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光電檢測(cè)技術(shù)論文范文1
（蚌埠學(xué)院 數(shù)學(xué)與物理系，安徽 蚌埠 233030）
基金項(xiàng)目：基金項(xiàng)目：專業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整服務(wù)地方發(fā)展計(jì)劃（2013zytz077）、校級(jí)大學(xué)物理團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2013jyxmo5）、蚌埠學(xué)院2015年院級(jí)科研項(xiàng)目（2015ZR17）、蚌埠學(xué)院2012年院級(jí)重點(diǎn)教研項(xiàng)目（JYLZ1205）
摘 要：較化學(xué)檢測(cè)法等傳統(tǒng)環(huán)境污染檢測(cè)方法，光學(xué)測(cè)量方法以其無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染物的檢測(cè)及監(jiān)測(cè)，近幾十年來(lái)發(fā)展迅速，并具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著激光技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)測(cè)量方法也隨之變革。例如激光光譜對(duì)特定氣體的檢測(cè)（LASAIR系統(tǒng)），紫外差分光學(xué)吸收光譜儀（DOAS系統(tǒng)）和傅里葉變換紅外干涉儀（FTIR系統(tǒng)）等，都為這一變革提供有力的佐證。論文介紹光學(xué)顯微鏡檢測(cè)方法，光學(xué)分析方法以及光電檢測(cè)技術(shù)，重點(diǎn)分析光學(xué)顯微鏡檢測(cè)方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用、光學(xué)分析方法在水質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用、光電檢測(cè)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，光學(xué)測(cè)量方法的最新發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞 ：光學(xué)顯微鏡；光電檢測(cè)技術(shù)；光譜學(xué)分析法；DOAS系統(tǒng)；FTIR系統(tǒng)；LASAIR系統(tǒng)
中圖分類號(hào)：O439文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-260X（2015）08-0005-04
隨著現(xiàn)代科技的不斷更新與物質(zhì)生活的高度發(fā)達(dá)，環(huán)境污染物的排放量日益增多，人們?cè)谙硎苤S富物質(zhì)生活的同時(shí)，也受到了環(huán)境污染帶來(lái)的沖擊，例如酸雨的侵害，霧霾天氣的影響，全球變暖導(dǎo)致的海平面上升等問(wèn)題。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法（如化學(xué)法），由于用時(shí)長(zhǎng)、花費(fèi)高、操作復(fù)雜，需要各個(gè)部門(mén)相互協(xié)作，甚至在檢測(cè)時(shí)都可能會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染物，越來(lái)越受到抵制。而光學(xué)測(cè)量方法在環(huán)境檢測(cè)方面，更能有效地避免這些弊端的產(chǎn)生。
在環(huán)境中，對(duì)于水質(zhì)，有關(guān)部門(mén)主要通過(guò)對(duì)水質(zhì)采樣、化驗(yàn)、分析的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的監(jiān)控。對(duì)于水體富營(yíng)養(yǎng)化的這種情況，有關(guān)部門(mén)通過(guò)光學(xué)顯微鏡直接對(duì)水體進(jìn)行觀查即可。而對(duì)于重金屬污染過(guò)的水源，往往光學(xué)顯微鏡很難直接觀測(cè)出來(lái)，還要通過(guò)物理或化學(xué)的方法使重金屬沉積，沉淀或“染色”，才有可能觀察到。但是這種方法用時(shí)長(zhǎng)，不利于及時(shí)了解水污染的情況，而且在使重金屬沉淀的方法中，有可能又會(huì)產(chǎn)生新的污染物，樣品處理又帶來(lái)了困難。由于光學(xué)顯微鏡很難實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣的檢測(cè)，所以在環(huán)境監(jiān)測(cè)中用處并不大。這時(shí)人們聯(lián)想到，也可以通過(guò)光的其他特性來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的實(shí)時(shí)的監(jiān)控。而光電檢測(cè)技術(shù)（如外光譜法，激光光譜法等），人們可以直接檢測(cè)環(huán)境中的污染物，無(wú)需費(fèi)時(shí)費(fèi)力，既能實(shí)時(shí)地反映出污染物的量和濃度，又不會(huì)產(chǎn)生附加污染物，且在環(huán)境監(jiān)測(cè)中實(shí)用性很強(qiáng)。光電檢測(cè)技術(shù)利用光的光譜特性，可以在受污染的水中使用，也可以在工廠的排氣煙囪中使用，甚至可以專一地檢測(cè)某種氣體，例如，甲烷氣體，二氧化碳?xì)怏w，含硫化合物氣體等[1]。
1 光學(xué)顯微鏡檢測(cè)方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
在現(xiàn)實(shí)生活中，我們最易受到水污染帶來(lái)的侵害，水體富營(yíng)養(yǎng)化一直是我們關(guān)注的重大問(wèn)題，而光學(xué)顯微鏡在這方面的檢測(cè)應(yīng)用極其廣泛。環(huán)境保護(hù)部門(mén)在水污染地需要將水質(zhì)進(jìn)行抽樣、化驗(yàn)、分析、觀察，這時(shí)就要用到光學(xué)顯微鏡[2]。
1.1 細(xì)菌、霉菌檢測(cè)
水體細(xì)菌含量是人們辨別水質(zhì)是否利于飲用的重要標(biāo)準(zhǔn)，如人們會(huì)對(duì)水中的大腸桿菌群檢測(cè)做一個(gè)革蘭氏染色鏡檢。
1.2 生物群落檢測(cè)
浮游植物是水域的初級(jí)生產(chǎn)者，繁殖速度很快。水體富營(yíng)養(yǎng)化會(huì)促進(jìn)其繁殖能力，從而影響水質(zhì)的飲用安全。對(duì)浮游植物的檢測(cè)，離不開(kāi)光學(xué)顯微鏡。光學(xué)顯微鏡直接對(duì)水質(zhì)進(jìn)行觀察監(jiān)測(cè)，每過(guò)一段時(shí)間，鏡檢跟蹤浮游植物的群落狀況，以判斷水體是否富營(yíng)養(yǎng)化。
1.3 特殊物質(zhì)檢測(cè)
石棉纖維被動(dòng)物體吸入肺部后，容易沉著在肺泡內(nèi)，影響動(dòng)物體的呼吸，對(duì)動(dòng)物體的健康影響很大。在用光學(xué)顯微鏡檢測(cè)時(shí)，必須用高倍鏡才能觀察到石棉纖維，因此，對(duì)光學(xué)顯微鏡的分辨率要求比較高。為確定肝癌細(xì)胞的使用量，需要用光學(xué)顯微鏡鏡檢肝癌細(xì)胞的復(fù)蘇狀況。
二噁英（Dioxin），是某些有害物燃燒后產(chǎn)生的脂溶性物質(zhì)，不能被生物分解，具有很強(qiáng)的危害性。利用離體肝癌細(xì)胞的EROD與二噁英的復(fù)合毒性效應(yīng)是生物學(xué)中的一種檢測(cè)方法。環(huán)境監(jiān)測(cè)部門(mén)也利用這種方法對(duì)環(huán)境中的石棉塵（石棉纖維）進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
在受污染的水體中，培養(yǎng)魚(yú)（一般選擇生長(zhǎng)速度快的青魚(yú)）的受精卵，在魚(yú)卵孵化過(guò)程中，使用光學(xué)顯微鏡監(jiān)測(cè)受精卵的孵出率，并觀察胚胎發(fā)育過(guò)程中畸形胎所占比重。
1.4 環(huán)境毒性測(cè)試
根據(jù)所知的生物學(xué)，單細(xì)胞藻類有很強(qiáng)的繁殖能力。可以在水體中培養(yǎng)藻類，用光學(xué)顯微鏡觀察，監(jiān)測(cè)藻類世代的生長(zhǎng)情況和藻類種群的變化情況，判斷水體中是否存在急性的毒性物質(zhì)[3]。
2 光學(xué)分析方法在水質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用
物質(zhì)在吸收光波后，會(huì)在某一波段有一個(gè)吸收峰，通過(guò)分析這個(gè)波段，就可以得出該物質(zhì)的光譜特性，光學(xué)分析方法就是在此研究基礎(chǔ)上找到的一種測(cè)量方法[4]。反應(yīng)靈敏度高，檢測(cè)速度快的優(yōu)點(diǎn)是人們?cè)诓捎眠@種光學(xué)測(cè)量方法時(shí)首要的考慮因素。某些光學(xué)分析方法，人們往往既不需要像傳統(tǒng)檢測(cè)方法一樣去使用試劑，又不需要花費(fèi)太多的精力去維護(hù)相關(guān)的儀器設(shè)備。近幾十年來(lái)，光學(xué)分析方法隨著科技的腳步，在水質(zhì)檢測(cè)方面也跨上了一個(gè)新的臺(tái)階[5]。
2.1 比色分析法
比色分析法是指利用物質(zhì)與物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)，獲得深顏色的溶液后，通過(guò)比較前后溶液的顏色深淺度來(lái)測(cè)量所含物質(zhì)濃度的方法[6]。比色分析法主要用于水質(zhì)中，有色重金屬離子的濃度檢測(cè)。但是，有些重金屬離子卻是無(wú)色的，例如一價(jià)銅離子溶液，這時(shí)可以根據(jù)其易被氧化的化學(xué)特性，將一價(jià)銅離子溶液氧化成藍(lán)色的二價(jià)銅離子溶液。比色分析法可分為目視比色分析法和光電比色分析法，兩種方法的測(cè)量原理均為朗伯－比爾（Lambert-Beer）定律。但是，目視比色分析法中，人的主觀判斷會(huì)影響未知量的測(cè)量，因此目視比色分析法準(zhǔn)確度不高。而采用分光光度法的光電比色分析法，彌補(bǔ)了主觀判斷造成的失誤，未知量的準(zhǔn)確度和靈敏度得到了提高。
通過(guò)了解，可以看出，使用比色分析法時(shí)，必須建立在顯色反應(yīng)的基礎(chǔ)上，因此對(duì)溶液離子的化學(xué)性質(zhì)要求比較高。人們可以采取目測(cè)的手段，也可以采用與離子反射或吸收波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的單色光源進(jìn)行檢測(cè)，還可以使用與高速計(jì)算機(jī)聯(lián)接的攝像頭進(jìn)行圖像綜合對(duì)比分析。利用顯色劑的不同反應(yīng)，比色分析法可被廣泛地應(yīng)用在水質(zhì)監(jiān)測(cè)方面以及測(cè)定受污染水質(zhì)中的各類污染物濃度。
2.2 紫外光譜分析法
紫外光具有波長(zhǎng)短，能量大，透過(guò)力強(qiáng)的特點(diǎn)，利用這一特點(diǎn)，人們可以通過(guò)紫外光譜區(qū)進(jìn)行檢測(cè)。有機(jī)分子在紫外光譜區(qū)的吸收較強(qiáng)（其實(shí)就是高能量脈沖殺死了有機(jī)活性物質(zhì)），因此適用于檢測(cè)水體有機(jī)污染物。紫外光譜分析法，分為單波長(zhǎng)法，經(jīng)過(guò)多年探索研究后，發(fā)展為雙波長(zhǎng)法，循序漸進(jìn)到如今比較全面的全光譜法。對(duì)單波長(zhǎng)法進(jìn)行改進(jìn)的雙波長(zhǎng)法，在測(cè)量時(shí)，無(wú)需參比溶液即可消除混濁度的影響。全光譜法是在光譜分析儀的基礎(chǔ)上研究出的一種對(duì)待測(cè)溶液比較全面的檢測(cè)方法，包含了吸光度在全紫外光譜區(qū)所有有機(jī)污染物。
2.3 間接測(cè)定法
水質(zhì)中，對(duì)重金屬離子的濃度還有一種間接檢測(cè)方法熒光分析法[7]。顧名思義，熒光分析法就是獲取重金屬離子的熒光圖像，再通過(guò)計(jì)算機(jī)編程處理，由此間接地測(cè)量出重金屬離子的濃度。在這一過(guò)程中，需要用到與重金屬離子相匹配的試劑。
2.4 直接測(cè)定法
直接測(cè)定法省去了間接測(cè)定法中匹配試劑的過(guò)程，檢測(cè)速度有所提高，但是卻要滿足物質(zhì)本身就發(fā)射熒光（如葉綠素、水中有機(jī)物等）這一苛刻條件。不管是間接測(cè)定法還是直接測(cè)定法，都無(wú)法忽略光源的重要作用。尤其是在直接測(cè)定中，要求光源的發(fā)射光波長(zhǎng)與物質(zhì)的吸收光波長(zhǎng)一致。激光光源由于其得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)（單色性好、能量集中），受到了研究人員的高度關(guān)注，激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)就是采用激光作為光源的熒光檢測(cè)技術(shù)。目前，激光光源在直接測(cè)定法中幾乎已經(jīng)取代了傳統(tǒng)光源的檢測(cè)地位。
3 光電檢測(cè)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
雖然光學(xué)顯微鏡在水體污染的監(jiān)測(cè)中可謂嶄露頭角，但在空氣污染物的監(jiān)測(cè)中卻顯得捉襟見(jiàn)肘。空氣污染物通常指以氣態(tài)形式進(jìn)入大氣層來(lái)物質(zhì)（主要是人為污染，例如含硫化合物，二氧化碳?xì)怏w等等），其對(duì)人體或生態(tài)系統(tǒng)具有很不好的效應(yīng)，例如酸雨，霧霾等等。隨著光學(xué)的發(fā)展，光電檢測(cè)技術(shù)逐步應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中，尤其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)獲得了人們的青睞。
3.1 光電檢測(cè)技術(shù)的原理
光電檢測(cè)是指利用各類光電傳感器，將被測(cè)量的物理信息轉(zhuǎn)換成光信息，再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再綜合利用信息傳輸技術(shù)和計(jì)算機(jī)編程處理技術(shù)，完成信息獲取。當(dāng)光照射到物體表面時(shí)，使物體發(fā)射電子、或電導(dǎo)率發(fā)生變化、或產(chǎn)生光電動(dòng)勢(shì)等。這種因光照而引起物體特性發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)光電檢測(cè)系統(tǒng)以激光、紅外、光纖等現(xiàn)代光電器件為基礎(chǔ)，對(duì)載有待測(cè)物體信號(hào)的光信息進(jìn)行處理，即通過(guò)光電檢測(cè)器件接收光信息并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。由輸入電路、放大濾波等電路提取待測(cè)物的信息，再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器輸入計(jì)算機(jī)運(yùn)算和處理，最后提取出待測(cè)物體的幾何量或物理量等所需信息（如圖1的光電檢測(cè)系統(tǒng)）。
3.2 光電檢測(cè)系統(tǒng)在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用
光與物質(zhì)的相互作用，改變了物質(zhì)的某些物理特性。利用這種特性，制作的光電檢測(cè)系統(tǒng)可以分為兩大類：使用能覆蓋寬光譜區(qū)的寬帶光源的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；使用激光或窄光譜光源，因而只能覆蓋窄光譜區(qū)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[8-9]。在寬帶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，傅里葉變換紅外干涉儀（FTIR）或紫外差分光學(xué)吸收光譜儀（Uv-DOAs，又名DOAs系統(tǒng)）測(cè)系統(tǒng)可同時(shí)監(jiān)測(cè)未知混合物中的多種化合物。通常這些化合物是包含在寬譜帶內(nèi)的，寬帶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能“觀察到多種化合物的存在，但分辨率不高，不能將這些化合物從復(fù)雜混合物中直接區(qū)分開(kāi)來(lái)”。但是，當(dāng)寬帶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分辨率低于欲觀察的光譜線中的精細(xì)結(jié)構(gòu)時(shí)，就不能觀察到真正的吸收峰，且會(huì)限制對(duì)氣體濃度值的檢測(cè)。
激光監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由于分辨率高，掃描光譜范圍窄，所以檢測(cè)靈敏度相當(dāng)高，但是激光監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)出的波長(zhǎng)必須與被檢測(cè)化合物吸收譜線的光波長(zhǎng)相匹配。由于激光監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)出的激光波長(zhǎng)是單色的，掃描波段被限制在極窄的范圍內(nèi)，一般情況下只能對(duì)應(yīng)的檢測(cè)出一種化合物。若檢測(cè)的是混合物，則需要另加對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)裝置。在目前的環(huán)境監(jiān)測(cè)中，寬帶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和激光監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這兩種類型的監(jiān)測(cè)裝置都有其應(yīng)用。例如，F(xiàn)TIR監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它可提供對(duì)企業(yè)事故中泄漏出的某些有害化合物進(jìn)行檢測(cè)。這時(shí)對(duì)所有的可能的有害化合物來(lái)說(shuō)，檢測(cè)靈敏度就不如檢測(cè)范圍重要。但如果要連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)從污染源（如煙囪向大氣層中排放污染物，汽車尾氣排放的污染氣體時(shí)）釋放出的有害氣體，則監(jiān)測(cè)裝置抗其他化合物干擾的能力和高檢測(cè)靈敏度就是重要因素了，這時(shí)，激光監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就成為了理想的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。激光雷達(dá)像其它激光監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一樣，能檢測(cè)的樣品不多，但它具有空間分辨力，是迄今為止，唯一能提供空間信息技術(shù)的檢測(cè)系統(tǒng)，因此，探索污染物的發(fā)源地，激光雷達(dá)系統(tǒng)是最好的檢測(cè)系統(tǒng)。諸如高空大氣層中臭氧的消耗情況，可以使用激光雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬繪圖。使用激光雷達(dá)系統(tǒng)提供大氣層中空氣分子成分分布的垂直剖面圖，可以對(duì)大氣傳輸和擴(kuò)散過(guò)程有更透徹的了解。
DOAS系統(tǒng)可以測(cè)量多種化合物，如含氮化合物、甲醛、酚、苯、甲苯、二甲苯[10]。它的工作原理是根據(jù)光的反射定律，光源發(fā)射的光波經(jīng)過(guò)某些物質(zhì)后，經(jīng)吸收的光波與光源光波一起被反射鏡反射回來(lái)，利用計(jì)算機(jī)高速運(yùn)算的能力分析光波的差異性，故而稱作差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)。調(diào)取吸收光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中已知數(shù)據(jù)，與吸收光譜數(shù)據(jù)相比較，從而分析物質(zhì)中存在的化合物種類。
LASAIR系統(tǒng)是激光技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的高新技術(shù)[11-12]，利用激光的單色性和計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算能力，提高了檢測(cè)效率。可調(diào)二極管激光吸收光譜分析儀發(fā)射出的激光光波長(zhǎng)，足以滿足吸收峰在中紅外區(qū)（320um的范圍內(nèi)）的物質(zhì)檢測(cè)，適合大多數(shù)的工業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)。可調(diào)二極管激光吸收光譜儀，已在全球范圍內(nèi)有毒有害氣體的檢測(cè)上發(fā)揮了重要作用。LASAIR能測(cè)量的氣體分子包括NOx、HF、HCI、HI、NH3、C2H2、COx、H2S、CH4。但是，由于每種氣體對(duì)光波的吸收峰值不盡相同，必須要使用發(fā)射對(duì)應(yīng)吸收峰值波長(zhǎng)的激光光源。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著時(shí)代而發(fā)展的光纖通訊和光電子信息技術(shù)被應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)中，尤其是具有體積小、壽命長(zhǎng)和光電轉(zhuǎn)換效率高的近紅外二極管激光器[13-14]，目前已經(jīng)迅速商品化，成為了檢測(cè)空氣污染物質(zhì)的最合適光源。而調(diào)諧二極管激光吸收技術(shù)利用分子的吸收光譜單一分立吸收線這一原理，可以采樣到被檢測(cè)氣體的每種光學(xué)信息。當(dāng)激光通過(guò)被檢測(cè)氣體時(shí)，光電磁波會(huì)被吸收和散射而衰減。利用被測(cè)量物質(zhì)分子的吸收能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于物質(zhì)分子對(duì)光的散射能力，我們可以忽略掉物質(zhì)分子散射的這一衰弱影響。經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，調(diào)諧二極管激光吸收技術(shù)日益成熟，被廣泛的應(yīng)用在空氣污染物質(zhì)的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)中。隨著光譜學(xué)分析技術(shù)和激光技術(shù)的完美結(jié)合，特別是在近些年來(lái)，制作半導(dǎo)體材料和器件的工藝長(zhǎng)足進(jìn)步的情形下，激光光譜學(xué)分析技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用越來(lái)越成熟。
紅外半導(dǎo)體激光器可以在常溫下工作，取代了傳統(tǒng)光源的地位[15]。研究結(jié)果表明，紅外半導(dǎo)體激光器的發(fā)射波長(zhǎng)與很多環(huán)境污染氣體的吸收波長(zhǎng)相同。由于紅外半導(dǎo)體激光器具有譜線窄、單頻、功率大、工作可靠的優(yōu)點(diǎn)，也為制作高質(zhì)量，高水準(zhǔn)的氣體檢測(cè)儀打下了堅(jiān)實(shí)重要的基礎(chǔ)。根據(jù)其對(duì)環(huán)境的抗干擾能力強(qiáng)，經(jīng)常不需要標(biāo)定，可直接安裝在管道上檢測(cè)等實(shí)用性的特點(diǎn)，被大量使用在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中檢測(cè)污染氣體方面。
從光學(xué)顯微鏡早期在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用（主要在水質(zhì)檢測(cè)方面），到后來(lái)應(yīng)用光學(xué)分析方法監(jiān)測(cè)環(huán)境，直到現(xiàn)在人們又通過(guò)光的其他特性發(fā)明了各式各樣的監(jiān)測(cè)儀器，如：激光監(jiān)測(cè)儀（DOAS系統(tǒng)），傅里葉變換紅外干涉儀（FTIR監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）。可以說(shuō)，光學(xué)測(cè)量方法是隨著光學(xué)的發(fā)展而發(fā)展變化的。隨著量子力學(xué)的發(fā)展，人們對(duì)光的認(rèn)識(shí)不僅僅只是停留在了光譜層面上，而且也通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了人們對(duì)光的本質(zhì)的假設(shè)。人們相信，現(xiàn)在我們所知的光學(xué)只是其冰山一角，光學(xué)測(cè)量方法也會(huì)隨著光學(xué)的發(fā)展而日新月異。
參考文獻(xiàn)：
（1）劉楚明.光學(xué)的發(fā)展史，應(yīng)用與展望[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2014，43（09）：700-721.
（2）水源守護(hù)者.光學(xué)顯微鏡在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[EB/OL].（2010-7-23）[2015-4-1].http：//bbs.Instrument.com.cn/shtml/20100723/2679312/.
（3）劉允，解鑫.水體生物毒性檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展綜述[J].凈水技術(shù)，2013，32（5）：5-10.
（4）李震，張金松，胡泓，宛如意.水質(zhì)檢測(cè)中的光學(xué)分析方法[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院，2014.
（5）楊開(kāi)武.氣體濃度光學(xué)分析方法研究的進(jìn)展[J].光譜學(xué)與光譜分析，2000，20（2）：134-135.
（6）沈繼忱，王雪晴.基于圖像比色法的有色溶液濃度檢測(cè)方法的研究[J].光學(xué)儀器，2008，30（2）：9-12.
（7）陳國(guó)珍.熒光分析法[M].北京：科學(xué)出版社，1975（02）：236-245.
（8）李紅.國(guó)外新型環(huán)境監(jiān)測(cè)光學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器，2000，11（02）：356-402.
（9）耿玉珍.工業(yè)中的光學(xué)環(huán)境檢測(cè)技術(shù)[J].光電子技術(shù)與信息，1995，8（03）：34-39.
（10）美國(guó)熱電子公司.DOAS2000儀表說(shuō)明書(shū)[Z].美國(guó)，1995.
（11）Schiff，H.I.MacKay，G.I.and Bechara.The use of tunable diode laser spectroscopy for atmospheric measurements[J].Air monitoring by spect roscopic techniques，1994，5：239 -333.
（12）Unisearch Associates Inc.Stack measurements of Hydrogen fluoride using the LASAIR instrument[R].America，1994，6：123-159.
（13）石媛，陳憲偉.環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)研究[J].科技與業(yè)，2012，32（24）：162-165.
光電檢測(cè)技術(shù)論文范文2
關(guān)鍵詞：電子科學(xué)與技術(shù)；本科培養(yǎng)方案；課程設(shè)置；辦學(xué)特色
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）30-0070-02
21世紀(jì)被稱為信息時(shí)代，電子科學(xué)與技術(shù)在信息、能源、材料、航天、生命、環(huán)境、軍事和民用等科技領(lǐng)域?qū)@得更廣泛的應(yīng)用，必然導(dǎo)致電子科學(xué)與技術(shù)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。這種產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)反過(guò)來(lái)對(duì)本專業(yè)的鞏固、深化、提高和發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用，也對(duì)人才的培養(yǎng)提出了更高的要求。因此，本文從人才的社會(huì)需求出發(fā)，結(jié)合我校實(shí)際情況，進(jìn)行了本科專業(yè)培養(yǎng)方案的改革探索，并詳細(xì)介紹了培養(yǎng)方案的制定情況。
一、人才的社會(huì)需求情況
目前，我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的本科畢業(yè)生主要面向長(zhǎng)三角地區(qū)龐大的微電子、光電子、光伏和新能源行業(yè)，市場(chǎng)對(duì)專業(yè)人才的需求基本上是供不應(yīng)求的。但是也應(yīng)該注意到電子科學(xué)與技術(shù)產(chǎn)業(yè)的分布不均，分類較細(xì)，且發(fā)展變化較快。另外，電子科學(xué)與技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)具有多樣性，既有勞動(dòng)密集型的大型企業(yè)、大公司，更多的是小公司和小企業(yè)；既有國(guó)有企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)，更有合資、獨(dú)資的外企。因此，社會(huì)需求與本專業(yè)畢業(yè)生的供需矛盾還會(huì)繼續(xù)存在。
二、專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和定位
本專業(yè)培養(yǎng)具備微電子、光電子領(lǐng)域的寬厚專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，熟練實(shí)驗(yàn)技能，能掌握電子材料、電子器件、微電子和光電子系統(tǒng)的新工藝、新技術(shù)研究開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)技能，有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，能夠在該領(lǐng)域從事各種電子材料、元器件、光電材料及器件、集成電路的設(shè)計(jì)、制造和相應(yīng)的新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝的研究、開(kāi)發(fā)和管理工作工程技術(shù)人才。并且結(jié)合我校“大工程觀”人才培養(yǎng)特色，依據(jù)“卓越工程師”教育理念下工程技術(shù)型人才培養(yǎng)的原則，培養(yǎng)適應(yīng)微電子和新興光電行業(yè)乃至區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求的工程技術(shù)型人才。
三、本科培養(yǎng)方案制定的思路
電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)方案參照工程教育認(rèn)證的要求，以及專業(yè)下設(shè)微電子、光電子材料與器件兩個(gè)本科培養(yǎng)方向的思路制定。注重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐工程能力，使畢業(yè)生能滿足長(zhǎng)三角地區(qū)微電子、光電子和新能源行業(yè)發(fā)展的需求。微電子方向的課程設(shè)置專注于電子材料與電子器件、集成電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，光電子材料與器件方向則偏向于光電信息、光電材料與光電器件方面。
四、本科培養(yǎng)方案的改革探索
要實(shí)現(xiàn)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，適應(yīng)電子信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，并結(jié)合我校學(xué)科發(fā)展方向和特色，對(duì)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科人才培養(yǎng)方案進(jìn)行了研究，并對(duì)省內(nèi)外幾所高校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)方案進(jìn)行調(diào)研，最終形成了富有特色的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，主要內(nèi)容如下：
1.培養(yǎng)方案的模塊化設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科培養(yǎng)方案的整體框架時(shí)，根據(jù)“加強(qiáng)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)、培養(yǎng)能力”和培養(yǎng)工程技術(shù)型人才的辦學(xué)理念下，專業(yè)培養(yǎng)方案分人文與社會(huì)科學(xué)、專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課三個(gè)模塊，下設(shè)微電子和光電子材料與器件兩個(gè)專業(yè)方向。學(xué)生在前兩年學(xué)習(xí)相同的課程，到大三時(shí)根據(jù)自己的興趣選擇專業(yè)方向，選修各自方向的專業(yè)課。由于兩個(gè)方向的不同培養(yǎng)要求，因此在專業(yè)基礎(chǔ)選修課、專業(yè)必修課和專業(yè)選修課方面設(shè)置限選模塊，每個(gè)專業(yè)方向必須修滿相應(yīng)的學(xué)分才能畢業(yè)。
2.改革專業(yè)基礎(chǔ)課程。專業(yè)基礎(chǔ)課程是為專業(yè)課程奠定基礎(chǔ)，因此，在保留了原有電子信息類專業(yè)通常所開(kāi)設(shè)的電子類課程外，增加了與專業(yè)相關(guān)的課程，如EDA技術(shù)、通信原理、數(shù)字信號(hào)處理、物理光學(xué)、應(yīng)用光學(xué)、激光原理與技術(shù)等課程，刪減了原先與物理類相關(guān)的一些課程，如物理學(xué)史、原子物理、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)等，并刪減了一些計(jì)算機(jī)軟件類課程，如C++程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用等。專業(yè)基礎(chǔ)選修課程分方向限選模塊，兩個(gè)專業(yè)方向?qū)?yīng)有不同的專業(yè)基礎(chǔ)選修課程。
3.優(yōu)化專業(yè)課程。專業(yè)課程是整個(gè)專業(yè)教育中的主干部分，微電子方向的課程設(shè)置緊緊圍繞半導(dǎo)體和集成電路設(shè)計(jì)方向，開(kāi)設(shè)有集成電路設(shè)計(jì)、微電子工藝原理與技術(shù)、工藝與器件可靠性分析、半導(dǎo)體測(cè)試技術(shù)、現(xiàn)代電子材料及元器件、集成電路工藝與器件模擬等課程。光電子材料與器件方向圍繞光電材料和光纖通信方向，開(kāi)設(shè)光電子材料與器件、光電檢測(cè)原理與技術(shù)、太陽(yáng)能電池原理與技術(shù)、光纖傳感原理與技術(shù)、光纖通信技術(shù)等課程。另外專業(yè)課程里面還設(shè)置有專業(yè)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手操作能力，增強(qiáng)學(xué)生的理論知識(shí)。
五、與省內(nèi)外專業(yè)人才培養(yǎng)的區(qū)別
具有電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的各大高校分布在不同的地區(qū)，服務(wù)于不同的區(qū)域經(jīng)濟(jì)，這就要求專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)具有區(qū)域化、差異化。我們分析了杭州電子科技大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、蘇州大學(xué)、南京理工大學(xué)和徐州工程學(xué)院這五所不同地區(qū)、不同層次高校的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)方案。不僅使我們能學(xué)習(xí)到其他高校的先進(jìn)辦學(xué)理念、合理的課程設(shè)置體系，也可以發(fā)現(xiàn)與其他高校之間的差異。具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：
1.專業(yè)定位。各個(gè)學(xué)校的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)依據(jù)自身的師資力量、辦學(xué)條件、區(qū)域經(jīng)濟(jì)要求確定專業(yè)的發(fā)展定位。杭州電子科技大學(xué)的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)依托1個(gè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、2個(gè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、3個(gè)省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，人才培養(yǎng)定位于能從事電子元器件、電子電路乃至電子集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)等方面工作的工程技術(shù)人才。浙江工業(yè)大學(xué)的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)主要培養(yǎng)光通信、電子電路系統(tǒng)、集成電路設(shè)計(jì)等方面的人才。蘇州大學(xué)的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)定位在培養(yǎng)能夠在電路與系統(tǒng)、集成電路與系統(tǒng)等領(lǐng)域從事各類系統(tǒng)級(jí)、板級(jí)和芯片級(jí)研發(fā)工作的高級(jí)工程技術(shù)人才。南京理工大學(xué)的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)主要是突出光電技術(shù)和微電子與信息處理學(xué)科的交叉和融合，以光電成像探測(cè)理論與技術(shù)及微電子理論與技術(shù)為專業(yè)特色。徐州工程學(xué)院的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)主要定位在培養(yǎng)能從事光電子材料與器件開(kāi)發(fā)的工程技術(shù)人才。而我校的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)定位于服務(wù)長(zhǎng)三角地區(qū)半導(dǎo)體和新能源行業(yè)，培養(yǎng)能從事集成電路設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、光電子材料與器件的研發(fā)等工作的工程技術(shù)人才。
2.課程體系。杭州電子科技大學(xué)的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)電子元器件、電子電路系統(tǒng)、電子集成系統(tǒng)的能力，在課程設(shè)置上開(kāi)設(shè)了通信電子電路、EDA技術(shù)、薄膜物理與技術(shù)、電子材料與電子器件、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐、集成電路設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)原理和應(yīng)用、現(xiàn)代DSP技術(shù)及應(yīng)用等專業(yè)課程。浙江工業(yè)大學(xué)的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)電子電路系統(tǒng)、集成電路系統(tǒng)的能力，開(kāi)設(shè)了電路原理、模電數(shù)電、通信電子線路、集成電路設(shè)計(jì)、光纖通信原理、光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理等專業(yè)課程，以及電子線路CAD實(shí)驗(yàn)、單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)、通信原理實(shí)驗(yàn)、通信電子線路大型實(shí)驗(yàn)、微電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、半導(dǎo)體器件仿真大型實(shí)驗(yàn)、集成電路設(shè)計(jì)大型實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)類課程。蘇州大學(xué)的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)電路與系統(tǒng)、集成電路與系統(tǒng)，從事各類系統(tǒng)級(jí)、板級(jí)和芯片級(jí)研發(fā)工作的能力，開(kāi)設(shè)了信號(hào)與系統(tǒng)、電磁場(chǎng)與電磁波、高頻電路設(shè)計(jì)與制作、電子線路CAD、CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)、VLSI設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等專業(yè)課程，以及電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、信號(hào)與電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、電子線路實(shí)驗(yàn)、電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)類課程。南京理工大學(xué)培養(yǎng)學(xué)生從事光電子器件、光電系統(tǒng)和集成電路的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用的能力，開(kāi)設(shè)了信號(hào)與系統(tǒng)、光學(xué)、光電信號(hào)處理、光輻射測(cè)量、光電子器件、光電成像技術(shù)、超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)、光電子技術(shù)、顯示技術(shù)、光電檢測(cè)技術(shù)、數(shù)字圖像處理、半導(dǎo)體集成電路、集成電路測(cè)試技術(shù)、微電子技術(shù)、光電子線路、電視原理等專業(yè)課程。徐州工程學(xué)院的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)光電子材料與器件的能力，開(kāi)設(shè)有信號(hào)與系統(tǒng)、光電子學(xué)、光電子技術(shù)、激光原理與技術(shù)、光伏材料等專業(yè)課程，以及模擬電路課程設(shè)計(jì)、數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐性課程。我校的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)主要培養(yǎng)學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)、光電子材料與器件的設(shè)計(jì)與制備能力，開(kāi)設(shè)有半導(dǎo)體物理學(xué)、半導(dǎo)體器件原理、MEMS技術(shù)、微電子工藝原理與技術(shù)、薄膜材料及制備技術(shù)、工藝與器件可靠性分析、集成電路工藝與器件模擬、EDA技術(shù)、通信原理、數(shù)字信號(hào)處理、光電子材料與器件、光電檢測(cè)原理與技術(shù)、太陽(yáng)能電池原理與技術(shù)、光纖通信技術(shù)等專業(yè)課程，以及近代物理實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)類課程。
3.人才培養(yǎng)特色。杭州電子科技大學(xué)的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)特色是注重集成電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成方面能力的培養(yǎng)。浙江工業(yè)大學(xué)的人才培養(yǎng)注重光纖通信、集成電路設(shè)計(jì)方面能力的培養(yǎng)。蘇州大學(xué)的人才培養(yǎng)注重電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、集成電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面能力的培養(yǎng)。南京理工大學(xué)的人才培養(yǎng)注重光電技術(shù)和微電子與信息處理學(xué)科的交叉和融合，以光電成像探測(cè)理論與技術(shù)及微電子理論與技術(shù)為專業(yè)特色。徐州工程學(xué)院的人才培養(yǎng)注重光電材料與器件方面能力的培養(yǎng)。我校的人才培養(yǎng)注重電子材料與電子器件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、集成電路設(shè)計(jì)方面能力的培養(yǎng)。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳鶴鳴，范紅，施偉華，徐寧.電子科學(xué)與技術(shù)本科人才培養(yǎng)方案的改革與探索[A]//電子高等教育年會(huì)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].17-20.
光電檢測(cè)技術(shù)論文范文3
關(guān)鍵詞 CCD 寬度測(cè)量 藍(lán)牙4.0 非接觸測(cè)量
中圖分類號(hào)：TB96 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
Width Measurement System Design Based on Array CCD
LI Sha
（School of Physics and Mechanical and Electrical Engineering， Hubei University of Education， Wuhan， Hubei 430205）
Abstract Proposed width of the non-contact measurement system based on CCD array， introduced the measurement principle and hardware of the system components， the use of Bluetooth 4.0 technology for wireless transmission of acquired signals to the computer. Experiment with different widths of steel were measured， the results show that the system measurement error is small， the effect is good， has some practical value.
Key words CCD； width measurement； Bluetooth 4.0； non-contact measurement
0 引言
CCD（Charge Coupled Device），電荷耦合器件，是貝爾實(shí)驗(yàn)室在20世紀(jì)60年代末期發(fā)明的圖像傳感器。由于其在檢測(cè)方面的獨(dú)特空間特性和結(jié)構(gòu)特性，CCD自問(wèn)世以來(lái)便廣泛應(yīng)用于光電檢測(cè)領(lǐng)域，尤其在工業(yè)在線檢測(cè)領(lǐng)域具有不可替代的地位。與傳統(tǒng)的機(jī)械式、電磁式、光學(xué)式檢測(cè)技術(shù)相比，基于CCD傳感器的非接觸式檢測(cè)技術(shù)在尺寸檢測(cè)的智能化和自動(dòng)化方面體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。文獻(xiàn)[1]提出一種基于面陣 CCD 和激光輔助的測(cè)寬系統(tǒng)用于在線測(cè)量鋼板寬度。文獻(xiàn)[2]采用兩個(gè)面陣CCD的圖像拼接方法實(shí)現(xiàn)對(duì) 130mm的大尺寸軸徑的高精度測(cè)量，并就圖像拼接時(shí)需要注意的問(wèn)題進(jìn)行了說(shuō)明。文獻(xiàn)[3]介紹了一種基于面陣CCD的振動(dòng)非接觸測(cè)量系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)參數(shù)的確定方法和系統(tǒng)所采集的序列運(yùn)動(dòng)圖像的處理方法進(jìn)行了分析。本文介紹一種基于面陣CCD的寬度測(cè)量系統(tǒng)，并運(yùn)用藍(lán)牙4.0技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖像信息的傳輸。藍(lán)牙4.0整合包括傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)、藍(lán)牙低耗能技術(shù)和藍(lán)牙高速技術(shù)，低功耗是藍(lán)牙4.0的突出特點(diǎn)，使其在短距無(wú)線應(yīng)用和便攜式操作控制方面具有優(yōu)勢(shì)。
1 硬件系統(tǒng)組成
基于面陣CCD的非接觸測(cè)量系統(tǒng)的硬件部分由面陣 CCD、傳感器固定附件、圖像采集模塊以及計(jì)算機(jī)組成，如圖1所示。CCD將被測(cè)物體成象后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，圖像采集模塊則進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，運(yùn)用藍(lán)牙4.0技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的無(wú)線傳輸，通過(guò)計(jì)算機(jī)上的圖像處理軟件對(duì)獲取的圖像進(jìn)行處理、提取，最終將計(jì)算的測(cè)量結(jié)果輸出。
1.1 CCD圖像傳感器
CCD圖像傳感器將光學(xué)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)大小的模擬電流信號(hào)，再經(jīng)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換從而實(shí)現(xiàn)圖像的獲取、存儲(chǔ)、傳輸和處理。根據(jù)感光單元的排列方式不同，CCD可分為線陣CCD和面陣CCD兩大類。前者價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于一維動(dòng)態(tài)目標(biāo)的測(cè)量，但在獲取二維圖像時(shí)需配以運(yùn)動(dòng)掃描，獲取時(shí)間長(zhǎng)且測(cè)量效率低，不適于高精度的平面曲線輪廓檢測(cè)；后者則應(yīng)用面較廣，可以獲取二維圖像信息，測(cè)量圖像直觀，適合測(cè)量面積、尺寸、位置、形狀甚至溫度等信息。面陣CCD圖像傳感器是感光單元有序排列成二維網(wǎng)狀的傳感器，因其具備自掃描特性，能夠把光學(xué)圖像變換成按空間域分布的離散電壓信號(hào)，再通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理，就可以完全實(shí)現(xiàn)高精度、高分辨率檢測(cè)。①
圖1 測(cè)量系統(tǒng)框圖
圖2 CCD檢測(cè)原理
用面陣CCD的非接觸測(cè)量物體寬度的原理如圖2所示，光源發(fā)出的均勻光線照在被測(cè)物體上，其寬度信號(hào)通過(guò)成象物鏡成象在面陣CCD的光敏面上，CCD再將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的模擬電信號(hào)。
1.2 藍(lán)牙4.0
藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)是使用范圍最廣泛的全球短距離無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)之一，藍(lán)牙4.0包括了傳統(tǒng)藍(lán)牙、高速藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙三種藍(lán)牙技術(shù)。②③低功耗技術(shù)（Low Energy）是藍(lán)牙4.0的核心，其最大的特點(diǎn)是運(yùn)行功耗和待機(jī)功耗極低，只需一粒紐扣電池便可使藍(lán)牙低功耗設(shè)備連續(xù)工作達(dá)數(shù)年之久，這種技術(shù)即為藍(lán)牙4.0BLE。測(cè)量系統(tǒng)中，由CCD獲取的模擬電信號(hào)經(jīng)圖像采集模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，采用藍(lán)牙4.0技術(shù)傳輸至計(jì)算機(jī)端進(jìn)行相應(yīng)的處理。藍(lán)牙無(wú)線傳輸技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量系統(tǒng)的便攜式操作和戶外應(yīng)用。藍(lán)牙4.0BLE不僅有低功耗特點(diǎn)，還具有高可靠性、高安全性、低成本、快速啟動(dòng)、瞬間連接的特點(diǎn)，其有效的傳輸距離較傳統(tǒng)藍(lán)牙有極大提高，可達(dá)60～100m。這些保證了測(cè)量系統(tǒng)的無(wú)線傳輸?shù)目煽亢透咝В泊蟠筇岣吡藨敉夥墙佑|測(cè)量的應(yīng)用范圍。
表1 鋼板寬度測(cè)量記錄
2 測(cè)量實(shí)驗(yàn)
為了檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量效果，實(shí)驗(yàn)選取10塊不同寬度的鋼板進(jìn)行測(cè)量，選用激光光源照在被測(cè)鋼板上，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。數(shù)據(jù)顯示10次測(cè)量的誤差8在0.1mm以內(nèi)，10次測(cè)量誤差的平均值為0.08743mm，測(cè)量效果是理想的。測(cè)量誤差主要是因?yàn)橄到y(tǒng)中存在光學(xué)系統(tǒng)造成的誤差、環(huán)境誤差、設(shè)備誤差等。
3 結(jié)語(yǔ)
本文介紹了一種簡(jiǎn)單易行的非接觸式寬度測(cè)量系統(tǒng)，利用面陣CCD攝像機(jī)獲取被測(cè)物體的圖像，接著經(jīng)圖像采集模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線傳輸技術(shù)傳送至計(jì)算機(jī)，再經(jīng)圖像處理獲得寬度值。實(shí)驗(yàn)對(duì)10塊不同的鋼板進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量誤差較小，效果理想，證明了本系統(tǒng)是可行的。
基金項(xiàng)目：湖北省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目（Q20133006）
注釋
① 郭偉.基于面陣CCD的鋼板幾何尺寸測(cè)量系統(tǒng)的研究[D].太原科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013.
② 歐陽(yáng)駿，陳子龍，黃寧淋.藍(lán)牙4.0BLE開(kāi)發(fā)完全手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.4.
③ 張德龍.基于藍(lán)牙 4.0 的無(wú)線扭矩測(cè)量分析[J].電子測(cè)試，2013.15：79-80，62.
參考文獻(xiàn)
[1] 秦廣勝，何對(duì)燕，商紅林.一種新的激光輔助鋼板寬度測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2009.10：31-33.
光電檢測(cè)技術(shù)論文范文4
關(guān)鍵詞：儀器儀表工程；專業(yè)碩士；校企合作；聯(lián)合培養(yǎng)
中圖分類號(hào)：G643 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1002-4107（2014）05-0086-02
一、校企聯(lián)合培養(yǎng)模式的特點(diǎn)
按著國(guó)家確立的儀器儀表專業(yè)領(lǐng)域碩士研究生培養(yǎng)目標(biāo)，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)對(duì)研究生教育至關(guān)重要。結(jié)合工科研究生教育的實(shí)際，國(guó)內(nèi)有學(xué)者提出在學(xué)位與研究生教育中影響創(chuàng)造能力培養(yǎng)的重要因素有：知識(shí)結(jié)構(gòu)、實(shí)踐環(huán)節(jié)、科學(xué)方法、個(gè)性培養(yǎng)、管理工作[1]；也有學(xué)者針對(duì)全日制工程碩士教育提出，培養(yǎng)具有創(chuàng)新活力的未來(lái)工程師需要合理的師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)，未來(lái)工程師應(yīng)該依靠工程師與科學(xué)家共同培養(yǎng)。應(yīng)該探索工程型科學(xué)家與科研型工程師合理配比的雙師型師資結(jié)構(gòu)[2]。西方發(fā)達(dá)國(guó)家與國(guó)內(nèi)創(chuàng)新教育有所不同，譬如美國(guó)研究生學(xué)術(shù)能力培養(yǎng)的特點(diǎn)可概括為：重視基礎(chǔ)理論，強(qiáng)化學(xué)科間滲透；注重探索精神和研究能力的培養(yǎng)；有具體的學(xué)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和良好的學(xué)術(shù)氛圍；學(xué)術(shù)自治和社會(huì)監(jiān)督[3]。為了保證實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的同時(shí)，突出專業(yè)研究生實(shí)踐開(kāi)發(fā)特色和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，東北石油大學(xué)電子科學(xué)學(xué)院和大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司共同啟動(dòng)了校企聯(lián)合培養(yǎng)模式，針對(duì)儀表工程領(lǐng)域工程碩士專業(yè)業(yè)務(wù)素質(zhì)培養(yǎng)進(jìn)行了一系列的探索與實(shí)踐，集中概括為三個(gè)方面：第一，為確保研究生具備從事本專業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)所必需的扎實(shí)理論基礎(chǔ)和優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)，結(jié)合實(shí)際建立了一套特色鮮明的課程體系；第二，為確保研究生歷經(jīng)嚴(yán)格的專業(yè)訓(xùn)練以提升其研發(fā)能力，建立了嚴(yán)格的學(xué)位論文質(zhì)量保證體系；第三，為確保研究生綜合素質(zhì)的提升，建立了高效的研究生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)機(jī)制。
二、特色鮮明的課程體系
課程體系的構(gòu)建是校企聯(lián)合培養(yǎng)模式中十分重要的環(huán)節(jié)，事關(guān)研究生培養(yǎng)質(zhì)量。根據(jù)國(guó)家儀器儀表工程碩士學(xué)位標(biāo)準(zhǔn)，為了保證學(xué)習(xí)基礎(chǔ)突出、理論與實(shí)踐相結(jié)合、前沿技術(shù)與現(xiàn)實(shí)需求結(jié)合的培養(yǎng)特色，構(gòu)建課程體系要明確本專業(yè)的辦學(xué)定位，即掌握儀器儀表學(xué)科的基本理論和相關(guān)工程技術(shù)，了解本學(xué)科的歷史、現(xiàn)狀和國(guó)際上的學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)，掌握一門(mén)外語(yǔ)并能閱讀本專業(yè)的外文資料。培養(yǎng)學(xué)生具有較好的專業(yè)理論基礎(chǔ)，能較熟練運(yùn)用相關(guān)專業(yè)技術(shù)從事儀器儀表工程開(kāi)發(fā)或?qū)嶋H應(yīng)用。要求學(xué)位獲得者掌握所從事工程領(lǐng)域的堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論和寬廣的專門(mén)知識(shí)，具有解決儀器儀表工程領(lǐng)域?qū)嵺`問(wèn)題的先進(jìn)技術(shù)方法和現(xiàn)代技術(shù)手段。在明確辦學(xué)定位基礎(chǔ)上，結(jié)合培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)特色研究確定課程體系。具體課程規(guī)劃為公共必修課、專業(yè)必修課、必修環(huán)節(jié)和選修課四個(gè)模塊。按著培養(yǎng)方案要求每人修業(yè)不低于30學(xué)分，該課程體系突出現(xiàn)代傳感技術(shù)、光電檢測(cè)技術(shù)、智能信息處理技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)四大研究方向。研究生可以根據(jù)自身研究方向自行選定選修課程，也可以根據(jù)課題需求和自身愛(ài)好跨專業(yè)選課，研究生有權(quán)自由選擇集中修業(yè)或跨學(xué)年修業(yè)。研究生參加全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽并榮獲獎(jiǎng)勵(lì)的可以置換智能儀器設(shè)計(jì)實(shí)踐學(xué)分。
三、“四位一體”的學(xué)位論文質(zhì)量保證體系
針對(duì)儀器儀表專業(yè)領(lǐng)域碩士研究生校企聯(lián)合培養(yǎng)，歷經(jīng)探索形成了以研究生為主體、導(dǎo)師為引領(lǐng)、平臺(tái)為基礎(chǔ)、項(xiàng)目為依托“四位一體”的學(xué)位論文質(zhì)量保證體系。
第一，突出研究生的主體地位和作用。研究生是學(xué)習(xí)的主體，是創(chuàng)新設(shè)計(jì)的主體，更是受教育的主體。其知識(shí)結(jié)構(gòu)、理論基礎(chǔ)、思維模式、實(shí)踐技能等內(nèi)在素質(zhì)和研究態(tài)度、工作熱情、勤奮程度等外在體現(xiàn)都是決定學(xué)位論文質(zhì)量的內(nèi)在因素，這些都需要導(dǎo)師對(duì)其研究生有充分的了解并經(jīng)常予以高度關(guān)注。為此在校企聯(lián)合培養(yǎng)模式下采用了雙導(dǎo)師制，研究生在校理論學(xué)習(xí)期間，主要由高校的導(dǎo)師負(fù)責(zé)理論學(xué)習(xí)指導(dǎo)和綜合素質(zhì)考核，進(jìn)入企業(yè)從事課題研究過(guò)程中主要由企業(yè)的導(dǎo)師負(fù)責(zé)指導(dǎo)開(kāi)發(fā)實(shí)踐。無(wú)論校內(nèi)還是校外均以任務(wù)化管理的方式提供給研究生最大化的自由度和獨(dú)立研發(fā)空間。事實(shí)證明，這更有利于發(fā)揮學(xué)生自主創(chuàng)新思維。
第二，充分發(fā)揮導(dǎo)師的引領(lǐng)作用。雙導(dǎo)師作為創(chuàng)新培養(yǎng)體系的特征體現(xiàn)，在導(dǎo)師和研究生之間建立一種新型的“導(dǎo)學(xué)”關(guān)系，導(dǎo)師即要當(dāng)好向?qū)ВI(lǐng)學(xué)生朝著正確的方向前行，使學(xué)生在探索創(chuàng)新的路上不至于迷茫；導(dǎo)師又要當(dāng)好伴侶，從思想層面上陪伴著學(xué)生，使學(xué)生在攀登科學(xué)高峰的進(jìn)程中不感到寂寞和孤單。目前儀器儀表專業(yè)聘請(qǐng)校內(nèi)導(dǎo)師12人、企業(yè)兼職導(dǎo)師5人，采取兩種選配方式：其一是由校內(nèi)教授擔(dān)任主導(dǎo)師，企業(yè)高級(jí)工程師為副導(dǎo)師；其二是由企業(yè)教授級(jí)高級(jí)工程師主導(dǎo)師，校內(nèi)年輕的副教授擔(dān)任副導(dǎo)師。無(wú)論哪種方式，主導(dǎo)師都要負(fù)責(zé)培養(yǎng)計(jì)劃的制訂并提供論文研究課題，副導(dǎo)師配合主導(dǎo)師完成對(duì)研究生的指導(dǎo)任務(wù)。雙導(dǎo)師配備原則主要考慮主副導(dǎo)師是否有深入合作研究的背景，是否能夠真正形成理論研究與實(shí)踐開(kāi)發(fā)兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。除此之外，有計(jì)劃地引進(jìn)和培養(yǎng)青年后備人才，將青年博士列入后備導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)，形成導(dǎo)師梯隊(duì)。近五年本學(xué)科引進(jìn)博士5人，在職培養(yǎng)博士7人，在讀博士12人，這些對(duì)于強(qiáng)化導(dǎo)師隊(duì)伍建設(shè)至關(guān)重要。
第三，加強(qiáng)平臺(tái)基礎(chǔ)建設(shè)，充分利用各級(jí)各類平臺(tái)為研究生研究課題和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提供實(shí)驗(yàn)條件。目前儀器儀表專業(yè)主要依托油氣田控制與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)黑龍江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和黑龍江省高校校企共建測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器儀表工程研發(fā)中心，并與大慶油田測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司共建研究生創(chuàng)新設(shè)計(jì)培養(yǎng)基地。
第四，依托重大研究課題并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際精選研究生論文研究項(xiàng)目。校企聯(lián)合培養(yǎng)的研究生學(xué)位論文課題都是源于國(guó)家油氣重大專項(xiàng)、國(guó)家自然基金項(xiàng)目、黑龍江省自然基金、石油天然氣總公司計(jì)劃項(xiàng)目等課題。其主體研究方向面向油田生產(chǎn)測(cè)井及計(jì)量?jī)x器儀表的現(xiàn)代傳感器研制。
四、“一個(gè)面向、三個(gè)結(jié)合”，實(shí)踐創(chuàng)新能力校企聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制
為了提高研究生實(shí)踐創(chuàng)新能力，建立了校企聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制。為此采取了一系列的手段與措施，突出體現(xiàn)一個(gè)面向、三個(gè)結(jié)合為特色的校企聯(lián)合兩段式教育培養(yǎng)模式。其中，一個(gè)面向特指儀器儀表專業(yè)研究生論文選題面向油田生產(chǎn)實(shí)際；三個(gè)結(jié)合特指具體研究開(kāi)發(fā)與本專業(yè)研究方向密切結(jié)合、與高級(jí)別科研項(xiàng)目密切結(jié)合、與先進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置密切結(jié)合。校企聯(lián)合兩段式教育形式上體現(xiàn)為理論學(xué)習(xí)階段在校內(nèi)，實(shí)踐開(kāi)發(fā)階段在企業(yè)。校企聯(lián)合兩段式教育的內(nèi)涵要充分利用儀器儀表工程學(xué)科特有優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮研究生創(chuàng)新培養(yǎng)基地的作用，按高級(jí)工程技術(shù)人才培養(yǎng)模式，與行業(yè)企業(yè)深度合作，與油田生產(chǎn)測(cè)試及標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量密切結(jié)合的儀器儀表研發(fā)課題密切結(jié)合，形成儀器儀表工程專業(yè)學(xué)位研究生的校企聯(lián)合共同培養(yǎng)的教育模式。
具體操作上，第一，堅(jiān)持論文選題與油田生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。東北石油大學(xué)電子科學(xué)學(xué)院與大慶油田測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司共建研究生創(chuàng)新設(shè)計(jì)培養(yǎng)基地，因此，只有選擇面向油田生產(chǎn)實(shí)際與儀器儀表工程相結(jié)合的課題，才能將研究生真正置于校企聯(lián)合培養(yǎng)教育模式之中。第二，研究生要深入導(dǎo)師科研團(tuán)隊(duì)參與高級(jí)別項(xiàng)目研究：校企聯(lián)合培養(yǎng)模式中雙導(dǎo)師制的具體落實(shí)，集中體現(xiàn)在對(duì)于研究生的教育培養(yǎng)，而雙導(dǎo)師之間的分工與配合顯得尤為重要。對(duì)于研究生而言，必須深入導(dǎo)師科研團(tuán)隊(duì)參與高級(jí)別項(xiàng)目研究，才能以更加寬闊的視野面對(duì)技術(shù)領(lǐng)域高深問(wèn)題，在實(shí)踐中更有效地鍛煉和培養(yǎng)自身的科研開(kāi)發(fā)能力，快速提升思維能力。第三，研究生要深入開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)親歷創(chuàng)新實(shí)踐。只有深入開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)才能深入了解企業(yè)需求，進(jìn)而才能進(jìn)一步實(shí)踐創(chuàng)新。測(cè)試的核心技術(shù)是傳感器技術(shù)，油田測(cè)試領(lǐng)域的傳感器有其鮮明的特色，必須在苛刻的尺寸限制下實(shí)現(xiàn)井下各參數(shù)的測(cè)量，必須適應(yīng)井下的惡劣環(huán)境。因此，只有深入企業(yè)了解生產(chǎn)實(shí)際，才能有針對(duì)性地開(kāi)展現(xiàn)代傳感技術(shù)及儀器研究，以提高測(cè)試水平，更好地為油田開(kāi)發(fā)服務(wù)。否則，其研究成果將無(wú)法與生產(chǎn)實(shí)際對(duì)接，自然也無(wú)法參與創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
通過(guò)三年儀器儀表工程專業(yè)碩士研究生校企聯(lián)合培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐，結(jié)合自身的辦學(xué)條件及合作企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際，尋求出一條有效路徑，從而進(jìn)一步明確了培養(yǎng)目標(biāo)；構(gòu)建了一套科學(xué)的課程體系；明確了以研究生為主體、導(dǎo)師為引領(lǐng)、平臺(tái)為基礎(chǔ)、項(xiàng)目為依托“四位一體”的學(xué)位論文質(zhì)量保證體系；突出體現(xiàn)儀器儀表專業(yè)研究面向油田生產(chǎn)實(shí)際、與本專業(yè)研究方向密切結(jié)合、與高級(jí)別科研項(xiàng)目密切結(jié)合、與先進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置密切結(jié)合的提高研究生實(shí)踐創(chuàng)新能力手段與措施。盡管因合作企業(yè)突出的行業(yè)特點(diǎn)和自身的企業(yè)文化，致使該校企聯(lián)合培養(yǎng)模式更多體現(xiàn)出個(gè)性化的特征，但仍有一定的推廣價(jià)值。今后，將繼續(xù)深入研究和不斷實(shí)踐，使得接續(xù)研究成果有更加廣泛的應(yīng)用性。
參考文獻(xiàn)：
[1]高潔，王斌.理工科研究生創(chuàng)新教育的幾點(diǎn)思考[J].教育新觀察，2009，(9).
[2]王鈺，康妮，劉惠琴.清華大學(xué)全日制工程碩士培養(yǎng)的探索與實(shí)踐[J].學(xué)位與研究生教育，2010，(2).
[3]張莉，柴寶芬.美國(guó)研究生培養(yǎng)模式解讀[J].現(xiàn)代教育科學(xué)，2010，(1).
收稿日期：2013-10-05
作者簡(jiǎn)介：劉祥樓（1963―），男，黑龍江訥河人，東北石油大學(xué)電子科學(xué)學(xué)院教授，博士，主要從事多維信息處理、生物識(shí)別及虛擬儀器工程研究。
