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光电技术范文1
关键词：光电互感器；罗夫斯基线圈；泡克而斯效应；法拉第效应
中图分类号：TP183文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.1003-6970.2010.10.006
The Analysis of Optical Transformer Technology
Lv PengHuang YuanliangJin Zhuoyun
(Electric automatization institute of Jinan University, Zhuhai,519070)
Abstract：Optical Transformer bases on Photonics technology and optical fiber sensing technology, it is fit for the constantly developing and progressing of the voltage degree and current quality in electrical industry due to its perfect performance. In addition, it will take the place of traditional transformer gradually. Optical transformer is constituted of Optical Current Transformer, Optical Voltage Transformer and the Combined Optical Transformer. This paper mainly introduces the principle, current problems, solutions and the usage of Optical Transformer, and prospecting the future develop trend.
Key words: Optical Transformer; Rogowski coil; Pockels effect; Faraday effect
1．引 言
光电互感器是利用光电子技术和光纤传感技术来实现电力系统电压、电流测量的新型互感器它是光学电压互感器、光学电流互感器、组合式光学互感器等各种光学互感器的通称。随着电力工业的不断发展，电网电压等级的不断提高，电力工业对电压、电流的测量要求也在不断提高。互感器作为输电线路中最基本最重要的检测设备，其暴露出来的一系列缺点迫使一种安全、可靠、理论完善性能优越的新方法来实现高电压和高电流的测量。基于光学传感技术的光学电流互感器（Optical Current Transformer, OCT)和光学电压互感器（Optical Voltage Transformer, OVT)能有效地克服传统电磁式互感器所固有的缺点，同时更适应电力系统的智能化，并为计算机高速网络在实时系统中的开发利用，为变电站信息的采集、传输实现数字化处理提供了条件。光电互感器的诸多优点，近三十年来引起了世界各国的关注，尤其美国、法国、日本和中国的学者和工程技术人员都进行了深入的研究。
2.光电互感器的产生与历史
早在20世纪60十年代，国外的诸多电气公司就开始了对光电互感器的相互研究，最早研制成功的是美国的西屋电气公司。但当时研制的基于法拉第光效应（电流互感器）和电光效应（电压互感器）的光电互感器还仅仅是纯光学式的光电元件，他受到温度限制无法达到户外环境下0.2级精度的要求。到了60年代，在世界范围内兴起了对光电式电流互感器应用的研究，70年代一度形成，但当时仍处于初级阶段，温度等影响仍未得到较好的解决，精度比较低。直到上世纪80年代，随着电子技术的飞速发展，光电子技术、PC微机、单片机及数字处理器技术的兴起与成熟，为研制出高性能的光电互感器奠定了坚实的基础，电子式光电互感器得以研制成功，并逐渐开始投入使用。
1992年ABB公司的光电互感器在巴西电力系统投入应用，至今运行良好。SIMENS、ALSTOM等公司也相继研制成功并投入运行。到2000年，ABB公司已经研制出可用于69kV到765kV电压等级的光电电流互感器，测量电流范围为5A~2000A，准确度达到±0.2%。同时，他们研制了用于GIS中的复合电子式电压、电流互感器，电流测量范围为5A~2000A，电压测量范围为69~500kV，准确度都达到±0.2%，电压测量是直接使用电容环测量，不用分压器。法国的Alstom公司利用Faraday效应研制了一套电子式电流互感器，在-30~50℃的范围内准确度达到±0.2%。
我国最早对光电互感器的研究是在20世纪80年代的一些大学进行的，当时也是以光学式的光电互感器为研究方向，目前已改为主攻电子式的光电互感器。尽管一些高科技公司的某些产品已经进入挂网试运阶段，但是对光电互感器的研究仍处于初级阶段，与国外还有一定的距离。国内许多科研机构和大专院校的研究人员也正致力于新型光电互感器的研究，从事这方面的主要研究单位有清华大学、华中科技大学、上海大学、西安同维公司、广州伟钰光电科技有限公司等，经过几年的努力，研制工作已逐步向实用化阶段发展。光电互感器的高压以及电气绝缘特性使得它更加适合我国电力工业的发展，在将来的超高压以及特高压系统中将发挥巨大的作用。
3. 光电互感器的工作原理及其分类[1]
简单的来说OCT工作原理是Faraday磁光效应，OVT工作原理是Pockels线性电光效应，光学电流传感头和光学电压传感头位于绝缘套管的高压区，控制室内的发光二极管发出光信号经绝缘材料制成的光缆传输至两个传感头，经高压母线和电压调制后，光信号又经光缆从高压区传输回主控室，最后经光电转换、数据采集和信号处理系统得出被测电流、电压信号。根据高压部分是否采用有源器件将光电互感器分为两类：高压部分不采用有源器件的称为无源型光电电流（电压）互感器，采用有源器件的称为有源型光电电流（电压）互感器。
3.1 有源型OCT工作原理[2]
有源型OCT又称混合式光学电流互感器，它的原理是利用有源器件调制技术,把罗夫斯基线圈测量出的信号经过积分运算得出电流模拟信号,模/数转换(A/D)电路将积分器输出的信号转换成数字信号,然后通过电一光转换装置将电信号转换成光信号,再通过光纤传输。到互感器低压侧信号处理电路,有源型OCT原理示意图如图1所示。
有源型OCT的关键部件为罗夫斯基线圈及积分器。罗夫斯基线圈是一种绕制在非磁性骨架上的空心线圈,具有精度高、稳定性好、抗干扰能力强、动态范围宽、体积小、重量轻、造价低廉、线性度好等一系列优点。其工作原理如图2所示。
罗夫斯基线圈直接套在被测量的导体上,从而导体中流过的交流电流在导体周围产生一个交替变化的磁场,从而在线圈两端感应出一个与电流变化成比例的交流电压信号e(t):
其中,di/dt则是电流的变化率, 而L为线圈的电感,i(t)为还原电流,通过对交流电压信号积分并运算得出所要测量的电流值,其数学表达式为:
有源型OCT的传感器和A/D转换部件是需要电源供电的,目前常用的供能方式主要有利用特制电流互感器(CT)或电容分压器从母线上取电能,激光供能,太阳能供电及蓄电池供电等。
3.2 无源型OCT的工作原理
无源型OCT与有源型OCT不同,其传感器部分无需电源供电。无源型OCT以法拉第磁光效应理论为基础,其实质是光波在通过磁光材料时,电流产生的磁场使光波在通过磁光材料时其偏振面会发生旋转,测量其旋转角度的大小即可确定被测电流。法拉第旋转角θF的表达式为：
其中,V为代表光纤材料特性的维尔德常数；H为光传播方向上的磁场强度；L为光路长度线；μ0为磁导率；N为绕载流体的光圈数；I为被测电流。
无源型电流互感器的存在问题是其本身的光学系统折射效应随环境因素而变化,光学传感头中存在着各种形式的双折射,影响了整个系统的精度和稳定性。
3.3 有源型OVT工作原理
有源型OVT的传感头部分仍采用传统的传感技术,即电容分压技术。如图3所示,被测对象通过电容分压测量单元后形成一较低的电压,刀转换单元对电容分压测量单元的输出信号进行模拟量与数字量的转换,形成光电信号,由于电容分压测量单元和A/D转换单元都需要供电模块提供工作电源,有源型OVT的名称由此而来。
有源型是当前挂网运行时间最长而且最为常见的光电电压互感器,一方面其原理相对简单,与传统的电压互感器结构相近,容易实现另一方面其生产成本较低,便于制造。但是这种型式的光电互感器只是把传感器的模拟信号转换为光电信号,不是真正意义上的光电化产品,它一方面没有充分体现光学传感的优越性,另一方面电容分压器的长期运行会引进额外的测量误差,因此具有一定的局限性,是一种为了实现光电信号传输的过渡性产品。
3.4 无源型OVT
无源型的原理是将高电压直接加在电光晶体上,应用先进的光学传感原理一效应来测量电压的全光纤型光电电压互感器“泡克尔斯效应”是描述电场对透明晶体影响的电光效应,某些透明的光学介质也称压电晶体在外加电场作用下,晶体将变为各向异性的双轴晶体,从而导致其折射率和通过晶体的偏振光特性发生变化,产生双折射,使一束光变为两束相位不同的直线偏振光。图4为无源型的原理图,一束线性偏振光照射到压电晶体表面时分裂成振动方向相互垂直的两束光,其相位差大小与所加电压和材料有关。
双折射后两束偏振光的相位差可用以下公式计算：
其中：U=Usinωt,λ为入射光波波长；n0为晶体的折射率孔, γ41为晶体(BGO)线性电光系数口为被测电压是电压幅值。ω是角频率。
通常利用偏光干涉的方法将转变为输出光强的变化来检测它,利用1/4波片使两束光的相位差增加90°,总的相位差为δ+π/2。出射光强可以表示为：
其中,I0是入射光强,U0为半波电压。
可见,利用出射光强和电压的关系,通过光电变换和信号处理就能得到被测电压。
3.5 光学组合式互感器工作原理
光学组合式互感器是基于电光晶体的Pockels效应和磁光玻璃的Faraday效应研制出的可以同时测量高压输电线电流及电压的组合式互感器。它绝缘结构简单，电压测量与电流测量间无相互干扰。非线性误差小于0.3%，在24～33℃温度范围电压传感器24h内的波动在±0.3%内。
4.光电互感器的优点[3]
与常规的电磁式互感器相比较,光电互感器的突出优点是：
(1)高低压完全隔离,安全性高,具有优良的绝缘性能和优越的性价比
由于光电互感器是通过由绝缘材料制成的光导纤维将高压信号传输到二次设备，巧妙的避开了传统互感器绝缘性能差的缺点，大大简化了绝缘结构，节省资源的同时，提高了互感器电气绝缘性能。它的适合高压的特性使它在不断提高电压的电力工业中显示出越来越高的性价比。利用光缆代替电缆作为信号传输工具,又实现了高低压的彻底隔离,不存在电压互感器二次回路短路或电流互感器二次开路给设备和人身造成的危害,安全性和可靠性也大大地提高。
(2)没有铁芯,不存在磁饱和铁磁谐振等现象
光电互感器在原理上与传统互感器有着本质的区别,它一般不用铁芯完成磁藕合,因此,不存在传统互感器磁饱和及铁磁谐振现象,使得互感器运行暂态响应好,稳定性好,确保了系统运行的高可靠性。
(3)功能齐全，可靠性高
光电互感器能不但可以用于电压电流测量，还可以用作保护功能。不必使用多个不同用途的铁芯线圈,便可同时满足计量和继电保护的需要,同时还可以将电压、电流组合在一起,构成组合式光电互感器。这些对于传统互感器是无法达到的。目前,光电互感器的测量精度最高可以达到0.2级和0.2S级。
(4)频率响应宽，动态范围大
光电互感器传感头部分的频率响应取决于光纤在传感头上的渡越时间,实际能测量的频率范围主要决定于电子线路部分。光学传感部件已经用于测量高压电力线路上的谐波和脉冲暂态电压。
(5)没有因充油而潜在的易燃、易爆等危险
由于光电互感器的绝缘结构相对简单,一般不采用油作为绝缘介质,不会引起火灾、爆炸等危险.
(6)体积小、重量轻、减少占地面积
因无铁芯及绝缘油等，光电互感器的重量一般只有电磁式CT、VT重量的1/10，且体积小，占地面积小，便于运输和安装。
(7)无污染、无噪音，具有优越的环保性能
由于光电互感器中信号是通过光来传输的,因此不会产生噪音、电磁波等污染源,同时,可采用硅橡胶绝缘子和SF6气体作为绝缘介质,替代传统的磁套绝缘子和绝缘油,甚至可以做成无油无气的OCT,这样可大大降低这些配套设备生产过程中带来的环境污染,具有优越的环保性能。
(8)适应了电力系统数字化、智能化和网络化的需要
光电互感器可以根据需要输出低压模拟量和数字量,这可直接用于微机保护和电子式计量设备,而且能实现在线检测和故障诊断,在变电站综合自动化中具有明显的应用优势。综上所述,光电互感器以其优越的特性以及明显的经济效益和社会效益,使得它在电力工业中占据了一席之地，同时对于保证日益庞大和复杂的电力系统安全可靠运行,并提高其自动化程度具有深远的意义。光电互感器是世纪电力系统的更新换代产品,尽快使其实用化已经成为电力系统发展的迫切需要。
5.光电互感器的缺点及目前的改进方法
5.1OCT的缺点[4]
根据我国第一台OCT挂网运行数据显示，在小电流时OCT输出的读数波动较大，线性度较差，准确度也略超出计量要求。一方面是由于小电流引起的法拉第旋转角非常小，有限的传感器灵敏度导致被测信号被噪声所淹没；另一方面机械振动、温度变化以及由于光纤偏振特性等因素使得输出光强的变化，降低了检测的灵敏度，不过可以通过检测电路的交直流分离等办法消除此影响。然而对于有两种特殊情况会使光强发生很大的变化，因而会对测量产生很大的影响：1.光强波动较快时，直流通道的响应时间远远慢于交流通道,采用交流除以直流的方法明显存在不同步的问题2.当光强急剧下降衰减而超过PIN光电管的探测灵敏度时,OCT无法正常工作。
5.2OCT的改进方法
针对以上诸多影响光电互感器的不利因素，我国许多研究人员做了大量的工作，并取得了一定的成果。
降低温度影响：为了克服温度对互感器带来的影响，清华大学对种8国产光学玻璃磁光系数和温度特性进行了深入的研究，ZF6在降低温度影响方面最能满足OCT的要求。
提高系统抗外场干扰能力：在提高系统抗外场干扰方面有几种方法，改进由Sato等人提出的双正交反射方案，将原光路设计中的第三角上第一次反射由向上改为向下（见图4），使传感头内光路在小载流导体平行及垂直的两个面上的投影形成闭合回路来改善系统抗外场干扰能力。相比而言，镀膜技术在此方面具有的优点是简化传感头使之易于加工，同时光路在任何平面内的投影均及接近完全闭合，传感头厚度比双正交反射方案减小一半以上。目前的保偏膜有两种：多层介质膜和单层介质膜，多层介质膜可以有效的解决相移问题，但对传感头的加工与安装需十分精细，单层介质膜在具有镀膜技术的共同有点之外，相比多层介质膜，更节省膜材料和膜加工所需时间，但此方法对膜厚度的控制要求更高的镀膜工艺。利用多模光纤的消偏与消除相干扰性能，同时结合选用低相干光源，可以有效的一直有振动引起的光线中的噪声干扰。
Rogowski线圈在OCT中的应用：Rogowski线圈能够很好的解决以上由于温度、外场以及振动引起的光电互感器灵敏度以及准确度降低等问题。国内外都已有0.2级Rogowski线圈，清华大学开发了以DSP为核心，集合光纤、通信、微机技术的实用化设计方案。OCT集电流测量和谐波分析于一体,同时还提供远程计算机接口和继电保护接口。试验表明,此种结构简单、安装方便、抗干扰能力强和准确度高（优于0.5%）。
5.3OVT的缺点
光电电压互感器晚于光电电流互感器，经过各国的不断努力，在理论上和技术上都取得了很大的进展，与光电电流互感器类似，光电电压互感器也遇到了温度影响稳定性问题，和长期运行的可靠性问题。其中运行环境的温度变化是影响光电电压互感器稳定性和可靠性的重要因素。
5.4OVT的改进方法
目前主要采用双光路检测技术来消除热力效应对光电电压互感器的温度稳定性的影响，但是仍然存在无法改变晶体的热光效应。晶体的热光效应使得互感器在工作温度范围内的准确度只有2.1%，距离实用所需的1%要求还有一段距离。为了避免因晶体的旋光性和自然双折射会直接对光波引入的附加相位差，目前一般选用立方晶体的BGO材料，它稳定性好，无旋光性和自然双折射。研究发现，BOG晶体的纯度越高，光电电压互感器的稳定性越好。对于光源发射的光波波长由温度影响而造成的系统稳定性减弱情况，采用软件补偿技术消除波长变化的影响，明显的提高了光电电压互感器的稳定性。通过对光线受到振动和其他机械扰动产生线性双折射，且单模光纤产生噪声更为严重的现象发现，光线的芯径越大，噪声越小，通过使用低相干光源和线偏振光沿光纤的偏振轴输入，来达到有效抑制噪声对系统稳定性带来的严重影响
6. 光电互感器在电力工业中的应用[8]
基于西昌地区多高耗能用户,该类用户的电炉设备功率大,负荷波动大,产生大量大功率低次谐波污染,同时冲击电流造成电磁式互感器铁心饱和,有可能造成继保误动作,并使二次电流、电压产生畸变,影响计量的准确性等情况，2006年4月，安装了35kV数字式光电互感器及其保护和计量装置及其二次系统的设计、安装、运行和运行效果的对比分析,来为西昌地区寻找一条可靠先进的电网技术革新之路。将该组光电互感器安装于一个对电铁及高耗能工业园区供电的110kV变电站内一条35kV出线间隔,该线路对冶炼企业供电,日均负荷为1.2万KW。该线路原装有电磁式电流互感器,准确级0.2级。35kV母线电压互感器亦采用JDJJ2-35型电磁式电压互感器。在出线间隔安装了一组组合式光电电流电压互感器,并装配一套线路保护和一块具有光纤以太网接口的电能表,以便将光电互感器的采集数据与电磁式互感器采集的模拟量在数据采集、电量及所接保护功能等方面进行对比。同时,南自厂在合并器报文读取中加进了谐波分析部分,采集了当地的谐波污染情况。截止2007年的数据显示，该组光电互感器运行状况良好。
母线保护由于其保护特殊性,需要接入大量的交流量。基于OET700数字式光电互感器的母线保护采用光纤接入来自多个合并器的电流量、电压量。开入量(接入母线保护的隔离刀闸辅助接点、失灵启动开入节点等)和开出量(包括出口跳闸接点、信号接点等)则仍采用传统的输入输出方案,如图2所示。
若一次系统采用光TV,则电压模拟量同电流输入类似。若采用光TA与传统电磁式混用则通过合并器进行采集一并打包给保护。在技术成熟条件下,开关量输入、开关量输出也可通过光纤进行传输,以实现整个变电站全部设备的数字化。
同传统的微机母线保护一样,基于光电互感的母线保护配置以下保护:差动保护、母联失灵保护、母联死区保护、母联充电保护、母联过流保护、母联非全相保护、断路器失灵保护、复合电压闭锁等。所有保护功能均为逻辑图设计,保护流程可视化、图形化、模块化。可根据系统接线要求进行选择配置,配置和维护方便灵活。
7. 光电互感器的发展趋势
随着电力系统智能化、数字化的产生和发展，人们对所采集数据的准确度要求越来越高，新型的OCT都将向着灵敏度更高的方向发展，同时更简单更节约能源。全反射结构的OCT比相同尺寸的金属膜结构OCT的输出响应更加灵敏。全光纤结构的OCT将是未来发展的方向，目前，日本已经开发出0.3级的全光纤OCT。
光电电压互感器的主要发展方向也是新型全光纤OVT，因为不论从稳定性准确性以及能源的节省和环境的保护方面，它都较传统电压互感器有很大的优势。采用石英晶体和光纤作为敏感元件，通过光纤来检测和传输信号，生产工艺更为简单，不再需要自动聚焦透镜、起（检）偏器、波片、电光晶体等光学元件，节省资源的同时提高了系统的稳定性。全光纤OVT的诸多有点引起了广泛的关注，在光电互感器方面起领头作用ABB公司已经开发出类似的产品，我国很多高校也投入了积极的研究。
8. 结 语
经过三十余年的发展，国内的光电互感技术不断进步。但是相比于国外上世纪60年代就开始研究，90年代就开始挂网运行并将产品推广到市场还有很长的一段路要走。随着现代电力工业对电压级别、电流强度要求的不断提高，光电互感技术作为一种新技术越来越引起研究人员的关注。电力系统的数字化、智能化、网络化也都促进了光电互感技术的快速发展。当然光电互感技术目前还存在着很多问题，但随着测量要求逐步提高，测量技术的逐渐成熟，光电互感技术必定有着非常广阔的发展空间。光电互感器将作为下一代互感器的主流产品，其不可替代的技术优势和价格优势已经凸现出来，随着当前光电互感器的市场化进程，必将带来电力系统测量、保护和监控的革命性变化。
参考文献
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光电技术范文2
【关键词】 光电检测技术 课程设计 教学方法 评价与效果
《光电检测技术》将光学技术和电子技术相结合，是一门应用性很强的学科，与人类的生产和生活紧密联系，是光信息科学与技术专业学生必须掌握的一门知识。为了加强课程的实践性，使学生在学习课本上基本的理论知识外能够学以致用，组织《光电检测技术》课程设计就凸显出其必要性，而在课程设计中选题尤为重要。在课程改革和提倡素质教育的背景下，传统的满堂灌的教学方法早已不适用。为了在教学过程中提高课程教学的质量，就需要教育者们在教学内容、教学方法及教学手段的选择方面进行探索和改革。
1 《光电检测技术》课程设计的选题
《光电检测技术》是一门理论性和应用型都很强的学科，学生在学习起来比较难，但它的应用范围很广，与人们的生产和生活密切联系。如果能加强《光电检测技术》课程的实践性，在教授理论知识同时，让学生自己动手实践，亲自体验光电检测技术的奥妙，这将大大提高学生的学习积极性，既能巩固理论知识，又能把理论和实践紧密地结合起来。组织《光电检测技术》课程设计对于提高《光电检测技术》课程的实践性，培养学生的创新能力具有重要作用，而在进行课程设计时课程设计的选题尤为重要。
首先，老师应该提供可供学生选择的题目。很多老师都有自己的科研项目，在组织课程设计时老师可以把科研和教学结合起来，把与科研项目有关的内容作为学生课程设计的题目。
第二，学生在选题的时候，要把老师提供的题目范围、自己的兴趣和实践能力三者结合起来综合考虑，这对促进课程设计的成功意义重大。
最后，学生根据自己的选题，利用图书馆、互联网中的资源结合自己的所学，按照老师的设计要求在规定时间内完成课程设计。
2 《光电检测技术》课程教学方法
2.1 合理选择与安排教学内容
光电检测技术内容多而复杂，不仅涉及到光学和电子学，还与计算机等其他学科紧密联系。在学校规定的课时内完成这门课程的学习，时间紧、任务重，学生学习起来难度很大。只有合理选择和安排教学内容，才能在有限的时间内完成教学任务。
首先，在授课的开始，就应该让学生从整体上把握光电检测技术，让学生理解各章节之间的内在联系，形成完整的知识结构体系。
其次，光电检测技术知识面太广，在教学中如果“胡子眉毛一把抓”，学生们会觉得知识乱而杂，所以，在教授这门课程时要采取“弹钢琴”的办法，去粗取精，少讲精讲，突出教学重点。
最后，光电检测技术与最新技术的发展密切相关，但是课本上的知识比较陈旧，与时展脱节，这就对授课老师提出了新要求。老师不仅要精通于课程内的知识，还要与时俱进，了解最新科研结果和光电检测技术的发展方向，并及时给学生进行补充。另外老师自己也可以申请科研项目，提高自己的科研能力，把自己的教学科研结合起来。
2.2 加强理论教学，开展启发式教学
光电检测技术本身理论性很强，而且它涉及的知识面广，知识点多而零散，学生理解和记忆起来很有难度。为了提高教学效率，老师应当能够帮助学生建构光电检测技术知识的整体框架，在讲解具体知识时要能够去粗取精，把复杂的知识简单化，巩固学生的理论知识基础。另外，老师应该认真地组织教学活动，设计教学活动的各个环节，使原本枯燥的课堂富有趣味性。
启发式教学中，老师只是起到指向性作用，老师从课堂的主导者转变为课堂的参与者，学生由被动学习转变为主动学习，这充分体现了学生的主体性，符合新课改的要求。另外，启发式教学由老师提出问题，并引导学生思考，一步步接近正确答案，这个过程本身有利于让学生养成自己动脑思考和自主学习习惯。
2.3 借助多媒体手段，提高学生学习兴趣
多媒体技术与传统的板书相比具有其独特的优势。传统板书的书写占用了课堂的大量时间，且主要起到书写提纲的作用；多媒体技术本身方便快捷节省了书写板书的时间，提高了教学效率。另外，多媒体技术具有图、文、声、像等多种效果，一方面可以增加课堂的趣味性，提高学生学习兴趣，把抽象知识具体化，方便学生理解和记忆，大大改善教学效果；另一方面，又可以扩大教学的信息量，丰富课堂内容。例如，通过多媒体动画来介绍和演示光电效应能够让学生通过自己的感官来亲自体验光电效应，使原本抽象的知识形象生动，既能激发学生学习兴趣，又能加深学生对课本理论知识的理解和记忆。
2.4 加强实践环节，巩固理论知识
真理必须能够经受得起实践的检验，《光电检测技术》具有很强的应用性，所以在教学活动中加强实践环节，这对学生学以致用意识的形成和学生动手能力的培养具有重要意义。例如，学生进行实验时，除了让学生按照课本上写好的内容和实验原理进行验证实验外，老师还可以让学生根据自己的兴趣选择一个主题进行实验，这样既能完成教学任务又能使课本上的理论知识得到巩固，还能培养学生用学到的知识解决实际问题的能力。另外，老师在教授理论知识时，可以举一些与实际生活相联系的例子，或者给学生布置任务，让学生通过自己实践来验证课本上的理论知识。总之，在课程实施中应该把理论和实际紧密联系起来。
3 《光电检测技术》课程探索的评价与效果
笔者认真研读了相关学者文献资料，并根据自己教学实践，认为进行课题设计，合理组织安排教学内容，选择科学的教学方法，进行启发式教学，把理论应用于实践对于激发学生的学习兴趣，提高课堂的教学效率，改善教学效果具有重要意义。在实践中，学生改变了对《光电检测技术》的刻板印象，在学习的过程中感受到了《光电检测技术》的神奇性和课程的活力。
4 结语
《光电检测技术》课程是一门理论性和应用性很强的课程，也是广大理工科学生应当掌握的专业知识。针对这样一门内容广，知识点多的课程，众多学者们一直在探索如何从教学内容、教学方法、教学手段上进行改革，使《光电检测技术》课程具有活力和吸引力。
参考文献：
光电技术范文3
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。
3.2纳米发光器件
引进纳米光电子的相关技术并利用纳米光的基本材料，利用纳米光刻技术，最终研制出新兴的纳米发光器件。主要有利用纳米粒子等材料制作完成的一种硅发光二极管，使用各种纳米尺寸制成的可以实现调谐的纳米发光二极管。
3.3纳米光子器件
纳米量子机构以及量子电路等各种集成技术都蕴含着非常深奥的研究内容。例如，利用三维光电子自身的晶体天线，还可以利用光子晶体技术二极管，以及无损耗产生的光电波，光开关等，这些都属于先进的纳米光子器件，在量子保密通信中的各种重要的关键器件，都是利用纳米光子器件完成的。
3.4纳米显示器
纳米显示器主要包括碳纳米管显示器，还有一种碳纳米发生显示器等。如今的纳米电子学还有纳米光子学以及先进的磁学微电子，自身具有的极限线宽都是70nm，这种先进的技术通过几十年的研究就完成了。为了能够在最短的时间内完成新兴的器件，使用单原子具体的操作方式成为重要的研究方向，并且，利用这种先进的技术能够制成计算机，并且能够有效的提升计算机自身的计算能力，甚至可以提高上千倍，但是需要使用的功率只有现在计算机的使用功率的百万分之一。如果使用先进的纳米磁学，计算机具体的信息存储量甚至能够达到上千倍。使用纳米光电子能够提升通信带宽的上百倍。另外，除了以上介绍的各种器件，还可以从广义上分析，纳米器件还有分子电子器件，这种器件无论是在材料上还是在使用的原理上都与上述的半导体量子器件存在较大的差异。
四、结束语
光电技术范文4
【关键词】自动化仪表测量；光电传输系统；光电技术；原理
1.前言
高科技技术以飞速度发展，越来越高的工业自动化水平，使得自动化控制技术应用的领域在逐步的扩大。伴随着微电子技术以及计算机技术的发展，测量仪器和技术也得到了最大水平的发展，先后研制出了很多的高科技、高智能的测量仪器。任何一台仪器都离不开计算机的硬件以及软件的支持，充分利用了其优势，使仪器的测量功能大大增多，技术性能也得到了大幅度的提高。对于一些电参数的测量，包括电压、电流、相位、功率等，因为有很多模拟指针式仪表的存在，例如电压表、电流表、相位表、功率表等等，虽然很多仪器有了较高的智能化，可是这些智能仪器只能以计算机为媒介实现数据基本的打印和处理工作，未能实现真正意义上的自动化测试，工作人员的工作量还是很大，很多工作都是通过人工完成，譬如测试点必须通过人眼进行瞄准定位，手动完成仪器的操作，这样的工作方式不但使工作效率低，而且使工作人员的工作强度较大，并且引入了大量的人为误差。为了减小测量工作的工作周期，降低工作人员的工作量以及提高工作效率，实现仪表测量的自动化是迫切需要解决的问题。
2.光电传输系统的组成原理
一般情况下，光电传输系统是由包括光源在内的发射电路、光纤和包括光检测器的接收电路组成。结构如图1所示。发射电路常常由信号处理、调制以及E/O即电光转化构成，发射电路的作用主要是使先将测量信号转化为便于调制的信号，再通过被调制好的信号使发光二极管工作，使电信号向光信号转化。通过光纤，光信号传至接收电路；通常情况下，接收电路由光电转换、信号的解调以及处理三部分组成，接收电路的主要功能是将通过光纤传进来的光信号通过光电转换装置还原为电信号，再由信号解调以及处理装置恢复成最初要被测量的电信号。光电传输系统通常使用由光电二极管以及发光二极管组合成的电光及光电转化装置，进行传输的光纤多采用多模光纤。
根据信号的调制和解调方式的不同，将光电传输系统分为三大类：模数转换方式、压频转换方式、调幅方式。详见以上结构图。
模数转换方式也被称为脉冲编码调制方式，就是信号将通过ADC即模数转换器来使光源工作，此时的信号为数字信号，低压侧两端将使数字信号通过数模转换器转换成模拟信号.脉冲编码调制方式的应用大大提高了光电传输系统的传输精度。对于不必将信号还原为模拟信号的电路其接收端的电路相对来说比较简单，不必对信号进行处理，直接将信号和计算机进行连接。因为脉冲编码调制方式对时序控制电路有要求，所以对应的电路系统比较复杂，并且导致传输的速度较低。可是这种调制方式易与数字式的仪表连接，所以在电力控制系统以及继电保护领域应用的较为广泛。
压频转换方式也被称为脉冲频率调制方式，就是通过对基带信号的模拟进行对载冲脉波调频，脉冲频率的变化规律通过基带信号的幅值变化规律进行观察，进而光源的光强通过脉冲调频信号进行调制。在低压侧一端，通过频压转换器解调脉冲信号。通过压频转换方式，存在于下文将要介绍的调幅方式中的温度稳定性以及非线性的问题能够有效的得到解决。并且不需要编码，较为方便的进行解调与调制，不管环境多么复杂都可以应用该系统。在中短途的传输中比较适合。此外，对于光电转换模块的输出，可以直接将数字信号进行输出，不必解调。处理之后的信号在微机单元里面进行应用。
一般情况下，调幅方式即是将要进行测量的信号可以不通过调制而直接作为光源的驱动信号，通过观察光信号的强弱来判断被测信号的大小，光越强，被测信号越大，反之就会越小，而且在与之对应的低压侧的接收电路，也是不需要解调电路的。此种方式的光电电路具有比较简单的结构电路，但是通过光纤的信号是模拟信号，一些外界因素例如噪音温度等将会对信号产生较大的影响，线性度比较低，稳定性相对来说较差，所以在实际应用时具有一定的难度。其适用在外界温度变化较小的环境里，且仅适合较短距离的传输。
3.光电技术在自动化仪表中实现方法及原理
要想实现测量电参数的自动化，首先要研制出可以实现人眼功能的仪器来代替人眼的测量，而且该仪器的性能和瞄准度一定要高，当前大多数使用的标准仪器例如标准源、标准表等都自带和上位机向连接的端口，在硬件方面，要想实现测量系统的自动化还是比较简单的，若将质量在不断提高的CCD器件看作是一个人眼仿真技术的标准，是完全能够实现电参数测量的自动化的。具体的结构图如图2所示。
3.1 利用光原理的成像系统以及分辨率较高的CCD
图3所示的为光学成像原理图，其体现的主要是通过远心光学系统，使被测量的仪表指针以及表盘映射到CCD器件的表面，通过驱动器的作用，CCD器件把指针以及表盘的相关信号传送给模数数据采集系统进行转换。传输的数据在存储器中以矩阵的形式进行存储，便于计算机识别成像数据。通常情况下敏单元的尺寸为10m×10m的。而1024×1024为面阵CCD的尺寸。此种照明方式为同轴照明，通过光源亮度的自动调节来实现的。使用16位的模数数据采集卡进行模数信号的采集，这种采集方式可以将非线性误差控制在0.006FSR以内，进行转换的时间不大于17微秒。
3.2 微机控制技术
当前的计算机控制技术可以被分为两部分内容，一部分是将VC语言作为计算机的操作平台，与数据库管理系统相结合共同构成了计算机控制系统的软件，控制方式如下：通过计算机对需要检测的指针表的测试点进行设置，譬如对于5安培的表，可以将五个点设置在20%、40%、60%、80%、100%处，分别对应着1到5安培五个点，然后通过计算机给标准源发出信号令电流进行平滑的上升，当指针与表盘的20%刻度向吻合的时候计算机将向标准源再次发出信号，令计算机对标准源上的数值进行读数，随之与1安培进行比较，得出误差，对测量的结果进行储存。当五个点都测试完以后进行测试证书的打印。
另一部分则是对数字图像的处理软件。首先计算机先对指针信号以及表盘刻度信号进行处理，通过中值滤波以及高斯滤波进行噪声信号的处理；利用CANNY算子对提取图像的边缘，可以对噪声的干扰进行抵抗，使得提取数据更加准确，采用灰度矩法的亚像素细分定位可以提高细分精度；为了达到更高精度的拟合度，可以将最小二乘法应用在图像拟合工序里面。经过了上面的数字图像化处理，可以使计算机的识别精度比人眼对刻线以及指针的识别精度高出五倍左右。
3.3 标准的三相交流源
这种交流源通常分成三个部分：（1）由精度较高的数字所合成的三相信号源。波形存储器以及数模转换器组成的精度非常高的三相信号源。通过脉冲调宽技术对信号源的调幅进行直流基准源的设计，对于信号源的相频的调制可以通过频率综合器、锁相环技术以及脉冲移相技术的设计来实现。将信号源作为标准，标准源的交流基准可以在较短的时间里使其稳定时间保持在20×10-6/3min；（2）电流及电压放大器内带有前馈控制：放大器的作用是将信号在幅值和功率方面进行放大，以便可以使自身能够带动功率为20瓦的负载，之所以将前馈控制技术引进来是因为此项技术为无差调节的技术，它对基准信号的准确跟踪不受任何负载变化的影响，始终保持放大器输入与输出信号的一致性；（3）矢量的采样：这是一种对全部信息进行采样的技术，不仅包括了信号中的相位信息，还包括了幅值以及谐波信息，这些都可以在采样完成后通过反馈控制送至控制回路。此种方案对标准源的研制结果在控制相位精度、时间响应和采用了计算式反馈以及有效值反馈所研制出的结果进行比较更符合自动化测量的要求。
4.尚未解决的问题
4.1 发射电路的供电问题
应用在较多领域中的光电传输系统均属于有源系统，高压侧的供电电源是否稳定影响到了整个传输系统运行的可靠性，当前所了解到的有源的给高压侧的供电形式主要有三种：（1）通过高压母线进行供电；（2）把低压侧的电能转化为光能，然后由光纤输送至高压端，再转为电能为系统供电；（3）通过电池进行供电。方法一存在的缺点是一旦流经母线的电流过小的时候电路就无法得到正常的供电，但是当流经母线的电流过大的时候又会使系统受到较大的冲击，此时电路极易受到损坏；方法二的性能虽然比较稳定，却受到激光输出功率的约束，尤其是受到光电转换效率的影响，所以提出了微功耗的要求。方法三存在的问题是因为电池所提供的能量有限，要求对电路进行设计时必须要考虑到供电控制，除此以外就是更换电池的工作比较麻烦。另外，其它的供电方式譬如说风能供电、太阳能受外界环境的影响比较严重，所以稳定性比较差。
4.2 传输过程中的抑制干扰问题
虽然与传统的传输系统相比较，光电传输系统具有较高的抗电磁干扰的能力，可是由于光电传输系统由发射和接收电路以及光纤三部分组成，为了保证系统的整体抑制干扰的能力均衡，要对电路进行加强，特别要注意高压侧的电路对电磁干扰的抑制能力。为了保证发射电路不受电磁的干扰，必须要做好发射电路的屏蔽工作，除此以外，还要对发射电路的电源以及与其相连接的导线的屏蔽给予高度重视。
4.3 运行过程中的稳定问题
系统的稳定性对处在环境较复杂的系统来说尤为重要，所以，长期运行的光电传输系统中的各个电子元器件的稳定性及可靠性亟待解决。
4.4 精度问题
要想使光电技术逐步的替代传统的传输技术，传输的精度是首要解决的问题，所以对于光功率波动的消除以及温度的变化等问题都要及时采取措施解决。
4.5 工艺加工问题
光纤、发光二极管以及光电检测器件都属于光电传输系统内的器件，这里面存在着较大的光纤与光源的耦合问题，所以，光电传输的工艺要求比传统的要求更高，除此以外，对工作中不可避免振动的抑制以及消除的要求也使得光电传输的工艺要求提升了一个水平。
5.结束语
光电技术应用在测量领域中已经有较长时间，伴随着光电技术的不断发展，自动化仪表中以点测量为主的自动化仪表也在慢慢地发生着变化，较高水平的功能技术使自动化仪表测量技术得到了更加宽广的发展领域，并且也促进了电参数测量方式的不断发展。虽然完全的自动化测量功能并没有在电能表测量中得到实现。但是当前的电子信息技术以及光电技术正在高速的发展着，自动化仪表测量的发展前景将会更加光明，并且逐步实现仪表测量的全自动化。所以，有必要在测量系统领域中给出更深入的探究，使自动化仪表测量得到发展，发挥光电技术的最大优势。
参考文献
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光电技术范文5
理解和掌握该门课程的知识对培养学生的创新思维、动手能力以及分析并解决问题的能力都具有重要的实际意义，尤其可以为学生在光电显示行业就业提供充足的知识储备。然而，《光电显示技术》课程开设对任何学校来说都是一个挑战，因为光电显示技术更新速度快、涉及面广、内容繁多，如何使学生所学知识能够与企业所需有机结合才是这门课程开始成功的关键。传统的以老师讲授，学生死记硬背的方式已经不适合这类新型课程的教学。笔者就近几年在这一门学科中的教学总结一点经验，同时提出一些思考供广大教师和同学们作为参考。
1 教学内容的改革
《光电显示技术》内容繁多、设计知识面广泛，包括光学、光电子学、通讯技术、计算机技术、机械设计等多方面科学内容。大多数内容又牵扯大量的工艺、工程技术等内容。在48学时的课堂完成教学内容，时间相对不足，为了使得学生能在有限的时间内掌握和理解相关知识要素，我认为必须从以下几方面进行改革。
1.1 以企业需求为导向，突出重点
自本世纪初，应用型创新人才培养的战略思想已经深入到高等教育的改革方针之中。2014年我国教育部明确提出将一半以上普通本科高等院校向职业教育转向。这说明现在人才培养的方向主要取决于市场职位的需求。以前的本科教育的培养体制在当今市场经济中表现出了很多不适应性，导致教育资源的浪费和人才培养的不合理。《光电显示技术》由于具有很强的应用性，与企业需求关联性很强。所以笔者认为这门课的授课主要应以企业需求为导向，针对性的突出重点内容，省略一些传统且面临淘汰的技术内容。我校以前的《光电显示技术》教科书（清华大学李文锋等编写的《光电显示技术》[2]）和教学大纲主要包括各类光电显示的器件结构、工作原理和驱动方式三个部分的主要内容，知识体系强调面面俱到，而对器件的上游工艺和下游工艺基本没有太多涉及。企业需求毕业生具有相关领域的基础理论知识，能够理解企业产品的工作原理，可以在此基础上做一些创新研发。同时，企业更需要毕业生具有对产品工艺技术、生产设备以及产品上下游具有一定的整体把握。因为这样，毕业生才能很快进入工作角色，才能切合实际的开展产品的生产工艺指导、生产现场管理、工艺技术创新及产品关键材料源头创新等。
鉴于此，笔者在大量调研了京东方、华星光电、友达光电及昆山龙腾等企业以及四大LED产业片区（株三角、长三角、福建江西地区、北方地区）的生产领域和产品特点的基础上，调整了授课内容。具体调整如下：
a）将液晶平板显示（LCD）、发光二极管（LED）、等离子体显示（PDP）列为授课重点；
b）将阴极射线管显示技术的课时缩短，以了解工作原理为基本教学目标；
c）增加重点授课内容所牵扯的上、中、下游产业工艺技术，逐层剖析，使学生掌握从材料到零件再到产品的整体工业生产过程；
d）增加新型光电显示技术的课后探索环节，培养学生创新思维，制造相关作品。
根据调整内容，以企业需求为导向、以理论基础知识为根据、以工艺生产流程为线索、以实际探索作品为兴趣点，逐步讲解光电显示技术中牵扯的器件工作原理、器件生产流程、器件驱动方式，这样逻辑清晰、目标明确，学生容易掌握和接受。
1.2 以科研为依托，激发学生兴趣，培养创新能力
光电显示技术与物理学、光学、光谱学、光电子学、铁电学、半导体技术、微电子技术、通讯技术等学科是相互交叉。它们之间相互促进、相互制约。近几年由于光电子技术、半导体技术的飞速发展，推动了光电显示技术的高速发展。现有的光电显示技术的飞速发展，使得大部分先进技术还没有在教科书中体现。为了使得学生在这一领域树立前瞻性眼光，感触光电技术发展的脉搏，开拓他们的视野。作为教师必须时刻学习和填充自己的知识结构，提升自己的理论实践水平；同时注重科研能力的提升，并将科研思维注入教学中，做到科研教学相结合。
此外，对于产品制造中牵扯的上、中、下游产业牵扯的工艺技术在授课中是一个难以实现教学效果的环节。桂林电子科技大学材料科学与工程学院具有广西区信息材料自治区重点实验室，其中几乎涵盖了光电器件制备的所有工艺设备和技术。比如，LED制备、光刻技术、CVD设备、真空蒸镀设备、磁控溅射设备、透明电极制备技术及衬底表面处理设备等等。在教学过程中，笔者在课程教学、实验实践、毕业设计（论文）等方面开展了改革探索。具体包括：
a）围绕设备，讲解工作原理与操作
设备是实现工艺技术、大规模生产的基础。讲述工艺技术必讲述设备的工作原理和操作。结合重点实验室的设备和人员配置，给大学生们讲解设备的工作原理和操作步骤。让他们熟悉光电显示器件生产中的设备仪器和操作流程。笔者通过这一环节，使得学生深入了解了所学知识和实际之间的对接，效果很好。
b）?n题带动，深入培养创新能力
以笔者研究课题相关的前沿问题，面向学生开设与光电显示相关课题。让学生加入到实际科研探索中，通过设计探索实验和解决问题的探索思路，让广大学生们对光电显示技术领域的上游行业进行充分认识。培养他们的独立创新能力和研发能力。通过实践，激发了一部分学生对于光电显示技术相关的探索兴趣。
c）紧扣毕业设计，重点提升
结合笔者研究基础，针对有意在LED领域发展的同学，设置专项的LED毕业设计课题。让学生独立思考并提出相关问题，集中培养大学生的科研素养，让大学生具备独立进行技术开发和研发的初步技能。这一过程中，重点培养学生的在LED领域的原创开发能力。笔者已经指导了少数本科生顺利完成了LED相关的毕业设计，现已经成功进入相关企业进行工作。
2 教学方法改革
教学方法是针对教学内容选择使用的。没有好的教学内容，教学方法显得苍白无力；但是只有好的教学内容，没有好的教学方法则达不到预期的教学目标。如何将教学内容以生动、形象的形式展现给学生，让他们容易接受和掌握，就需要好的教学方法来诱导。《光电显示技术》由于知识繁杂，缺乏体系，掌握和理解起来比较困难，教学方法显得尤为重要。
2.1 启发式教学为主
通常所说的教学方法是指老师在课堂上以讲述为主，结合板书或是教学媒体将知识点传递或灌输给学生。教师是整个教学环节的主体，学生成为学习的被动方。这种教学方法有利于教师对于课堂的组织与管理，但是忽略了学生的能动性和创造性。如何达到预期的教学效果，调动学生的积极性才是关键。据不完全统计，由于光电显示技术的发展，大学生上课玩手机的现象已经变得非常普遍。如果学生对课堂失去兴趣，那么教师讲述得再具体、再透彻也是失败的。因此，必须充分调动学生学习的主观能动性。首先，《光电显示技术》是一门非常接近应用的课程，所以讲述每一种光电显示技术之前，必须结合身边实例，激发学生的求知欲。比如：在讲解液晶显示器章节之前，提出一个讨论题目“以自身成长为线索，谈谈你对家里电视机的更新换代的感受？”，让学生分组讨论，得出小组意见。这样让学生体会光电显示技术发展的速度和带来的便捷。同时也借助光电显示技术的缩影-电视机来说明光电显示技术就在我们身边。然后提出一个具体问题“你知道家中的电视机是何品牌，是如何制造和工作的呢？”，这样让学生带有一定的疑问来学习液晶平板显示的内容。当学生对于你提的问题存在疑问，并且这个显示器件又是经常接触的，就会激发他们的求知欲。这样会使得他们认真听讲，教学效果也就有质的提升，掌握的知识也最牢固。所以《光电显示技术》课程教学中的启发式教学容易实现，能大幅度提升教学效果。这就要求教师对每一种显示技术能提出适当的问题，让学生带着问题进入课堂学习。课后布置一些思考题，让学生学会借助网络资源加深学习的效果以及拓展自己的知识结构。教师集中一段时间集中和学生讨论，分析学生自主学习中存在的问题。这样通过启发式教学手段，结合课内课外学习，提升学生的学习兴趣和学习效果，培养他们自主学习能力、分析能力。
2.2 介入翻转课堂
对于有一些新型光电显示技术，如果采用教师讲解为主的教学方式，难以达到预期的教学效果。适当介入翻转课堂，发挥学生的能动性。翻转课堂的形式采用团队协作形式。以新型显示技术为课题，分为基础理论、基础制作工艺、驱动原理与方式、显示器的优缺点分析等模块。将这些模块分给一个小组，小组人数一般在5-7人，由组长组织讨论，结合教材，借助网络和重点实验室师资平台，最终完成一个讲稿PPT。最后由组代表进行15-20分钟时间讲述。讲述结束后由教师总结并针对讲述内容进行评价和补充。经过笔者总结，适当引入翻转课堂可以在很大程度上激发学生主动学习的兴趣，有的学生还根据网络资源，采用简单的光学投影装置制备出了立体的全息投影实例，并在课堂上进行了展示。还有很多学生根据自己的亲身动手尝试制备了一些其他简单的显示装置。这种先根据基础理论，结合网络资源，再通过亲手制作，加深了对基础理论的理解，也让学生觉得学有所用。
2.3 介入研究型教学方式
在教学内容中，笔者将课程教学与毕业设计、大学生创新活动结合。将学生带入课题中。给他们树立解决工程问题的信心、培养他们解决实际问题的能力。在指导学生毕业设计过程中，采取大方向由教师给出，然后根据方向进行大约1-2个月摸索，然后开小组会议讨论确定具体的研究内容。随时让他们总结实验探索过程中存在的问题和提出拟解决的思路，和教师共同制定下一步研究计划。通过反复的摸索，总结失败、成功的教训，最后实现小的研究目标。以此培养学生严谨的科研态度，体会科研中探索创新的乐趣，进而加深他们对知识的理解深度，拓宽他们对光电显示前沿的相关认知，培养他们基本的研发素养，为学校教育和社会需求的衔接提供基石。
3 对该课程进一步深化改革的几点思考
3.1 校企联合
在上述教学内容和教学方法的改革的基础上，本课程还需要强大的实验平台作为支撑。这里所述的实验平台，笔者认为包括两个部分：第一包含学校基础实验平台。第二包含企业见习实验平台。国内很多高校开展了该课程的教学，但是具有相关完整的实验设备的学校较少。必须健全这一课程实验课的开展，形成与理论课程配套的实验课程，才能加强这门课的培养作用。比如开设：LCD驱动方式实验、LED制备实验、LCD＼LED驱动实验、显示器参数测试实验、光刻实验、透明电极表面处理实验等等。在学校实验平台建设的基础上，通过学校积极和相关企业达成实习合作机制，积极鼓励学生参加企业见习实践，使学生真正的融入光电显示器件生产中。在见习过程中，让学生熟悉显示器件制备流程、工业制备设备的运作模式、显示器件存在的主要问题、企业的相关岗位设置等，加深学生对该行业的工业生产、研发的了解。这样做到学校的培养和企业的需求能够基本实现无缝对接。
3.2 调整课程考核制度
该课程和很多基础课程性质存在很大差别，没有比较系统的知识体系和理论结构。这门课程主要强调的是学生能够学以致用。所以考核可以采用卷面考试、科研小论文、创意小作品等多元化的综合考核形式。同时可以结合企业实习表现，与企业协同考核。这样可以避免现有的纯试卷考试的弊端。
光电技术范文6
关键词：光电子技术；实验教学改革；教学方法
作者简介：李忠洋（1983-），男，山东枣庄人，华北水利水电学院电力学院，讲师；邴丕彬（1982-），男，山东青岛人，华北水利水电学院电力学院，讲师。（河南 郑州 450011）
基金项目：本文系华北水利水电学院2011年教学改革重点项目的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）10-0165-02
光电子技术是激光技术、微电子技术、光纤传感、光纤通信等众多领域的交叉学科，它以电磁波为基本信息载体，通过对电磁波的控制、调制、接收、存储、处理和显示等技术，获取所需要的信息。“光电子技术”课程是电子科学与技术专业的基础课，承担着巩固基本原理、拓宽专业知识、培养学生创新能力的重要作用。通过对本课程的学习，学生能够建立起有关光电子技术的基本概念，获得与光电子技术相关的基本理论和基本技能，为学生后续专业课程的学习及今后从事本专业的工程技术工作和科学研究打下坚实的基础。“光电子技术”实验教学可以使学生加深对“光电子技术”理论知识的理解和巩固，通过对实物的观察和研究，增强学生的感性认识，深化对光电子技术深层次规律的理解和领悟。开展“光电子技术”实验对培养学生提出问题、做出假设、设计实验、观察记录、分析推理等方面的能力十分有利。然而现在面临的情况是一方面随着科学技术的日新月异，光电子技术信息量成爆炸式增加；另一方面由于电子科学与技术专业教学计划的改革，使“光电子技术”实验课程的学时数进一步减少。这种矛盾的出现，要求教师必须及时对实验内容、实验方法、实验手段等进行改革与优化，努力提高实验教学效果，以便在有限的教学时间内，将丰富的信息传递给学生，提高学生的动手能力，保质保量地完成实验教学任务。
一、当前“光电子技术”课程实验教学存在的问题及原因分析
目前，随着国内高校高级教育人才的不断引进，“光电子技术”实验课程的教学质量不断提高，但是随着研究的深入发现该实验课程仍然存在着一些问题。
1.对实验教学的重要性认识不够
部分学院领导受传统“应试教育”思想的影响，长期以来重视理论教学，轻视实验教学和学生实践能力的培养。认为实验教学仅是作为理论知识的验证，是理论教学的附属品。基于上述错误认识，学校对实验教学的学时越压越少。从实验教师的角度来讲，实验教学相对于理论教学难度大，实验教学不但需要教材，而且需要实验器材；不但需要动脑，而且需要动手；不但需要与校内各部门打交道，而且有时还需要联系校外有关单位。另外，实验教师在评优、评职称等方面机会较少、难度很大，因此很多教师没有在实验教学上投入较多精力。
2.实验室建设问题
实验仪器落后陈旧，科技含量普遍较低；实验室面积不足，使得目前实验条件难以满足实验教学的需求。以华北水利水电学院电力学院为例，光电子技术实验室面积不足40平方米，实验台只有4个，每次只能满足8位同学同时做实验，而一个年级光电子技术专业的学生有120余人，所以实验室面积的不足严重限制了实验教学效果。另外，有些光电子技术实验需要使用激光器、光学探测器、光谱分析仪等贵重仪器，而实验室没有足够的经费购买这些仪器，因此实验器材的短缺严重制约了实验教学的正常开展。
3.实验教学的组织管理和考核问题
实验教学的管理制度不够完善，因此出现了实验教学多个部门都管而实际上谁都管理不善的现象。教学质量评价体系不够健全，学生实验课成绩考核不够细致，对实验教学的要求远没有对理论教学要求的严格，使得实验教学的质量难以保证。
由于上述各方面的因素，高校现行的实验教学理念、教学方法，以及各种实验教学配套设施等都存在着与现代社会对高素质人才要求不相适应的地方。为适应社会发展的需要，培养创新型、高素质人才必须重视和强化实验教学改革。
二、“光电子技术”课程实验教学改革的对策分析
华北水利水电学院的“光电子技术”课程实验由电力学院电子教研室承担，在教学过程中，该教研室积极响应教改要求，从自身水利水电的特色出发，针对上述问题积极探索新的实验教学模式，对如何提高教学质量进行了深入探讨，逐步形成了一套自己的实验教学方法。
1.加强实验室建设
实验教学效果的好坏在一定程度上取决于实验教学设施的优劣。提高实验教学效果，必须加大投入，加强实验室基础设施建设，争取让每一个学生都有实验的机会和平台。在设施精良的实验环境中培养学生的主动探索能力，无疑会极大地激发学生的学习积极性，更好地培养学生的动手能力，因此实验室基础设施建设对于实验教学的重要性不言而喻。对于实验室的建设，一方面可依托学科基础，积极申请实验室建设资金，通过项目资助的方式逐步推进实验室建设；另一方面可积极寻求与相关单位的合作，以项目合作的形式取得双方共赢，在锻炼学生实验能力的同时，也促进了实验室建设。学校有关职能部门要把好关，根据学校的开课情况做好实验室建设规划，提前落实实验教学的各项措施。实验教师要千方百计的提高实验室利用率，避免资源闲置和浪费。
2.构建一支精良的实验教师队伍
一支高水平的实验教师队伍是提高实验教学质量的关键所在，因此建设一支理论水平高、实验技术精湛、年龄结构合理、责任心强、具有奉献精神的实验教学队伍刻不容缓。基于此，高校在引进教师时应尽可能引进既具有较高专业理论知识又有较强实践能力的综合型人才。对刚参加工作的青年教师进行职业道德和实验技能培训，使青年教师树立职业道德观念，提升业务水平；聘请业内知名专家对青年教师进行业务培训，使青年教师学习新思想、新方法，掌握新设备、新技术，提高青年教师的实验教学水平。改善和提高从事实验教学工作教师的待遇，提高广大实验教师的积极性，吸引广大教师尤其是高职称教师积极参与实验教学，使实验教学岗位成为能够吸引人才和留住人才的岗位。
3.创新实验方法，精炼实验内容
在实验教学中，改变传统的“教师讲，学生听、教师演示，学生观看”的方法，以新颖的实验内容，激发学生探索未知世界的兴趣。如在讲到非线性光学频率变换技术时，先提出问题：一束不可见的激光在一定条件下能不能产生各种颜色的可见光，这样会激起学生的兴趣，使学生集中精力继续听下去；然后通过教师的实验演示可看到在不同的实验条件下，不可见光可以转换成红橙黄绿青蓝紫各种颜色的光。这样在强烈兴趣的引导下，学生会迫不及待的探索实验、了解实验原理，因此好的实验内容和创新的实验方法会起到事半功倍的作用。
4.以兴趣带动教学，培养学生创新能力
在人才教育中，培养学生的学习兴趣尤为重要。兴趣在学习和认识过程中起着巨大的内驱作用。在实验教学中要想方设法地激发学生学习的兴趣，让学生主动参与实验的全过程，并在参与中体会到学习的乐趣和成功的喜悦，真正调动起学生自主学习的热情。通过参加实验设计给学生提供自我展示的平台，充分调动学生的主观能动性，培养学生的创新能力。为了给学生提供更多的实验机会，华北水利水电学院光电子实验室设立了激光开放实验室、光纤传感开放实验室、光谱分析开放实验室、光学探测开放实验室，为学生在课外时间提供了广阔的实验平台，吸引了一大批学生进入到各个开放实验室，在实验教师的指导下主动探索未知领域，在巩固理论知识的同时又锻炼了学生们的实际动手能力。在近几年学校组织的光电子类和机电类的竞赛中华北水利水电学院取得了较优异的成绩。
5.改革实验考核方式，促进实验教学发展
传统的考试题型和方式只适合对学生进行理论知识的评价，而实验能力则是学生将理论知识应用于实践的综合能力，传统的题型和方式显然无法胜任评价任务，因此对实验教学的考核要探索新的方式。为了使学生毕业后能更好地适应当前社会对高素质人才的需求，在探索实验考核的新方式时一定要注意与社会职业技能鉴定接轨，要建立起基本技能、专业技能及综合技能考核体系，鼓励学生参加各种职业技术能力考试，取得社会公认的职业技能资格考试证书。另外，还要培养学生良好的从业规范和职业素质，使其在毕业时能达到劳动准入制度所要求的相关技能等级。
三、教学效果
本文通过分析“光电子技术”实验课程存在的问题，从实验室建设、教师队伍建设、实验方法、实验内容、实验考核等多个环节对“光电子技术”实验教学改革进行了深入分析，提出了改革方案。实践证明，改革后的实验教学能够有效激发学生的兴趣，使学生在巩固理论知识的同时又锻炼了动手能力，有效提高了“光电子技术”实验课程的教学质量。
参考文献：
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