光學信息處理技術精選(九篇)

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第1篇：光學信息處理技術范文

光學信息科學與技術國際學術會議1997年8月26至30口在莫斯科召開來自22個國家的210多位科學家，分別在大會、分會和專題討論會上266篇。分會的主題是光學存儲和神經(jīng)網(wǎng)絡，光學生物電子學和生物計算，光存儲機制和材料，計算機光學和衍射光學元件。隨著信息時代的發(fā)展，對信息的獲取、存儲、處理、傳輸與顯示的方法和技術提出了越來越高的要求。

為滿足這些要求，在發(fā)展現(xiàn)代電子和電子計算機科學與技術的同時，人們對光學信息科學與技術也有極大的興趣。這是因為，由光束、光波或光子作為信息的載體時，不僅信息容量大、傳播速度快，而且并行性高、互連能力強，存在著巨大的潛在優(yōu)勢。在這次會議上，近三分之一的論文是關于光學存儲和神經(jīng)網(wǎng)絡的。大會主席、俄羅斯科學院的A.IJ.Mik。!邊n院士在大會報告“全息存儲、現(xiàn)狀與預期應用”中綜述了俄羅斯以及國際上在這個領域的研究狀況。

在分會報告中也充分反映了這一領域非?；钴S。例如，美國加州理工學院的D‘Psaltis教授介紹了他們在一立方厘米大小的光折變品體中存人10()()0幅圖像的基礎上，所完成的小型化光學全息存儲器，引起與會者的極大興趣。該存儲器的存儲容量高達1TB(即10(j0GB)，已接近實用化。由于是按頁并行存取信息，讀寫速率比現(xiàn)在的CDR()M高出2一3個數(shù)量級。人們認為這將是繼綜合孔徑雷達(光學信息處理)、光纖通信(信息傳輸)、光盤‘存儲)和激光打印機與激光電視(顯示)之后，光學信息技術的又一重大突破。義如，英國Heriot一wat:大學的B.Wherrett教授為解決芯片與芯片間通信速度瓶頸而設計的光互連靈巧像素陣列(SmartPixelArrays)。該器件的使用可使芯片間的數(shù)據(jù)傳輸速率超過1TBPs(即xTeraBit。perSeeond)。神經(jīng)網(wǎng)絡方面的論文也很多，主要是關于神經(jīng)網(wǎng)絡光電混合硬件系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡模式識別方面的，這是神經(jīng)網(wǎng)絡得以推廣應用的關鍵。筆者報道了基于液晶神經(jīng)元陣列和光互連的神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)，受到會議的重視。該文除了和其他論文一樣在SPIE論文集上發(fā)表外，大會主席Mikealian院士還在會后通過e一mail要求我將該報告寫得更詳細些，在他所主編的國際學術刊物<()ptiealMemoryandNeuralNetworks》上發(fā)表。與光學存儲密切相關的領域是光存儲機制和材料研究，這個分會上發(fā)表的論文也占三分之一左右。

第2篇：光學信息處理技術范文

英文名稱：Chinese Journal of Quantum Electronics

主管單位：中國科學院

主辦單位：中國光學學會基礎光學專業(yè)委員會;中國科學院安徽光學精密機械研究所

出版周期：雙月刊

出版地址：安徽省合肥市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1007-5461

國內(nèi)刊號：34-1163/TN

郵發(fā)代號：26-89

發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行

創(chuàng)刊時間：1984

期刊收錄：

CA 化學文摘(美)(2009)

SA 科學文摘(英)(2009)

CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)

Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)

中國科學引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊榮譽：

Caj-cd規(guī)范獲獎期刊

聯(lián)系方式

期刊簡介

《量子電子學報》（雙月刊）創(chuàng)刊于1984年，是由中國科學院主管、中國光學學會基礎光學專業(yè)委員會和中國科學院安徽光學精密機械研究所主辦的學術期刊。

主要刊登

量子電子學領域中的最新的重要實驗和理論研究成果，優(yōu)秀的教學研究和專題綜述。

第3篇：光學信息處理技術范文

機器視覺系統(tǒng)是綜合現(xiàn)代計算機、光學、電子技術的高科技系統(tǒng)。機器視覺技術通過計算機對系統(tǒng)攝取的圖像進行處理，分析其中的信息，并做出相應的判斷，進而發(fā)出對設備的控制指令。機器視覺系統(tǒng)的具體應用需求千差萬別，視覺系統(tǒng)本身也可能有多種不同的形式，但都包括以下過程:

圖像采集 利用光源照射被觀察的物體或環(huán)境，通過光學成像系統(tǒng)采集圖像，通過相機和圖像采集卡將光學圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，這是機器視覺系統(tǒng)的前端和信息來源。

圖像處理和分析 計算機通過圖像處理軟件對圖像進行處理，分析獲取其中的有用信息。如PCB板的圖像中是否存在線路斷路、紡織品的圖像中是否存在疵點、文檔圖像中存在哪些文字等。這是整個機器視覺系統(tǒng)的核心。

判斷和控制 圖像處理獲得的信息最終用于對對象（被測物體、環(huán)境）的判斷，并形成對應的控制指令，發(fā)送給相應的機構。如攝取的零件圖像中，計算零件的尺寸是否與標準一致，不一致則發(fā)出報警，做出標記或進行剔除。

在整個過程中，被測對象的信息反映為圖像信息，進而經(jīng)過分析，從中得到特征描述信息，最后根據(jù)獲得的特征進行判斷和動作。最典型的機器視覺系統(tǒng)一般包括: 光源、光學成像系統(tǒng)、相機、圖像采集卡、圖像處理硬件平臺、圖像和視覺信息處理軟件、通信模塊（如附圖所示）。

總體上，一個成功的機器視覺系統(tǒng)需要重點解決圖像采集（包括光源、光學成像、數(shù)字圖像獲取與傳輸）、圖像處理分析幾個環(huán)節(jié)的關鍵技術。

照明設計

照明是機器視覺系統(tǒng)中極其重要而又容易為人忽視的環(huán)節(jié)。其設計是機器視覺系統(tǒng)設計的重要步驟，直接關系著系統(tǒng)的成敗和性能。因為照明直接作用于系統(tǒng)的原始輸入，對輸入數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞有直接的影響。光源決不僅僅是為了照亮物體，通過有效的光源設計可以令需要檢測的特征突出，同時抑制不需要的干擾特征，給后端的圖像處理帶來極大的便利。而不恰當?shù)恼彰鞣桨笗斐蓤D像亮度不均勻，干擾增加，有效特征與背景難以區(qū)分，令圖像處理變得極其困難，甚至成為不可能完成的任務。

照明設計主要包括三個方面: 光源、目標和環(huán)境的光反射和傳送特性、光源的結(jié)構。由于被測對象、環(huán)境和檢測要求千差萬別，因而不存在通用的機器視覺照明設備，需要針對每個具體的案例來設計照明的方案，要考慮物體和特征的光學特性、距離、背景，根據(jù)檢測要求具體選擇光的強度、顏色和光譜組成、均勻性、光源的形狀、照射方式等。

照明設計是一項非常復雜的工作，不僅需要理論知識和分析能力，也常常需要反復的試驗和調(diào)整。“光源是基準，打光是藝術”，這句話道出了照明設計在機器視覺系統(tǒng)中的重要地位。由此也催生了一批以生產(chǎn)光源著稱的廠商，如CCS、Moritex、東冠科技。國內(nèi)如凌云公司等系統(tǒng)集成商也開始開發(fā)自主的光源產(chǎn)品。

光學成像系統(tǒng)與相機

機器視覺系統(tǒng)中，鏡頭相當于人的眼睛，其主要作用是將目標的光學圖像聚焦在圖像傳感器（相機）的光敏面陣上。視覺系統(tǒng)處理的所有圖像信息均通過鏡頭得到，鏡頭的質(zhì)量直接影響到視覺系統(tǒng)的整體性能。一旦信息在成像系統(tǒng)有嚴重損失，在后面的環(huán)節(jié)中試圖恢復是非常困難的。合理選擇鏡頭、設計成像光路是視覺系統(tǒng)的關鍵技術之一。

鏡頭成像或多或少會存在畸變。較大的畸變會給視覺系統(tǒng)帶來很大困擾，在成像設計時應對此有詳細的考慮，包括選用畸變小的鏡頭，有效視場只取畸變較小的中心視場等。鏡頭另一個特性是其光譜特性，主要受鏡頭鍍膜的干涉特性和材料的吸收特性影響。要求盡量做到鏡頭最高分辨率的光線應與照明波長、CCD器件接受波長相匹配，并使光學鏡頭對該波長的光線透過率盡可能提高。在成像系統(tǒng)中選用適當?shù)臑V光片可以達到一些特殊的效果。另外，成像光路的設計還需要重視各種雜散光的影響。

相機是一個光電轉(zhuǎn)換器件，它將光學成像系統(tǒng)所形成的光學圖像轉(zhuǎn)變成視頻/數(shù)字電信號。相機通常由核心的光電轉(zhuǎn)換器件、電路、輸出/控制接口組成。目前最常用的光電轉(zhuǎn)換器件為CCD，其特點是以電荷為信號，而不像其他器件輸出電流或者電壓信號。上世紀90年代，一種新的圖像傳感器開始興起，這種相機稱為CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體）相機。

對相機除了考察其光電轉(zhuǎn)換器件外，還應考慮系統(tǒng)速度、檢測的視野范圍、系統(tǒng)所要達到的精度等因素。

相機輸出的模擬視頻信號并不能為計算機直接識別，圖像采集卡通過對模擬視頻信號的量化處理將模擬視頻信號數(shù)字化，形成計算機能直接處理的數(shù)字圖像，并提供與計算機的高速接口。圖像采集卡需要實時完成高速、大數(shù)據(jù)量的圖像數(shù)據(jù)采集，必須與相機協(xié)調(diào)工作，才能完成特定的任務。除A/D轉(zhuǎn)換外，圖像采集卡還具備其他一些功能，包括:

接收來自數(shù)字相機的高速數(shù)據(jù)流，并通過計算機高速總線傳輸至系統(tǒng)存儲器;

對多通道圖像接收、處理和重構;

對相機及系統(tǒng)其他模塊進行功能控制。

圖像和視覺信息處理

上述機器視覺系統(tǒng)的前端環(huán)節(jié)，包括光源、鏡頭、相機等，都是為圖像和視覺信息處理模塊準備素材。這一模塊才是機器視覺系統(tǒng)的關鍵和核心，它通過對圖像的處理、分析和識別實現(xiàn)對特定目標和特征的檢測。這一模塊包括機器視覺處理軟件和處理硬件平臺兩個部分，其中視覺處理軟件可以分為圖像預處理和特征分析理解兩個層次。圖像預處理包括圖像增強、數(shù)據(jù)編碼、平滑、銳化、分割、去噪、恢復等過程，用于改善圖像質(zhì)量。圖像特征分析理解是對目標圖像進行檢測和各種物理量的計算，以獲得對目標圖像的客觀描述，主要包括圖像分割、特征提取（幾何形狀、邊界描述、紋理特性）等。

機器視覺中常用的算法包括: 搜索、邊緣（Edge）、Blob分析、卡尺工具（Caliper Tool）、光學字符識別、色彩分析。

目前，機器視覺軟件的競爭已經(jīng)從追求功能轉(zhuǎn)變?yōu)樗惴ǖ臏蚀_性和效率的競爭。已有專門提供視覺軟件或者開發(fā)包的廠商。因為常規(guī)的機器視覺軟件開發(fā)包盡管均能提供上述功能，但其檢測效果和運算效率卻有很大差別。優(yōu)秀的機器視覺軟件可對圖像中目標特征進行快速而準確的檢測，對圖像的適應性強; 而不好的軟件則存在速度慢、結(jié)果不準確、魯棒性差的缺點。

從硬件平臺的角度說，計算機在CPU和內(nèi)存方面的改進給視覺系統(tǒng)提供了很好的支撐，多核CPU配合多線程的軟件可以成倍提高速度。伴隨DSP、FPGA技術的發(fā)展，嵌入式處理模塊以其強大的數(shù)據(jù)處理能力、集成性、模塊化和無需復雜操作系統(tǒng)支持等優(yōu)點而得到越來越多的重視。

總體而言，機器視覺是一個光機電計算機高度綜合的系統(tǒng)，其性能并不僅僅由某一個環(huán)節(jié)決定。每一個環(huán)節(jié)都很完美，也未必意味著最終性能的滿意。系統(tǒng)分析和設計是機器視覺系統(tǒng)開發(fā)的難點和基礎，也是許多開發(fā)商所不擅長的，急需加強。

另外，在現(xiàn)場環(huán)境應用中，振動、粉塵、電磁干擾會嚴重影響系統(tǒng)的工作，這些問題都是設計和開發(fā)時應注意的。

第4篇：光學信息處理技術范文

關鍵詞：機電一體化 技術 應用發(fā)展

中圖分類號：TH-39文獻標識碼： A 文章編號：

近年來，隨著科技的發(fā)展，越來越多的高新技術開始應用到工業(yè)領域。計算機技術的的發(fā)展使微型計算機廣泛應用于機械產(chǎn)品和生產(chǎn)過程的控制，使機、電有機地結(jié)合，發(fā)展成機電一體化技術。本文討論的就是機電一體化技術的發(fā)展和應用方面的問題。

一、機電一體化概述

1）機電一體化技術是從系統(tǒng)工程觀點出發(fā)，應用機械、電子等有關技術，使機械、電子有機結(jié)合，實現(xiàn)系統(tǒng)或產(chǎn)品整體最優(yōu)的綜合性技術。機電一體化

技術，主要包括技術原理和使用機電一體化產(chǎn)品（或系統(tǒng)）得以實現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術。機電一體化技術是一個技術群（族）的總稱。

2）機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）由若干具有特定功能的機械和電子要素組成的有機整體，具有滿足人的使用要求的最佳功能，機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）。主要是指機械系統(tǒng)（或部件）與微電子系統(tǒng)（或部件）相互置換和有機結(jié)合，從而賦予新的功能和性能的新一代產(chǎn)品，有良好的人機協(xié)作關系。一個機電一體化的系統(tǒng)主要是由機械裝置、執(zhí)行裝置、動力源、傳感器、計算機這5個要素構成。

3）機電一體化工程（ 機械電子工程）是機械工程與電子工程的綜合集成，即給定機電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）“目的功能”與“規(guī)格”后，機電一體化技術

人員利用機電一體化技術進行設計、制造的整個過程體系。機電一體化工程是系統(tǒng)工程在機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）中的具體應用。

機電一體化思想體現(xiàn)了“ 系統(tǒng)設計原理”和“綜合集成技巧”。系統(tǒng)工程、控制論和信息論是機電一體化技術的方法論。從某種意義上講、機電一體化思想相當于“一體化”思想。它帶來了諸如光電機一體化、機電液一體化、科工貿(mào)一體化、人機一體化等技術及其產(chǎn)品。

二、機電一體化技術的意義

2.1 功能增強

機電一體化產(chǎn)品具有多種復合功能，如加工中心可以將多臺普通機床的多道工序在一次裝夾中完成，并自動檢測工件和刀具精度，顯示刀具運動軌跡。

2.2 精度提高

機電一體化技術簡化了機構鏈，使機械磨損、配合間隙及受力變形等引起的誤差大大減少。由于采用計算機檢測與控制技術補償和校正因各種干擾造成的動態(tài)誤差，從而達到純機械技術手段所無法實現(xiàn)的工作精度。

2.3 結(jié)構簡化

由于機電一體化技術采用微處理器、大規(guī)模集成電路、電力電子器件代替了原來的電器控制柜和傳動裝置，使機電一體化產(chǎn)品零部件數(shù)量減少、體積變小，

結(jié)構得到簡化。

2.4 可靠性提高

隨著集成電路的集成度越來越高，材料性能越趨穩(wěn)定，機電一體化產(chǎn)品可靠性不斷增強，同時由于具備了安全連鎖控制、過載及失控保護、斷電保護的功能，進一步提高了機電一體化產(chǎn)品的安全可靠性。

2.5 改善操作

由于機電一體化產(chǎn)品采用了計算機技術，從而提升了產(chǎn)品的自動化程度，減少了操作按鈕及手柄，改善了設備的操作性能，構建了良好的人機界面。

2.6 提高柔性

由于軟件技術的引入，從而實現(xiàn)了機器工作程序的可修改性，能夠通過軟件的修改來滿足工作情況改變的需要。

三、機電一體化基本結(jié)構要素

3.1 機械本體部分

機械本體就像人體的身軀骨架，它是系統(tǒng)所有功能元素的機械支持結(jié)構，包括機身、框架、機械連接等

3.2 動力部分

動力部分與人體內(nèi)臟產(chǎn)生能量去維持生命運動一樣，為系統(tǒng)提供能量和動力功能，驅(qū)動執(zhí)行機構，使系統(tǒng)按照控制要求正常運行。

3.3 傳感部分

傳感部分就像人的眼、鼻、耳、口等感覺器官，將系統(tǒng)運行中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進行檢測，變成可識別的信號，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?jīng)過分析、處理后產(chǎn)生相應的控制信息。其功能一般由專門的傳感器和儀器儀表完成。

3.4 驅(qū)動部分

驅(qū)動部分就像人體的肌、肋、腱接受大腦指揮驅(qū)動四肢運動一樣，在控制信息作用下，驅(qū)動執(zhí)行機構完成各種動作和功能。

3.5 執(zhí)行部分

執(zhí)行部分如同人的四肢由大腦支配完成各項工作任務一樣，根據(jù)控制信息和指令，完成各種動作和功能。執(zhí)行機構是運動部件，一般采用機械、電磁、電液等機構

3.6 控制及信息處理部分

控制及信息處理部分猶如人的大腦指揮和控制全身運動并能記憶、思考和判斷問題一樣，將來自各傳感器的檢測信息集中、存儲、分析、加工并根據(jù)信息處理的結(jié)果，按照一定的程序和節(jié)奏發(fā)出應的指令控制整個系統(tǒng)有目的的運行。

四、機電一體化技術的應用

在人們的日常生活當中，自動機械、信息處理設備、辦公室設備、車輛電子設備、醫(yī)療器械、光學裝置、智能家電、樓宇安全系統(tǒng)等機電一體化系統(tǒng)都離不開執(zhí)行元件為其提供動力。而執(zhí)行元件和電子控制裝置之間是無法直接連接的，因此需要一個驅(qū)動部件。該驅(qū)動部件在電子控制裝置的控制下，接收指令，進行能量轉(zhuǎn)換，從而得到目標輸出。對于精密傳動來說，需要在執(zhí)行元件輸出終端進

行傳動測量，如測量其位置、速度、加速度，同時將所測得的數(shù)據(jù)反饋給電子控制裝置，讓其進行比較，進行誤差修正控制，最終實現(xiàn)精密傳動。

當有多個執(zhí)行元件，其輸出動作規(guī)律各不相同時，一方面要根據(jù)各執(zhí)行元件工作情況來考慮其控制的形式，另一方面需要確定它們之間是否存在輸出的聯(lián)系。如果它們之間沒有聯(lián)系，可以讓它們單獨來工作，也可以通過構建PC機上位控制來統(tǒng)一管理。若工作聯(lián)動內(nèi)容經(jīng)常變化，就應該構建一個可以直接識別聯(lián)動輸出的軟件，將聯(lián)動輸出寫入軟件當中，讓其直接轉(zhuǎn)化為控制程序，這樣就能靈活地應對動作輸出的需求。

上述機電一體化技術的應用，僅論述了如何將傳感技術、信息處理技術和驅(qū)動技術等技術簡單的融合，各部件都是以模塊形式搭建的，而模塊間的信號傳輸

及所涉及到的接口技術和信息處理技術是其中的重點。所以，在機電一體化技術應用中，以全局最優(yōu)的觀念去設計機電一體化產(chǎn)品，并且解決好每個功能模塊信息處理和傳輸?shù)膯栴}，是能夠迅速地利用好機電一體化技術的方法。

五、機電一體化的發(fā)展趨勢

（1）機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關技術的發(fā)展和進步。因此，機電一體化的主要發(fā)展方向如下。

光機電一體化。一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構等部件組成的，因此，引進光學技術，能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)性能、能源（動力）系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)性能，光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢。

（2）全系統(tǒng)化—智能化。今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策

等能力，以求得到更高的控制目標。這主要受益于模糊技術、信息技術（尤其是軟件及芯片技術）的發(fā)展。機器人與數(shù)控機床的智能化就是其重要應用。

（3）技術產(chǎn)品—網(wǎng)絡化。20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網(wǎng)絡技術。網(wǎng)絡技術的興起和飛速發(fā)展給科學技術、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育

等都帶來了巨大的變革。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。

（4）微型機電化—微型化。泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產(chǎn)品，正向微米、納米級發(fā)展。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件，當將這一成果用于實際產(chǎn)品時，就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執(zhí)行機構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發(fā)展方向。

結(jié)語：

隨著科學技術的發(fā)展，尤其是計算機技術的發(fā)展，人們的生活方式發(fā)生了巨大的變化，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式也發(fā)生了重大的變革。計算機技術的發(fā)展，尤其是計算機技術在工業(yè)和機械領域的應用，催生了機電一體化技術的形成，可以說機電一體化技術室社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然結(jié)果。本文詳細而深入的介紹了機電一體化技術的特點和內(nèi)容，并對機電一體化技術未來的發(fā)展方向提出了自己的意見和看法。

參考文獻：

第5篇：光學信息處理技術范文

關鍵詞：機電一體化；機械工程；應用分

引言：人類生活水平的不斷提高，得益于科學技術的發(fā)展與應用。尤其是在機械工程領域，傳統(tǒng)的機械電氣化主要以人力操控為主，不僅消耗了大量的人力與資源、還存在著一定的危險與安全隱患。機電一體化的出現(xiàn)，利用現(xiàn)代化技術實現(xiàn)了機械工程領域的自動化生產(chǎn)，是機械工程領域技術上的革新，生產(chǎn)力方面的突破，為機械企業(yè)今后的發(fā)展提供了必要的技術支持。

一、何謂機電一體化

科學技術的不斷進步與發(fā)展，機電一體化系統(tǒng)也在不斷的探索與發(fā)展中，融入了許多先進的技術，吸收了許多寶貴的經(jīng)驗，逐漸發(fā)展成為自身特點鮮明的科學性體系。如今，我國的機電一體化系統(tǒng)在不斷的發(fā)展過程中，在信息化與自動化等方面均取得了重大的突破，實現(xiàn)了機械工業(yè)的自動化控制，并延續(xù)了自身的特點。為了確保機電一體化的快速發(fā)展，必須要明確機電一體化急需解決的問題：

1.機械本體技術

機械本體技術的核心在于減輕機械本體的質(zhì)量，從而達到改善機械本體性能，提高機械本體精度的目的。因此，機械系統(tǒng)性能的優(yōu)化與整體的提高都要建立在機械本體輕質(zhì)化的基礎上。為了實現(xiàn)機械本體輕質(zhì)化的目的，可以使用非金屬復合材料來代替鋼鐵材料作為機械本體的主體，從而減少機械本體的重量與能量的消耗率，提高機械本體的快速響應能力與工作效率。

2.信息處理技術

機電一體化與微電子技術的不斷進步、信息技術的不斷發(fā)展與普及有著十分密切的關系。為了促進機電一體化的進一步發(fā)展，必須提高信息處理設備的穩(wěn)定性與可靠性。

3.傳感技術

在解決傳感技術的問題方面，應從傳感器的基本功能入手，提高傳感器的抗干擾能力，加強傳感技術方面的科學研究力度，以提高傳感器的性能，增強傳感器的精準度與靈密度為目標，使我國在傳感技術方面取得質(zhì)的突破。

4.軟件技術

作為機電一體化中的重要組成部分，軟件在機電一體化發(fā)展的過程中，起到了至關重要的作用。因此，在軟件方面，必須要使其與機械設備中的硬件設施保持一致。由于軟件開發(fā)所消耗的資金巨大，為了降低軟件研發(fā)的成本，應當在軟件研發(fā)的過程中，推薦軟件的標準化進程，以最小的代價獲取軟件技術方面的突破。

二、現(xiàn)代化技術在機電一體化系統(tǒng)中的運用

1.自律分配化系統(tǒng)的運用

機電一體化發(fā)展過程中，自律分配化系統(tǒng)是其未來發(fā)展中的必然趨勢。所謂自律分配化系統(tǒng)，就是機電一體化系統(tǒng)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，該系統(tǒng)在處理突發(fā)事件的過程中，可以兼具柔性以及自律性。也正式由于該系統(tǒng)強大的自律性，才能保證該系統(tǒng)在運行的過程中，子系統(tǒng)始終保持獨立運行，且相互之間不受任何影響。如此一來，一旦系統(tǒng)中的某一子系統(tǒng)出現(xiàn)了故障而無法急需運行，其他子系統(tǒng)依舊可以照常工作，不會導致整個系統(tǒng)的癱瘓，避免了大型安全事故發(fā)生的可能。

2.全息技術的運用

在未來的發(fā)展過程中，機電一體化追求對機電系統(tǒng)進行全方位的掌控，從多個角度去呈現(xiàn)處機電一體化后系統(tǒng)的運行情況，這種全方位的展示就叫做全息。全息系統(tǒng)化在機電一體化未來的發(fā)展過程中，作用會越來越明顯，而自動化與智能化并存也是其未來發(fā)展的一大趨勢。

3.光學技術的運用

所謂的光機電一體化，就是將光學技術與機械電子技術相結(jié)合，相較于傳統(tǒng)的機電一體化技術來說，光機電一體化技術充分利用光學技術中的優(yōu)勢，提高機械設備自身的性能，使機電一體化系統(tǒng)更為完善。從目前的使用情況來看，光學技術可以在傳感技術、信息處理技術等方面給予光電一體化系統(tǒng)提供一定的技術支持。

4.仿生物系統(tǒng)的運用

傳統(tǒng)的機電一體化系統(tǒng)在信息處理方面始終處于“靜態(tài)”處理的方式，在結(jié)構上往往會存在不穩(wěn)定的情況。隨著機電一體化系統(tǒng)的不斷發(fā)展，系統(tǒng)需要處理的信息也越來越多，信息處理系統(tǒng)所需要承受的壓力便越來越大。仿生物系統(tǒng)化的應用，使系統(tǒng)信息的處理方式從“靜態(tài)”變?yōu)榱恕皠討B(tài)”，減小了信息處理時所承受的負荷。

三、機電一體化在機械工程中的應用

經(jīng)濟的發(fā)展不僅提高了現(xiàn)代人的生活水平，還改變了現(xiàn)代人的審美觀念，由此一來，對工程施工的要求也不斷的提高，現(xiàn)代工程施工規(guī)模的擴大化與難度的不斷升級，對工程機械設備的性能與質(zhì)量提出了更高的要求，如果可以實現(xiàn)機械工程設備的自動化運行，不僅減少了機械工程施工中人力資源的消耗，還提高了施工的質(zhì)量與精準度，使施工企業(yè)的施工質(zhì)量與經(jīng)濟效益都得到了顯著的提高。由此看來，為了適應時代的發(fā)展，現(xiàn)代工程機械必須要在施工質(zhì)量、精度、效率以及收益等幾個方面取得突破，確保設備性能的穩(wěn)定與可靠。為了分析機電一體化在機械工程中的應用，我們從以下幾個方面對其展開了分析：

1.監(jiān)督控制作用

在機電一體化系統(tǒng)中，電子監(jiān)控系統(tǒng)是其重要的組成部分之一，電子監(jiān)控系統(tǒng)不僅要對機械設備的運行進行全方位的監(jiān)督與控制，還要在電子監(jiān)控系統(tǒng)下加設報警裝置。一旦機械設備在工作的過程中發(fā)生故障或事故，電子監(jiān)控系統(tǒng)可以在第一時間警報提示，并迅速、準確的判斷出故障發(fā)生的位置，并將相關信息送達故障維修的相關部門，使其快速制定故障的排除方案，盡可能以最快的速度解決系統(tǒng)中存在的故障及安全隱患。

2.提高機械工程的生產(chǎn)效率

機電一體化系統(tǒng)在機械工程中使用以后，有效的改善了傳統(tǒng)機械設備能源消耗較高的問題，機電一體化系統(tǒng)中的電控系統(tǒng)，可以使機械設備對其所耗能源進行充分利用。在使用機械設備進行生產(chǎn)的過程中，充分利用電子控制技術，對機械設備的能源供給量的大小進行自由調(diào)節(jié)，在提高能源利用率的同時，減少了機械設備對能源的消耗。

3提高機械工程作業(yè)精度

在機電一體化系統(tǒng)的理念下，將電子控制系統(tǒng)引入工程機械設備當中，不僅可以提高工程機械設備的精準度，還可以實現(xiàn)工程機械設備的自動化工作。在傳統(tǒng)的工作中，工程機械設備的稱量工作通常都由人工完成，在精準度方面，自然不如電子自動化稱量準確。因此，機電一體化系統(tǒng)在機械工程中的應用，有效的提高的工程機械稱量的精準度。例如：混凝土的制作過程中，傳統(tǒng)的人工稱量方式無法做到精確配比，使混凝土的質(zhì)量受到了一定的影響。采用電子稱量系統(tǒng)進行自動化電子稱量以后，混凝土配比的精準度有了明顯的提高，成品混凝土的質(zhì)量也得到了有效的提升。

四、總結(jié)

綜上所述，機電一體化系統(tǒng)的出現(xiàn)，對于我國機械工程來說，是一次質(zhì)的飛躍，大大提高了我國機械設備的生產(chǎn)質(zhì)量與效率，減少了機械工程工作中存在的誤差，提高了機械設備的生產(chǎn)水平。隨著機電一體化在工程機械方面的廣泛應用，機電一體化已經(jīng)成為我國機械領域未來發(fā)展的主要趨勢，由此，機電一體化也會獲得更大的發(fā)展空間。

參考文獻：

[1] 田豐.機電一體化技術在機械工程上的應用及發(fā)展趨勢[J].工程技術:引文版.2016(04):00247-00247

第6篇：光學信息處理技術范文

關鍵詞：光電子技術；理論教學；實驗教學

Study on the teaching method in the optoelectronic technology course of electronic information engineering major

Luo Binbin, Zhao Mingfu, She Li, Zhou Dengyi, Cao Yang, Quan Xiaoli

Chongqing university of technology, Chongqing, 400054, China

Abstract: The importance of the optoelectronic technology course in electronic information engineering major is elaborated in this paper, and then according to author’s teaching experience of many years, the content, method and means of theoretical and experimental teaching of optoelectronic technology course in electronic information engineering major are discussed in details.

Key words: optoelectronic technology; theoretical teaching; experimental teaching

電子信息工程專業(yè)是一個包含電子科學技術、信息與通信工程、計算機科學與技術設計、研究、應用與開發(fā)，電子設備和信息系統(tǒng)的工程專業(yè)。當代信息技術的高速發(fā)展離不開電子信息科學技術，但是當今很多高端的信息技術成果融合了微電子學、光電子學、計算機工程及通信工程等多門學科的交叉知識。而且，目前很多具有良好基礎的電子信息工程專業(yè)的學生在他們的碩士和博士階段，通常會選擇光電子技術的相關研究方向，而具備了良好電子學知識的學生更容易將電子學中的概念移植到光頻段中，如果在本科階段也修習了光電子技術這門基礎課程，那么在他們的深造階段將會更容易進入光電子相關領域的課題研究。因此，電子信息工程專業(yè)的學生除了需要掌握本專業(yè)的課程知識以外，也應該熟悉現(xiàn)代信息技術的其他相關知識，如光電子技術。然而根據(jù)筆者的調(diào)研，雖然目前很多重點大學及二本院校的電子信息工程專業(yè)都意識到光電子技術的重要性，但很少開設光電子技術這門課程。本文從光電子技術的研究內(nèi)容、應用及發(fā)展等方面說明其在電子信息工程專業(yè)教育中的重要性，并研討電子信息工程專業(yè)中的光電子課程的理論和實驗教學方法。

1 光電子技術簡介

早在19世紀，人們就已經(jīng)用麥克斯韋(Maxwell)的經(jīng)典電磁理論對光的本質(zhì)進行了研究，認為光是波動的電磁場，關于光的吸收和輻射，1917年愛因斯坦(Einstein)建立了系統(tǒng)的光電子學理論，使人們認識了光的波粒二相性。但是直到20世紀60年代之前，光學和電子學仍然是兩門獨立的學科。1960年世界上第一臺激光器研制成功，這標志著光學的發(fā)展進入了一個新階段。隨后在對激光器和激光應用的廣泛研究中，電子學發(fā)揮了重要的作用，光學和電子學的研究有了廣泛的交叉領域，形成了激光物理、非線性光學、波導光學等新學科。20世紀70年代以來, 由于半導體激光器和光纖技術的重要突破，推動了以光纖傳感、光纖傳輸、光盤信息存儲與顯示、光計算以及光信息處理等技術的蓬勃發(fā)展，從深度和廣度上促進了光學和電子學及其他相應學科(數(shù)學、物理、材料等)之間的相互滲透，形成了一個邊緣的研究領域。光電子學一經(jīng)出現(xiàn)就引起了人們的廣泛關注，反過來又進一步促進了光電子學及光電子技術的發(fā)展。光電子技術包括光的產(chǎn)生、傳輸、調(diào)制、放大、頻率轉(zhuǎn)換和檢測以及光信息存儲和處理等。

因此，可以這么說，現(xiàn)代信息技術的支撐學科是微電子學和光學，光電子學則是由電子學和光學交叉形成的新興學科，對信息技術的發(fā)展起著至關重要的作用。光電子技術是光頻段的電子技術，是電子技術與光學技術相結(jié)合的產(chǎn)物，光電子技術是光電信息產(chǎn)業(yè)的支柱與基礎，涉及光電子學、光學、電子學、計算機技術等前沿學科理論，是多學科相互滲透、相互交叉而形成的高新技術學科，其技術廣泛應用于光電探測、光通信、光存儲、光顯示、光處理等高新技術光電信息產(chǎn)業(yè)。同時，隨著生物醫(yī)學、生命科學等新興學科的發(fā)展，其中的信息獲取手段對光電子技術的依賴程度越來越高，加快了這些學科之間的交叉融合，從而誕生了很多邊緣學科，比如生物光子學、光醫(yī)學等。

綜上所述，可見光電子技術在現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)技術中的重要地位，因此，光電子技術這門課程不僅是光學工程專業(yè)的基礎必修課程，也應該作為電子信息工程專業(yè)的專業(yè)選修課程來開設。

2 光電子技術課程教學研究

2.1 光電子技術課程的理論教學

第7篇：光學信息處理技術范文

關鍵詞：機電自動化 機電自動化系統(tǒng) 應用與發(fā)展

機電自動化是一門綜合的技術，也是現(xiàn)代化的重要標志，更是生產(chǎn)必須的關鍵環(huán)節(jié)，科學技術的發(fā)展極大地推動了不同學科的相互滲透，也引發(fā)了工程領域的技術革命。因為計算機和電子技術的迅速發(fā)展以及向各個行業(yè)的滲透形成了現(xiàn)在的機電自動化，這使得在工業(yè)控制、成本核算、生產(chǎn)方式和管理體系等方面都發(fā)生了巨大的變化，使得各個行業(yè)都邁入了自動化的發(fā)展階段。

一、機電自動化系統(tǒng)的概述

20世紀60年代以來，在傳統(tǒng)的機械技術基礎上，隨著電子技術、計算機技術，特別是微電子技術和信息技術的迅猛發(fā)展而發(fā)展起來，以微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發(fā)展，向機械工業(yè)領域迅猛滲透，機械電子技術深度結(jié)合的現(xiàn)代工業(yè)的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成智能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現(xiàn)多種技術功能復合的最佳功能價值系統(tǒng)工程技術。

二、機電自動化系統(tǒng)的組成

機電自動化系統(tǒng)主要有機械系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、傳感與檢測系統(tǒng)、信息處理及控制系統(tǒng)、執(zhí)行機構等五部分組成。

1.機械系統(tǒng)。機電自動化產(chǎn)品的機械系統(tǒng)包括機身、框架、機械傳動和聯(lián)接等機械部分。這部分是實現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎，因此對機械結(jié)構提出了更高的要求，需在結(jié)構、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電自動化產(chǎn)品高效、多功能、可靠、節(jié)能和小型輕量等要求。

2.動力系統(tǒng)。動力系統(tǒng)為機電自動化產(chǎn)品提供能量和動力功能，去驅(qū)動執(zhí)行機構工作以完成預定的主功能。動力系統(tǒng)包括電、液、氣等動力源。機電自動化產(chǎn)品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅(qū)動電路等。

3.傳感與檢測系統(tǒng)。傳感器的作用是將機電自動化產(chǎn)品在運行過程中所需要的自身和外界的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換成可以測定的量，同時利用檢測系統(tǒng)的功能對這些物理量進行測定，為機電自動化產(chǎn)品提供運行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統(tǒng)的功能一般由測量儀器或儀表來實現(xiàn)，對其要求是體積小、便于安裝與聯(lián)接、檢測精度高、抗干擾等。

4.信息處理及控制系統(tǒng)。根據(jù)機電自動化產(chǎn)品的功能和性能要求，信息處理及控制系統(tǒng)接收傳感與檢測系統(tǒng)反饋的信息，并對其進行相應的處理、運算和決策，以對產(chǎn)品的運行施以按照要求的控制，實現(xiàn)控制功能。機電自動化產(chǎn)品中，信息處理及控制系統(tǒng)主要是由的軟件和硬件以及相應的接口所組成。

5.執(zhí)行機構。執(zhí)行機構在控制信息的作用下完成要求的動作，實現(xiàn)產(chǎn)品的主功能。機電自動化產(chǎn)品的執(zhí)行機構一般是運動部件，常采用機械、電液、氣動等機構。執(zhí)行機構因機電自動化產(chǎn)品的種類和作業(yè)對象不同而有較大的差異。執(zhí)行機構是實現(xiàn)產(chǎn)品目的功能的直接執(zhí)行者，其性能好壞決定著整個產(chǎn)品的性能，因而是機電自動化產(chǎn)品中最重要的組成部分。機電自動化產(chǎn)品的五個組成部分在工作時相互協(xié)調(diào)，共同完成所規(guī)定的目的功能。在結(jié)構上，各組成部分通過各種接口及其相應的軟件有機地結(jié)合在一起，構成一個內(nèi)部匹配合理、外部效能最佳的完整產(chǎn)品。

三、機電自動化技術的主要應用領域

機電自動化技術和產(chǎn)品的應用范圍非常廣泛，涉及到生產(chǎn)過程的所有領域，因此，機電自動化產(chǎn)品的種類很多，而且在不斷增加。按照機電自動化產(chǎn)品的功能，可以將其分為下述幾類。

1.數(shù)控類，主要產(chǎn)品包括數(shù)控機床、機器人、發(fā)動機控制系統(tǒng)以及全自動洗衣機等。這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構為機械裝置。

2.設備類，主要產(chǎn)品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構為電子裝置。

3.機電結(jié)合類，主要產(chǎn)品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT掃描診斷機以及自動售貨機等。這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構為電子裝置和機械裝置的有機結(jié)合。

4.電液伺服類，主要產(chǎn)品為機電液一體化的伺服裝置， 如電子伺服萬能試驗機。這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構為液壓驅(qū)動的機械裝置，控制機構是接受電信號的液壓伺服閥。

5.信息控制類，主要產(chǎn)品包括傳真機、磁盤存儲器、磁帶錄像機、錄音機、復印機等。這類產(chǎn)品的主要特點是執(zhí)行機構的動作由所接收的信息類信號來控制。除此之外，機電自動化產(chǎn)品還可根據(jù)機電技術的結(jié)合程度分為功能附加型、功能替代型和機電融合型三類。

機電自動化產(chǎn)品的功能是通過其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來共同實現(xiàn)的。從其結(jié)構來看，機電自動化產(chǎn)品具有自動化、智能化和多功能的特性，而實現(xiàn)這種多功能一般需要機電自動化產(chǎn)品具備五種內(nèi)部功能，即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執(zhí)行功能，而實現(xiàn)這些功能的各個組成部分及其技術就構成了機電自動化產(chǎn)品的總體或系統(tǒng)。

四、機電自動化技術的發(fā)展趨勢

機電自動化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關技術的發(fā)展和進步。縱觀國內(nèi)外機電自動化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術的發(fā)展動向，機電自動化將朝著以下幾個方向發(fā)展：

1.模塊化，機電自動化產(chǎn)品和技術可分為機械、電子和軟件三大部分。模塊化技術是這三者的共同技術。模塊化技術可以減少產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)成本，提高不同產(chǎn)品間的零部件通用化程度，提高產(chǎn)品的可擴展性等。融合機械、電子和軟件三大部分的機電自動化模塊代表了未來產(chǎn)品的發(fā)展方向，具有高度自主性、良好的協(xié)調(diào)性和自組織性的特點?？傊?，模塊化設計與制造是機電自動化系統(tǒng)的基本方法和發(fā)展趨勢。

2.數(shù)字化，控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎，數(shù)字化的機電自動化產(chǎn)品具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復。

3.光機電自動化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢，因為機電自動化系統(tǒng)是由機械系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)等部件構成的，因此，在機電自動化技術中引進光學技術，充分利用光學技術的先天優(yōu)點，有效地改進機電自動化系統(tǒng)的能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。

4.網(wǎng)絡化，20世紀90年代，計算機技術等的突出成就就是網(wǎng)絡技術。機電自動化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。因此，機電自動化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展。

5.微型化，機電自動化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。微電子機械系統(tǒng)向微米、納米級發(fā)展。微機電自動化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。

6.綠色化，機電自動化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染環(huán)境，報廢后能回收利用。綠色產(chǎn)品在其設計制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電自動化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。

7.系統(tǒng)化，其表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意裁剪和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發(fā)展引人注目，即未來的機電自動化更加注重產(chǎn)品與人的關系。一是如何賦予機電自動化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理，研制各種機電自動化產(chǎn)品。

第8篇：光學信息處理技術范文

20世紀70年代以來,由于半導體激光器和光纖技術的重要突破，推動了以光纖傳感、光纖傳輸、光盤信息存儲與顯示、光計算以及光信息處理等技術的蓬勃發(fā)展，從深度和廣度上促進了光學和電子學及其他相應學科(數(shù)學、物理、材料等)之間的相互滲透，形成了一個邊緣的研究領域。光電子學一經(jīng)出現(xiàn)就引起了人們的廣泛關注，反過來又進一步促進了光電子學及光電子技術的發(fā)展。光電子技術包括光的產(chǎn)生、傳輸、調(diào)制、放大、頻率轉(zhuǎn)換和檢測以及光信息存儲和處理等。因此，可以這么說，現(xiàn)代信息技術的支撐學科是微電子學和光學，光電子學則是由電子學和光學交叉形成的新興學科，對信息技術的發(fā)展起著至關重要的作用。光電子技術是光頻段的電子技術，是電子技術與光學技術相結(jié)合的產(chǎn)物，光電子技術是光電信息產(chǎn)業(yè)的支柱與基礎，涉及光電子學、光學、電子學、計算機技術等前沿學科理論，是多學科相互滲透、相互交叉而形成的高新技術學科，其技術廣泛應用于光電探測、光通信、光存儲、光顯示、光處理等高新技術光電信息產(chǎn)業(yè)。同時，隨著生物醫(yī)學、生命科學等新興學科的發(fā)展，其中的信息獲取手段對光電子技術的依賴程度越來越高，加快了這些學科之間的交叉融合，從而誕生了很多邊緣學科，比如生物光子學、光醫(yī)學等。綜上所述，可見光電子技術在現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)技術中的重要地位，因此，光電子技術這門課程不僅是光學工程專業(yè)的基礎必修課程，也應該作為電子信息工程專業(yè)的專業(yè)選修課程來開設。

電子信息工程專業(yè)的光電子技術課程的基礎理論知識包括：光度學基本知識、光輻射傳播、光束調(diào)制與解調(diào)、光輻射探測技術等。其中，光度學基本知識是最基礎的內(nèi)容，包括：電磁波波譜、輻射度學、光度學、熱輻射基本定律、激光原理、典型激光器等。光輻射傳播包括：光輻射的電磁理論、光波在大氣中的傳播規(guī)律與特性、光波在電光晶體中的傳播規(guī)律與特性、光波在聲光晶體中的傳播規(guī)律與特性、光波在磁光晶體中的傳播規(guī)律與特性、光波在光纖波導中的傳播規(guī)律與特性、光波在水中的傳播特性、光波在非線性介質(zhì)中的傳播等。光度學基本知識和光輻射傳播這兩個基礎內(nèi)容可以說是光電子技術課程基礎中的基礎，而對于電子信息工程專業(yè)的學生來說，這些知識點比較抽象，為了便于該專業(yè)學生對光電知識的接受和激發(fā)他們的興趣，因此，在課堂上有必要多花時間重點講解這部分的知識點，同時在制作PPT教案時盡可能使用圖片或動畫描述一些原理性的知識。

比如：在講解激光是如何產(chǎn)生的時候，可制作動畫描述自發(fā)輻射、受激吸收、受激輻射的原理；在講解激光器的結(jié)構和工作原理時，可制作多色圖片對激光在各種光學諧振腔中的受激放大過程進行描述；在介紹各種典型的激光器時，最好收集到它們的實物照片進行講解；在講解光波在各種光學晶體中的傳播特性與規(guī)律時，最好能制作三維立體的圖片描述光學晶體的各向異性的特性，相應的公式表達盡量簡潔化，然后結(jié)合動畫描述光波在其中傳播時所發(fā)生的變化。光束的調(diào)制、掃描和解調(diào)技術的理論教學內(nèi)容包括：光束調(diào)制的基本原理、電光調(diào)制技術、聲光調(diào)制技術、磁光調(diào)制技術、直接調(diào)制技術、光束機械掃描技術、光束電光掃描技術、光束聲光掃描技術、空間光調(diào)制器等。這些知識點的理論基礎都是“光輻射在光學晶體中的傳播規(guī)律和特性”。其中光束調(diào)制的基本原理移植了微電子學中微波調(diào)制中的很多概念，電子信息工程專業(yè)的學生易于理解，但是光束調(diào)制和掃描的實現(xiàn)技術中，除了需要使用各種光學晶體以外，還需要使用半波片、全波片、起偏器、檢偏器共同組成一個系統(tǒng)完成光束的調(diào)制和掃描。這些光學器件對于沒有光學工程基礎的電子信息工程專業(yè)的學生來說比較陌生，因此，在講解過程中應該通過動畫或圖片等手段形象地描繪線偏振光、橢圓偏振光、圓偏振光等基本光學概念，并借用相關的光學參考資料對這些光學器件的功能和原理進行簡單介紹。

只有這樣，才有利于電子信息工程專業(yè)的學生深刻理解光束的調(diào)制、掃描、解調(diào)等技術。光輻射探測技術的理論教學內(nèi)容主要包括：光電探測的物理效應、光電探測器的性能參數(shù)、光電探測器的噪聲、光電導探測器—光敏電阻、PN結(jié)光伏探測器的工作模式、硅光探測器、光電二極管、光熱探測器、直接光電探測系統(tǒng)、光頻外差探測的基本原理等。由于電子信息工程專業(yè)的學生已經(jīng)具備了較好的半導體器件理論基礎知識，而光電子器件本身也屬于半導體器件，因此學生只要掌握了愛因斯坦的光電效應原理，就很容易理解各種光電子器件的工作原理、性能特點及應用領域。該部分所介紹的各種光電半導體器件很可能會在學生將來從事信息產(chǎn)業(yè)技術的相關工作中用到，也可能會在將來某些學生跨到光電信息或光學工程相關專業(yè)進一步深造時從事相關科研課題研究時用到，比如：PN結(jié)光伏探測器、光敏電阻、光電二極管、光電三極管等，都會經(jīng)常用到。因此，建議在理論教學過程中，除了結(jié)合圖片等多媒體教學手段介紹相關光電子器件的工作原理外，最好能夠給學生展示光電子器件的實物，以便給學生一些感官認識。電子信息工程專業(yè)光電子技術課程的系統(tǒng)方面的知識點包括：光電成像系統(tǒng)、光電顯示系統(tǒng)等。

其中，光電成像系統(tǒng)的基本器件是電荷耦合攝像器件(CCD)，CMOS攝像器件和電荷注入器件(CID)。目前，CCD攝像器件的應用最為成熟和廣泛，主要包括線陣CCD和面陣CCD等，其原理基礎仍然是光電半導體器件和兩相或三相電極電路的結(jié)合。因此，教學中應結(jié)合脈沖數(shù)字電路知識重點講解CCD的原理和特點。光電成像系統(tǒng)的內(nèi)容包括：系統(tǒng)基本結(jié)構、基本參數(shù)、紅外成像系統(tǒng)、紅外成像中的信號處理及綜合特性等。其中紅外成像系統(tǒng)涉及很多應用光學方面的知識，這對沒有應用光學基礎知識的電子信息工程專業(yè)的學生來說比較陌生，而且屬于光學工程專業(yè)學生的研究方向之一，因此，這部分內(nèi)容簡單介紹即可。而紅外成像中的信號處理都涉及電子電路方面的知識，屬于電子信息工程專業(yè)的范疇，這部分內(nèi)容可以重點講解。光電顯示系統(tǒng)包括陰極射線管原理、液晶顯示原理、等離子體顯示原理、電致發(fā)光顯示原理及多色激光顯示原理等，其中前三類顯示技術的應用已很廣泛和成熟，可以重點講解，而后兩類顯示技術比較前沿，可以簡單介紹，以便讓電子信息工程專業(yè)的學生了解當今光電顯示技術的發(fā)展趨勢。電子信息工程專業(yè)光電子技術課程應用方面的內(nèi)容包括：光纖通信、激光雷達、激光制導、紅外遙感、紅外跟蹤制導、光纖傳感技術等。這些應用技術可以分別舉一個相應的實際應用系統(tǒng)進行介紹，讓學生體會到光電子技術的重要性和廣泛性，激發(fā)他們對這門技術的興趣。#p#分頁標題#e#

對于電子信息工程本科專業(yè)而言，畢竟培養(yǎng)的學生不屬于光學工程或光電子技術領域的人才，而且電子信息工程專業(yè)已有很多屬于本專業(yè)的實驗課程及課程設計，筆者認為光電子技術課程的實驗教學應根據(jù)該專業(yè)學生的理論基礎和將來他們最可能需要的工程能力而設置。在該課程中，各種光電子器件和原理、功能及應用最易于電子信息工程專業(yè)的學生理解，而且也是電子信息工程師應該具備的基本知識，因此，筆者建議開設一些光電子器件的相關實驗課。由于光電子技術課程的總學時設置為48學時，所以建議理論教學為40學時，8學時為實驗教學(共4個實驗)。

第9篇：光學信息處理技術范文

【關鍵詞】光電科技 通信 能源 光電跟蹤測量 系統(tǒng)

由光的作用產(chǎn)生的電叫光電，是以光電子學為基礎，綜合利用光學、精密機械、電子學和計算機技術解決各種工程應用課題的技術學科。其信息載體正在由電磁波段擴展到光波段，從而使光電科學與光機電一體化技術的運用擴展至光信息獲取、傳輸、處理、記錄、存儲、顯示和傳感等的光電信息產(chǎn)業(yè)方向。

目前，關于光電領域的技術應用主要集中在精密檢測與光學成像方面。以光子計算機為理想代表的光波應用是光電最吸引人的地方，但是要達到這一目標，還需時日。

一、光電涉及的范圍

光電行業(yè)在近展的涉及面也逐漸擴大，其中，在光通訊、激光、光電顯示、光學、太陽能光伏、電子工程、物流網(wǎng)等領域發(fā)展的比較明顯，并逐漸向更廣的空間滲透。

二、光電效應

光照射到某些物質(zhì)上，引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化，這類光致電變的現(xiàn)象被人們統(tǒng)稱為光電效應。一般來說，金屬表面在光輻照作用下發(fā)射電子的效應，發(fā)射出來的電子叫做光電子。光波長小于某一臨界值時方能發(fā)射電子，即極限波長，對應的光的頻率叫做極限頻率。臨界值取決于金屬材料，而發(fā)射電子的能量取決于光的波長，與光強度無關。事實是，只要光的頻率高于金屬的極限頻率，光的亮度無論強弱，光子的產(chǎn)生都幾乎都是瞬時的，不超過十的負九次方秒。因此，光是由與波長有關的嚴格規(guī)定的能量單位（即光子或光量子）所組成。光電效應由德國物理學家赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)，對發(fā)展量子理論起了根本性作用，在光的照射下，使物體中的電子脫出的現(xiàn)象叫做光電效應（Photoelectric effect）。

光電效應分為光電子發(fā)射、光電導效應和光生伏打效應。前一種現(xiàn)象發(fā)生在物體表面，又稱外光電效應。后兩種現(xiàn)象發(fā)生在物體內(nèi)部，稱為內(nèi)光電效應。

光電效應里，電子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金屬表面射出，與光照方向無關，光是電磁波，但是光是高頻震蕩的正交電磁場，振幅很小，不會對電子射出方向產(chǎn)生影響。

三、光電跟蹤測量

光電科技是結(jié)合光學、電子與電機的尖端科技，近十年來技術突破發(fā)展迅速，隨著產(chǎn)品不斷的推陳出新，其應用層面擴展至通訊、信息、生化、醫(yī)療、能源、民生等工業(yè)，光電產(chǎn)業(yè)已成為眾所矚目的明星產(chǎn)業(yè)，未來隨著光電在通訊、網(wǎng)絡、多媒體等扮演核心技術角色，可以預見21世紀將是光電的世紀。

光電測量系統(tǒng)是采用光學原理采集飛行目標信息，經(jīng)處理得到所需的彈道參數(shù)與目標特性參數(shù)，并獲取飛行實況圖像資料的專用測量系統(tǒng)，是導彈測控系統(tǒng)的重要組成部分。

光電跟蹤測量系統(tǒng)主要包括兩大部分：跟蹤系統(tǒng)和光電測量系統(tǒng)。但是由于對系統(tǒng)的作用和功能要求不同，不同種類的光電跟蹤測量系統(tǒng)，其組成不同，即使是同一種類的光電跟蹤測量系統(tǒng)，由于用途不同，要完成的測量任務的差別，其組成也會有所差異。

四、光電跟蹤系統(tǒng)的發(fā)展

光電跟蹤測量系統(tǒng)，在導彈和航天器的試驗中，已成為有多種功能和高精度的跟蹤測量手段，國外的導彈航天靶場很重視靶場光電跟蹤測量系統(tǒng)的建設和發(fā)展，其設備的型號品種多、數(shù)量多、測量精度高、更新?lián)Q代快，使用的光波波段有紫外、可見光、紅外；測量平臺除了陸基光電跟蹤測量設備外，還有艦載的、機載的、星載的；作用距離有近程幾百米、幾千米的，遠程幾百千米到上千千米，還有幾萬千米光電深空監(jiān)視系統(tǒng)等。

據(jù)20世紀70年代初統(tǒng)計，美國太平洋導彈靶場的光電跟蹤測量設備有近100臺（其中電影經(jīng)緯儀23臺、電影望遠鏡3臺、機動光學跟蹤架11臺、高速攝影機及其他類型光電跟蹤測量設備60多臺）。大西洋導彈靶場的光電跟蹤測量設備也不少，僅次于太平洋導彈靶場。白沙導彈靶場是世界上光電跟蹤測量設備配置最好的靶場之一，光電跟蹤站達110多個。

在跟蹤運動目標能力方面，國外靶場光電跟蹤測量系統(tǒng)的提法上與國內(nèi)有所不同，一般只有跟蹤角逮度、角加速度和跟蹤精度；而不區(qū)分工作角速度、工作角加速度與最大角速度、最大角加速度。

我國早期的靶場光測儀器是KT-50電影經(jīng)緯儀（蘇聯(lián)造），以及20世紀50年代末我國自行研制生產(chǎn)的第一臺光電經(jīng)緯儀，電影經(jīng)緯儀，目前它們在靶場光測儀器中已被淘汰。最近幾年來，根據(jù)導彈航天飛行試驗的需求，我國研制了多種系列的光電跟蹤測量設備，并對早期研制的光電跟蹤測量設備進行了更新改造和完善提高，可基本滿足飛行試驗任務的需要。我國自行研制的靶場光電跟蹤測量設備，其總體性能和主要技術指標與國外同類產(chǎn)品相當，并具有一定的特色。但在精密跟蹤、自適應技術應用、激光雷達、遠距離目標探測、目標物理特性測量技術及其自動化程度等方面還有一定的差距。今后需要加強這方面的預先研究和試驗，加速新技術和新測量體制在光電跟蹤測量設備中的應用，研制更好、更先進的靶場光電跟蹤測量設備。

綜上所述，今后光電跟蹤測量系統(tǒng)應向自動化、智能化、數(shù)字化、高測量精度、高可靠性、遠距離實時測量方向發(fā)展。

參考文獻：

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