信号；此外，容器壳体利用焊缝焊接，在加压过程中，壳体膨胀造成各部分的摩擦以及压力容器焊缝表面裂纹与内部深埋裂纹的尖端塑性形变极有可能形成大规模的声发射信号；气孔、夹渣、未熔合与未焊透问题导致的开裂和扩展以及断裂非金属渣物出现在压力容器焊缝内进而形成了声发射信号；针对新制压力容器第一次加压或者正在使用的压力容器，焊缝修理位置容易产生焊接残余应力进而形成声发射信号。

3声发射传感器

声发射检测中的传感器属于接收换能器，它的作用是将材料塑性变形或裂纹产生的弹性波转换成易于检测、处理的电信号传输给测试系统，以便得到声发射源的实时信息。灵敏度与工作频率是传感器最重要的两大性能指标，要根据所测材料的声发射频率选择灵敏度高的传感器，争取接收到声发射发生过程中产生的所有声发射信号。目前广泛采用的声发射传感器主要有压电式和电容式。

压电式声发射传感器如图2所示，主要由壳体、压电元件、阻尼剂、保护膜和电缆组成，最常见的压电元件为陶瓷晶体，压电陶瓷晶体本身阻抗低、波形稳定、介电损耗低，做成的压电陶瓷传感器可以精确完成对力、振动、加速度、速度等非电量的测量。但是压电式传感器也存在工作频率较窄、不能接触腐烛环境、易受电磁干扰等缺点。

电容式声发射传感器如图3所示。声发射检测中，将被测构件表面作为电容器A一块极板，当声发射波传至电容器时，构件相应表面的振动位移变化导致电容器的电容发生变化，电容器将有相应于声波频率的交变信号输出。电容式声发射传感器有较高灵敏度强、适应性强、精度高，缺点是价格比较高，操作比较复杂，灵敏度低。

伴随着光纤光栅传感技术的迅速发展，基于光纤光栅传感原理的声发射传感器是最近研究较多的新型传感器之一。如图4所示，光纤光栅传感器是借助某种装置把被参量的变化转换为作用于光纤光栅上的应变与温度的变化，引起谐振波长的变化，光纤布拉格光栅的谐振方程可表示为：

λB=2n・Λ

其中λB为光纤光栅的波长；n为有效折射率；Λ为光栅周期。

可见，波长取决于光栅周期和纤芯膜的有效折射率，而引起这两个参量改变的常见原因是温度和应变。当光栅受到拉伸或者挤压时，光栅的周期也会随之改变，纤芯膜的有效折射率也会发生相应的改变；而材料本身会热胀冷缩，温度的变化在任何情况下都难以避免，温度的变化便引起周期和有效折射率的变化，因此，无论应变还是温度发生变化，光栅的周期或纤芯折射率将发生变化，从而引起反射光的波长发生变化，通过测量变化前后反射光波长的变化，就可以获得待测物理量的变化情况。

如图5所示，利用光纤光栅传感器检测化压力容器的声发射信号，并对测量信号进行理论建模和仿真分析处理；同时根据检测参数的信号解调，对声发射条件下的试验研究、检测模型进行分析，根据得到不同的结果调整参数改进检测模型，多次进行实验研究，总结相关规律得出相应的结论，最终实现压力容器裂纹有无和程度的检测。

光纤光栅传感器具有本质安全、稳定性好、环境适应性强、抗电磁干扰、可以在一根光纤上布置多个光栅实现多点多参数测量，以及尺寸小、重量轻、体积小，易于实现嵌入安装等特点，非常适合对处在恶劣环境中构件进行长期实时在线安全监测。杨斌、段鹏基于电阻应变法和光纤光栅传感技术，开展了针对水电站压力钢管运行全过程的应变形变特点的比对试验研究，有利于水电站坝内压力钢管明管段等潮湿腐蚀环境下的长期健康性能监测；刘丰年、李娜提出利用光纤光栅传感技术对管道腐蚀进行实时在线监测，通过试验和建模分析验证了可行性；Roberts，Damon等也提出利用光纤在立管，油管完整性监测。但是光纤光栅传感器在传感信号的解调、可复用光栅的数目受到限制、如何实现大范围且快速准确实时测量、如何正确地分辨光栅波长变化的原因等问题都有待发展。

4信号放大、分析、处理

目前，小波分析和人工神经网络等新型的信息处理技术，已经发展成为当代科学技术发展的重要组成部分。因此如何结合声发射信号的特点，将这些新型信息处理技术引入声发射信号处理领域，充分利用这些信号处理手段，研究具有更高性能的声发射信号处理系统和更有效的声发射源识别方法，对于提高声发射源定性、定量和定位的精确程度，加快我国声发射技术的研究和声发射仪器性能的提升，具有重要理论意义和实际应用价值。

4.1小波分析

小波分析可以描述某一频谱信息对应的时域信息，在声发射信号去噪、特征提取、声发射源的定位和识别研究中被广泛采用，由于声发射信号与噪声在小波变换下的行为各不相同，二者可以被分离出来，并利用这种方法对声发射信号进行有效的信噪分离，得到人们真正感兴趣的声发射信号。张万岭等通过结合不同的探头、改造标准试块，检测出厚壁压力容器的缺陷，并总结出探头的适用厚度范围；张海燕、郭建平等将小波包去噪法成功应用于超声波缺陷信号的降噪处理，降噪效果良好；Fairouz Bettayeb等成功将小波包分析法应用于超声检测中干扰信号的处理，同时解决了压力容器缺陷的精确定位问题；Fedi、Bacchelli对多小波降噪进行了具体研究，并取得了不错的效果。但是，由于声发射检测技术是一门实用性技术，现有的很多声发射小波分析研究仍处于初级阶段，诸如小波谱、小波相干性等新方法、新技术，因此把小波分析引入到声发射检测工程中，解决实际工程问题需要进行更深层次的研究。

4.2人工神经网络

人工神经网络具有自主学习的能力、联想存储的能力、高速寻找并且寻找优化方式的能力。作为一门活跃的边缘叉学科，神经网络的研究与应用正成为人工智能、认识科学、神经生理学、非线性动力学等相关专业的热点。近十几年来，针对神经网络的学术研究非常活跃，黄新民把神经网络技术用到声发射源定位当中，准确地推断出结构损伤位置，且精度有较大的提高；阮羚、谢齐家等提出了一种基于人工神经网络和信息融合技术的变压器状态评估方法，提高变压器状态评估的时效性和准确性。在对人工神经网络进行优化的研究中，首当其冲的问题就是要寻找一个合适的优化算法解决最优化问题，人门面提出上百种的神经网络模型，涉及模式识别、联想记忆、信号处理、自动控制、组合优化、故障诊断及计算机视觉等众多方面，取得了引人注目的进展。但是，人工神经网络的适用范围有限，难于精确分析神经网络的各项性能指标；是对数字计算机的补充，不能保证绝对的准确性；结构单一，体系不够简洁，通用性差等缺点。

5结论

声发射技术作为一种新型动态监测方法，在无损检测技术中占有重要地位，虽然经过多年的发展，已经有了比较成型的理论系统，并且在一些工程检测中得到了较为有效的应用，但声发射技术在实际工程检测中仍存在着许多不足之处有待完善。寻求探索新的更完善、更有效的信号处理方法可有力的推动声发射检测技术的发展与进步，而将光纤光栅传感器技术与信息融合技术、嵌入式技术、故障诊断技术和可靠性技术、网络技术等学科结合起来，提出声发射-光纤光栅分布传感损伤检测的新方法，基于创建的嵌入式动态监测方法，建立适于大型动力装置状态监测与故障诊断的理论与技术，开展声发射条件下的损伤分布动态检测原理和方法的研究，具有鲜明的特色和创新，必将得到广泛的应用。

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光电检测技术论文例9

中图分类号：X830 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0318-01

VOC是挥发性有机化合物（Volatile Organic Comounds）的英文缩写，但是这里主要指的是对人类身体和环境造成不利影响的挥发性有机物。在常温下容易挥发的有机物主要包括苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醇、乙醇、十四碳烷、酮类等。这些化合物由于其易挥发和亲油的特性被人们广泛用于烟草、纺织、玩具、装修、汽车配件、电子电气、化妆品等行业。该物质的易挥发性质使其融入空气，造成空气污染，从而危害人体健康，下面简要分析VOC的检测方法以及未来的研发方向。

一、 VOC的检测方法

目前VOC的检测方法主要分为两类：一类是气相色谱法；另一类是高效的PID检测法。

1 气相色谱法

1.1原理

气相色谱法即利用气体作为移动相的色谱法。该技术是气相色谱仪的核心技术。气象色谱仪中有一根流通型的狭长管道，被人们称为色谱柱。选中7种样品作为参照物，利用气相色谱技术将混合挥发性有机化合物进行分离，即有机化合物随着气流的运动而运动，逐渐被吸附剂吸附或被固体液溶解，由于不同物质的吸附和溶解速度的不同而被分离。有机化合无分离后从管道流出，被检测仪检测，反射出不同的信号，再将其信号传变成电信号输出。

1.2空气中甲醛的检测

甲醛是室内常见的有害有机化合物，对人体健康造成不利影响。在酸性环境下，空气中的甲醛吸附于二硝基苯的但体形成稳定的甲醇腙，再经过二硫化碳洗脱和色谱柱分离，并利用氢焰离子化检测仪对其进行检测，根据甲醛在色谱柱中保留时间的长短和峰值的高低来判断甲醛的性质和含量。

气相检测法师目前检测空气中甲醛含量较为先进的检测方法。利用该技术选取顶空气相色谱法来对其进行测定，该方案的高效性、灵敏度和回收率都适于检测汽车空气中的甲醛含量。该方案在0.2L/min流量和20L样品的条件下，其测定范围为0.02-1.00mg/m3。

1.3空气中苯系物的检测

苯系物被世界卫生组织认定为强烈致癌物质，其挥发性和有毒性极易被人们吸收，会产生头晕、恶心等不适现象，长期接触会引起慢性中毒，导致人体神经衰弱等症状。苯系物中甲苯、二甲苯做为装修的化工原材料，使其成为室内空气检测的重点。

空气中的苯系物经过活性炭的吸附，将水分、氧气等杂质去除，然后经过二硫化碳提取，再通过气相色谱法将其分离，其中色谱柱为6%腈丙苯基和94%聚二甲基硅氧烷的毛细管柱，进样口温度控制在250℃，然后经过检测仪检测定性，最后根据色谱峰的面积确定苯系物的含量。

2 PID检测法

PID指的是光离子检测仪，简单来说可以将其看做没有分离柱的气相色谱仪，相对于气相色谱仪而言能够得到更为精确的数据，特别是对PPM级有毒化合物具有较好的灵敏度和准确度，但是其选择性不大的缘故，被人们认为很难普及推广。实际上VOC常用的检测方法的选择性也并不宽广，PID检测法的优势在于它的针对性，小巧轻便，可连续测量，其可以为检测者提供实时数据，该检测仪还具有记录功能，可以对相关数据进行回放，便于检测者对其动态数据进行分析。PID检测是目前较为先进的挥发性有机化合物检测法，其检测达到0.1ppm分辨率，测量0-1000ppm的有机物质，PID测量技术为预防长期中毒提供可能，也是应急事故处理的最佳测量仪。

二、 空气中VOC检测方法的发展方向

空气中VOC传统的检测方法都有着自身的优缺点，未来检测法必然走向多元化的发展方向，提高数据的精确度和灵敏度。将电子技术、计算机技术与检测技术相结合，共同促进VOC检测法的进步。

1. 远红外便携光谱技术

结合现代分子运动与量子力学理论的研发成果，各个分子和原子被分成不同的能级，其释放的能量各不相同，对光谱的吸收特征也各不相同，从而判断空气中是否具有VOC成分，但是其检测原理由于受到光源的限制，传统的激光器输出的波长在紫外线的波长范围内，而这一波段中的有机化合物吸收的光谱有部分重叠的部分，因此需要针对多个色谱峰的面值进行计算。根据根据各个有机化合物的色谱峰特征的观察，可以发现大多数的色谱特征都体现在远红外波段内，利用这一特征，科学家致力于研发远红外波的激光器，从而增加气相色谱法的灵敏度和精确度。将远红外波激光器与二次谐波锁的探测技术相结合实现提升有机化合物检测的灵敏度。

2. 高场不对称波形离子迁移谱技术

波形离子迁移谱技术具有检测速度快、灵敏度高、微型化的优势，在各个领域内被广泛应用前景。该技术的原理是利用离子在高电场中迁移率的非线性变化将离子进行分离，即因为离子的质量和截面积的不同使其在高电场中的迁移率的不同，在电场条件保持一致的前提下，不同的离子有不同的运行轨迹，从而实现离子的分离。该技术与微电子机械系统相结合，实现对VOC检测的速率、分辨率和灵敏度等的提升。

3. 薄膜光波导技术

薄膜光波导技术具有高灵敏度、高精确度、简易操作、携带方便的优势，适用于需要快速检测的应急事故现场使用。光波导气敏传感元件是以光波导技术为核心的先进技术，该元件能够高效率的检测出挥发性有机化合物的气体。例如SnO2薄膜与玻璃光波导相组合有效检测空气中二甲苯的含量。

4. 激光光谱技术

激光光谱技术使用激光激发某类物质，物质被激发后会释放出其它的波段，再用光谱仪检测器光谱，从而判定其物质的性质与含量，该技术具有密度高、高亮度、方向性强和单色性强等优势。该技术推动气相色谱技术的灵敏度和分辨率得到很大的提升，例如荧光光谱、拉曼光谱等。

结束语

综上所述，目前空气中VOC检测法都具有自身的优缺点，根据自身技术的特点运用在不同的领域，但是该检测技术的应用存在一定的不足之处。针对未来VOC检测技术没有具体的发展方向，而是根据目前检测技术的现状与当下先进的科学与其它现代技术相结合，促进其检测技术的多元化，实现VOC检测技术的检测速率、灵敏度和精确度的提升，从而推动我国VOC检测技术的进一步发展。

参考文献

[1] 王黎明，周瑶，赵捷等.空气中VOC检测方法的现状及研究方向[J].上海工程技术大学学报.2011（2）.

光电检测技术论文例10

Abstract: it is widely used in electric power, communication, etc. Along with the economic sustainable and stable development, demand for the Eiffel Tower and steady growth has quickly the trend. Eiffel Tower of the iron tower components as based components, its form the precision of size directly related to build tower can be successfully, and directly related to the production enterprise of the Eiffel Tower major economic benefits.

Key words： tower component form size detection

中图分类号：TN823+.12文献标识码：A 文章编号：

改革开放以来，我国经济始终保持着快速、稳定的增长态势。经济的增长离不开电力行业的能源供应，人民生活水平的提高直接促进了通信行业的发展。铁塔作为通信网络建设和输变电设备的关键和核心部件，主要用于电信运营商的微波网络建设以及不同电力系统的高压和超高压输电线路建设。

一、铁塔构件检测是铁塔生产的重要环节

对于铁塔构件形位尺寸的检测是铁塔产品出厂前的重要环节之一。铁塔的组装过程是铁塔构件相互配合进行搭建的过程，只要有一个构件的形位尺寸出现较大误差，就会延误整个铁塔搭建工程的工期，因此带来的损失往往是超乎想象的。据不完全统计，全国铁塔企业每天生产的不合格品达250吨，其中能够返修的为225吨，因此带来的全年经济损失达上亿元，间接经济损失近10亿元，随着行业的不断的发展，如果不采用高效的检测方法，因构件检测环节出现问题而造成的损失还将增长。因此对铁塔构件形位尺寸的检测意义重大。

二、铁塔构件检测的主要技术指标

铁塔构件检测的主要技术指标包括过线、心线、孔距。过线是指构件上离构件端线最近的孔的孔心距离构件端线的垂直距离，心线是在角钢中指构件上孔的孔心与构件两边交线的垂直距离。孔距是指相邻两孔孔心之间的距离。

三、铁塔构件检测的国内外现状

过去国内外对于大型零件形位尺寸的检测有不同的方法。在国外对于其形位尺寸精度的保证主要是通过对加工机床的调整来实现的，保证机床的加工精度就可以有效的保证构件的形位尺寸；国内对于大型零件的测量主要是通过大型卡尺等量具进行的，方式传统，而且因为量具比较笨重，操作不方便，测量的效率比较低。因此对于构件的测量精度在很大程度上是由测量工人的技术水平决定的，而且测量精度会因为测量人员的变化而发生波动，因此会导致测量精度不稳定。甚至在有些企业、有些时候因检测人员不足、待测产品数量大，对于构件只能采用抽检的方式，这样更加无法保证所有构件的形位尺寸精度。而进行铁塔出厂前的试组装，虽然能有效的检测出不合格产品，但只适合产品产量小的企业，因为试组装不仅既费时、费力，而且对场地有一定的要求，采用此种方式保证铁塔构件的形位尺寸虽然准确，但效率低。总之，过去对于铁塔构件形位尺寸的检测无论国外还是国内主要是依靠人工的检测方式。

目前，作为铁塔构件基本使用材料的角钢的交货长度分定尺、倍尺两种，国产角钢的定尺选择范围根据规格型号的不同主要有3-9m、4-12m、4-19m、6-19m四个范围。对于铁塔构件的检测的方式可以根据被测构件的长度进行分类。铁塔构件长度在3米以下的，其测量技术已经比较成熟，可以采用的测量技术种类比较多，测量的精度也比较高。对于长度可达上百米的超长构件，可以采用激光测量技术而且精度较高。针对3米以上，100米以下的大型构件，因其在铁塔组装中居于主导地位，所以这类构件的测量是铁塔构件检测的重点，针对此类构件，国内外比较先进的方式是采用测量机进行检测。国外测量机发展历史比较长，厂家较多，根据用户不同的使用要求已经形成各种系列产品，而且所用的软件及附件较多，能够满足不同用户的各种需求，目前测量机的系列品种齐全，标准化、通用化、系列化程度高。国内对于测量机的引进、使用是从20世纪70年代开始的，虽然起步较晚，但随着近年来社会工业化程度的提高，无论四生产还是研发都取得了长足的进步，虽然仍存在自动化程度低、生产周期长、产品稳定性差、软件功能少、没有形成完善的网络等不足，但对于铁塔构件的检测工作是完全可以胜任的。

四、铁塔构件检测的发展趋势

使用测量机对铁塔构件进行检测，虽然能满足精度要求，但缺乏在线检测的能力，从而影响铁塔生产整体的自动化水平。随着科技的进步以及检测仪技术的革新，在铁塔构件检测领域将不断涌现出新的测量技术及方法。综合国内外研究现状，其主要发展趋势如下:

（一）采用激光技术对铁塔构件进行检测。激光技术日益成熟，使用激光进行测量有着携带方便、适应能力强、测量时效强、测量精度高等特点，激光技术已经逐渐应用于民用工业领域，是距离测量的一个主要的发展趋势。目前得到广泛使用的激光双频干涉仪，尽管测量的精度比较高，但由于检测效率不高，只适用于对产品的抽检。使用激光全站仪【1】或经纬仪交汇测量，要求较大测量空间，而且成本过高，往往只是理论上可行，很难应用于实际，甚至于没有必要在生产中使用；上述使用激光测量仪器对大型零件进行测量，只能是离线检测，自动化程度较低，不能融入到企业整个自动化生产检测系统之中，因而不适合企业进行大规模实时、在线检测。激光测量技术只有克服以上的不足，才能在铁塔构件检测领域得到广泛应用，但就目前来看，激光测量技术仍是铁塔构件检测领域的一个重要发展方向。

（二）通过改进通用量具进行测量的方法。对于小型的构件，采用人工使用量具测量在短期内仍是重要的手段之一。采用较小尺寸量具测量大型零件尺寸的办法，主要是针对个别心线、过线的数据测量，但采用这种方法对于铁塔构件检测领域来说，不适合大批量构件的测量是显而易见得，其只是适用于个别极特殊的情况下，但在某些时候却是极其必要的。

（三）采用光电、微电子技术。目前光电与微电子技术的结合已经在工业生产领域得到了广泛应用，形成了新型的测量体系，这样的体系具有实时性强，效率高、检测精度高的特点。尤其是针对大型零件的测量环境复杂，人工测量精度低的情况，而采用在线非接触式光电测量技术【2】，从而使构件形位尺寸测量能够实现高度自动化。尤其是伴随着光电检测技术的日益成熟，高像素CCD图像采集及识别技术在工业现场的普遍应用，实现铁塔构件形位尺寸实时在线测量将成为可能，这种在线检测方式将提高检测精度、节约人力成本，极大的提高企业的生产效率，为企业创造更大的价值。

参考文献