光電轉換技術精選(九篇)

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第1篇：光電轉換技術范文

關鍵詞：光電傳感器；應用；發(fā)展；光電效應

引言

光電傳感器的研究與應用是當前科技時代最為重要的一項技術，光電式傳感器是基于光電效應，在受到可見光波的照射后，感應光波，然后將這種光波信號轉換成電流信號傳輸出去。光電傳感器在眾多技術設備中都有應用，應用范圍十分廣泛，能夠滿足信息的傳遞、收發(fā)、存儲、顯示、記錄和控制等多種需求。傳感器通過不同的感應原理可以分為多種感應裝置，光電傳感器是感應傳感器中的一種。光電傳感器具有感應精度高、傳輸速度快、非接觸等眾多優(yōu)點，因此光電傳感器是感應傳感器中應用最為廣泛、應用最多的一種感應裝置。

1 光電傳感器概述

光電傳感器又稱為光傳感器，光電檢測方法具有精度高、反應快、非接觸等優(yōu)點，光電傳感器的可測數(shù)據(jù)眾多，而且組裝結構也較為簡單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在眾多設備中應用非常廣泛。光電傳感器是各種光電檢測系統(tǒng)中實現(xiàn)光電轉換的關鍵元件，它是把可見光波信號轉變成為電信號的器件。光電式傳感器是以光電器件作為轉換元件的傳感器。它可用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點，因此在工業(yè)自動化裝置和機器人中獲得廣泛應用。新的光電器件不斷涌現(xiàn)，尤其是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進一步應用開創(chuàng)了新的一頁光電感應器是通過可見光波照射到我提的表面，引起物體發(fā)生電性質(zhì)變化，從而傳輸信號的，其實是自然界的一種能量轉換，把光能量轉換成電能量的轉換過程，這類轉換效應被統(tǒng)稱為光電效應。

2 光電傳感器的應用

光電傳感器作為感應傳感器中應用最為廣泛的一種感應裝置，因此被眾多設備使用，光電傳感器的應用主要有以下幾種。

2.1 煙塵濁度監(jiān)測儀

煙塵濁度檢測儀是檢測工業(yè)煙塵污染的重要工具，能夠防止工業(yè)煙塵對于大氣的污染。煙塵濁度檢測儀能夠針對煙塵源進行檢測，自動顯示和自動超標報警。工業(yè)煙塵排放通道每時段的光傳輸大小變化都不一樣，因此，煙塵濁度檢測儀就是通過這種光的傳輸變化來感知工業(yè)煙塵排放。如果煙道濁度增加，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達光檢測器的光減少，因而光檢測器輸出信號的強弱便可反映煙道濁度的變化。

2.2 條形碼掃描筆

條形碼掃描儀在超市或商場中應用最多，主要是通過掃描筆頭在條形碼上移動時，通過對條形碼上黑白線條的顏色吸收來來傳輸信號，條形碼上的黑白線條會對發(fā)光二極管呈現(xiàn)不同的發(fā)射光，二極管把這種發(fā)射光在發(fā)射到發(fā)光三極管中，發(fā)光三極管會產(chǎn)生電流，從而形成電流信號，在經(jīng)過計算機識別來完成對信息的識別。

2.3 產(chǎn)品計數(shù)器

產(chǎn)品在傳送帶上運行時，不斷地遮擋光源到光電傳感器的光路，使光電脈沖電路產(chǎn)生一個個電脈沖信號。產(chǎn)品每遮光一次，光電傳感器電路便產(chǎn)生一個脈沖信號，因此輸出的脈沖數(shù)即代表產(chǎn)品的數(shù)目，該脈沖經(jīng)計數(shù)電路計數(shù)并由顯示電路顯示出來。

2.4 光電式煙霧報警器

沒有煙霧時，發(fā)光二極管發(fā)出的光線直線傳播，光電三極管沒有接收信號，沒有輸出。有煙霧時，發(fā)光二極管發(fā)出的光線被煙霧顆粒折射，使三極管接受到光線，有信號輸出，發(fā)出報警。

2.5 測量轉速

在電動機的旋轉軸上涂上黑白兩種顏色，轉動時，反射光與不反射光交替出現(xiàn)，光電傳感器相應地間斷接收光的反射信號，并輸出間斷的電信號，再經(jīng)放大器及整形電路放大整形輸出方波信號，最后由電子數(shù)字顯示器輸出電機的轉速。

3 光電傳感器的發(fā)展

光電傳感器在當前應用十分廣泛，但其實它也經(jīng)歷了長時間的發(fā)展。美國一家咨詢公司的報告顯示，2007年全球的光電傳感器市場值為500億美元，到2001年它的價值達到了近610億美元，這種發(fā)展的速度是十分迅速的。其中美國、中國、日本和加拿大是需求最多的地區(qū)，中國是光電傳感器市場增長最快的地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，光電傳感器在汽車上的應用增長速度最快，其次是遠程控制設備。近幾年來，光電傳感的技術發(fā)展最為迅速，人們對其需求也越來越大，要求也越來越高。光電傳感器已經(jīng)由最初的笨重型，遲緩型向著小型化、智能化和系統(tǒng)化法相發(fā)展。在我國，由于國家的支持，政府的鼓勵，光電傳感器已經(jīng)形成了自我研發(fā)，自我生產(chǎn)和自我應用為一體的統(tǒng)一流程，我們已經(jīng)做到了自給自足，不需要再引進國外的光電傳感技術，我們的光電傳感器在世界也得到了基本認可，但是我們還需要不斷努力，不斷改進我國光電傳感器的技術，完善光管傳感器在設備中的應用，因為雖然我們能夠自行研制光電傳感器，但是不可否認我國的光電傳感器還與國外的有一定差距，所以還需要不斷進行改善，爭取早日超越國外的先進光電傳感器技術。

4 結束語

光電傳感器作為一種新型的傳感裝置，在眾多設備中都有應用。光電傳感器具有檢測距離長、對檢測物體的限制少、響應時間短、分辨率高、可實現(xiàn)非接觸的檢測、可實現(xiàn)顏色判別、便于調(diào)整等眾多優(yōu)點，因此我們可以預見其在未來傳感裝置中有著良好的市場。因此我們必須加緊研究完善這種光電傳感器技術，為我國的核心競爭力貢獻自己的一份力量。

參考文獻

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[2]陳照章，朱湘臨.光電測速傳感器及其信號調(diào)理電路[J].傳感器技術，2012（8）：53-55.

[3]賈雯杰.光電式傳感器在自動控制窗上的應用[J].科技傳播，2011.

[4]鄧建云.光電傳感器在自動控制中的應用[J].電子世界，2012.

[5]郁有文，常健，程繼紅.傳感器原理及工程應用[M].西安：電子科技大學出版社.

第2篇：光電轉換技術范文

光電轉換器的作用是轉換數(shù)字信號。

光電轉換器是一種類似于基帶MODEM（數(shù)字調(diào)制解調(diào)器）的設備，和基帶MODEM不同的是接入的是光纖專線，是光信號。具有光口配置靈活等特點。千兆光纖收發(fā)器（又名光電轉換器）是一種快速以太網(wǎng)，其數(shù)據(jù)傳輸速率達1Gbps，仍采用CSMA/CD的訪問控制機制并與現(xiàn)有的以太網(wǎng)兼容，在布線系統(tǒng)的支持下，可以使原來的快速以太網(wǎng)平滑升級并能充分保護用戶原來的投資。千兆網(wǎng)技術已成為新建網(wǎng)絡和改造的首選技術，由此對綜合布線系統(tǒng)的性能要求也提高。光電轉換器使用時，光電轉換器只能與單模收發(fā)器配對使用，且使用的光纖線只能用SM（黃色）的光纖線；多模轉換器只能與多模轉發(fā)器配對使用，且使用時只能采用MM(桔紅色)的光纖線。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

第3篇：光電轉換技術范文

【關鍵詞】光纖語音通信1前言

由于LED光源具有耐候性、抗震性、密封性好，以及體積小、熱輻射低、便于攜帶等特點，可廣泛應用于野外作業(yè)、防爆、軍事行動、設備測試、礦山等特殊工作場所或惡劣工作環(huán)境之中。

2LED基礎知識

2.1發(fā)光原理。 LED發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導體光電器件，可以直接把電能轉化為光能。其發(fā)光原理包括兩部分：其發(fā)光原理包括兩部分：正向偏壓下的載流子注入、復合輻射和光能傳輸。微小的半導體晶片被封裝在潔凈的環(huán)氧樹脂物中，當電子經(jīng)過該晶片時，帶負電的電子移動到帶正電的空穴區(qū)域并與之復合，電子和空穴消失的同時產(chǎn)生光子。電子和空穴之間的能量（帶隙）越大，產(chǎn)生的光子的能量就越高。光子的能量反過來與光的顏色對應，可見光的頻譜范圍內(nèi)，藍色光、紫色光攜帶的能量最多，桔色光、紅色光攜帶的能量最少。由于不同的材料具有不同的帶隙，從而能夠發(fā)出不同顏色的光。

2.2 LED優(yōu)點

2.2.1小體積。 LED是制造結構是：整體被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它非常小而輕。

2.2.2低耗電量。 LED耗電相當?shù)?，直流電壓驅動，光電功率轉換接近31%，功耗很低（單管0.031-0.061瓦）。一般來說LED的工作工作電流是0.021-0.032A，電壓是1.51V-3.61V；這就是說，它消耗的電能不超過0.11W。

2.2.3低熱量、亮度高。 LED使用技術是：冷發(fā)光，發(fā)熱量比普通燈泡低很多。

2.2.4耐用、防震性強。 LED內(nèi)芯完全被封裝在環(huán)氧樹脂里面，比普通熒光燈管、照明燈泡、都堅固。而且燈體內(nèi)芯也沒有松動的部分，使得LED不易損壞。

3LED光纖語音通信總體設計方案

3.1經(jīng)濟性。 伴隨著LED不斷的發(fā)展，價格也隨之下降，考慮到惡劣環(huán)境中的使用設備總體經(jīng)濟效益，依據(jù)LED的優(yōu)點可以達到投資不易過大，容易操作和免維護經(jīng)濟效果。

3.2可靠性 。 光纖語音通信設備設計要求：具有暴露在野外，環(huán)境惡劣中。因此必須能夠抵御高、低、日曬、雨淋、風雪、冰雹和雷電等自然環(huán)境的侵襲。同時，也具有抵抗電磁干擾，保證長期穩(wěn)定可靠地工作，并要求停電時，通信設備能夠應急正常工作。

3.3設計理念。 根據(jù)以上，3.1經(jīng)濟性、3.2可靠性 使用設備設計要求，LED作為光纖語音通信設計應用首選關鍵器件之一，設計理念如下：

該設計基于發(fā)射電路板、接收電路板，LM358和LM7805的光纖傳輸語音電路，通過1μm的玻璃光纜傳送語音。發(fā)射器電路板上有一個麥克風和調(diào)制LED發(fā)光的線路。LED發(fā)光二極管裝在塑料殼模具中以便于連接玻璃光纜進行光電信號發(fā)送。在接收電路板上有光電管接收器、揚聲器以及用于將檢測到的光電信號轉換為可需要的音頻信號轉換電路。語音信號以光波形式在玻璃光纜內(nèi)傳輸、不受任何磁場和電場的干擾，傳輸距離遠，抗干擾能力強。

發(fā)射電路板、接收電路板，需要一個9V鋰電池，連續(xù)使用時建議使用整流穩(wěn)壓電源。裝置中安裝有1μm的玻璃光纜。此設計線路能很好地通過32km光纜進行傳送語音信號。注意：這里使用的不是1μm的塑料光纜，而是使用1μm玻璃光纜，可以實現(xiàn)距離(約32km)內(nèi)通信。

3.5工作原理。依據(jù)設計理念，由發(fā)送器電子麥克風，將音頻信號（聲波），轉換為電信號。此信號通過由LM358組成的音頻放大器進行放大，將（聲波）電信號轉換為可需要的光電信號。光電信號通過1μm的玻璃光纜進行傳輸。在玻璃光纜的接收端，（聲波）光電信號照射到光電管的接收器上。光電管接收器接收到的光電信號通過語音A/D音頻轉換電路再將其轉換為音頻信號，被放大調(diào)制并送入揚聲器轉換為聲波信號，從而實現(xiàn)了遠距離(約32km)的語音通訊。

4結束語

LED在光纖語音通信應用中。其設計結構簡單，本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，價格低廉，適用于室外，能夠抵御電磁干擾、低溫、高溫、風雪、雨淋、日曬、雷電和冰雹等惡劣的自然環(huán)境，所以可以通過擴展而達到實際的應用。為了保證LED光纖語音通信長期穩(wěn)定工作，服務于人類科學，還需進一步的研究探討。參考文獻

第4篇：光電轉換技術范文

[關鍵詞]光電式傳感器創(chuàng)新應用

一、光電傳感器基本知識

光電傳感器最根本的原理是光電效應，光電效應又分為外光電效應和內(nèi)光電效應外光電效應：在光線作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應。在光線作用下，物體的導電性能發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動勢的效應稱為內(nèi)光電效應。內(nèi)光電效應又可分為以下兩類：(1)光電導效應。在光線作用下，對于半導體材料吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半導體材料的禁帶寬度，就激發(fā)出電子-空穴對，使載流子濃度增加，半導體的導電性增加，阻值減低，這種現(xiàn)象稱為光電導效應。光敏電阻就是基于這種效應的光電器件。(2)光生伏特效應。在光線的作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應?；谠撔墓怆娖骷泄怆姵亍?/p>

常用的光電傳感器有光敏電阻、光電池、光敏二極管、光敏三極管等。利用這些傳感器各自的特點加上巧妙的設計，光電傳感器幾乎被應用于生活的各個方面。光電傳感器特點有：(1)檢測距離長。如果在對射型中保留10m以上的檢測距離等，便能實現(xiàn)其他檢測手段(磁性、超聲波等)無法離檢測。(2)對檢測物體的限制很少。由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理，所以不象接近傳感器等將檢測物體限定在金屬，它可對玻璃.塑料.木材.液體等幾乎所有物體進行檢測。(3)響應時間短。光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構成，所以不包含機械性工作時間，響應時間非常短。(4)分辨率高。能通過高級設計技術使投光光束集中在小光點，或通過構成特殊的受光光學系統(tǒng)，來實現(xiàn)高分辨率。也可進行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。(5)可實現(xiàn)非接觸的檢測?？梢詿o須機械性地接觸檢測物體實現(xiàn)檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。因此，傳感器能長期使用。(6)可實現(xiàn)顏色判別。通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合而有所差異。利用這種性質(zhì)，可對檢測物體的顏色進行檢測。(7)便于調(diào)整。在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對檢測物體的位置進行調(diào)整。

二、創(chuàng)新應用舉例

1.測溫功能

應用時，將感溫頭插入被測溫環(huán)境中，外部法蘭安裝密封。傳感器輸出端與二次儀表輸入端經(jīng)輻射至光電轉換器接收，轉換成毫伏電壓信號。感溫管一般為經(jīng)過特殊處理的高剛玉管或特殊材質(zhì)管。光電轉換器由光學透鏡、光欄、硅光電池，溫度穩(wěn)定性網(wǎng)絡組成。高壓密封器將感溫管開口端高壓密封，防止感溫管透氣或斷裂產(chǎn)生高壓泄露，不影響輻射光傳輸，所以傳感器在現(xiàn)場工作時，可拆卸光電轉換器通過高壓密封器觀察感溫管狀況或檢修光電轉換器，信號傳輸導線為雙芯屏蔽銅電纜，將傳感器輸出端按正負端與儀表信號輸入端相接，接地端與地線相接，儀表上電即可實現(xiàn)測溫。

2.火焰探測報警器

硫化鉛光敏電阻的暗電阻為1MΩ，亮電阻為0.2MΩ，峰值響應波長為2.2μm。硫化鉛光敏電阻處于V1管組成的恒壓偏置電路，其偏置電壓約為6V，電流約為6μΑ。V2管集電極電阻兩端并聯(lián)68μF的電容，可以抑制100Hz以上的高頻，使其成為只有幾十赫茲的窄帶放大器。V2、V3構成二級負反饋互補放大器，火焰的閃動信號經(jīng)二級放大后送給中心控制站進行報警處理。采用偏置電路是為了在更換光敏電阻或長時間使用后，器件阻值的變化不致于影響輸出信號的幅度，確?；鹧鎴缶髂荛L期穩(wěn)定地工作。

3.光控大門

我們都有這樣的苦惱每次開車到了小區(qū)大門都要等門衛(wèi)來開門或者等其按動電動門的開關，既費時又費人力，如果巧妙地利用光電傳感器就可以實現(xiàn)光控大門。這里要用到一種電子元件——干簧繼電器，它由干簧管和繞在干簧管外的線圈組成。當線圈內(nèi)有電流時，線圈產(chǎn)生的磁場使密封在干簧管內(nèi)的兩個鐵質(zhì)簧片磁化，兩個簧片在磁力作用下由原來的分離狀態(tài)變成連接狀態(tài)，線圈內(nèi)沒有電流時，磁場消失，瓷片在彈力的作用下，回復到分離狀態(tài)。把光敏電阻裝在大門上汽車燈光能照到的地方，把帶動大門的電動機接在干簧管的電路中，那么夜間汽車開到大門前，燈光照射光敏電阻時，干簧繼電器接通電動機電路，電動機帶動大門打開。

三、小結

以上介紹了光電傳感器的基本原理和其特點，并列舉了一些在生活實際中的創(chuàng)新應用實例。從這些實例中我們可窺見光電傳感器無限的發(fā)展應用前景。光電式傳感器在科學技術領域、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。人類社會對傳感器提出的要求越來越高是其發(fā)展的強大動力，突飛猛進現(xiàn)代科學技術的則為其提供了堅強的后盾，我們相信在不懈地探索中，光電傳感器的應用定會有新的飛躍。

第5篇：光電轉換技術范文

關鍵詞：89051單片機；光電傳感器；氣缸

一、研究背景及意義

沈陽某玻璃集團有限公司平板玻璃生產(chǎn)線裝箱工序中，所使用的三自由度機械手目前存在玻璃板碼垛邊緣對齊精度不高問題，甚至導致5％的大尺寸平板玻璃產(chǎn)品破損，是該廠長期以來亟待解決的對齊精度控制技術問題。生產(chǎn)玻璃成品的最后一道工序是自動裝箱，自動裝箱質(zhì)量的好壞直接影響玻璃的質(zhì)量。

由于玻璃板在裝箱前偏離準確位置的最大誤差為12ram，本設計將在玻璃板工作臺上安裝氣缸，通過單片機控制氣缸行程來推動玻璃板，使其回到準確位置等待裝箱。并在工作臺一側安裝光電傳感器，應用光電傳感器隨光線的明暗發(fā)生變化，對信號進行采集，再由TLCl543將模擬電壓信號轉換為數(shù)字信號并送入到89C51中，89C51對采集到的信號進行處理，再通過單片機發(fā)出指令對氣缸動作進行控制。本項目對于開發(fā)玻璃行業(yè)生產(chǎn)用測控實用技術也有極好的原理適用意義。

二、玻璃板自動裝箱機控制系統(tǒng)設計

1　89C51單片機控制系統(tǒng)設計方案 　采用單片機作為主要控制系統(tǒng)。ATMEL89C51是51系列單片機中應用最為廣泛、價格低廉、性能比較穩(wěn)定的單片機之一，這是一個CMOS8位的單片機，片上帶有4KFlash存儲器，允許在系統(tǒng)改寫或用編程器編程，且指令系統(tǒng)和89C51完全兼容。還帶有128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C51是一種高效微控制器，為控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。這些配置能夠很好地實現(xiàn)系統(tǒng)的功能指標，故選擇89C51作為控制的MCPU。

單片機系統(tǒng)的可靠性是由多種因素決定的，其中系統(tǒng)的抗干擾性能是系統(tǒng)可靠性的重要指標。工業(yè)生產(chǎn)中的干擾一般都是以脈沖的形式進入單片機，干擾竄入系統(tǒng)的渠道主要有三條，即空間干擾(場干擾)，通過電磁波輻射竄入系統(tǒng)；I／O通道干擾；供電系統(tǒng)干擾，包括用電設備的頻繁啟動造成的電火花及用電設備對電源的污染等等干擾都可以從系統(tǒng)的電源竄入。

從設計制造的角度來分，造成容易受干擾的主要原因是：系統(tǒng)電源的抗干擾能力差或功率不足；程序沒有采取抗干擾措施或措施不足：器件驅動功率不，處在臨界狀態(tài)；元件質(zhì)量差㈩。

為了解決單片機在使用時的干擾問題，采用了輸入、輸出信號加光電耦合器件隔離，防止器件動作時產(chǎn)生的回流；中擊系統(tǒng)電路。光電耦合隔離放大電路。同時，還注意了路線和元件布局，地線和電源線盡可能布粗線，線路的走向盡量按輸入到輸出分布，以免造成信號的混亂；另外，類似繼電器之類的會產(chǎn)生電磁干擾和需較大電流驅動的元件也要遠離單片機。

2　光電傳感器的選擇

本設計采用的是德國FESTO公司SOEG-RT-M12-PS-K-L型號的光電傳感器。該光電傳感器屬于三芯帶電纜的漫射光電式接近開關，集發(fā)射器與接收器于一體，內(nèi)置保護電路和LED。漫射式傳感器能對物體進行無接觸式檢測，發(fā)射器發(fā)出一束可調(diào)制度不可見紅外光(880nm)。當被測物體經(jīng)過光束時，光線被物體表面反射回接收器，傳感器便有電信號輸出。 　3A／D轉換電路設計 　由于計算機直接執(zhí)行的是機器語言，也就是只能處理數(shù)字量，因此計算機系統(tǒng)中凡是遇到模擬量的地方，就要進行模擬量向數(shù)字量或數(shù)字量向模擬量的轉換。大部分的傳感器的輸出都是電流信號，計算機要對這些傳感器的信號進行處理，就要先進行電流／電壓轉換(1／V)，然后再通過ADC轉換器進行A／D轉換。

選用TLCl543進行A／D轉換。采用它的主要目的是將光電傳感器被物體遮擋后輸出的電流值(最大為200mA)轉換成數(shù)字量，從而傳送給89c51進行運算處理。由于它是采用串行接口的，因此在硬件連接上非常簡單。

第6篇：光電轉換技術范文

【關鍵詞】光電技術，偵察，光電干擾，發(fā)展趨勢

光電技術（PhotoelectricTechnology）是一門以光電子學為基礎，將光學技術、電子學技術、精密機械及計算機技術緊密結合在一起的新技術，它為獲取光子信息或借助光子提取其他信息提供了一種重要手段。它將電子學中的許多基本概念與技術移植到光頻段，解決光電信息系統(tǒng)中的工程技術問題。這一先進技術使人類能更有效地擴展自身的視覺能力，將長波延伸到亞毫米波，短波延伸至紫外線、X射線、γ射線，乃至高能粒子，并可在飛秒級的速度下記錄超快現(xiàn)象的變化過程。

光電技術的研究內(nèi)容可以分為光電基礎技術和光電信息技術兩部分。光電基礎技術體系是多門學科為基礎，以器件物理技術為依托，如高光電轉換效率的太陽能電池、高速低噪的PIN與APD二極管、高像素與高圖像質(zhì)量的CCD與CMOS圖像傳感器等基礎光電器件的研制。光電信息系統(tǒng)技術包括了光電信息的產(chǎn)生、獲取、變換、傳輸、處理和控制等過程。光電技術在現(xiàn)代科技、經(jīng)濟、軍事、文化、醫(yī)學等領域發(fā)揮著極其重要的作用，以此為支撐的光電子產(chǎn)業(yè)是當今世界各國家爭相發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，是競爭激烈、發(fā)展最快的信息技術產(chǎn)業(yè)的主力軍。隨著光電技術的迅速發(fā)展，半導體激光器、千萬像素的CCD與CMOS固體圖像傳感器、PIN與APD光敏二極管、LED、太陽能電池、液晶顯示等在工業(yè)與民用領域隨處可見，紅外成像技術已經(jīng)廣泛應用于軍事和工業(yè)領域。

光電技術的基本功能是將光學參量或非光學參量進行光電轉換，完成工業(yè)檢測、軍事光電對抗、紅外探測、控制跟蹤等。光電技術在光通信、大容量光存儲、生物工程與醫(yī)學、工業(yè)在線檢測、危險環(huán)境檢測、遙測遙感、光纖傳感、精密計量、太赫茲波技術等方面有著廣泛應用。下面著重介紹光電技術在光電對抗上的應用及發(fā)展趨勢。

各種基于光電技術的武器系統(tǒng)被應用于現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭中。在光電武器裝備的較量中，出現(xiàn)了一種全新的作戰(zhàn)手段，這就是――光電對抗（Electro-opticalCountermeasure）。敵對雙方在光波段范圍內(nèi)，利用光電器材和設備，偵查告警光電制導武器和光電偵查設備等光電武器，并實施干擾，使敵方武器降低、削弱或完全喪失作戰(zhàn)效能。同時，利用光電器材和設備，從而有效地保護己方光電設備和人員免遭敵方的偵查告警和干擾。光電對抗是技術可以分為光電偵察與反光電偵察、光電干擾與抗光電干擾等，如圖1。

1光電偵察

光電偵察（PhotoelectricDetection），主要是搜索、截獲、測量、分析、識別以及光電設備測向、定位敵方輻射或散射的光譜信號，以獲取敵方光電設備類型、位置、參數(shù)、功能、用途，及時提供情報并發(fā)出警告。光電偵察分為被動、主動偵察。利用各種光電探測裝置截獲和跟蹤敵方光電裝置的光輻射，并加以分析識別，從而獲取敵方目標信息情報的一種手段，叫做光電被動偵察（PassiveDetection），如激光告警、紅外告警、紫外告警和光電綜合告警等。利用敵方光電裝備的光學特性而進行的偵察，稱為光電主動偵察（ActiveDetection），即向敵方發(fā)射光束，再對反射回來的光信號進行探測、分析和識別，從而獲得敵方情報，如激光雷達、激光測距機。

2光電干擾（PhotoelectricityInterference）

采取某些技術措施可以破壞或抑制敵方光電設備的正常工作，其稱為光電干擾，這種手段同時也可以保護己方目標。光電干擾分為有源干擾（ActiveJamming）和無源干擾（PassiveJamming）兩種方式。有源干擾是利用己方光電設備發(fā)射或轉發(fā)敵方光電設備相應波段的光波，對敵方光電裝備進行壓制或欺騙干擾。如紅外干擾機、紅外干擾彈、強激光干擾和激光欺騙干擾。無源干擾是利用特制器材或材料，反射（Reflection）、散射（Scattering）或吸收（Absorption）光波能量，或人為改變己方目標的光學特性，使敵方光電裝備效能降低或被欺騙而失效，以保護己方目標為目的的一種干擾手段，如煙幕（Smokescreen）、光電隱身（Electro-opticStealthy）和光電假目標。

3反光電偵察

反光電偵察就是抓住光電系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，使敵方的光電偵察裝備無法看見己方的軍事設施。主要方法有遮擋和欺騙、偽裝與隱身。反光電偵察的具體技術包括煙幕、假目標、偽裝（Camouflage）、隱身、摧毀與致盲、編碼技術和改變光束傳輸方向等。

4抗光電干擾

抗光電干擾是在光電對抗環(huán)境中為保證己方光頻譜而采取的行動。其在己方目標上，通過采取光電防護材料、抗干擾電路等措施，衰減或過濾敵方發(fā)射的強激光或其他干擾光波，保護己方設備或作戰(zhàn)人員免遭干擾和損傷。它包括反多光譜技術（MultispectralTechnique）、隱身技術、信息融合技術（InformationFusionTechnology）、自適應技術（AdaptiveTechnology）、編碼技術、選通技術等。

第7篇：光電轉換技術范文

太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，也是清潔能源，不產(chǎn)生任何的環(huán)境污染。在太陽能的有效利用當中，大陽能光電利用是近些年來發(fā)展最快，最具活力的研究領域，制作太陽能電池主要是以半導體材料為基礎，其工作原理是利用光電材料吸收光能后發(fā)生光電子轉換反應，根據(jù)所用材料的不同，太陽能電池可分為：硅太陽能電池；以無機鹽如砷化鎵IIIV化合物、硫化鎘、銅銦硒等多元化合物為材料的電池；功能高分子材料制備的太陽能電池；納米晶太陽能電池等。對太陽能電池材料的要求有：半導體材料的禁帶不能太寬；要有較高的光電轉換效率；材料本身對環(huán)境不造成污染；材料便于工業(yè)化生產(chǎn)且材料性能穩(wěn)定。隨著新材料的不斷開發(fā)和相關技術的發(fā)展，除了傳統(tǒng)硅材料，新型材料的太陽能電池也愈來愈顯示出誘人的前景。本書描述了制作太陽能電池的技術和材料，包括傳統(tǒng)的光伏材料、新型無機材料，以及有機材料、納米材料。本書涵蓋了新型太陽能電池的材料及其研究現(xiàn)狀，并討論了太陽能電池的發(fā)展及趨勢。

在本書中，讀者可了解到先進光伏技術進展以及多種太陽能電池材料，主要介紹了如下幾類太陽能電池材料：（1）單晶硅材料及單晶硅太陽能電池：單晶硅太陽能電池轉換效率最高，但由于單晶硅材料成本高，價格居高不下，電池工藝繁瑣，因而單晶硅太陽能電池沒有得到很大的發(fā)展；（2）多晶硅薄膜電池：多晶硅薄膜電池使用的硅遠較單晶硅少，其成本遠低于單晶硅電池，能量轉換效率高于非晶硅薄膜電池、無效率衰退問題，因此多晶硅薄膜電池有望在太陽能電地市場上占據(jù)主導地位；（3）非晶硅太陽能電池：非晶硅太陽能電池具有較高的轉換效率和較低的成本，重量輕等特點，但其穩(wěn)定性不高影響了其實際應用；（4）多元化合物薄膜電池：多元化合物薄膜作為太陽能電池的半導體材料，具有價格低廉、性能良好和工藝簡單等優(yōu)點，將成為太陽能電池的一個重要方向；（5）有機太陽能電池：有機太陽能電池具有柔性好、制作容易、材料來源廣泛、成本低等優(yōu)勢，對大規(guī)模利用太陽能、提供廉價電能具有重要意義；（6）第三代太陽能電池：第三代太陽能電池技術隨著科技的不斷進步正在迅速發(fā)展，具有巨大的應用潛力。

本書主要內(nèi)容如下：1.引言；2.基本物理原理對光電轉換效率的限制；3.對光伏材料的物理表征；4.晶體硅太陽能電池的發(fā)展；5.非晶硅和微晶硅太陽能電池；6.III-V族太陽能電池；7.硫族薄膜太陽能電池；8.印刷有機太陽能電池；9第三代太陽能電池。

本書適合于光伏行業(yè)的科研工作者以及相關專業(yè)的研究生閱讀。

楊盈瑩，助理研究員

第8篇：光電轉換技術范文

關鍵詞：數(shù)字化變電站光電互感器組成傳統(tǒng)互感器有源式無源式電能計量

數(shù)字化變電站就是將信息采集、傳輸、處理、輸出過程完全數(shù)字化的變電站。全站采用統(tǒng)一的通訊規(guī)約構建通信網(wǎng)絡，保護、測控、計量、監(jiān)控、遠動、VQC等系統(tǒng)，均用同一網(wǎng)絡接收電流、電壓和狀態(tài)信息，各個系統(tǒng)實現(xiàn)信息共享。常規(guī)綜自站的一次設備采集模擬量，通過電纜將模擬信號傳輸?shù)綔y控保護裝置，裝置進行模數(shù)轉換后處理數(shù)據(jù)，然后通過網(wǎng)線上將數(shù)字量傳到后臺監(jiān)控系統(tǒng)。同時監(jiān)控系統(tǒng)和測控保護裝置對一次設備的控制通過電纜傳輸模擬信號實現(xiàn)其功能。數(shù)字化變電站一次設備采集信息后，就地轉換為數(shù)字量，通過光纜上傳測控保護裝置，然后傳到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，而監(jiān)控系統(tǒng)和測控保護裝置對一次設備的控制也是通過光纜傳輸數(shù)字信號實現(xiàn)其功能。

隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)電壓等級的不斷提高，對電壓、電流的測量要求也在不斷提高，而互感器作為連接高壓與低壓的一種電器設備也不斷地改進和發(fā)展，其中對于衡量互感器先進與否的一個重要指標就是互感器的絕緣問題。對于傳統(tǒng)的電磁式互感器來說，由于絕緣成本隨著絕緣等級的升高成指數(shù)增長，因此原有的空氣絕緣、油紙絕緣、氣體絕緣和串級絕緣已經(jīng)不能滿足超高壓設備的絕緣要求，同時傳統(tǒng)互感器存在磁飽和的問題，造成繼電保護裝置的誤動或拒動，而且鐵磁諧振、易燃易爆及動態(tài)范圍小等缺點一直是傳統(tǒng)互感器難以克服的困難。于是，各種針對高電壓、大電流信號的測量方法便應運而生，其中，基于光學和電子學原理的測量方法，經(jīng)過近三十年的發(fā)展，成為相對比較成熟、最有發(fā)展前途的一種超高壓條件下的測量方法。

光電互感器指輸出為小電壓模擬信號或數(shù)字信號的電流電壓互感器。由于模擬輸出的光電互感器仍存在傳統(tǒng)互感器的一些固有缺點，現(xiàn)在發(fā)展的高電壓等級用光電互感器一般都用光纖輸出數(shù)字信號。光電互感器與傳統(tǒng)互感器外形相似，但體積小，重量輕，主要由傳感頭、絕緣支柱和光纜三部分組成。①傳感頭部件有羅科夫斯基線圈、采集器、A/D轉換器和光發(fā)生器LED。工作原理是由羅科夫斯基線圈從一次傳變信號，采集器采樣后，AD轉換器轉換為數(shù)字信號，由LED轉換為光信號，通過光纜送回主控室。羅科夫斯基線圈一般有保護、計量和測量、能量線圈，羅科夫斯基線圈形狀是空心螺線管，無鐵芯，填充非晶體材料，主要起支撐作用。②絕緣支柱采用硅橡膠絕緣子，內(nèi)部填充固態(tài)硅膠，起到支撐、絕緣和固定光纜作用。③光纜分為數(shù)據(jù)光纜和能量光纜，從傳感頭通過絕緣支柱內(nèi)部引下，送回主控室。④能量問題。傳感頭部件的電源是光電互感器的難點之一。傳感頭部件（采集器、A/D轉換器和光發(fā)生器LED）使用微功耗裝置，功率30毫瓦。

光電互感器可分為兩種型式。一種是用磁光效應和電光效應直接將電流電壓轉變?yōu)楣庑盘枺话惴Q無源式；另一種是用電磁感應或分壓原理將電流電壓信號轉變?yōu)樾‰妷盒盘?，再將小電壓信號轉換為光信號傳輸給二次設備，一般稱有源式。無源式由于存在穩(wěn)定性和可生產(chǎn)性較差、電子回路復雜等問題，現(xiàn)在主要處在實驗室階段，推廣運用還有待時日。有源式的難點是提供高壓端需要的工作電源，但隨著激光供能和高壓取能技術的突破，已得到根本上的解決。光電互感器傳感頭部件的能量來源有兩種途徑。一是從一次取能，由能量線圈感應出電流來提供能量；當一次電流太小，不足以提供能量時，使用能量光纜，由戶內(nèi)激光發(fā)生器通過光纜上送能量。兩種方式可互為備用，自動切換。

相對于傳統(tǒng)的電磁式互感器，光電互感器有明顯的優(yōu)點：（1）在高電壓、大電流的測量環(huán)境中，光纖或光介質(zhì)是良好的絕緣體，它可以滿足高壓工作環(huán)境下的絕緣要求；（2）沒有傳統(tǒng)電流互感器二次開路產(chǎn)生高壓的危險，以及傳統(tǒng)充油電壓、電流互感器漏油、爆炸等危險；（3）不會產(chǎn)生磁飽和及鐵磁共振現(xiàn)象，它尤其適用于高電壓、大電流環(huán)境下的故障診斷；（4）頻帶寬，可以從直流到幾百千赫，適用于繼電保護和諧波檢測；（5）動態(tài)范圍大，能在大的動態(tài)范圍內(nèi)產(chǎn)生高線性度的響應；（6）適應了現(xiàn)在電力系統(tǒng)的數(shù)字化信號處理要求，它還可用于以保護、監(jiān)控和測量為目的高速遙感、遙測系統(tǒng)；（7）整套測量裝置結構緊湊、重量輕、體積?。唬?）各個功能模塊相對獨立，便于安裝和維護，適于網(wǎng)絡化測量。

由于光電互感器的諸多優(yōu)點，光電互感器取代傳統(tǒng)互感器將只是一個時間問題。國際上，光電互感器已逐步成熟，正已越來越快的速度推廣運用。其中ABB、西門子等公司生產(chǎn)的光電互感器已有十幾年的成功運行業(yè)績。采用光電互感器的數(shù)字化變電站在歐洲也已經(jīng)投入運行。我國光電互感器的研制和運用相對比較落后，僅有為數(shù)不多的變電站使用了一些進口的光電互感器。國內(nèi)有二十余家企業(yè)和高校涉足了光電互感器的開發(fā)，經(jīng)過多年的努力，已有若干套設備在現(xiàn)場試運行。

我國在有源式光電互感器的研究已走在無源式的前面，有的產(chǎn)品已在多個變電站試運行近一年的經(jīng)驗，運行情況良好，可滿足保護和計量的要求，并通過了部級鑒定，達到國際先進水平。同時國內(nèi)的二次設備制造商開發(fā)了可與光電互感器直接接口的數(shù)字接口繼電保護裝置、數(shù)字接口電能表等二次設備，為光電互感器的實際應用提供了基礎。

光電互感器目前存在的問題對電能計量方面的影響：

（1）由于處在研究開發(fā)中，光電互感器性能仍不穩(wěn)定。對于電能計量來說，光電互感器的穩(wěn)定運行是保障計量準確的前提，尤其是一些在變電站計費的電能表，更加不能忽視光電互感器的性能穩(wěn)定性。

（2）溫度對光電互感器的精度有較大的影響。電能計量是對精度要求較高的專業(yè)，其對精度的要求往往要高于其他專業(yè)。而絕大多數(shù)的光電互感器均是裝設在戶外，南方春秋兩季夜晚與白天溫差較大，不可避免的對電能計量帶來一定影響。

第9篇：光電轉換技術范文

關鍵詞：光電效應 外光電效應 內(nèi)光電效應 光電子

中圖分類號：TP212.1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（c）-0117-01

在高度發(fā)達的現(xiàn)代社會中，科技突飛猛進，信息瞬息萬變，生產(chǎn)過程自動化已成為社會發(fā)展的必然趨勢。而這些必須建立在強大的信息產(chǎn)業(yè)基礎之上，人們只有獲取大量準確、可靠的信息，再經(jīng)過一系列科學分析、加工、處理，才能正確認識和掌握自然界的發(fā)展規(guī)律，帶動科學技術的發(fā)展。生產(chǎn)過程中，我們主要依靠檢測技術獲取、篩選和傳輸信息，實現(xiàn)自動控制。

隨著現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，光子以其獨特的優(yōu)點：響應速度快，頻寬、信息容量大，信息效率高，具有越大越大的競爭力，光子技術與微電子技術相互結合、相互滲透，已成為現(xiàn)代信息技術的支柱之一。應用這種技術做成的光電傳感器具有精度高、反應快、非接觸、高可靠性、高精度、可測參數(shù)多、形式靈活等優(yōu)點，在自動檢測技術中得到了廣泛的應用。

光電傳感器是一種以光電效應為理論基礎，采用光電元件作為檢測器件的傳感器。它可以把被測量的變化轉換成光信號的變化，然后借助光電元件，把光信號轉換成電信號輸出。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。

1 理論基礎——光電效應

光電效應分為外光電效應和內(nèi)光電效應。外光電效應是指當光照射到某些物體上，電子從這些物體表面逸出的現(xiàn)象，外電光效應也稱為光電發(fā)射效應?；谕夤怆娦墓怆娫泄怆姽堋⒐怆姳对龉艿?。內(nèi)光電效應指的是物體在光線作用下，其內(nèi)部的原子釋放電子，但是這些電子并不逸出物體表面，仍然留在物體內(nèi)部，從而使物體的電阻率發(fā)生變化或產(chǎn)生電動勢?；趦?nèi)光電效應的光電元件有光敏電阻、光敏二極管、光電池等。

1.1 外光電效應

光照在光電材料上，材料表面的電子吸收能量。如果電子吸收的能量足夠多，電子就會克服束縛逸出表面而進入外界空間，這就是外光電效應。

根據(jù)愛因斯坦的光電子效應，光子是運動著的粒子流，每個光子的能量為h（h為普朗克常數(shù)，h=6.63×1034 J/HZ，為光波頻率）。不同頻率的光子具有不同的能量，光波頻率越高，光子的能量就越大。如果光子的能量全部交給電子，那么電子的能量就會增加，增加的能量一部分用于克服正離子的束縛，另一部分轉換成電子能量。根據(jù)能量守恒定律：式中m為電子質(zhì)量，v為電子逸出的初速度；w為逸出功。

因此，要使光電子逸出物體表面，前提是。不同材料具有不同的逸出功，對每一種材料，入射光都有一個確定的頻率限，只有當入射光的頻率大于此頻率限時，才會有光電子發(fā)射，否則，不論光強多大，都不會有光電子發(fā)射，此頻率限稱為“紅限”。

2 內(nèi)光電效應

半導體材料的價帶與導帶之間有一個帶隙，能量間隔為。一般情況下，價帶中的電子不會自發(fā)地躍遷到導帶，所以半導體材料的導電性遠不如導體。但是，如果通過某種方式給價帶中的電子提供能量，就可以將其激發(fā)到導帶中，形成載流子，增加導電性。光照就是一種激勵方式。當入射光的能量時，價帶中的電子就會吸收光子的能量，躍遷到導帶，而在價帶中留下一個空穴，形成一對可以導電的電子—— 空穴對。這里的電子雖然沒有逸出形成光電子，但顯然存在著由于光照而產(chǎn)生的電效應。這就是內(nèi)光電效應。

要使價帶中的電子躍遷到導帶，也存在一個入射光的極限能量，即（是低頻限）或者。入射光的頻率大于或者波長小于時，才會發(fā)生電子的帶間躍遷。光入射光能量較小，不能使光子由價帶躍遷到導帶時，也可能在一個能帶內(nèi)的亞能級結構間躍遷。

3 光電傳感器的應用

光電傳感器可以直接檢測光量變化和引起光量變化的非電量，在檢測技術、工業(yè)自動化及智能控制等領域都得到了廣泛的應用，下面我們就來舉例說明這種傳感器在生產(chǎn)和生活中的應用。

3.1 光電隔離器

光電隔離器是由發(fā)光二級管和光敏晶體管安裝在同一個管殼內(nèi)構成的。發(fā)光二級管輻射能量能有效地耦合到光敏晶體管上?？梢杂卸喾N形式，比如：發(fā)光二級管—光敏晶閘管、發(fā)光二極管—光敏電阻、發(fā)光二極管—光敏三極管。其中發(fā)光二級管—光敏三極管應用最為廣泛，常應用于一般信號的隔離；發(fā)光二級管—光敏晶閘管常用在大功率的隔離驅動場合；發(fā)光二級管—達林頓管或者復合管常用在低功率負載的直接驅動場合。

3.2 文具盒的測光電路

學生在光線不均的環(huán)境中學習，很容易損害視力。應用光電池這種光電元件做成的文具盒測光電路能顯示光線的強弱，指導學生保護視力。把硅光電池安裝在文具盒的表面，直接感受光的強弱，用兩只發(fā)光二極管作為光照強弱的指示燈。當光照小于100 lx時，光電池產(chǎn)生的電壓比較小，兩只發(fā)光二級管都不亮；當光照在100～200 lx時，其中一個發(fā)光二級管點亮，表示光照適中；當光照大于200 lx時，光電池產(chǎn)生的電壓比較高，兩只發(fā)光二級管都點亮，表示光照太強了。

3.3 條形碼掃描筆

當掃描筆筆頭在條形碼上移動時，若遇到黑色線條，發(fā)光二極管的光線將被黑線吸收，光敏三極管接收不到反射光，呈現(xiàn)高阻抗，處于截止狀態(tài)。當遇到白色間隔時，發(fā)光二極管所發(fā)出的光線，被反射到光敏三極管的基極，光敏三極管產(chǎn)生光電流而導通。

整個條形碼被掃描之后，光敏三極管將條形碼變成一個個電脈沖信號，該信號經(jīng)放大、整形后便形成脈沖列，再經(jīng)計算機處理，就完成了對條形碼信息的識別。

3.4 光電式緯線探測器

光電式緯線探測器是應用于噴氣織機上，判斷緯線是否斷線的一種探測器。當緯線在噴氣作用下前進時，紅外發(fā)射管發(fā)出紅外光，經(jīng)緯線反射，被光電池接收，如果光電池接收不到反射信號，則說明緯線已斷。因此，利用光電池的輸出信號，通過后續(xù)電路放大、脈沖整形等，控制機器是正常運轉還是關機報警。

由于緯線很細，又是擺動著前進，形成光的漫反射，削弱了反射光的強度，還伴有背景雜散光，因此要求探緯器具備高的靈敏度和分辨力。為此，紅外發(fā)光管采用占空比很小的強電流脈沖供電，這樣既保證發(fā)光管使用壽命，又能在瞬間射出強光，以提高檢測靈敏度。

光電傳感器用途廣泛，還有一些等待我們?nèi)パ芯俊⑷グl(fā)現(xiàn)。比如我們在陽光下看不清手機和電腦，這時我們可以利用光敏器件來改變手機和電腦的屏幕亮度。再如我們的空調(diào)，可以通過檢測紅外線自動調(diào)節(jié)至人體的舒適溫度，當溫度過高或者過低時，開啟空調(diào)調(diào)節(jié)裝置，而當人體處在舒服范圍內(nèi)，則可關閉調(diào)節(jié)裝置，以節(jié)省能源。隨著科學技術的發(fā)展，光電傳感器會使我們的生活更加方便。

參考文獻