光电传感技术精选(九篇)

第1篇：光电传感技术范文

关键词：Proteus；仿真；光电传感器；教学

作者简介：刘丹（1976-），男，湖南长沙人，湖南商务职业技术学院电信系，讲师。（湖南 长沙 410205）

基金项目：本文系高等职业学校专业骨干教师部级培训项目电气自动化技术企业顶岗培训（项目编号：18122302）的研究成果。

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）30-0130-02

光电传感器是传感器与检测技术的一项重要内容，广泛应用于各种光控电路。光电传感器能够将光信号转换为电信号，利用一些特定材料的光电效应来实现对光信号的检测。由于是对光信号的检测，光电传感器在教学中搭建实物试验比较困难，内容显得较为抽象，有一定的教学难度，学生学习也有难度。笔者经过教学实践，利用计算机仿真技术，通过Proteus软件，搭建光电传感器虚拟实验，取得了较好的教学效果。

一、Proteus仿真教学简介

Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。使用Proteus 软件进行传感器及其检测电路设计是虚拟仿真技术和计算机多媒体技术相结合的综合运用，有利于培养学生的电路设计能力及仿真软件的操作能力；在教学实践中，通过使用 Proteus 软件对学生进行教学，在不需要硬件投入的条件下，学生普遍反映对传感器的学习比单纯学习书本知识更容易接受，更容易提高。实践证明，使用 Proteus进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作能极大提高系统设计效率。

二、光电效应及光电器件的Proteus仿真

1.光电效应

光可以认为是一种能量传递的方式，它是由一定能量的粒子组成，这种粒子叫做光子。光的频率越高，光子的能量越大，用光照射物体，可以看做是光子对该物体的一系列撞击，物体的粒子接受光子的撞击后获得能量，产生的电效应就是光电效应。光电效应分为内光电效应和外光电效应。光照射在某一物体上，使电子从这些物体表面逸出的现象称为外光电现象，也叫做光电发射。当光照射于某一物体上，使物体的导电能力发生变化，这种现象叫做内光电效应，也叫做光电导现象。利用内光电效应可以制成光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等光电转换器件，这些都是常见的光电传感器。

2.光电器件的Proteus仿真

利用光电效应可以制作出各种类型的光电转换器件，即光电传感器。常见的光电器件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池、光电管等。

（1）光敏电阻。光敏电阻是基于内光电效应的光敏传感器，当有光照射时，其电阻值降低；光照越强，阻值越小。其暗电阻一般为1MΩ，其亮电阻（当光照为10lX时）一般为几百欧姆到几千欧姆。光敏电阻一般是将半导体材料粉末烧结在陶瓷衬底上面，形成一层膜，用两个引线引出。有的在外部用防潮材料或者玻璃外壳将其密封，起到保护作用。按照光谱特性及其工作波长，光敏电阻可分为紫外光、红外光和可见光光敏电阻。通过Proteus提供的光电元件，搭建的光敏电阻电路如图1所示，可以通过调节图中模拟的灯照强度来仿真光照的强度，箭头向上调节是光照加强，向下调节是光照减弱。通过调节光照强度可以在LDR1中获得一个随光照变化的电流，加上电阻分压电路，就可以构成一个光电电阻的仿真模型。当光照强度越大时，电流越大，电阻越小。此电路中，电流经电阻转换成电压，光照越强，输出电压越大。

（2）光敏二极管和光敏三极管。光敏二极管是一种利用PN结的单向导电性的结型光敏传感器，与一般的二极管不同的是，PN结上装有透明的外壳，用来接受光照。光敏三极管与普通三极管一样，有PNP和NPN两种类型，有两个PN结，其中集电结具有光敏特性，相当于一个光敏二极管。在应用时，集电结反偏、发射结正偏，在光照的影响下可以等效看成是光敏二极管产生的光电流在三极管中进行放大，其光电流比光敏二极管的光电流要大很多，也就是光敏三极管的灵敏度比光敏二极管要高。光敏三极管常用的材料一般是硅，一般只引出集电结和发射结，外形和发光二极管相同。光敏三极管的Proteus仿真电路如图2所示，光敏三极管跟光敏二极管类似，一般只有E和C极，没有光照时暗电流非常小，有光照时，电流随着光照强度增大而增大。在本电路中，发光二极管与光敏三极管是成对出现的，通过RV1来调节发光二极管中的电流，从而达到模拟调节光照强度的目的。电流越大，说明光照越强。光敏三极管感受发光二极管中的光照强度变化，E极和C极间的电流随着光照强度进行相应变化，通过调节RV1就可以调节光敏三极管的输出电流。

三、光电传感器的应用仿真

光电传感器的应用非常广泛，直接影响被测对象的光量变化的参数都可以直接检测，而现实中引起光亮变化的因素有很多，可以是光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可以把其他被测的非电量参数转换成光量变化来进行检测，这些参数可以是零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度。光电传感器还可以应用于物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得了广泛应用。

上面已经搭建好了光敏电阻和光敏三极管两个光敏器件的仿真模型，利用这两个光敏器件再设计出适当的电路就可以制作出光敏传感器的应用电路。在实际教学中，通过分析两个光控电路实例可以加深对光敏传感器的理解，掌握被测参数怎样转换为电信号进行处理，对掌握光敏器件的使用、光电传感器的实际应用、掌握光控电路的设计方法都有很大的帮助，可以引导学生进一步设计和制作出光电传感器应用的实际产品。

1.光电报警电路

很多场合需要根据光照的实际情况实现不同控制，完成不同的工作。本实例是利用光敏电阻设计一个弱光报警电路，可以根据光线的强度发出报警信号。如图3所示，LDR1为光敏电阻，可以通过调节强、弱按钮来调节光照的强度，同时调节光敏电阻内电流的大小。LDR1、RV1、R1构成了光电测量电路，将光信号转换为电压信号。Q1、Q2组成的是开关电路，控制下一级自激振荡电路，Q3、Q4是自激振荡电路，输出脉冲信号。当光照较强时，光敏电阻内的电流较大，经过电阻RV1转换为电压后，输出的电压较小（电压与光照强度成反比），此时三极管Q1、Q2截止，Q3、Q4电路不工作。当光照变弱，输出的电压变大，在该电路中，电压约为2.1V，三极管Q1、Q2导通，Q3、Q4电路工作。Q3、Q4电路为自激振荡电路，电路工作时产生脉冲信号，如图4所示，此信号加载在扬声器上，发出“滴滴”的报警声音。这样就实现了光照较弱时自动报警的功能。

2.光电路灯控制电路

利用光敏三极管来实现路灯的控制，白天光线较强，路灯熄灭，晚上光照弱，路灯亮。该电路也可以采用光敏二极管来实现，光敏二极管和光敏三极管在应用上除了光电流不同之外，其应用的电路的结构基本是一样的。不管是光敏二极管还是光敏三极管都是将光信号转换成电流，其检测电路的设计应该是将电流转换成电压，利用电压来控制相应的电路，实现自动控制的目的。电路设计如图5所示，U1（OPTOCOUPLER-NPN）为光电耦合型NPN三极管模型，可以通过调节输入电流模拟光照强度的变化来控制光敏三极管的输出电流。RV1、U1组成光电检测电路，通过RV1来调节光电三极管的输入电流，模拟光照变化。U2（施密特非门40106）、三极管Q1构成开关电路，直流继电器LR1是驱动电路，作用是驱动路灯D2。

电路工作原理分析：在白天，光照较强，光敏三极管输出的电流较大，转换成电压后输出的电压比较高，经过40106这个施密特非门，变成低电平加在三极管的基极，此时三极管截止，路灯不亮。在晚上，光照较弱，光敏传感器输出地电压较低，经40106非门后变成高电平加在三极管基极，三极管导通，继电器线圈得电，路灯被点亮。

四、小结

光敏传感器是将光信号转换为电信号的器件，在实际教学中，实物实验搭建比较困难，学习内容抽象，不易理解。通过计算机仿真技术，用Proteus软件设计光电器件的模型，模拟其将光信号转换为电信号的过程，能够很好地理解光电传感器的性能及其工作原理。在两个实例电路的分析中，光电传感器的使用方法、光控电路的设计、电路参数的调节、变化规律都很直观。通过教学实践证明，在光电传感器的教学中采用Proteus仿真教学能够降低教学难度，提高学生的学习兴趣，教学效果有较大提高。

参考文献：

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[2]冯成龙，刘洪恩.传感器应用技术项目化教程[M].北京：清华大学出版社，2009.

第2篇：光电传感技术范文

关键词 多学科 跨大学科平台 研究生培养

中图分类号：G643.0 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2016）03-0001-02

在我国研究生规模化教育的背景下，提高研究生教育质量，培养高层次创新人才是深化研究生教育改革的核心问题。当今，不同学科的交叉融合成为优势学科的发展点、新兴学科的生长点、重大创新的突破点，同时也是人才培养的制高点。构建跨大学科的科研平台，探索跨学科研究生培养新模式成为解决高层次创新型人才培养核心问题的重要途径。

1.跨大学科的科研平台构建的必要性

随着研究生招生规模持续增长和研究生培养的多样化发展，跨学科、跨专业研究生的培养质量和创新能力成为高校关注的重要问题，而科研平台是支撑学科建设、布局研究领域、整合科技资源、聚集科研人才、争取重大项目、培育重大成果、促进合作交流的基础，也是高层次人才培养的关键，科研平台水平是高校教学、科学研究、人才培养、学科建设和管理水平的重要标志。围绕着创新能力提升、高层次人才培养的核心任务，进行科研平台的整体谋划和布局调整，以跨学科大平台的概念进行平台构建成为必要。重庆邮电大学适时进行了科研大平台的谋篇布局和规划发展，其中光电科研大平台是跨学科大平台中的典型实例。

2.工理结合的光电科研大平台

光电科研大平台包括中央与地方共建光电器件及系统科研和能力提升平台、微电子工程重点实验室、中地共建光信息材料实验室、中地共建射频技术平台，其整体统一在光电信息感测与传输技术重庆市科委重点实验室下，是整合光电工程学院、数理学院等多个学院的科研能力，共同构成的覆盖光电产业链上中下游的光电科研大平台，平台示意图如图1所示。平台支撑电子科学技术、光学工程、理论物理、生物医学工程等多学科的发展，并对信息与通信工程、控制科学与工程等学科的形成有力辐射。大平台学科涉及面广，学科交叉明显，为跨学科的应用型、复合型、创新型高层次人才提供了支撑。

3.光电科研大平台的研究生培养方向与内容

本跨学科科研平台主要在光电感测材料、光电感测器件与技术、光电信息传输体制与系统三个方向进行研究和高层次人才培养。三个方向彼此关系密切，有机结合，支撑了电子科学技术、光学工程、理论物理、生物医学工程等多学科的发展和高层次人才培养。

①光电信息材料的理论与技术

光电信息理论与技术体系的形成是光电感测技术应用的重要支撑，是发展新兴战略性产业的物质基础和技术关键。关于光电信息材料的理论与技术的研究近年来在国际国内都十分活跃。本研究方向以信息技术领域的新型功能材料为主要研究对象，以材料的计算机模拟、设计和仿真为主要研究方法，为新型光电信息材料，特别是新型光电传感材料的研发和改进提供理论指导，并在光电功能转化、光纤放大器、生物荧光探针等技术方面进行探索。本方向的研究能够有力支持理论物理专业、电子科学与技术中物理电子学专业的研究生培养。

②光电感测技术与器件

本方向主要对光电感测机理与技术、光电感测器件的设计与工艺技术进行研发。在光电感测机理方面，在光电信息材料理论与技术研究的基础上，针对位移、振动、角速率、光谱、光热、气体痕量分析、生命体征信息等感测对象，对其感测机理进行探索，对惯性传感、光纤传感、温度传感、光敏传感、气敏传感以及MEMS传感等单元感测技术进行探讨，对感知器件及系统的设计提出新的方案。在光电感测器件的设计与工艺技术方面，根据光电器件的基础理论及关键工艺技术，结合感测信息对象的需求，开展MOEMS传感器、角速率传感器、振动传感器、温度传感器、气敏传感器等器件及系统的设计与加工工艺技术研究，以此为基础，研究感测片上微系统、光电混合微系统集成等工艺，为光电信息的传输与系统设计提供依托。本方向是电子科学与技术、光学工程研究生培养的重要方面。

③光电信息传输体制与系统

光电信息传输的目的是将光电器件感知检测到的信息传送至上层应用，是感知层与应用层之间的连接纽带，负责总体数据传输和数据控制，提供传输连接服务和数据传输服务。在研究方向一光电材料理论探索和研究方向二光电感测器件设计的支撑下，结合国内外的技术发展和技术趋势，本研究方向重点面向智慧医疗应用，主要攻克体征信号处理、信息传输体制与标准、微系统结构与应用集成等方面的技术难题，形成智慧医疗与健康信息服务领域完整的自主知识产权，形成基于光电感测与传输的共性技术体系，为光电技术的工程化应用提供支撑。本方向是电子科学与技术、生物医学工程、通信与信息工程研究生培养重要依托。

4.基于跨学科科研大平台的研究生培养导师团队建设

学校在研究生培养过程中长期坚持导师团队的管理方式。基于跨学科科研大平台的研究生培养首先必须构建具备多学科学术背景、学术经历和研究领域的教学科研团队。在光电大平台基础上，所涉学院密切合作，形成了一支高素质的学缘结构、学历结构、学科结构合理的导师团队。团队拥有研究生导师30余名，重庆市学术技术带头人1名，重庆市巴渝学者1名，拥有智慧医疗系统与核心技术重庆高校创新团队，同时集成电路设计团队获得中国侨界创新团队贡献奖。团队具有指导电子科学与技术、光学工程、理论物理、生物信息工程、信息与通信工程等多学科研究生的多年经验，为跨学科研究生师生团队培养模式的具体实施提供了人才保障。

5.人才培养成效

近5年来，本平台在其他高校挂靠招收博士研究生3人，授予博士学位人数2人。累计招收硕士研究生已达到600余人，授予硕士学位人数超过400人，有20余名硕士生获得重庆市优秀硕士学位论文。在“挑战杯”等科技竞赛中上百人次获奖。同时，注重研究生创新实践能力的培养和提高，健全了研究生培养保障体系和质量监控制度，保障了人才培养的质量。

参考文献：

第3篇：光电传感技术范文

【关键词】光纤通信；智能电网；应用

1.光纤通信技术的现状

光纤通信技术，其促进了我省电力系统通信的发展，当前，光纤通信技术的种类大致可以分为以下几种：

1.1波分复用技术

波分复用技术是指将一系列载有信息、但波长不同的光信号合成一束，沿着单根光纤传输，在接收端将各个不同波长的光信号分开的通信技术。波分复用技术应用特点具体可以归结为以下几点：首先，其充分利用光纤的低损耗波段，增加光纤的传输容量，使一根光纤传送信息的物理限度增加一倍至数倍。目前我们只是利用了光纤低损耗谱（1310nm-1550nm）极少一部分，波分复用技术可以充分利用单模光纤的巨大带宽约25THz，传输带宽充足。其次，传送信号的能力大；它具有在同一根光纤中，可以传送2个或数个非同步信号的强大能力，从而有利于数字信号和模拟信号的兼容。第三，具有较强的灵活性；它可以对已建光纤系统，尤其早期铺设的芯数不多的光缆，只要原系统有功率余量，就可以进一步增容，进而实现多个单向信号或双向信号的传送而不用对原系统作很大的改动。第四，当出现故障时，恢复的速度快；由于光纤数量少，一方面大大降低了建设成本，与此同时，当出现故障时，恢复起来也迅速方便。第五，由于有源光设备的共享性，对多个信号的传送或新业务的增加降低了成本。第六，系统的可靠性提高；系统中有源设备得到大幅减少，这样在一定程度上就大大提高了系统的可靠性。

1.2光纤接入技术

光纤接入技术是指以光纤作为传输介质，采用激光传输技术的接入网，泛指本地交换机或者远端设备与用户之间采用光纤通信或者部分采用光纤通信的系统。根据接入网室外传输设施中是否包含有源设备，其可以分为：无源光网络（PON）有源光网络（AON）。这种光纤所具有的优势：首先，其具有带宽优势，与双绞线和同轴缆相比，光纤的理论带宽几乎是无限的，并且单个波长可以传输10Gb/s，采用波分复用可以传输更高的速率。其次，长距离传输优势；衰减很小，增加光放器传输距离可达数百公里。第三，抗恶劣环境优势，其抗腐蚀能力强，而且不受电磁波等因素的干扰。第四，安全性优势，其盗接线头困难，不易盗听。

2.光纤通信技术在智能电网中的应用分析

智能电网的发展已经日益成为当今国际的共识，中国的智能电网建设为顺应这一国际形势，也在如火如荼的紧张进行着。目前，电力系统已经成功建成了先进的电力专用光纤通信网络，同时传感器的网络发展也势不可挡，两者必将会进一步促进青海省电力系统智能电网的快速发展。

2.1光纤通信技术已经成为智能电网通信网络建设的首选

随着光纤复合电压电缆的成功研制，在智能电网全面建设中，电力光纤到户已经成为当今势不可挡的一种发展趋势。

我们都知道智能电网需要一个高可靠、高带宽的通信网来推动电网的建设和发展。例如：某省某县地区4座供电营业所均已实现光纤覆盖，通信采用2M电路方式；但光纤未覆盖变台、用户表，通信方式主要还以公网GPRS无线通信为主，给日常运维带来极大不便。而我省贵德县主光纤线路已建设完成正好具有带宽高、抗干扰能力强、性价比优等特点，其它通信技术无法比拟的优势，因此，建设智能电网通信网络是最佳选择。

2.2光通信和无线通信的融合是未来的发展趋势

众所周知，光纤通信技术最大的特点就是高速、稳定以及传输距离远且抗干扰能力强等众多优势，而无线最大的特点就是方便灵活，如何将两者的优势充分结合起来一直是技术人员研究的重点。这种需求随着视频通话、多媒体无线接入、P2P文件传送等大容量需求上升而使其变得更加的紧迫，因此，这就在一定程度上使人们意识到光纤和无线的结合必将成为未来的发展趋势。

2.3 更好的实现了电力光纤到户，解决了广大群众上网难的问题

电力光纤到户是一个非常好的概念和架构，它的目的是在接电的同时，把光纤直接入户，这在一定程度上将极大地改善了广大农村地区上网难的问题，我们可以在铺设电力线路的同时，最大可能地实现光纤的接入，为以后的上网需求提供更为便利的条件，同时我们也要充分发挥光纤到户的技术优点和政策优势，尤其是在边远地区，大力推广电力光纤到户，一次性地完成成本投入，争取为以后智能电网在农村全面铺开奠定良好的基础。

2.4功能完备的传感器网络对电网智能化的重要意义

光纤传感器网络是通过传感器来收集信息并借由光纤把相关数据传输到数据中心，然后依托数据中心的数据处理系统对前端传感器采集的数据进行离线或实时处理，并依此执行后续工作，如监测或监控，如果传感器布置在输电线路上，则可以对输电线路的状态进行检测。传感器网络涉功能涉及的方面较多，可能既涉及到光纤传感器网络，也涉及到无线传感器网络，甚至是二者的融合网络，如果这个网络较为完备，那将极大地推进智能电网的发展。例如，分布式光纤温度传感技术的引用。如果在部分地区发生雪灾时，我们引用这种先进的光纤温度传感技术，就能够做到对电力系统电缆、铁塔等设施的温度、压力进行实时监测，从而做到及时的排险，减少国家经济损失。

3.总结

综上所述，我们可以得知，光纤技术作为电力系统中信息传输的重要组成部分，为电力系统提供了容量大、快捷方便以及距离远这种安全可靠的信息传输方式，对我省电力系统的安全稳定的运行起到的重要的作用。因此，我们应该进一步加强光纤通信技术在智能电网中的应用研究，确保光纤通信技术在信息时代所占据重要的战略地位。

参考文献：

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[2]韦早春，黄学宁，潘身明，覃钢.光纤通信技术的进展[A]；2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C]；2005年

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[4]张永健.电网监控与调度自动化[M].中国电力出版社，2004年

[5]魏丽芳，王克谦，郭克义.浅谈光纤通信技术在智能电网中的应用与发展[J].中小企业管理与科技，2011年第34期

作者：

第4篇：光电传感技术范文

【关键词】气隙传感器;电力行业;电力发展

传感器技术种类繁多，可以依据其优势分别运用到电力行业中去，以保证电力电网建设的可靠性和安全性。正是由于这样的原因，传感器技术被大量的使用到电力行业中。

一、传感器技术概况

所谓传感器技术，是指能感受规定的被测量件并按照一定的规律（数学函数法则）转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成的技术体系。其特点为：体积小，数字化，智能化，有着多方面的效能，并且能够实现联网。

二、传感器技术在电力行业中的用途

不同类型的传感器技术，其在运用到电力行业的过程中，会在不同领域发挥出不同的效能。具体来讲，其主要涉及到以下几方面的内容：

1.光线传感器在电力行业中的应用：随着光线，激光器，半导体光电探测器技术的发展和进步，使得光学技术进入到全新的层次。从最初的通讯需求，到现在的多样化领域应用，为光线传感器的研究和应用打下了夯实的基础。其具备灵敏度高，对于电磁有着比较好的抗干扰效果，抗腐蚀，能够挠曲，体积比较小，结构简单，与光线传输线路能够实现兼容。在这样的优势背景下，可以将其运用到电压，电流等物理量的测量过程中去，以实现电力网络系统的稳定性。

2.静电传感器在电力行业中的应用：静电传感器的运行原理为：利用气力输送过程中煤粉颗粒产生的静电电荷的原理，以信号采集的方式，实现对于信息的处理和转换。从本质上来讲，就是以静电产生原理静电传感器测量系统为基础，发挥静电电荷测量技术的优势。从国际角度来讲，越来越多的国家将静电法作为进行煤粉质量流量测量的重要手段，利用固体颗粒的高敏感度的特点，在不同工况调价下去进行测量工作。而且在此过程中，静电传感器仅仅会对于颗粒运动产生反应，不会受到颗粒沉积的影响，由此也不会在这样的测量状态下出现各种误差的情况。再加上静电传感器的结构简单，能够很好的进行安装工作，是运用与电气输送管道测量工作的良好方式。

3.离子敏传感器在电力行业中的用途：离子敏传感器的工作原理为，在选择待测离子的过程中，将其活度改变为电信号，发挥转换器的作用。从本质上来讲，在此过程中的敏感膜和换能器是化学传感器的关键环节，而其器的形式将决定离子敏感期的各种类型。从这个角度来讲，依据其不同的归类，可以将其分为不同效能的传感器。一般情况，在电力行业中使用比较多的就是玻璃膜和固态膜，以为内其可以很好的与奇特换能器实现连接，并且应用途径最为广泛。但是从综合角度来讲，离子敏传感器是效益最为好的一种。尤其在半导体技术不断发展的背景下，使得其性能得以改造，使得其更加适合于实践使用个需求，因此被大量的使用到实际的电力行业运行过程中。

4.料位传感器在电力行业中的用途：严格来讲，料位传感器技术是物体测量体系的重要组成部分。这里讲到的物位，实际上就是存储容器或者工业生产设备中的物体，或者是液体，或者是粉状的，或者是固体的，或者是气体的，可以依据其用于将其归结为液粒，料和界位传感器三个类别。现阶段由于我国火力发电，都是以煤炭为原料的，电力锅炉中使用的往往都是煤粉。由于采用传统的操作方式，会使得煤炭资源难以高效的转化为电力资源，甚至造成极大的资源浪费情况。因此，我们应该积极尝试以可靠的料位传感器去对于煤位和粉位进行监督，以保证其处于最佳的状态，这是实现其运行效率，保证运行安全性的关键所在。

三、将传感器技术运用到电力行业中去的策略

对于电力行业来讲，无论是电力资源来源，还是电力运行管理，都需要使用到传感器技术，这是保证其电力运行朝着高效率，高质量方向发展的关键环节，应该引起我们的高度关注。要想充分发挥传感器技术在电力行业的效能，就应该积极做好以下几方面的工作：其一，注重传感器技术的理论学习，了解各个类型传感器的运行原理，找到其优缺点的同时，明确其可以应用到哪些领域和行业，以保证传感器技术理论体系的不断构建，这是应用相应传感器技术的前提和基础。充分把握这一点，可以更好的将传感器技术运用电力行业中去，起码可以在制定传感器应用方案的时候，能够积极提出相应的意见和建议。其二，不断总结和归纳实际电力运行过程中使用不同传感器技术的经验和教训，积极做好记录，对于现阶段制定的传感器应用方案进行优化，以便更好的引导下次传感器的应用实践，由此使得传感器技术能够在实践过程中得以不断优化升级。另外，建立健全日常传感器运行状态检查机制，将其运行状态记录在案，以保证在后期开展工作的时候，可以在了解传感器运行状态的基础上去进行，这是实现工作效率提升的重要举措;其三，注重引进国外电力行业中先进的传感器技术，学习借鉴的同时，结合自身电力运行特点和性质，合理的将其运用到自身的实践过程中去，以实现自身理论体系的夯实，保证实践方案有着更多的选择。比如将网络信息化技术运用进去，使得传感器朝着数字化的方向发展和进步。

四、结束语

科技进步是第一生产力，随着电力规模的扩展，电力运行的质量要求越来越高，对于电力运行进行监控，测量工作需求量也就越来越大。在这样的情况下，就要求传感器技术可以不断革新和发展，以实际的电力行业需求为基础，朝着高效，高质量的方向发展，以便为电力行业的发展打下夯实的基础。我相信，随着在此方面实践经验的不断积累，电力行业对于传感器技术的应用将会越来越多，传感器技术也将在这样的过程中发挥其最大的效能。

参考文献

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第5篇：光电传感技术范文

【关键词】有机磷农药；传感器；检测

1.引言

有机磷农药是20世纪30年末问世的第二代人工合成农药，具有广谱、高效、品种多和残毒期短等特点，经常被用作杀虫剂喷洒在果树和蔬菜上。如果残留在水果和蔬菜上的有机磷或环境中的有机磷进入到有机体内，大部分会对生物体内胆碱酯酶有抑制作用，使其失去分解乙酰胆碱的能力，造成乙酰胆碱积累，引起神经功能紊乱，从而导致肌体的损害。因此，对农产品中的有机磷残留进行快速、高效的检测具有重要意义。以理化方法为主的波谱法、色谱法、色质联用法等传统检测手段，操作复杂，耗时长。在国内外近年来开展的快速、高效的检测方法研究中，传感器技术特别是生物传感器技术得到广泛应用，起到了重要作用。

2.常用传感器检测技术

2.1 电子鼻（气敏传感器）检测技术

电子鼻因模拟嗅觉系统而得名，是模仿生物鼻的一种电子系统，是二十世纪90年展起来的分析、识别和检测复杂嗅觉及大多数挥发性气体成分的仪器。电子鼻主要是由气敏传感器阵列和模式识别系统两部分组成。气敏传感器相当于人类嗅觉系统中的嗅觉细胞，是电子鼻检测性能优劣的基础。单个气敏传感器的功能十分有限，目前还没有发现只对某种气体单一敏感的传感器材料，单个传感器对不同的响应可能会有变化，但它不具备自动识别气体种类和数量的能力。因此由具有光谱响应特性、高灵敏度、对不同气体（气味）灵敏度不同的气敏传感器组成传感器阵列，利用其交叉敏感性，来提高电子鼻的检测性能。利用信号预处理方法滤除模式采集过程中引入的噪声和干扰，提高信噪比，同时消除信号的模糊和失真，人为增强有用信号。模式识别系统也称为信息处理系统，相当于动物的大脑，通过对传感器阵列的输出信号进行适当的处理，对单一和混合气体组分信息进行定性识别和浓度定量分析。

利用电子鼻技术检测有气味的农药具有简单、快捷、成本低等特点，但是该技术受到敏感材料、制造工艺、数据处理方法等多方面的限制。

2.2 光电比色（光电传感器）技术

在一定条件下，有机磷农药可以和多种显色剂发生显色反应，其吸光值与农药的浓度呈一定的相关性。获取显色反应后的吸光度谱图，确定特征吸收峰后，采用同波长的高亮度单色发光二极管做为光源，利用光敏二极管实现光电转换。由于光电转换部分的电信号十分微弱，将存在很大的干扰和非线性，运用数据融合等处理方法，对所检测的数据进行滤波、辨识、优化等，提高检测数据的可靠性。该方法费用低、时间短、灵敏度较高，但是受显色反应的时间和环境温度因素影响较大。

光电传感器还可以转换为颜色传感器，如常用的LCS011是根据测量光源相对物体的光谱透射特性，利用发光二极管发射出蓝、绿、黄、红四种单色光，由光接收器接收。通过计算机输出四种颜色值。显色样品浓度不同表现为测得的四个颜色值不同。利用数据分析方法建立颜色值与样品浓度的数学模型。

CCD（电荷藕合器件图像传感器）数码相机的核心是感光器，用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机。利用CCD数码相机可以获得静止的二维图像，利用图像处理技术可以对获得的二维图像进行处理并建立数学模型。

2.3 分子印迹（印迹传感器）技术

分子印迹技术是近年来发展起来的一门结合高分子化学、材料科学、化学工程及生物化学的交叉学科技术。它是利用分子印迹聚合物模拟酶-底物或抗体-抗原之间的相互作用，对印迹分子进行专一识别。分子印迹聚合物传感器的制备是该技术近年来的重要应用方向之一。通常将其识别元件以膜或粉末形式固定在转换器表面。这种传感器通常具有很高的灵敏度与选择性。如González等[1]制备的地高辛荧光传感器，其检出限可达3.17×10-5mg/L，且不受其结构类似物的干扰。

近年来分子印迹传感器在不同种类农药检测研究中得到进展。目前，印迹传感器技术可用于敌草净、对硫磷、氯霉素等多种农药的检测，对大部分农药检测限可达μmol/L级。随着分子印迹和微电子技术的发展，印迹传感器技术作为一种新的农药检测方法，具有广阔的发展前景。

3.生物传感器技术

生物传感器是生物反应技术与传感技术有机结合的产物，是利用生物物质（如酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜、微生物、细胞等）作为识别元件，将生化反应转换成可定量的物理、化学信号（如光、热、声、质量、颜色、电化学等），这些变化通过不同原理的传感器（如光敏管、压电装置、热敏电阻、离子选择性电极等）转换成第二信号（通常为电信号），经放大后显示或记录，从而达到分析监测的目的。目前在农残检测中得到广泛关注，种类繁多。与传统的分析方法相比，生物传感器具有如下特点：一般不需要预处理、可重复使用、可连续监测易实现自动化测量等，成本低，便于推广普及。

3.1 酶传感器

该类传感器以酶为敏感元件，将酶通过某种方式与固相载体结合，然后将其装在一个小柱子中成为一个固定化反应柱，或将酶固定在电极上以电化学的方式传导酶反应产物的信息。肖飞等[2]制备的酶抑制电流型传感器，在检测有机磷农药时具有快速、线性范围宽、灵敏度高等特点，对有机磷农药呋喃丹最低检测限为4.0nmol/L。刘润等[3]等以戊二醛为交联剂，牛血清白蛋白物质，制成的生物传感器具有良好的重现性和回收率，对辛硫磷和氧化乐果的检出限分别为3.6×10-4g/L和5.9×10-4g/L。李元光等用乙酰胆碱酯酶电极和单片机结合研制的掌上型有机磷农药现场检测仪可测定0.5μg/mL-43.1μg/mL的敌敌畏和0.1μg/mL-15μg/mL的对硫磷，且仪器的响应时间短，仅需3min。

3.2 微生物传感器

微生物传感器的测定原理有两种类型：一类是利用微生物在同化底物时消耗氧的呼吸作用；另一类是利用不同的微生物含有不同的酶，这和动植物组织一样，把它作为酶源。由于酶对底物有高度专一性，但价格昂贵、稳定性差，因而许多生物传感器中用全活细胞，如细菌、酵母和真蒲等，用其制成的传感器称为微生物传感器。利用活微生物的代谢功能检测污染物，其优点是能适应宽范围的pH和温度，使用寿命长、价格低，但有选择性差的缺点。常见的微生物传感器有电化学型、光学型、热敏电阻型、压电高频阻抗型和燃料电池型。

3.3 免疫传感器

免疫传感器利用的是抗体和抗原之间的免疫化学反应，可用于对相应农药残留进行快速定量定性检测。免疫传感器分为竞争法和夹心法两类。根据使用的信号转换器，可分为电化学免疫传感器、光学免疫传感器、压电免疫传感器及表面等离子体共振（SPR）型传感器。酶、微生物传感器在测定污染物时有催化过程，可直接通过放大、转换系统产生相应的信号，而免疫传感器中的抗体与污染物作用时没有催化过程，需要有其它体系帮助才能完成物理信号的转换和放大。酶生物传感器技术满足了现场环境检测和快速检测的需要。近年来，测定有机磷农药的胆碱酯酶生物传感器取得了很大进步，但是由于胆碱酯酶对有机磷农药的选择性差、重复利用率低、，生物材料易失活的缺点使得此类传感器很难市场化。

3.4 压电生物传感器

压电生物传感器是将高灵敏度的压电质量传感器与特定的生物反应结合在一起的生物分析方法，其工作原理是压电晶体的振荡频率会因表面吸附而降低，把对某种物质有特效的敏感材料涂敷晶体置在石英表面，当涂敷晶体与配基接触时就会发生吸附，从而可定量地测定待测物质的含量。刘展眉等[4]以PVP-TMEDA涂敷的压电传感器检测有机磷农药，检测限可达10-9g。

3.5 纳米传感器

利用纳米粒子固定生物分子，可以增加固定的分子数量，从而增强反应信号。Singh等[5]用sol gel方法合成硅纳米颗粒，其直径为20nm或200nm。用该纳米颗粒固定乙酰胆碱脂酶构建有机磷农药生物传感器，结合离子敏场效应管检测，响应时间小于10s、灵敏度较高，对杀虫剂对硝苯磷脂的检测下限可达1×10-6mol/L。Cai等[6]把胶体金纳米颗粒固定在胱氨酸修饰的金电极表面，增大了有效固定面积，使得检测下限降低。在聚丁二炔的头端修饰上具有特异识别功能的生物分子，在溶液状态下，待测分子的结合拉动聚丁二炔纳米颗粒的结构变化，从而产生肉眼可见的蓝、红颜色变化，结合紫外检测，结果更为灵敏，该方法有可能发展成一种简单、方便的新型智能生物传感器。

3.6 液晶型化学传感器

美国威斯康星大学Abbott研究小组于1998年首次报道了液晶型化学传感器技术，该技术与其他的传感器技术的设计思想完全不同。它是在显微镜载玻片上制备出具有纳米级波纹状超薄金属膜，通过自组装技术，在膜上制备出具有一定分子识别能力的敏感膜，然后在敏感膜表面设法附着液晶分子。由于液晶分子在敏感膜表面具有整齐的取向排列，当自组装敏感膜遇到特定的化学物质时，液晶取向排列发生变化，从而改变液晶折射光线的能力，导致传感器的颜色和亮度的转变。赵建军等[7]研制的液晶型化学传感器在气相条件下检测沙林模拟剂甲基磷酸二甲酯的线性范围为0.03-1.00g/m3。

4.结论

从目前的发展趋势可以看出，农药残留检测的发展趋势是基本检测方式的改变。本文从有机磷农药的检测方法出发，重点总结了传感器技术在该领域的应用和发展。单一使用气敏、光敏、压电等传感器进行检测时存在检测农药的品种受限、精确度和准确性受多种因素影响较大。发展迅猛的生物传感器呈现多样化的趋势，尽管技术还不成熟，却有着广阔的应用前景，使农药残留快速检测技术呈现多元化的局面。

参考文献

[1]González G P，Hernando P F，Alegría J S D.An optical sensor for the determination of digoxin in serum samples based on a molecularly imprinted polymer membrane[J].Analytica Chimica Acta，2009，638（2）：209-212.

[2]肖飞，曲云鹤，卫银银，等.AChE/PAMAM-Au/CNTs/GC传感器用于有机磷农药检测的研究[J].化学传感器，2008（4）：36-40.

[3]刘润，郝玉翠，康天敌.基于碳纳米管修饰电极检测有机磷农药的生物传感器[J].分析实验室，2007，26（9）：9-12.

[4]刘展眉，陈睿，江纪修.有机磷农药的压电检测法的研究[J].华南师范大学学报（自然科学版），1998（3）：35-38.

[5]Singh A K，Flouders A W，Volponi J V.Development of sensors for direct detection of organophosphates.PartⅠ：immobilization，characterization and stabilization of acetylcholinesterase and organophosphate hydrolase on silica supports.Biosensors，1999，14：703-713.

[6]Cai H，Xu C，He P.Colloid auenhenced DNA immobilization for the electrochemical detection of sequence specific DNA.Journal of Electroanalytical Chemistry，2001，510（1-2）：78-85.

[7]赵建军，余建华，左言军，等.液晶型化学传感器检测有机磷农药化合物的研究[J].防化研究，2004（1）：26-29.

第6篇：光电传感技术范文

关键词：传感器测井技术　石油测井　应用

测井是油气勘探开发的主要工程技术之一,生产测井是油田在开发过程中的测井项目和油井工程测井的总和,工程测井以及地面重复仪器测试,是利用声、电、核、磁等学科原理,对地层和油气动态进行测量的高科技技术。测井技术的首要任务是发现油气层,同时它也是油气藏动态监测的重要手段,测井技术贯穿于油气勘探开发全过程。

一、当前石油测井技术面临的主要挑战

随着石油业的飞速发展,业务量大量攀升,面临的形势越来越严峻,必须要认清形势,准确把握机遇,加快推进石油测井技术的科学进步,全面提升石油行业核心竞争力。

1.油气藏勘探开发更加困难

随着石油、油气资源的日益枯竭,油气藏勘探开发越来越困难,对测井装备、技术提出了新的挑战和要求。勘探对象日益复杂,前陆盆地、碳酸盐岩、隐蔽性岩性油气藏等成为主攻方向。老油田水淹层识别,剩余油饱和度的确定,成为当务之急。大斜度井、水平井测井都对测井解释评价提出了更高的要求。在油田开发后期,高含水低产液井逐渐增多,油田综合含水率逐年增高,对油田动态监测装备和技术提出了新的要求。一些诸如:碳酸盐岩、火成岩等复杂岩性和复杂储集空间油气藏,以及低孔隙度、低渗透率、低电阻率油气储层的勘探开发,要求测井装备和技术分辨率更高、探测要更深、精度要更高。同时,由于各类特殊地质条件、地质导向和油藏评价对石油测井技术也提出了新的更高的要求,油气田勘探开发难度进一步加大。

2.测井装备有待于进一步加大研发力度

随着特殊钻完井工艺技术的发展,测井环境和井身结构发生了改变,原有测井仪器适用条件已与新的井眼环境不同,如水平井、分支井、气体钻井、欠平衡钻井、小井眼钻井的大量应用等,需要开发相应配套的测井技术和工艺,提高射孔器材性能和工艺技术水平。国内测井装备型号多,层次标准不齐,整体技术水平相对偏低。早期引进的数控装备和国产测井装备超期服役,老化严重,可靠性和测量精度不能满足生产要求。成像测井、核磁共振测井、随钻测井装备全部为引进,价格不断上涨,配件和备件的配套存在问题。测井仪器装备的更新以及海外测井市场开拓,对自主产权的品牌测井装备和相应的处理解释软件提出了迫切需求。因此,要集中物力财力加大对测井相关装备的研发力度,提升测井整体技术水平。

3.常用测井技术有：核测井技术、声波测井法、井温测井法等

二、传感器技术在测井中的运用

测井技术方法有很多种,如上文所述的几点常用测井方法,还有一部分是基于传感器技术的测井方法,比较突出的有电子基传感器和光纤传感器。但由于传统的电子基传感器无法在井下恶劣的环境,诸如高温、高压、腐蚀、地磁地电干扰下工作,因此电子基传感器逐渐被淘汰,取而代之的是以光纤传感器技术、网络传感器技术为代表的新型传感器在测井中得到越来越广泛的应用。

1.光纤传感器技术在测井中的运用光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的新型传感技术,光纤传感器因其对电磁干扰不敏感而且能承受极端条件,包括高温、高压以及强烈的冲击与振动,可以高精度地测量井筒和井场环境参数t同时,光纤传感器具有分布式测量能力,可以测量被测量的空间分布,给出剖面信息。而且,光纤传感器横截面积小,外形短,在井筒中占据空间极小。激光光纤核测井技术,是激光技术与光纤技术相结合的传感器,用于在充有原油和泥浆等非透明流体的井中进行测井。激光光纤核传感器是在光纤通信和光纤传感器的基础上产生的,它利用了光致损耗和光致发光等物理效应,比常规核探测器具有更多的优越性,可发针对不同的核探测的能级范围,研制在该范围的敏感探头。光纤具有高速率、大容量传输能力,还能搭载其他井下仪器信号。

2.网络传感器技术在测井的运用

网络测井将对现有的井下传感器进行进一步的集成和发展,其发展方向将仍然是井下探头的阵列化,地面采集的图像化,以及更为重要的,信息共享和油藏解决方案的实时化。按照这一标准,组合性快速平台可能成为网络测井的第一要素,而核磁共振、阵列感应、声电成像、交叉偶极声波、脉冲中子、模块式地层测试技术、以及井壁取心等方法,通过改进,有望集成到网络测井技术体系中,形成测井识别和评价油气水、测井岩石力学分析、测井地质分析、测井监测油气藏动态等多个实时化测井系列。测井技术正面临着新的变革。基于互联网技术的第五代测井数据采集系统以快速、可靠、信息共享为主要特征,正在形成之中。相应地,井下仪器提供的观测信息应该适合网络技术和油藏实时解决方案的要求。一些有深刻物理背景的、能够快速提供地层流体和地质信息的方法,在网络测井中一定会得到进一步重视和发展。核磁共振、阵列感应、声电成像、交叉偶极声波、脉冲中子、过套管电阻率、以及电缆地层测试和井壁取心等方法,将成为新一代测井技术中不可缺少的重要方法。

三、石油测井技术展望

测井技术经过80年的发展,特别是近十几年来,油气勘探开发的新的需求成为测井技术发展的重要动力之一,相关领域的技术进步推动了测井技术的发展,如物理学各学科和微电子、自动化、计算机、新材料等最新的技术成果在测井技术进步中得到体现。测井装备和技术向高可靠、高精度、高效率、网络化方向发展,以适应新的地质和工程环境的要求。坚持成套测井装备的发展思路,在加快EILog测井系统推广和规模化应用基础上,重点开展新型成像测井系统和核磁共振测井仪器的研制,开发和改进适应我国地质特点的特色测井仪器,加快产品升级,形成具有自主知识产权的先进适用的测井成套装备品牌系列。测量方法向多源、多波、多谱、多接收器方向发展,测量参数由二维向三维成像发展,更大提高井眼覆盖率,以适应对地层非均质测量的需要。通过各种传感器集成,以及电子线路和电源共用,缩短仪器长度,提高测井时效,降低服务成本。井下永久传感器技术进一步得到发展,随钻测井数据传输方式多样化,数据传输率不断提高,仪器可靠性更强。安全环保要求使非化学源的核测量探头将得到全面应用。

第7篇：光电传感技术范文

【关键词】光纤通信技术电力通信运用

光纤通信技术以光波为传输载体，具有中继距离长、占用空间小、抗干扰能力强、损耗小、传输容量大等优点。光纤通信技术在电力通信中的应用，为我国电力通信系统的安全、稳定、可靠运行提供了强有力的技术支持。

一、光纤通信技术的含义和特点

1、光纤通信技术的含义。光纤通信技术以光导纤维为基础，主要由石英材料组成，具有良好的绝缘性能，和电波频率相比，光波频率更高，并且传输容量更大，传输速度更快，同时光纤能够有效降低电力通信系统的信息传输损耗。光纤通信技术避免了电力通信系统的接地回路问题，防止了雷电天气对光纤通信的影响，光缆主要由纤纤芯和多光芯构成[1]，直径很小，极大地减少了光纤通信传输的占用空间。当前，光纤通信技术主要就包括光纤接入技术、波分复用技术和光纤传感技术。光纤接入技术能够满足数据处理和多媒体图像对传输带宽的需求，提供多种窄带业务。波分复用技术在不同的信道通过光波进行信息传输。光纤传感技术通过传感器完成信息传输。

2、光纤通信技术的特点。（1）损耗小，传输距离长。在电力通信的信息传输过程中，光纤通信技术的信息传输距离远远超过微波、电力线载波、铜缆等通信技术，并且信息传输损耗很小。（2）带宽大。波分复用光千通信技术的带宽非常大，其传输容量是传统电力通信技术传输容量的数万倍，巨大的传输容量可以极大地提高电力通信系统的信息传输效率。（3）抗干扰能力强。光纤主要由石英材料制作而成，石英材料本身就具有良好的绝缘性能，因此光纤材料具有良好的抗腐蚀性和抗水性，而且还可以有效地抵抗电磁波的干扰，能够确保电力通信系统的安全稳定运行。

二、光纤通信技术在电力通信中的运用

1、光纤具有良好的传输速度和传输容量。光纤和电缆和铜线相比，其传输频带更宽，传输速度更快，传输容量更大。如今的信息化时代，人们的信息传输需求越来越大，我国的电力通信系统面临着巨大的压力和挑战。光纤通信技术在电力通信中的运用，推动了电力通信的信息化建设，推动了我国电网的数字化发展。光纤通信技术良好的传输速度和传输容量，使其在电力通信领域的应用前景越来越广泛。

2、传输损耗较低。光纤通信技术和其他介质传输技术相比，光纤的信息传输距离更长，并且信息传输的损耗很低。光纤通信技术在电力通信中的运用，使电力通信系统在没有中继站的地方也可以进行信息传输，可以为我国电力系统节省大量的中继站投资成本。随着社会主义市场经济的快速发展，我国逐渐加大了对电力通信系统的投入，电力通信系统的覆盖范围越来越大，广播电视网、干线传输网和电力通信网蓬勃发展，数字电视和有限电视在一些偏远地区也得到了大力的推广，电力通信网的系统结构更加多样化和复杂化。光纤通信技术在电力通信中的应用，有效地降低了电力通信系统的传输损耗和中继站投资费用，具有非常可观的经济效益。

3、光纤传输更加稳定。光纤具有良好的抗干扰性、抗腐蚀性和绝缘性，信息传输特性更加稳定，光纤通信技术在电力通信系统中的运用，可以有效防止电力通信系统的信息泄露和非法窃听[2]，确保电力通信系统的稳定、可靠、安全运行。

4、保障电力通信质量。电力系统和其他公用网系统不同，其具有自己的通信传输要求，因此在电力通信系统的建设过程中，根据电力通信系统不同的要求，选择不同的光纤。当前我国主要有OPGW和ADSS两种电力通信特种光缆[3]，能够为电力通信系统提供很多特殊的服务。这种电力通信特种光缆和普通的光纤材料在安装和自身结构方面存在一些差异，虽然制作成本较高，但是能够复合地线，并且安全性能高、损耗少、使用寿命很长，同时具有良好的抗电磁干扰能力，不仅极大地降低了电力通信系统的运行成本，也有效地保障了电力通信质量。

三、结束语

随着现代化科学技术的快速发展，光纤通信技术也日益成熟。光纤通信技术在电力通信中的运用，进一步完善和优化了电力通信系统，有效地提高了信息传输速率和传输质量，极大地推动了电力通信系统的发展，推动电力通信系统的稳定、可靠、安全运行。

参考文献

[1]冯晓敏. 电力通信中的光纤通信技术应用分析[J]. 电源技术应用，2013，11：436

第8篇：光电传感技术范文

【关键词】光信息 传感技术 教学方法探索

【中图分类号】G642.3 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）17-0009-02

光信息科学与技术专业是我校2004年新设专业，该专业属于理科专业，强调理论学习与具体实践相结合，要求学生有坚实的物理、数学基础和缜密的思维能力。学生将系统地学习物理学、光电子学、电子学、计算机科学等专业理论知识。在光信息科学与技术专业设立之初，传感技术课程就被设置为一门专业选修课程，目的是丰富学生知识、提高学生对基础课所学知识灵活运用能力。因此，与把传感技术课程作为专业基础课的专业相比，光信息科学与技术专业的学生学习传感技术课程的目的不同、要求不同，也就决定了教师在讲授这门课时要采取不同的教学方法和手段，在引发学生学习兴趣的同时，能把传感技术的主要知识点让学生掌握。基于这个目的，本文探讨光信息专业传感技术课程教学中的方式、方法及手段。

一 传感技术的研究对象及基本内容

传感技术作为现代电子信息技术的三大支柱之一，是现代测试技术不可缺少的重要组成部分。随着科学技术的发展，工业和日常用仪器设备都需要实现智能化，对传感器的需求也日益增加。传感技术是集光、机、电知识于一体，涉及信息获取、信息变换、信息处理、信息显示等各个过程，是实践性很强的一门综合性应用技术，也是信息时代不可或缺的关键技术之一。

传感技术课程针对应用型本科教育的特点，以便于学习和应用为前提，以信息的传感、转换、处理为核心，以温度、压力、厚度、流量、位移、速度、磁场等物理参数检测为目标，按照传感器的基本原理来分章节讲述各类传感器的工作原理、基本结构、技术指标及使用特点；同时对传感器的特性、标定、补偿、抗干扰技术以及多传感器信息融合技术进行讲述。

二 光信息专业传感技术课程教学体会

传感技术课程内容分散性较大，系统性和连续性较弱，而实践性强，是学生较难学习的一门课程。特别是对于光信息专业学生，传感技术课程是一门32学时的专业选修课，重要性和重视程度都不太高，这就更增加了教学难度。教师授课时遇到了很大的困难，既要在规定的学时内把传感技术重要内容均有所涉及，又要兼顾学生普遍接受水平，这就要求教师有较强的综合能力，同时又要结合实际进行教学方法的研究。经过几年对光信息专业传感技术课程讲授，并与传感技术相关专业学生学习情况相比，笔者总结了几点不同。

1.授课目的有所不同

对于传感技术相关专业学生，重点要了解各种传感器的原理、结构以及传感器制作工艺，便于以后能够设计一些新型传感器；而对于光信息专业学生来说，学习传感技术课程的主要目的是如何根据需求选取合适的传感器，更注重传感器的具体应用。

2.授课内容有所不同

针对光信息专业学生不同的学习目的，教师授课的内容也要有所侧重，适当减少传感器工作原理及内部结构的教学内容，适当增加传感器转换电路及检测电路方面的内容，大幅增加不同类型传感器技术参数的比较及具体应用实例的介绍；而课时数的减少更要求调整授课内容及实践环节内容。

3.学生接受能力不同

传感技术相关专业学生在大一、大二已系统地学习了“电路分析”、“信号与系统”、“检测电路”等相关基础课程，对传感器特性分析有较好的接受能力，而光信息专业学生这方面的基础较薄弱；但光信息专业学生物理知识内容掌握的较好，特别是对于光电式、光纤式等与光有关的传感器，能很快掌握其工作原理、关键指标及应用方式。

针对这些差异，需要选择丰富、多样化、适应性更强的教学方法。

三 教学方法改革的探索与实践

1.应用启发式教学

根据光信息专业学生的知识水平、传感技术教学内容的难易程度在教学的不同阶段运用启发式教学，适时进行提问，适时进行互动，进行合理的教学设计。对于某些问题或一些学生不易理解的概念、容易混淆的问题，由教师提出问题，来启发学生的学习动机，激活学生思维，从而获得举一反三的效果。如在讲光电式传感器时，教师先提出“笔记本电脑上指纹识别系统是什么工作原理”来启发学生思考，当学生给出一些答案时，再提问“指纹识别系统还可以采用哪些传感器”，这样学生就能再联系以前所学知识，从而把不同原理传感器进行比较，进一步针对不同要求提出不同传

* 本文得到了北京信息科技大学2010年度教学改革立项资助（编号：2010JG07）

感器应用方案。启发式的授课关键在于启发，从一开始提问，就要快速引出学生兴趣点。因此，在提问时，要善于设置问题情境，并预想到学生的思考路线，以便进一步提出后续问题，这样环环相扣，才能把学生的注意力集中于课堂知识，提高教学效果。

2.计算机多媒体辅助教学

单一的教学手段容易造成学生的审美疲劳，使学生很难集中注意力。实践证明，传统的板书教学和多媒体教学各有优缺点。板书教学可以演绎公式的推导过程，节奏适中，学生有充足的时间理解、吸收所学知识，也便于学生做笔记，而多媒体教学则具有形象、直观、信息量大等优势，两者的有机结合，可以激发学生的兴趣和很好地调动其积极性。

教师授课时采用多媒体课件与板书相结合形式，把传感器的工作原理、基本组成、转换机理、信号处理电路以及应用方式等做成动画形式，形象直观，便于学生理解和掌握。如在讲电容式传感器时，把变距离式、变面积式和变介电常数式传感器结构分别作成电容器极板相对运动的动画形式，并可以显示运动时电容值的变化，这样学生就能很快理解三种形式的电容式传感器的结构组成、工作原理及工作方式。另外，为了调动学生主动性，教师也可以布置任务，让学生参与多媒体课件制作，在课堂上播放学生作品，并请部分学生上台宣讲，教师对学生的作品进行点评、指导，这样学生就由聆听者变成了参与者，课堂效果必然可以得到提升。

3.配合课堂教学，加强实验教学

结合“传感技术”课堂教学，合理设计实验教学内容，并把实验教学与课堂教学结合成一个有机整体。针对光信息专业学生设计的实验教学内容有：电阻式传感器指标测量和热电耦式传感器电路设计。在实验中要求学生养成认真细致的工作作风，训练敏锐入微的观察能力，结合理论基础分析实验现象能力以及锻炼实际操作能力。在课堂授课时要求学生充分发挥想象力，把实验场景与理论内容在脑子里结合在一起，从感性上接受理论知识。

4.以科研项目促教学

以科研项目示教并带动学生参与科研课题的教学方法：（1）教师带领学生参观学院科研实验室，介绍科研工作中用到的各类传感器，并对各类传感器的使用方法做简单演示。（2）让学生参与到教师的科研项目中来，如我们学院教师有“基于光谱共焦原理的微位移传感器”以及“白光微位移测头”项目，部分学生参与到项目中来，在提升科研能力同时，对传感器知识的理解能力大幅度提高，并能举一反三，提出很多新型传感器应用方法。（3）充分利用学校和学院资源，鼓励学生申请大学生科技创新项目及实验室开放项目，让学生自己做主，提出新想法和新项目，在充分掌握“传感技术”课程内容的同时，提升创新能力，这样就不仅把课堂教学作为知识传授方法，更重要的是变成一种能力的培养方式。

5.鼓励学生自主式学习

为了进一步提高学生学习积极性，我们采用让学生自主式学习的方法。如让学生分组并针对一种工程实际应用（如接近开关）设计各种类型传感器，给出设计方案，并制作课件对其工作原理、结构、使用方法及性能指标作出说明。在课堂上抽出一定时间让不同组的学生上讲台把设计方案对全体学生进行讲解，并让全体学生对每一组打分。这样，每个学生就会有目的性的去查课文和相关资料，通过与本组同学交流、讨论，形成设计方案，并结合仿真软件等工具对设计方案指标进行验证和评估，最终组织文字和图像形成课件。在这一系列工作中，学生能充分调动主观能动性，对课堂所学知识充分吸收、消化并运用，比单纯的课堂教学效果要好很多。

四 结束语

针对光信息专业学生特点，我们采用多种方法提高“传感技术”课程教学效果，通过几年的试行，效果很显著。学生对传感器的基础知识掌握更加巩固，对于传感器的应用能力也大幅度提高，而且能自己设计新型传感器，积极参与到科技创新活动中来。“深化教育教学改革，全面加强大学生素质和能力培养”是21世纪人才培养的要求，也是教育系统适应我国入世后的形势必须采用的方针战略。我们希望不断探索出更好的教学方法来提高教学效果，锻炼学生能力，提升学生素质。

参考文献

[1]梁福平等主编.传感器原理及检测技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2010

[2]施湧潮、梁福平、牛春晖编著.传感器检测技术[M].北京：国防工业出版社，2007

[3]王开发等.“传感器原理与技术”课程教学的探索与实践[J].国际检验医学杂志，2011（19）

第9篇：光电传感技术范文

关键词：电子科学与技术；光电子技术；教学改革；实践创新

作者简介：邸志刚（1975-），男，河北唐山人，河北联合大学电气工程学院，讲师；贾春荣（1977-），女，河北唐山人，河北联合大学电气工程学院，副教授。（河北 唐山 063009）

基金项目：本文系河北联合大学教育教学改革重点项目的研究成果。

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）07-0059-02

21世纪，随着现代科学技术的飞速发展，人类历史即将进入一个崭新的时代──信息时代。其鲜明的时代特征是，支撑这个时代的诸如能源、交通、材料和信息等基础产业均将得到高度发展，并能充分满足社会发展及人民生活的多方面需求。信息科学的基础是微电子技术和光电子技术，它们同属于教育部本科专业目录中的一级学科“电子科学与技术”。专家预言，光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命和进步。因此，本世纪将是微电子和光电子共同发挥越来越重要作用的时代，是电子科学与技术飞速发展的时代。

电子科学与技术对于国家经济发展、科技进步和国防建设都具有重要的战略意义。为了我国电子科学与技术事业的可持续发展和抢占该领域制高点，必须统筹教育、科研、人才等各种资源和要素，而其中的人才培养是极其重要的环节。经过对比研究其他院校对电子科学与技术专业的教改研究，本文根据当前的社会现状，结合河北联合大学实际对电子科学与技术专业的培养方案进行改革初探。

一、培养方案制订的原则

目前，我国高等教育正从精英教育转向大众化教育。招生规模扩大的同时，教育质量正遭受严峻的考验。高等教育的目的是为国家培养具有良好的思想道德素质、扎实的基础理论知识、宽广的科学技术知识面、良好的创新意识和创新能力的高素质人才，以适应社会发展的需要。为此，加强人才培养是一个复杂而重大的工程。

培养方案主要包含专业培养目标和专业建设思路两大部分。专业培养目标首先要符合当前社会发展需要，其次要符合学校本专业的实际情况，最后再考虑专业、师资情况。

目前，电子科学与技术专业的毕业生基本上是供不应求，特别是高层次人才稀缺。但是，电子科学与技术产业存在着分布不均、分类较细、进展迅速、产业结构多样化等特点。因此，社会需求与本专业毕业生层次结构之间的供需矛盾会持续一段时间。此外，光电子技术产业得到了国际社会的极大关注，经过光电子技术市场产品的整合，目前光电子技术市场重新步入上升轨道，后期发展将主要受市场影响。[2]我国对光电子技术的发展高度重视，2010年我国以光电子技术为指导的信息产业形成了5万亿美元的规模。

河北联合大学电子科学与技术专业自2002年开始招生，到目前为止共培养出10届本科毕业生。毕业生的反馈意见成为专业培养目标制订的重要影响因素。此外，在学生培养方面，注重学生综合素质的提高，特别加强对学生实践创新能力的培养。

电子科学与技术专业教师中光电子方向占大多数，微电子方向占少数，另有电子材料、自动化控制等研究方向。

二、培养方案的制订

培养方案的制订在综合考虑社会需求、学校及专业实景情况的基础上，首先进行充分的社会调研、分析，然后通过对天津大学、清华大学、燕山大学等院校充分调研，最终确定合理的专业培养方案。

1.培养目标

以培养研究应用型高级人才为目标，以适应当前社会主义现代化建设及信息产业化的发展需要，使学生具有良好的思想道德和科学文化素质；拥有扎实的自然科学基础知识和宽广的专业知识；具备创新、实践及跟踪掌握新理论、新知识、新技术的能力，能够在光纤传感、光电检测及半导体制造等领域从事系统研发与设计、运行维护等工作。

2.专业建设思路

针对电子科学与技术专业现状，综合考虑社会市场需求、专业师资及毕业生反馈意见，提出关于“增强光电子特色，优化专业课程体系改革”的建设思路。

（1）专业课程体系建设。专业课程体系的建设，首先以专业培养目标为准绳，进行模块化课程设置，调整课程内容，形成以光电子技术为主、微电子技术为辅的专业方向，以光纤传感体系和光电检测体系为核心，从而使专业课程体系具有前瞻性、针对性和可操控性，进而保障人才培养目标的实现。

1）优化培养方案。根据国家对光电子、微电子人才培养内容和方式的要求，不断优化培养方案，使其既符合教育部颁布的“电子科学与技术专业规范”，又能充分体现学校的特色。优化的出发点是：光电子和微电子产业及工程应用对人才的需求；遵循专业发展规律；突出知识面、素质和能力的培养；制订与时俱进的培养方案和体系。

2）课程教学内容建设。为使课程教学建设与专业特色一致，体现光电子、光纤传感与检测的专业特色，由教授和学科带头人牵头建设光纤传感与光电检测课程体系。光纤传感课程体系包括传感器原理及应用、应用光学、激光原理与技术、光纤技术、光纤传感技术等课程；光电检测课程体系包括传感器原理及应用、传感器原理及应用、应用光学、激光原理与技术、光电技术和光电检测技术等课程。此外，为使课程内容充分反映相关产业和领域的新发展、新要求，减少陈旧内容，删掉了热力学统计物理、数理方法、物理电子学、集成电路设计基础、集成电路工艺仿真等课程。

3）教学方法及手段改革。为了实现专业人才培养目标，专业教师发挥各自才智，加强与学生沟通，集思广益，对教学方法和手段进行改革探索。例如对晦涩难懂的专业基础课、深奥抽象的专业课进行多媒体教学，以加深学生的理解，促进学生理论知识的学习。另外，对光纤传感技术课程进行双语教学，让学生学习理论知识的同时，加强专业英语的学习和运用，为后期阅读国外资料进行充分的准备。

（2）专业特色。河北联合大学电子科学与技术专业为适应现代化信息技术产业的发展，形成以光电子技术为主、微电子技术为辅的专业方向，具体特色如下：

1）课程体系设置。课程体系分为通识教育平台、学科基础平台和专业教育平台三大部分，包含光纤传感技术、光电检测技术及半导体制造技术三个主干学科，所有课程共198.5学分。其中通识教育思想政治教育类课程、大学英语课程、体育、大学语文、计算机基础及学科导论共55.5学分，占28%；学科基础平台主要指公共基础课和专业基础课，共74学分，占37%；专业教育平台是专业课，共63学分，占32%；另外还有创新实践环节，6学分，占3%。

2）学生培养。在夯实专业基础知识、拓宽专业知识的基础上促进学生的个性发展，加大力度培养学生的创新意识及能力，定期聘请校外专家为学生作学术前沿报告，使学生掌握本专业科研动态的同时，在开设专业英语及双语教学的基础上鼓励学生阅读外文一手文献，以激发学生的创新意识，使其创新能力得到大幅提高，培养学生在光纤传感、光电检测及半导体制造等领域的研发能力和应用实践能力，并能够进行相关的系统分析、设计、优化及维护。

3）实践教学。突出光电子技术应用，加强学生实践能力的培养。在培养方案中增加电子技术、光电子技术系统设计的实践训练。电子技术实践训练包括电工电子实训、电子技术课程设计和专业生产实习。光电子技术实践训练包括光电工艺实习、专业生产实习、光纤传感系统课程设计以及综合性课程设计。通过这几项实践训练，学生能够在电子技术领域、光纤传感及光电检测领域具备足够的实践能力。此外，为了让学生尽快将理论知识转换为实践能力，学校组织学生参加飞思卡尔智能车大赛、光电兴趣小组大赛等活动，从而培养学生的知识综合运用能力、创新能力和解决实际问题的能力。

三、改革效果

1.优化了课程体系，提高了教学质量

专业的培养目标及方向确定以后，围绕培养目标组建了课程建设小组，并请天津大学电子科学与技术专业专家教授进行指导，进而建立结构合理、条理清晰、方案可行的课程体系，相对而言大大提高了课程的教学质量。

2.学生夯实了专业基础，拓宽了专业知识，加强了实践技能

课程体系优化以后，学生入学后对培养方案及目标非常明确，从而使得学生能够妥善处理各门课程之间的关系，抓住核心，适当拓展，使所学理论知识成为体系。与此同时，通过竞赛及光电兴趣小组引起学生的求知欲，以此激励学生加强理论知识的学习，促使学生自发地将理论知识和实践环节有机结合起来，使二者相辅相成、相互促进。

3.培养了学生的创新能力及科研思维

在教学过程中强调基础知识的灵活运用及实践创新案例讲解。其次，组织并指导学生参加飞思卡尔智能车大赛、光电兴趣小组及各项实践环节。这样有效提高学生对专业知识的理解与应用能力，从而使得学生的创新能力及科研思维得到了培养及提高。在2012年飞思卡尔智能车大赛中，电子科学与技术专业的组队获得了国家一等奖的好成绩。

4.提高了就业率和考研率

通过加强学生的理论基础知识、完善其知识结构，并且实践能力及创新能力都得到很大提高，使得学生的竞争力得到大大加强，并得到企业和其他高校的认可，刺激了学生的求知欲和创新欲，从而提高了就业率和考研率。

四、结论

电子科学与技术专业作为教育部为适应市场需要而确定的一个新专业，其发展任重而道远。结合河北联合大学本专业的实际情况，提出关于“增强光电子特色，优化专业课程体系改革”的建设思路，“夯实专业基础、拓宽专业知识、加强实践技能、突出光电子应用”的培养主线，对本专业的建设方案及培养体系进行优化改革，加强了师资队伍建设、专业课程体系建设，并在此基础上对教学方法和手段进行改革，从而提高教师的教学水平，加强学生的理论基础，完善其知识结构，提高其实践及创新能力，实现了教学科研相辅相成、教学相长的目的。

参考文献：

[1]电子科学与技术专业教学指导分委员会.电子科学与技术专业发展战略研究报告[J].理工科通讯，2007，（6）.

[2]徐文彬.应用型电子科学与技术专业人才培养方案的思考[J].新课程研究，2011，（8）：20-21.