行业动态

浅议光电检测技术在仪器中的作用

  1.概论
  
  世界已进入信息时代,人们在利用信息的过程中,首先要解决的就是获取可靠的信息,因此传感器技术越来越受到人们的重视。而随着传感器技术的发展,传感器所要面向的应用范围从纳米尺度到天文尺度两段都在不断扩展,精密测量技术已经得到了越来越多的研究和重视,这就使得作为现代精密测量的核心技术的光电检测技术的重要性与日俱增,因为传统的检测方法已经无法满足这些工作条件下的特殊要求。因此,光电检测技术的教学和研究已越来越受到国内为高等院校、科研机构和相关企业的重视。
  
  现在一起科学技术是机械、光学、电学、计算机以及控制技术的综合化,光、机、电、算一体化已经成为仪器发展的趋势。传感器的微型化、纳米技术的发展,也对现代精密测量技术提出了越来越高的要求。在这种情况下,光电检测技术的重要性越来越明显。然而,在目前的测控技术月仪器体系中,光电检测技术的重要性并没有得到足够的重视。本文首先介绍了现代精密测量技术的发展现状,随之介绍了光电检测技术的基本内容及其面临的问题,最后提出应当突出光电检测技术的重要性,使之在测控技术与仪器专业体系中占有重要地位。
  
  2.现代精密测量技术的发展现状
  
  现代精密测量技术是一门集光学、电子、传感器、图像、制造机计算机技术为一体的综合性交叉学科,涉及广泛的学科领域,它的发展需要众多相关学科的支持。在现代工业制造技术和科学研究中,测量仪器具有精密化、集成化、智能化的发展趋势。
  
  科学技术向微小领域发展,由毫米级、微米级继而涉足到纳米技术,即微/纳米技术。微/纳米技术研究和探测物质结构的功能尺寸与分辨能力达到微米至纳米级尺度,使人类在改造自然方面深入原子、分子级纳米层次。
  
  纳米级加工技术可分为加工精度和加工尺度两方面。加工精度由本世纪初的较高精度微米级发展到现在的几个纳米数量级。金刚石车床加工的超精密衍射光栅精度已达1nm,实验室已经可以制作10nm以下的线、柱、槽。
  
  在这一大背景下,传统的测量方式已经很难发挥大的作用。因此,与精密测量技术的发展需求相对应,光电检测技术得到了越来越多的重视和应用。由于光电检测技术在工业测控、精密测量和计量方面的重要作用,特别是随着社会对产品质量意识的逐步提高。
  
  3.测控技术与以其专业及其只是结构组成
  
  测控技术与仪器技术隶属于信息技术领域的仪器科学与技术学科,其内容主要涉及测量控制与仪器仪表技术领域。随着科学技术尤其是电子信息技术的飞速发展,测量控制欲仪器仪表技术领域也发生了很大的变化。其自身结构已从单纯机械结构或机电结合或机光电结合的结构发展成为集传感技术、计算机技术、电子技术、现代光学、精密机械等多种高新技术于一身的系统,其用途也从单纯数据采集发展为集数据采集、信号传输、信号处理以及控制为一体的测控国产。特别是进入21世纪以来,随着计算机网络技术、软件技术、微纳米技术的发展,测量控制与仪器仪表呈现出虚拟化、网络化和微型化的发展趋势,从而使仪器科学与技术学科的多学科综合及多系统集成的属性越来越明显。
  
  由此可见,测控技术与仪器专业的学生其知识面必须比较宽,横跨了传感器、通讯、控制、计算机等多方面的内容。
  
  4.光电检测技术的简介技术的业务培养目标是:培养具备精密仪器设计制造以及测量与控制方面基础知识与应用能力,能在国民经济各个部门从事测量与控制领域内有关技术、仪器与系统的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面的工程技术人才。
  
  技术的业务培养要求是:主要学习精密仪器的光学、机械与电子学基础理论、测量与孔子理论和有关测控仪器的设计方法,手奥现代测控技术和仪器应用的训练,具有本专业测控技术及仪器系统的应用级设计开发能力。
  
  5.光电检测技术的基本内容及其面临的问题
  
  光电检测技术是测控技术与仪器专业能使技术人员了解和掌握光电转换的基本原理及光电检测技术所必须的各种知识,了解和掌握常用光电测量方法及常用测量仪器的使用,具备进行各种基本光电测量所需技能和设计简单光电检测电路的能力。
  
  光电检测技术基本内容包括三方面的内容。
  
  1)掌握与光电技术有关的基础知识、基本原理和基础效应。如:阴极光电效应,半导体光电效应,PN结的光电效应:光电池及光电二三极管工作原理,光电成像原理,CCD工作原理,直接检测的典型光路。
  
  2)理解光电技术的基本应用。了解常用光电器件如光电培正管、摄像管、CCD器件、光电池、光电二三极管等的特性参数。了解基本光电检测系统的主要参数。
  
  3)了解光电检测的基本方法及光电检测电路的设计思想。了解光电技术的发展及广泛应用。掌握各种基本光电检测方法的有关技术。
  
  6.光电检测技术在测控技术与仪器专业体系中的作用综上所述,《光电检测技术》课程在测量控制与仪器仪表技术领域的重要性在不断增加。然而,在目前的测控技术与仪器专业课程体系中,《光电检测技术》课程的重要性并没有得到足够的重视。因此,我们需要对《光电检测技术》在测控技术与仪器专业课程体系中的作用进行重新认识。
  
  光电检测技术在测控技术与仪器专业课程体系中的作用可以概括为四个字:承前启后。“承前”是指光电检测技术是传感器技术、工程光学、测控电路等内容的深入和拓展,“启后”则是指光电检测技术的内容是后续如光电仪器设计、智能仪器设计等环节的重要知识基础。没有对光电检测技术知识的良好掌握,要实现对各种现代精密测量技术的整体把握、实现符合要求的具有良好性能价格比的精密测量系统是不可能的。
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