光电技术论文范例

一、纳米光电子的相关概念

纳米光电子主要是研究在所有纳米结构中各个电子以及光子存在的相互作用。将光电子以及纳米电子的相关技术相互结合共同组成了纳米光电子技术。传统的半导体硅并不具备发光的基本功能，但是引进了纳米技术以后，能够发出一种非常耀眼的光，同时开设了一门新兴的纳米光电子。

二、纳米光电子技术的发展

新时代的纳米电子技术能够快速的制作各种单电子存储，同时还可以制作一些非常精巧完美的微电子机械以及电机械系统。随着现代纳米技术的不断进步与发展，集成电路也将成为一种比较先进的半导体器件，并成为了未来发展的新方向。如今的信息社会对于所有使用的集成电路具有的集成度的各种要求也逐渐增高，这就导致人们不断突破尺寸具有的极限途径。在新的社会形势下，纳米电子以及纳米电子光技术应运而生，并成为了半导体科学以及各种工程研究的重要领先技术。光电子技术属于电子技术以及光电子技术的结合体。二十世纪以后，光电子技术逐渐发展，并取得了一定的进步。将光电子技术以及纳米技术巧妙的相互融合最终形成了纳米光电子技术，成为了未来电子技术不断发展的新领域。如今的二十一世纪，也为光电子技术以及纳米光电子技术发展提供了新的机遇。

三、纳米光电子各个器件的具体分类

3.1纳米光电技术探测器

如今的纳米光电技术探测器主要是利用纳米光电子的基本材料进而不断发展而来。这种微型的探测器主要由纳米丝以及各种纳米棒共同组成，例如，超高灵敏度红外探测器等。

随着人类对健康越来越重视，医药行业将成为21世纪最具增长潜力的行业之一。医药行业的快速发展，不仅依靠于高超的医疗技术，也得益于医疗机械的快速发展。当前，随着工业自动化技术的不断发展，制药企业对制药设备制造业提出了很高的要求，对制药生产线的装瓶和计数精度提出了严格的要求。自动装瓶的工作过程是将空药瓶转移到自动计数机上。精确计数后，药瓶将被转移到标签和棉塞上，最后被送至自动封盖过程以进行瓶盖密封。在整条装瓶、包装自动化生产过程中，除了自动计数之后，其他的自动工序效率以及准确率都是比较高的，因此，自动计数数粒机是整条包装生产过程中关键环节和关键设备。而且，对于药品企业来说，药品的质量至关重要，人工计数装瓶的低效检测工作不但违反了GMP标准还不利用药品企业的全面长远发展。因此，本设计在满足《制药装备》行业标准的情况下，使用单片机和FGGA构成双核控制器技术，在达到卫生标准的前提下，提高药品装瓶的准确率和速度。

一、现有数粒机计数方法及关键技术

目前，药品的计数方法通常采用光电计数。近几年，随着计算机技术与单片机、FPGA技术的融合发展，通过单片机、FPGA技术等加快药品计数的速度，再辅助计算机触摸屏技术对计数的数据进行分析处理，可以极大地减轻相关科研人员的工作量，提高检测精度。MagillPJ引入了先进的小型光电计数系统，使其具有自动增益控制的优点，具有稳定的频率调节光并能抵抗各种干扰，保证了整个系统的准确性。TroupGJ在两个独立理想的激光模式计算其强度概率分布和声子计数分布，相比之前的方法该方法的计数准确了得到了提升。ChenY采用自调节能力和高灵敏度的程控自动补偿功能使窄脉冲间隔和双光子峰减小，达到了计数效率的提高。CooperEB用光电设备对移动的物品进行计数并根据颜色对其进行分类。曲兴华等利用激光器和光电管设计了激光光电传感器，在线式光电自动计数仪，能对激光光源进行缩束准直，解决了小工件计数的难点。综上所述，基于光电式数粒技术目前使用研究方法教多、表达类型多，更能很好的达到计数准确和稳定，因而成为当前的研究热点。为了提高数粒机系统的计数准确度和计数速度，本论文提出基于FPGA的双层光电数粒机计数系统。

二、双层光电计数数粒机的工作原理

双层光电计数数粒机包括光电发射模块和光电接收模块，其中光电发射板模块在设计上实现两组同板，光电接收板模块在设计上实现两组异板。根据要检测药品的最小直径，通过模拟测试调整光电发射模块和光电接收模块之间的联系，最后确定每个通道电眼采集宽度。在设计上，电眼模块中的接收模块和控制模块设计在一起，同时为了简化电路的设计，节省硬件资源，并在硬件上改变以往数字电路的冗杂设计方式，改用CPLD集中处理，并行处理数据。控制信号的输出和检测信号的输入同步进行，由电眼控制模块上的CPLD的I/O口进行信息采集，整理，把药粒通过上下的时间，与通过时间，经过计算与整形转换为bit的单线信号传输到主控制模块，由主控制模块上的FPGA通过消隐延时进行计算，通过查表等方式计算出药粒的状态，数量，直径，延时插板时间进行二次数据整合，最终确定每个电眼模块的工作状态，记录下落药品的数量同时控制插板气缸与踢废信号，同时负责与上位机通讯，传出必要的上位机信号和上位机的设置所用数据。在计数中剔废药瓶是根据药品通过上层光电时间、通过下层光电时间，通过上下光电之间距离的时间，先通过上下通过时间计算出初速度，再计算出上通过速度与下通过速度，速度*时间计算出上检测药丸直径和下检测药丸直径，在合乎标准时取平均值给出计算药丸直径，否择给出踢废信号。

三、系统电路设计

3.1主控核心模块。系统的主控核心模块是以单片机和FPGA进行的，主要接收双层光电检测模块的数据并进行处理，同时还与上位机进行通信，将所计的药品数量结果发送到上位机中，随时掌握药品的数量。主控核心模块还要能够设定计数标准参数和设备的工作模式。经验证分析，最终选择了采用型号为STC8A8K64SA12的单片机和型号为EP3C5E144C8N的FPGA为核心，建立一个基于计算机总线的双核控制系统。

摘要:针对信息光电子学课程教学中存在的“实践环节缺乏”、“教学模式单一”的现状,系统研究该课程仿真案例教学平台的建设与实践,通过拆分“信息光电子学”课程重难点形成层次化教学内容,利用虚拟仿真软件开发应用于该课程的仿真实验与案例教学微课资源,促进理论与实践一体化,借助翻转课堂开展仿真案例教学平台实践,强化学生自主学习与知识应用.实践表明,仿真案例教学平台的建设不但很好解决了理论与实践脱节的问题,还能充分调动学生的学习兴趣,培养学生的科研创新能力.

关键词:信息光电子学;虚拟仿真技术;案例教学;微课;翻转课堂

0引言

案例教学是指借用经典性和针对性的案例指导教学的一种开放互动的教学方式[1~4],它主要以学生为主体,通过“思考创见”的方式来提升学生的学习能力.这种案例教学方式注重师生双向交流,能调动学生学习主动性,易于学习和理解,已被许多高校列入教学改革计划.随着虚拟仿真技术的迅猛发展,仿真案例教学也应运而生.仿真案例教学是将虚拟仿真技术引入案例教学中的一种教学模式[5~6].相比于传统的案例教学,仿真案例教学不仅内容丰富灵活,更重要的是它解决了实验受硬件设备条件和场地限制的问题,弥补了实验的空白.同时,仿真案例教学将抽象的理论知识与可视的图形相结合,也便于学生理解理论知识.近年来,很多高校提出对仿真案例教学进行改革,如中国石油大学对“渗流物理实验”的仿真案例教学模式进行探索[7],安徽理工大学对单片机原理及接口技术的仿真案例教学模式进行研究实践[8].本课题组也开展了信号与系统的仿真案例教学研究应用[9~10],突出对学生理论和实践的培养,强调理论与实践的相互联系,在教学方面取得了显著成效.目前,仿真案例教学的改革与实践在本科生课程中进行得比较多,在研究生课程中的探索较少,但仿真案例教学对改革理论性较强的研究生课程教学有着至关重要的作用,故需对此进行研究.信息光电子学是一门在研究光与物质相互作用的过程中发展起来的新兴课程,具有基础理论与前沿研究相结合的特点,是信息与通信工程学科“光通信与信息器件方向”研究生从事研究和开发工作所必须掌握的专业基础课程.信息光电子学课程包含许多复杂的数学公式推导,具有“较强的理论性”;只有理论授课环节,从而导致“理论与实践脱节”;教学模式也是以教师在课堂上传授知识、学生被动接收知识为主,导致“教学方式比较单一”.这些问题阻碍了研究生在本课程学习中主观能动性的发挥.为了改变信息光电子学的“教难学更难”的教学现状,本文拟基于虚拟仿真软件设计教学案例微课,建立理论与实践一体化的信息光电子学仿真案例教学平台,并在此基础上开展翻转课堂的教学实践,充分强化学生在学习过程中的主体地位,促进教学过程中理论、实践与科研的有机融合.

1建设仿真案例教学平台,实现理论与实践的交融

信息光电子学课程全面介绍了光电子系统信息传递与处理各个环节的基本概念、基本原理与基础应用.这门课程知识点众多,内容复杂抽象.为了使学生更好地学习这门课程,首先对信息光电子学课程内容进行研究和拆分,确定每个章节的重点和框架,具体如图1所示.按照信息的传输处理环节将信息光电子学分为“光源”、“信息加载”、“光信息传输”、“光信号接收”、“光信息处理储存”五个部分.“光源”部分主要包括“激光原理与技术”,讲述光源的种类和激光的产生.“信息加载”部分主要包括“光信息系统的信号加载与控制”,讲述光的调制,为学习光传输打下基础.“光信号传输”包括“光学基础知识与光场传播规律”和“光波导技术基础”两部分,主要讲解光信号的传输规律和传输通道.“光信号接收”部分包括“光电探测技术”和“光电显示技术”两部分,详细描述提取以及转换电信号的各环节.“光信号处理储存”部分包括“光盘与光储存技术”,讲述对接收到的信号进行记录与储存的过程.在对信息光电子学课程内容进行研究和拆解分析之后,针对本课程教学存在“理论与公式较多”、“缺乏实验教学环节”等问题,构建如图2所示仿真案例教学平台方案,加强学生在学习过程中理论与实践的联系.该仿真案例教学平台主要思想是,针对拆解知识点利用仿真技术设计出虚拟实验微课,模糊理论教学和实践教学的界限,将理论教学和实践教学真正融为一体.通过认真研究教材,挖掘光电方向的实验室资源,同时结合国内外信息光电子学的最新研究动态,基于Matlab和Mathematica等仿真软件设计出包括“麦克斯韦方程组”、“高斯光束”、“偏振光学”、“平面光波导”、“光纤”、“光子自旋霍尔效应”等核心内容的虚拟实验微课及其配套内容.这些仿真案例教学既利用虚拟实验加深了对课程重难点内容的理解,又借助学科实验室资源开发了实物实验,弥补了实物实验环节的空白,将教与学融为一体.因此应用这种仿真案例教学平台,很好地解决了教学模式单一的问题,又使得理论与实践相结合,提高了学生的科研能力.接下来,以“麦克斯韦方程组”教学为例,简要说明仿真案例教学平台微课资源的开发思路.“麦克斯韦方程组”是理解宏观电磁现象的核心内容,在信息光电子学课程中属于重难点,学生仅从方程组的形式上难以将麦克斯韦方程组的理论与实际应用相联系.从理论知识出发,我们设计了电磁场在均匀介质中传输的仿真实验,并在仿真软件Matlab中利用时域有限差分算法对均匀介质中的麦克斯韦方程组进行求解,不同时刻的场强分布如图3所示.图3动态描述出点光源在这种介质中的传输情况,也可以形象地反映介质参数和光源设置改变后的传输特性,结合国内外“麦克斯韦方程组”的最新研究动态,将其制作成仿真案例教学微课.这样使得研究生可以更全面更形象地理解麦克斯韦方程组,更好地将课程与科研结合,提升自身的主观能动性.

2借助翻转课堂模式,培养学习的主观能动性

提升科技期刊质量，办出精品期刊，是每个编辑的义务和责任，高质量的稿件是期刊生存的基础，高素质的作者群则是高质量稿件的保障。在建设、挖掘和培养科技期刊的核心作者群方面，众多期刊采取了适合自身实际的有效措施，并取得了良好的效果。例如:文献［1］提出按“投稿量、贡献率、忠诚度”界定期刊的核心作者，既要重视已有的作者群，还要拓展潜在的作者群;文献［2］提出“学报应重视大学生作者群”;文献［3-5］认为应重视研究生作者的培养;文献［6-7］还提出可通过网络数据库等分析和查找有高学术影响力的作者群。《红外技术》是我国光电子领域科技期刊中创刊最早的刊物之一，立足科研、全面反映“红外及夜视技术”的国内外研究进展及其在国防、工农业及国民经济各领域的应用情况。根据《红外技术》的办刊宗旨及目前来稿现状，本文以刊物拓展作者群的实践提出:在拓展行业领域中从事基础应用研究的作者群的同时，还应拓展生产部门中的产研结合型作者群，将最新技术及创新成果及时地呈现给读者，以期逐步改变科技期刊落后于科技和产业发展的现状［8］。

1《红外技术》作者群现状

近年来，随着我国科技的进步和发展，光电领域科技队伍日益壮大，《红外技术》的自投稿数量呈现增长趋势，投稿作者来自科研院所，地方高校，军事高校，国有、民营企业等。经过对稿件的归纳和分析，发现稿件和作者群呈现如下特点:1)涉及交叉学科的稿件多，优势学科文章数量不多;2)第一作者中硕士研究生较多，中、青年专家少。虽然目前我刊稿件数量充足，但高质量的文章及优秀的作者群仍是迫切需要的，基于这种现状，办刊人员不能坐等来稿，应变被动服务为主动服务，拓展和完善作者群，使期刊与科技进步紧密互动，推动红外及夜视技术的发展。

2拓展作者群的策略及实践

2．1走进优势学科实验室组织稿件，拓展科研人员作者群

研究所和高校的研发人员，是重要产学研结合型任务、重点预研、基金项目的承担者和参与者。期刊编辑应及时了解和跟踪项目研制进程，与承担或参与项目的研发人员保持紧密互动，并在其中发展撰写论文能力强又对论文有需求的作者群，同研发团队约定稿件计划，使期刊的稿件能围绕项目研制的进程，以便及时地将其项目研发中的新技术、新方法、新思路等研究成果呈现在刊物上。从2013年至今，《红外技术》编辑部先后在主办单位通过拜访院士工作站，云南省专家工作站，夜视技术研究院，微光夜视技术重点实验室等研发部门向部分技术骨干和科技带头人组稿。此外还走出主办单位，分别走访了中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室、南京理工大学光电技术实验室等，了解其项目研究进展，并向其项目负责人约稿。组稿对象中有的是“千人计划”的入选者，有的是学科领军人物，还有海外归来的学者，他们年富力强，学术思想活跃，学术见解独到。编辑部对其来稿建立了快速发表的“绿色通道”，力争将其创新成果在本刊首发，从而使刊物围绕着光电领域的重点型号任务及重大科研攻关项目，使刊物报道的内容尽量紧跟科技的进步。例如:2016年编辑部特约的专家稿“数字化红外焦平面技术”中报道的读出电路技术是探测器和所有信号处理都在数字域完成的红外热成像技术，是国际上最先进的新一代红外焦平面技术［9］，《红外技术》对此稿件实现了首发。《红外技术》主办单位昆明物理研究所拥有光学工程硕士、博士一级学科学位授予权和博士后科研工作站，所招研究生中既包括有工作经验的在职人员，也包括在校毕业生，他们都在科研岗位上边学习边参与课题的研发，课题和科研项目紧密相关，其课题论文也成为我刊关注的方向之一，每年编辑部都参加研究生的开题报告、中期检查汇报及论文答辩，从中择优选出适合的稿件发表。

2．2到生产线，拓展产研结合型作者群

本文作者：刘雁 蓝岚翎 许云丽 曾曙光 李晶 王飞 黄瑶 单位：三峡大学理学院 三峡大学文学与传媒学院

全世界光电子技术产业的市场规模己达1万亿美元，国外光电子产业主要集中在美国、西欧和日本等国家和地区。近十年来，中国光电子技术产品市场的年增长率始终保持两位数的高速增长。随着信息光电子技术、激光加工、激光医疗、显示、照明等光电技术的快速发展，我国已经形成市场可观、发展潜力巨大的光电子产业。2006年，《国家信息产业科技发展“十一五”规划和2020年中长期规划纲要》明确提出，未来5～15年15个领域发展的重点技术中就包括了光电子技术，声明要重点发展激光器、光电探测器、光传输和光传感设备、微光机电系统、半导体照明等产品。[6]2010年10月，国务院正式《国务院关于加快培育发展战略性新兴产业的决定》，进一步明确了光电产业是战略性新兴产业的重要组成部分，包括新型显示器件、LED等在内的细分产业都在国家战略性新兴产业规划中明确提到。[7]可见，在光电产业相关技术和生产能力快速提高的情况下，对光信息科学与技术专业人才的需求量也将逐年增大。

光信息科学与技术具有旺盛的生命力，处于高速发展时期。目前，在光通信、光电检测、光电照明、光学元件与系统、光伏产业、激光技术、光学设计、光学材料等方面都有广阔的应用前景，对社会的发展和贡献不可估量。作为高校，除了科研、教学，还要服务于社会，服务地方经济发展，这些不仅体现在科学研究和教师兼职方面，也体现在人才培养目标和方案上。光信息科学与技术同光学、机械、电子、材料、计算机、自动控制等多学科的知识息息相关，但也不能面面俱到，所以十分有必要结合当地企业的发展，调整学科的发展、人才培养计划，为地方经济服务，加强科学研究，引领社会的发展。三峡大学地处湖北省域副中心城市的宜昌，经济活跃，交通方便。现在高铁开通后，宜昌到武汉的时间已经减少到2小时左右。随着国内光电照明、太阳能、光电显示产业如火如荼地发展。宜昌太阳能、光电照明等光电企业也有较大的发展，如中国南玻集团宜昌南玻硅材料有限公司（一期项目已累计投资20多亿元，专门从事高纯多晶硅材料、太阳能硅片及电池片生产的大型制造企业）等等一大批光电企业。这些企业主要集中在光伏产业、节能照明、LED、光学冷加工等方面。这些光电企业有着旺盛的人员需求，对本专业产业人才的培养具有十分重要的意义。2011年出台的《宜昌市科技发展“十二五”规划（2011至2015年）》明确提出，在节能环保领域的发展方向要围绕光电子产业核心技术开发，抢占背景光源行业技术创新制高点，加快液晶照明灯、LED背光源及照明产业化。围绕太阳能技术开发，加快太阳能热水系统产品系列开发及产业化。[8]由此可见，在地方政府的扶持下光电子相关产业会得到快速发展，这些都为光信息科学与技术专业结合本地进行产业人才培养提供了难得的机遇。根据三峡大学理学院发展的需要，结合产业的蓬勃发展，产业人才培养措施如下：

改革本科教学培养方案，加强专业基础理论学习，巩固专业思想教育光信息科学与技术专业需要学生在系统、扎实的理论基础和在光电子技术、光通信及应用等方面具有较宽广的专业知识、较强实践动手能力，并成为在电光源、光学设计、光学材料、光纤通信等专业领域中的一个或两个方向具有特色的人才。毕业生能在光信息技术产业及其相关领域从事信息科学与技术的研究、设计、集成及开发、制造、技术管理等方面工作的应用型人才。因此要加强几何光学中的光学设计、模拟电子技术数字电子技术课程设计、嵌入式系统、光电检测技术、机械原理和设计等课程的实践环节，同时要加强专业思想教育，了解社会发展的动态，密切了解光电信息的最新发展和应用，掌握一些主流软件的应用。另外，为了使培养方案切合社会发展的实际，我们广泛征求本地企业的意见，积极邀请了相关企业参与了光信息科学与技术专业培养方案的修订工作。

加大力度开展实验教学，开足基本实验，充分利用专业实验，开展创新实践要加强实践的教学，更新教学设备和教学内容，加强电路设计和光学设计方面的实践教学，充实实验室设备，培养学生的实践能力。条件允许的情况下，将安排学生到实习基地完成相关实验。另外，创新实验室的设立为学生创新实践的培养提供了良好的工作平台。虽然这个方面的工作才刚开始，但是已经受到学生的积极评价。

拓展实习基地的实践教学，提升专业技能在目前联系的实习基地基础上，增强与当地光电企业联系，经常参观了解企业的发展和社会需求，同时能争取进入相关企业实习，锻炼培养专业能力。我们已经同宜昌劲森光电（主要从事液晶背景光源、CCFL液晶民用照明及LED民用照明开发、制造、销售的高新技术企业）、中船重工388厂（光学冷加工、光电系统）、匡通照明（LED封装）等相关的光电企业建立了实质的合作关系。陆续有学生进入上述企业实习，一些优秀的学生也相继进入这些企业工作。教师参与了劲森照明新型节能灯具的开发。与匡通照明组建了联合的工程试验中心，投入1000万元左右，很快试验设备就将到位。这些不仅仅提高了教师的科研能力，反过来又提高了教师的教学水平，同时也为本专业的学生实习提供了一个良好的实践平台。实习基地的建立是一个长期的过程，需要与生产企业进行有效地沟通，制订实习项目，并且跟踪学生对实习的反馈，建立有效的实习效果的评估体制，保证学生的生产实践能力得到实质的训练。学生实习基地的进一步拓展一直是迫切的需要，多方位多角度的实习训练对学生实践能力的培养有利，有助于学生进一步深刻了解产业界对本专业的要求，反过来会激励学生对本专业的学习欲望。

人才培养与科研开发相结合人才培养能力与科研能力息息相关，科研不仅能提高教师的教学能力，也增强学生对专业的信心。在横向科研项目上，尽可能让部分能力强的学生参与进来，直接培养学生的专业技能。实践证明，学生参与科研项目是培养学生实践能力的及其有效的手段。比如学生的毕业论文有些涉及到大坝光纤传感、节能灯设计等实践性很强的课题。鼓励学生申请学校针对学生的创新基金项目，虽然经费不多，但是对学生实践能力、创新能力的培养是十分有益的，同时也提高了学生参与科研的热情。随着相关科研能力的快速提高，可以预见未来的几年内，伴随着学生进入实验室，至少有一部分本科生的科研能力也会得到极大的提高。#p#分页标题#e#

一、教材的选用以及教学内容的局部调整

教材的选择应符合我院专业培养的要求并且应具有光电工程的专业特色，针对后续专业课程如“光电检测技术”、“光学测量”、“自动控制原理”等要求学生具备一定的检测技术方面的知识，再加上我院学生整体上电路方面的知识相对薄弱的特点，经过更换几次教材，最后我们选定的是自编的《传感与检测原理》。根据教学大纲32个课时的要求，我们对教学内容做了如下调整：适当控制光电传感器的学时，避免与光电检测技术课程重复的内容（如光电导、光生伏特器件等），结合专业特色，增加一些新型的传感器的介绍比如红外探测器、图像传感器、智能传感器等。一方面使光电学院的学生能够及时了解当下热门传感器的发展动态，其能达到的性能指标，以及一些新型的传感器的发展，紧跟时展，为学生在以后的毕业设计奠定一定的检测技术方面的基础，对专业知识的完善起到一定的辅助作用。结合专业特点，突出知识体系的重点和难点，特别是针对光电学院的学生以后做毕业论文或工作中可能会遇到的传感器（如光纤传感器、霍尔传感器等）做重点详细的介绍。

二、教学方法的改革探索

按照课程大纲的要求，在讲授过程中，分别介绍了应变式、电容式、电感式、压电式、霍尔式、光纤、CCD、温度传感器等一些经典传感器的基本原理、特性、测量电路及其应用。各种传感器章节相对独立，可以适当地调整讲授的顺序。传感器的讲授基本遵循从组成结构、工作原理、分类、等效电路、特性参数到应用这一思路。另外结合较常见的被测量，教师适当地总结归纳常用的传感器的使用要点及其选择依据，如都是测量位移的传感器，应变式传感器、电容式传感器或电感式传感器在使用的时候区别在哪；又比如都是做开关，电容式传感器和电感式传感器在原理上是否有区别，等等。以前我校的教学模式是以课堂讲授为主，根据教学内容开设少量的验证性试验。这种教学模式过于注重原理的分析，学生只是机械化地记住了传感器的一些基本概念和工作原理，但是当要解决实际问题时却感觉无从下手，缺乏对传感器的直观认识，甚至有学生体会不到传感器的实际应用价值。鉴于此，我们有必要对传统的教学模式进行探讨，通过教学方法、教学模式的改革让学生切身感受到将“传感与检测技术”的知识学以致用的快乐，实现传统教学方法所未能达到的效果。

1.调动学生的积极性，激发学生学习的兴趣。

教学方法改革的一个关键问题就是如何吸引学生的注意力，培养学生对课程的学习兴趣。在《传感器与检测原理》课程的教学过程中，我们通过平时生活中比较常见的现象来引出相应的教学内容，如通过对吊扇和空调的对比，举出温度传感器的作用；又如教室里的自动感应灯、审讯室的监听设备、家用的电磁炉都是怎样工作的；又如医学上的进步：X照影技术、内窥镜手术等如何实施；机器人如何识别周围环境；最新研制的无人驾驶汽车怎么实现在高速路上的行驶；等等。通过分析吊扇和空调工作原理的区别，引出传感器的重要性。这些实例大大激发了学生的学习兴趣，使学生认识到了学习该课程的重要性，为学生学习该课程后续内容作了准备。

2.充分运用现代教学手段合理使用教具。

摘要：本文针对在生产过程中出现的烟包包装材料缺陷的质量问题，分析其产生的原因和位置并提出了解决方案。设计开发一个由高精度颜色传感器和可编程序控制器（PLC）等组成的的质量检测系统，通过该系统实现两个功能：第一，检测烟包是否为缺陷烟包；第二，如果烟包为缺陷烟包，则将信息通过传感器传送给PLC，经过PLC的程序运算后驱动剔除装置将缺陷烟包剔除。通过后续调整使该系统工作稳定，能准确识别缺陷烟包并将其剔除，避免进入下一道工序，提升产品质量与生产效率。

关键词：PLC；高精度颜色检测；光电传感器

1绪论

1.1研究背景。（1）包装的重要性。卷烟包装材料是将烟支包装成盒装、条装、箱装卷烟的材料，由于是产品的外包装，其图案、颜色等因素会给消费者留下非常重要的第一印象，所以，必须对包装材料的质量严格把关，以保证卷烟外观质量的稳定性。（2）GD系列包装机存在的问题。我厂目前在用的包装机均为意大利GD公司设计、上海烟机厂制造的GD系列包装机组，具有设计合理、控制稳定、工作可靠等优点。但是，在实际生产过程中，也会偶然出现一些商标纸、内框纸等包装质量问题。由于这些包装材料是产品的外包装，会给消费者留下非常重要的第一印象，如果出现缺陷，将会严重影响企业、品牌形象。

1.2设计方案。针对包装质量缺陷，设备原机自带以及技术改造加装了很多相应的检测器，其中有一类是利用光电传感器对包装材料的颜色进行检测来实现区分合格与缺陷的目的。受机型生产年代、检测器发展、材料颜色等因素制约，特别是对于颜色接近、反光强烈的材料，目前，设备在用的光电式颜色传感器精度已不能满足产品质量的要求，造成缺陷烟包流入市场。因此，采用更高精度的颜色检测技术解决原有光电传感器精度低、误差大的局限，能够准确区分包装材料颜色差异，并通过控制系统将缺陷烟包准确剔除已成为当务之急。

2系统整体方案

2.1设计思路。我厂目前在用的GD系列包装机的颜色传感器主要利用生产过程中商标纸、内框纸等缺失或破损后会露出内框纸或铝箔纸甚至烟支的特点，采用光电颜色传感器作为检测元件对商标纸、内框纸及铝箔纸的颜色差异进行检测，达到识别缺陷的目的。但是，由于传统的颜色传感器受单色光波的限制，光谱波长单一，仅能检测出光强度的差异；而同色系的颜色只有很小的明暗差，光强度几乎没有差别，例如好猫（猴王磨砂）的商标纸、内框纸、铝箔纸，多个牌号的内框纸和铝箔纸均为金色（如图1），而且表面光滑、反光强烈，在用的颜色传感器根本无法精确区分它们之间颜色的差别。因此，本项目选择的传感器必须是高精度的颜色传感器，能够精确识别各种颜色之间的差异。本项目运用高精度颜色检测技术来解决GD系列包装机存在的商标纸、内框纸破损、丢失等质量缺陷，并由可编程控制器（PLC）进行数据处理后将缺陷烟包准确剔除。分为检测系统构建、传感器等部件选型、程序设计、安装调试等四步开展研究设计。核心内容是采用精确识别各种颜色差异的高精度颜色传感器，达到准确识别缺陷的目的。光电颜色传感器已经广泛应用于包装、装配等自动化设备中。烟草行业也大量使用光电颜色传感器进行生产在线监控。比如我们常见的KEYENCE系列、SICK系列、OMRON系列光电传感器等。这类传感器由于光谱波长单一，仅能依靠光强度差别进行分析对比，检测一种或两种颜色，并且对于特别接近的颜色区分效果不佳。

【摘要】伴随着时代的进步，科学的发展，电子信息技术也在不断的更新中。目前，各行各业都开始大量的使用电子信息材料。因此，也出现了很多弊端，就像电子材料中所包含的有害物质较多，且污染性多，并且损耗能源过大。所以，为了保证社会经济的低碳生活，必须对这些问题进行深入的剖析，找出解决的对策。此次论文主要探讨的是电子信息材料在低碳经济中的发展应用。

【关键词】电子信息材料;低碳经济;发展;应用

社会的发展速度越快，对自然界的伤害也就越大，而电子方面的材料对生活空气的污染也越来越严重。因此，必须要建立节能环保的生产概念，必须保证低碳生活，并且社会已经有了明确的态度，必须要控制污染，减少能源的浪费，做到经济环保。而伴随着时间的推移，电子信息材料的使用需求越来越大，进而影响了社会的生态平衡。那么，要想在这一种材料中实施低碳经济，如何去做呢？

一、电子信息材料在低碳经济中的发展

1、光电子材料。这种材料主要包含了液晶的元素，它在电子信息的生产中，使用非常的频繁。液晶的这种材料，主要是用于电器类的显示屏，而这一种材料可以在电流经过时，将液晶这种材料进行改变，并将其液晶的序列进行重新排布。而当再一次经过电流时，电气的显示屏是不会被屋外的光线穿透的，这也就符合了社会低碳经济的理念。曾经的电气显示屏，危害大，且消耗量也大。而如今的液晶显示屏，已经很好的解决了这些问题，并且还可以对显示屏的色度进行调和。另外，它还是一种非线性的材质，一般情况下，液晶的材料都是处于软凝聚的形式，所以，它才可以很好的进行光学反应中的折变反应，而对于电流较低时，电子设备就会发挥很强的功效，由此，可以看出，这一种材料在未来的发展中，占据重要的位置。而根据光学反应中的原理得知，要想影响液晶材料的性能，运用光学反应，对其进行干扰，让液晶的材料很好的对电气的显示屏进行反射。总的来说，就是将光电子材料的某一性质用到液晶材质中，研究出低碳的电子显示屏材料。因此，在未来科技的领域中，电子信息技术还是存在着很大的进步空间的，只有通过不断的完善它的不足之处，才能更好的满足社会的各项需求。2、集成电路和半导体。根据现在社会的需求，电子信息材料的集成电路和半导体，是非常重要的基础材料，主要属于多晶硅。而现在在各行各业中，使用最多的就是集成电路和半导体材料，就像现在的西门子，差不多改良后的西门子，都包含了这一种材料。它主要制作的流程就是将HCL也就是盐酸和纯度非常高的硅的粉末进行反应，并且在进行混合时，需要设定合适的温度，然后反应出三氯氢硅，再利电子信息材料在低碳经济中的发展应用□张鹏宇河北正定中学高三在校学生用化学中分馏的方法，进行提纯，最后再进行还原反应的操作，获取纯度更高的多晶硅。它便是以后电子信息材料中不可获取的元素。并且，西门子还通过集成电路和半导体材料，对其他零碎的部件也进行了全面的改良，获取了非常不错的结果。同时，也减少了很多能源的损耗。

二、电子信息材料在低碳经济中的应用

2.1电子信息材料在集成电路中的运用