平板显示技术现状与发展趋势分析 姓 班 学 名: 级: 号: 指导老师: 日 期: 2010.12.20~2010.12.25 1 摘 要:平板显示与 CRT 显示技术简介与对比,介绍平板显示 的主要技术类型以及主流产品。 分析中国平板显示市场现状以及发展 趋势,对该产业的发展提出具体建议。 关键词:平板显示;显像管技术;液晶显示技术;等离子显示技 关键词 术; 发展现状;前景。 An Analysis of the Current Situation and Development Trend of FPD Technology LIU gui-liang (Class 3,College major of Electronic Science and Technology,SCAU.) Abstract:Differents between the FPD and CRT technology.Introduce the main technology and mainstream products of FPD.Summary of the current stage and development trend of FPD.Some suggestion. Keyword: flat panel display; television picture tube technology; liquid-crystal display; plasma display panel; situation of development; future prospect. 目录 一.引言 …………………………………………………………3 …………………………………………3 二.平板显示技术概述 2.1.阴极射线管(CRT) …………………………………3 2.2.液晶显示器(LCD) …………………………………5 2.3.等离子显示器(PDP) ………………………………6 2.4.其他平板显示产品 四.中国平板行业前景 五.发展规划 六.结论 参考文献 …………………………………6 ……………………………7 三.中国平板电视行业的发展现状 …………………………………………7 ……………………………………………………8 …………………………………………………………9 …………………………………………………………9 一.引言 2 从 1999 年-2009 年,中国平板行业走过了不平凡的十年。十年来中国平板 电视行业经历了从无到有、从小到大、从弱到强的成长历程。在这波澜壮阔的发 展进程中,造就了一批行业明星,同时也倒下了一些辉煌一时的品牌。 10 年对于中国平板电视行业,是一段曲折崛起的峥嵘岁月。总结过去经验, 我们可以很清楚地看到自身优势与不足;立足现在,我们可以坦然地面对困惑与 问题,寻找突破之道;展望未来,我们期待中国的平板电视行业能突破瓶颈,取 得关键性进展。 本文立足于各种显示技术特点以及中国平板显示行业自身特点, 对此行业目 前的境况作出较为客观的分析。 二.平板显示技术概述平板显示(FPD)技术,顾名思义,就是采用平面屏幕显示的技术,它是相 对于传统阴极射线管作比较而言的一类显示技术,主要包括液晶显示(LCD)、 等离子显示 (PDP) 有机电致发光显示 、 (OLED) 表面传导电子发射显示 、 (SED) 等几大技术类型的相关产品。 平板显示器与传统的阴极射线管(CRT)相比,具有薄、轻、功耗小、辐射 低、没有闪烁、有利于人体健康等优点。下面将分类简单介绍几种主要显示技术 的主要原理。 2.1 阴极射线管(CRT) 阴极射线管的关键部件是连在荧光屏后部成为一体的电子枪。 电子枪发射出 一束经过图像信号调制的窄电子流,经过加速、聚焦、偏转后打在荧光屏的荧光 粉上使之发光。电子枪以一个相当快的速度发射电子流,同时偏转线圈控制电子 束方向,逐行在屏幕上扫过,达到显示图像的目的。CRT 显示图像是是不断连 续刷新着的,因此此类显示器看上去给眼睛一种“闪烁”的感觉。容易引起眼睛 疲劳损坏视力。 CRT 有黑白和彩色两种,黑白的显像管构造相对简单。图 1.为黑白显像管 的构造示意图。 3 图 1.阴极射线管 彩色显像管与黑白显像管的区别是前者有三个电子枪, 前端多一个布满微小 孔洞的 “荫罩” 以及荧光粉是红绿蓝三种原色排列的。 , 彩色显像管显示图像时, 三个电子枪发射出三束电子,在同一个荫罩小孔上通过,分别打在三种颜色的荧 光粉上,人眼看到的效果会自动把三种色光混合,组成一幅图像。如图 2. 图 2. 彩色显像原理 4 荫罩的作用就是保证三个电子共同穿过同一个荫罩小孔,以激发荧光粉,使 之发出红、绿、蓝三色光。不同形状的荫罩有不同的透光率、对比度、分辨率等 参数。制造成本也不同。有一种栅条状的荫罩其透过率达到 95%。如图 3. 图 3. 孔状荫罩(左上)、沟槽状荫罩(右上)以及栅条状荫罩(下) 2.2 液晶显示器(LCD) 液晶显示器的关键物质是液晶材料,此类显示器也因此而得名。液晶材料具 有一个特别的特性:当它被加上适当电压时,液晶材料的分子会发生偏转,引起 其透射率变化,从而由“遮光”状态变换到“通光”状态,达到显示的目的。如 图: 5 图 1.液晶显示器件构成示意图 按照不同的分类方式,液晶显示有多种类型,根据所采用的液晶材料不同而 异:分别有扭曲向列型(TN)等多种,并不一一列举。根据显示像素构成不同, 液晶显示器分为无源矩阵液晶显示器(PM-LCD)与有源矩阵液晶显示器 (AM-LCD) 较早期的扭曲向列型 。 (TN) 液晶显示器与超扭曲向列型 (STN) 液晶显示器均同属于无源矩阵液晶显示器。新一代的薄膜晶体管液晶显示 器(TFT-LCD)等属于有源矩阵液晶显示器。作为 STN 的换代产品具有响应 速度快、不产生闪烁等优点。 AM-LCD 与 PM-LCD 的差别在于前者每象素 加有开关器件,可克服交叉干扰,可得到高对比度和高分辨率显示。 2.3 等离子显示器(PDP) 等离子显示器是利用两块玻璃基板之间的惰性气体电子放电,产生紫 外线激发所涂布的红、绿、蓝荧光粉,呈现各种彩色光点的画面。PDP 适 合应用于中大型尺寸(约 40-70 寸)显示器。等离子体显示器具有阴极射 线管的优点,但其超薄体积与重量远优越于传统大尺寸 CRT 电视,在高解 析度、不受磁场影响、视角广及主动发光等胜于 TFT-LCD 的特点,图像具 有丰富的层次。缺点是功率大,比较耗电。 2.4 其他平板显示产品 除了 LCD、PDP 外,还有应用于各种智能家电、汽车仪表、数码电子 产品显示屏、投影设备以及电子纸等等多种显示技术,都属于平板产品的 范畴。 6 三.中国平板电视行业的发展现状从行业的技术与产品成熟程度来看,虽然经过不断地改进,平板电视的画质 和产品性能都已经达到比较稳定和舒适的水平,特别是 LED 背光模组的大规模 应用,确实带动了液晶电视的响应速度和画面质量取得较大进步。但是与国外起 步早的大型企业相比,中国平板行业还有较大差距,各种自主知识产权的关键技 术并不多。这也是中国平板行业脚步沉重的一大因素。 从市场形态来看,2009 年,平板电视的零售量占比达到 80%,零售额占比 超过 95%, 平板电视在市场消费形态上已经为彩电行业的绝对主流, 这说明平板 电视对 CRT 电视的市场替代已经基本实现。 从消费需求看, 平板电视已经逐渐成为老百姓购置新家电的首选, 少量 CRT 电视的购买者主要集中在流动人口、低保户家庭和边远乡村。随着平板电视的价 格进一步下降,这一部分 CRT 人群还会快速转化; 从厂家的产品策略来看,一线品牌已经停产 CRT 电视,二线品牌还在少量 维持,但是从总体趋势看,都已经把 CRT 作为补充和辅助,预计 2010 年各厂家 的 CRT 产品线将基本上处于清理库存状态; 从产业链来看,平板上下游相关的面板、模组、玻璃、IC 和化学材料等企 业都与日韩企业有较大差距。 中国平板若要真正立足世界市场一方,整个产业链势必要经过大幅度升级。 以目前的状况观察,此路虽远但并非遥不可及。我国政府在十一五的后期已经把 显示产业的复兴上升到国家意志,并通过《电子信息产业振兴规划》和其他的科 技发展规划,加大了对平板显示产业的扶持力度,赋予平板显示产业链建设以重 要任务和使命;预计在十二五规划中,显示产业的重要性和产业地位将会更加突 出。作为平板显示产业的重要支撑和重要支柱,平板电视行业将会从以上扶持政 策中得到最直接的支持。各地方政府和社会投资的持续跟进,将为平板电视产业 链的建设和为发展提供强大的资金来源、技术合作支持和人才培养支持。所以可 以推断中国平板电视行业在未来十年将迎来前所未有的宽松政策环境。 四.中国平板行业前景总体来说,中国平板在未来的十多年将会是机遇与挑战并存的局面。 旺盛的市场需求为中国平板行业提供稳定的成长空间。人民生活水平提高、 新增家庭、 旧彩电自然淘汰、 家电下乡政策城市化进程、 房地产发展、 商用市场、 国际市场需要等等,都将成为中国平板行业稳步快速发展的契机。 7 而起步晚,设备旧,世代早等等,是限制中国平板发展的绊脚石。中国的平 板行业比起日韩等普遍晚 2-3 年,世代线也较之落后。还要避免产业链建成即落 后的风险、现有品牌格局被颠覆的风险、对行业方向判断错误和反应迟钝的风险 等等,都将影响中国平板行业前行的脚步。 五.发展规划中国平板行业过去凭借着一定的优势,已经取得较为瞩目的成就。但是未 来是否能继续保持,就不但是要看行业的机会,更要看企业能否抓住机遇,规避 风险,还要看政府的支持和引导是否得力而有效。关键的几点是: 1、需要借鉴韩国和台湾地区在平板显示产业的发展经验 2、必须推动行业的核心技术研发 3、在下一代显示技术上的及早布局 4、借助行业标准力量规范和引导行业发展 5、建立和完善资本进出机制,加强行业融资渠道建设 从整个行业层面上,需要有正确的战略布局: 要推动行业整体的联合和协作,解决一些单个企业无法解决的行业共性问 题;比如由中国电子视像行业协会牵头成立的中彩联,积极主动的应对国外专利 公司的谈判,大幅度降低了企业的专利费用标准,取得了非常重大的专利授权突 破; 要通过集体协作,通过争取国家主管政府部门的支持,在行业标准建设、 行业准入门槛和行业游戏规则的制定等方面,进行持续努力和推动,为中国彩电 行业的长远发展和整体竞争力的提升创造条件。比如在产品的接口标准规范、尺 寸规范、售后服务规范等方面,积极行动起来,为推动行业的健康和有序发展创 造条件。 为了应对下一代显示技术核心技术的专利限制,我们可以推动行业骨干企 业成立联合技术研发开发小组,共同进行前沿技术的战略性投入,这样可以使行 业花最小的代价获得最高程度的收益。 从企业层面看,为了企业的长远发展,提前做好战略布局是十分有必要的。 要解决核心资源的站队问题。在平板时代,没有核心上游面板资源供应的 支持,就意味着要流血和被其他竞争对手伤害。但是这个资源的来源,究竟是自 己建还是选择与现有主力面板供应商合作,是和其中主要的少数几家合作,还是 货比三家全面合作,这都是值得深思熟虑的问题。由于在 2010 年-2011 年期间 全球平板显示产业还会不定期出现面板资源相对紧张的局面, 因此要避免断货和 供应不及时的问题,就首先要考虑好如何站队的问题 8 要找准自身的行业定位,在技术、资源和产品的持续建设上,梳理出适合 自身特征的阶段性发展目标。 要时刻保持清醒,做好企业应对彩电行业转型和升级的具体战略规划。 六.结论总而言之,一个行业的崛起离不开核心技术和扶持力量。若具备了这两方面 的有利因素,中国平板显示技术行业迅速跟上世界领先脚步,将会是时间问题而 已。 参考文献:《平板显示技术》 《液晶显示技术》 《等离子体技术及应用》 应根裕等 毛学军 赵青, 刘述章, 童洪辉 北京人民邮电出版社,2002 北京电子工业出版社,2008 北京国防工业出版社,2009 9
半导体射线探测器最初约年研究核射线在晶体上作用, 表明射线的存在引起导电现象。但是, 由于测得的幅度小、存在极化现象以及缺乏合适的材料, 很长时间以来阻碍用晶体作为粒子探测器。就在这个时期, 气体探测器象电离室、正比计数器、盖革计数器广泛地发展起来。年, 范· 希尔顿首先较实际地讨论了“ 传导计数器” 。在晶体上沉积两个电极, 构成一种固体电离室。为分离人射粒子产生的载流子, 须外加电压。许多人试验了各种各样的晶体。范· 希尔顿和霍夫施塔特研究了这类探测器的主要性质, 产生一对电子一空穴对需要的平均能量, 对射线作用的响应以及电荷收集时间。并看出这类探测器有一系列优点由于有高的阻止能力, 人射粒子的射程小硅能吸收质子, 而质子在空气中射程为, 产生一对载流子需要的能量比气体小十倍, 在产生载流子的数目上有小的统计涨落, 又比气体计数器响应快。但是, 尽管霍夫施塔特作了许多实验,使用这种探侧器仍受一些限制, 像内极化效应能减小外加电场和捕捉载流子, 造成电荷收集上的偏差。为了避免捕捉载流子, 需外加一个足够强的电场。结果, 在扩散一结, 或金属半导体接触处形成一空间电荷区。该区称为耗尽层。它具有不捕捉载流子的性质。因而, 核射线人射到该区后, 产生电子一空穴载流子对, 能自由地、迅速向电极移动, 最终被收集。测得的脉冲高度正比于射线在耗尽层里的能量损失。要制成具有这种耗尽层器件是在年以后, 这与制成很纯、长寿命的半导体材料有关。麦克· 凯在贝尔电话实验室, 拉克· 霍罗威茨在普杜厄大学首先发展了这类探测器。年, 麦克· 凯用反偏锗二极管探测“ 。的粒子, 并研究所产生的脉冲高度随所加偏压而变。不久以后, 拉克· 霍罗威茨及其同事者测量一尸结二极管对。的粒子, “ , 的刀粒子的反应。麦克· 凯进行了类似的实验, 得到计数率达, 以及产生一对空穴一电子对需要的能量为土。。麦克· 凯还观察到,加于硅、锗一结二极管的偏压接近击穿电压时, 用一粒子轰击, 有载流子倍增现象。在普杜厄大学, 西蒙注意到用粒子轰击金一锗二极管时产生的脉冲。在此基础上, 迈耶证实脉冲幅度正比于人射粒子的能量, 用有效面积为二“ 的探测器, 测。的粒子, 得到的分辨率为。艾拉佩蒂安茨研究了一结二极管的性质, 载维斯首先制备了金一硅面垒型探测器。年以后, 许多人做了大量工作, 发表了广泛的著作。沃尔特等人讨论金一锗面垒型探测器的制备和性质, 制成有效面积为“ 的探测器, 并用探测器, 工作在,测洲的粒子, 分辨率为。迈耶完成一系列锗、硅面垒型探测器的实验用粒子轰击。年, 联合国和欧洲的一些实验室,制备和研究这类探测器。在华盛顿、加丁林堡、阿什维尔会议上发表一些成果。如一结和面垒探测器的电学性质, 表面状态的影响, 减少漏电流, 脉冲上升时间以及核物理应用等等。这种探测器的发展还与相连的电子器件有很大关系。因为, 要避免探测器的输出脉冲高度随所加偏压而变, 需一种带电容反馈的电荷灵敏放大器。加之, 探测器输出信号幅度很小, 必需使用低噪声前置放大器, 以提高信噪比。为一一满足上述两个条件, 一般用电子管或晶体管握尔曼放大器, 线幅贡献为。在使用场效应晶体管后, 进一步改善了分辨率。为了扩大这种探测器的应用, 需增大有效体积如吸收电子需厚硅。采用一般工艺限制有效厚度, 用高阻硅、高反偏压获得有效厚度约, 远远满足不了要求。因此, 年, 佩尔提出一种新方法, 大大推动这种探测器的发展。即在型半导体里用施主杂质补偿受主杂质, 能获得一种电阻率很高的材料虽然不是本征半导体。因为铿容易电离, 铿离子又有高的迁移率, 就选铿作为施主杂质。制备的工艺过程大致如下先把铿扩散到型硅表面, 构成一结构, 加上反向偏压, 并升温, 锉离一子向区漂移, 形成一一结构, 有效厚度可达。这种探测器很适于作转换电子分光器, 和多道幅度分析器组合, 可研究短寿命发射, 但对卜射线的效率低, 因硅的原子序数低。为克服这一点, 采用锉漂移入锗的方法锗的原子序数为。年, 弗莱克首先用型锗口,按照佩尔方法, 制成半导体探测器,铿漂移长度为, 测‘“ 、的的射线, 得到半峰值宽度为直到年以前, 所有的探测器都是平面型, 有效体积受铿通过晶体截面积到“和补偿厚度的限制获得补偿厚度约, 漂移时间要个月, 因此, 有效体积大于到” 是困难的。为克服这种缺点, 进一步发展了同轴型探测器。年, 制成高分辨率大体积同轴探测器。之后, 随着电子工业的发展而迅速发展。有效体积一般可达几十“ , 最大可达一百多“ , 很适于一、一射线的探测。年以后广泛地用于各个部门。最近几年, 半导体探测器在理论研究和实际应用上都有很大发展。
激光雷达laser radar用激光器作为辐射源的雷达。激光雷达是激光技术与雷达技术相结合的产物 。由发射机 、天线 、接收机 、跟踪架及信息处理等部分组成。发射机是各种形式的激光器,如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器等;天线是光学望远镜;接收机采用各种形式的光电探测器,如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式,探测方法分直接探测与外差探测。激光雷达在军事上可用于对各种飞行目标轨迹的测量。如对导弹和火箭初始段的跟踪与测量,对飞机和巡航导弹的低仰角跟踪测量,对卫星的精密定轨等。激光雷达与红外、电视等光电设备相结合,组成地面、舰载和机载的火力控制系统,对目标进行搜索、识别、跟踪和测量。由于激光雷达可以获取目标的三维图像及速度信息,有利于识别隐身目标。激光雷达可以对大气进行监测,遥测大气中的污染和毒剂,还可测量大气的温度、湿度、风速、能见度及云层高度。 激光雷达的应用●孟敏王学才 激光雷达,采用类似于激光测距机的原理与构造研制,是一种工作在从红外到紫外光谱段的探测系统。通常,把利用激光脉冲进行探测的称作脉冲激光雷达,把利用连续波激光束进行探测的称作连续波激光雷达。目前,世界上已研制出用于火控、侦察、制导、测量、导航等多种功能的激光雷达。 生化战高手:陆用激光雷达 生化战剂的探测与防范,一直是军方关注的重点项目之一。传统的探测方法,主要由士兵携带探测装置,边走边测,速度慢、功效低,并易中毒。据报道,俄罗斯一改传统方式,成功地研制出“KDKhr—1N”远距离地面毒剂激光雷达探测系统,可实时地远距探测并确定毒剂气溶胶云的斜距、中心厚度、离地高度、中心角坐标以及毒剂相关参数等,及时通过有、无线技术向部队控制系统报警,以采取相应的防毒措施。在这方面,德国军方也研制出更加先进的“VTB———1型 ”遥测激光雷达,使用两台9微米—11微米、可在40个频率上调节的连续波C02激光器,利用微分吸收光谱学原理遥测化学战剂,既安全又可靠。 飞行防撞高手:空用激光雷达 飞机尤其是直升机在低空巡逻飞行时,极易与地面小山或建筑物相撞,这是世界许多国家关注并力求解决的一大难题。美国、德国和法国等近年费尽心血研制出了直升机障碍物规避激光雷达,成功地解决了这一难题。美国率先研制的直升机超低空飞行“障碍规避雷达”,使用固体激光二极管发射机和旋转全息扫描器,可探测直升机前方很宽的空域,地面障碍物信息可实时显示在机载平视显示器或头盔显示器上,保障了飞行员的安全飞行。随之,德国研制成功的“Hellas ”激光雷达更胜一筹,它是一种固体1.54微米成像,视场为32度×32度,能探测 300米—500米距离内直径1厘米粗的电线或障碍物,直升机采用之可确保飞行安全。法国和英国合研的吊舱载“CLARA”激光雷达,具有多种功能,采用C02激光器,不但能测得直升机飞行前方如标杆、电缆等微型障碍物,还可进行地形跟踪、目标测距和活动目标指示,保障飞行安全,这种激光雷达也适于飞机使用。 捕获水下目标高手:海用激光雷达 对水中目标进行警戒、搜索、定性和跟踪的传统方式,是采用体大而重的一般在600千克至几十吨重的声纳。自从发展了海洋激光雷达,即机载蓝绿激光器发射和接收设备后,海洋水下目标探测既简单方便,又准确无误。尤其是20世纪90 年代以后研制成功的第三代激光雷达上,增加了GPS定位、定高功能,实现了航线和高度的自动控制。如美国诺斯罗普公司研制的“ALARMS”机载水雷探测激光雷达,可24小时工作,能准确测得水下水雷等可疑目标。美国卡曼航天公司研制的水下成像激光雷达,更具优势,可以显示水下目标的形状等特征,准确捕获目标,以便采取应急措施,确保航行安全。 此外,激光雷达还可以广泛用于对抗电子战、反辐射导弹、超低空突防、导弹与炮弹制导以及陆地扫雷等。
1、定义不同
光电传感器:光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。其工作原理基于光电效应。光电效应是指光照射在某些物质上时,物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。
光纤传感器:光纤传感器是一种将被测对象的状态转变为可测的光信号的传感器。光纤传感器的工作原理是将光源入射的光束经由光纤送入调制器,
在调制器内与外界被测参数的相互作用,使光的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化,成为被调制的光信号,再经过光纤送入光电器件、经解调器后获得被测参数。
2、性能不同
光电传感器:暂态响应范围宽,谐波测量能力强,暂态特性的优劣是判断一种互感器能否在电力系统中获得应用的一个重要参数,特别是与继电保护动作时间的配合。传统电磁式互感器由于存在铁芯,对高频信号的响应特性较差,不能正确反映一次侧的暂态过程。
而光电互感器传测量的频率范围主要由电子线路部分决定,没有铁芯饱和的问题,因此能够准确反映一次侧的暂态过程。一般可设计到0.1Hz到1MHz,特殊的可设计到200MHz的带通。光电传感器的结构可以测量高压电力线路上的谐波。而电磁感应互感器是难以达到的。
数字接口,通信能力强,由于光电传感器下传的就是光数字信号,与通信网络容易接口,且传输过程中没有测量误差。
同时随着微机化的保护控制设备的广泛采用,光电互感器可以直接向二次设备提供数字量,这样就能省去原来保护装置中的变换器和A/D采样部分,使二次设备得到大大的简化,推动保护新原理的研究。
体积小,重量轻、易升级,满足变电站小型化与紧凑型的要求,由于光电传感器是靠传感头和电子线路进行信号的获取和处理,体积小,重量一般在1000kg以下,
便于集成在AIS或GIS中,这样将大大减少变电站的占地面积,满足变电站小型化和紧凑化的要求。同时光电互感器通过少量光缆与二次设备连接,可使电缆沟和电缆大为减。
光纤传感器:光纤具有很多优异的性能,例如:具有抗电磁和原子辐射干扰的性能,径细、质软、重量轻的机械性能;绝缘、无感应的电气性能;耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等,
它能够在人达不到的地方,或者对人有害的地区(如核辐射区),起到人的耳目的作用,而且还能超越人的生理界限,接收人的感官所感受不到的外界信息。
3、应用不同
光纤传感器:城市建设中桥梁、大坝、油田等的干涉陀螺仪和光栅压力传感器的应用。光纤传感器可预埋在混凝土、碳纤维增强塑料及各种复合材料中,用于测试应力松弛、施工应力和动荷载应力,从而评估桥梁短期施工阶段和长期营运状态的结构性能。
在电力系统,需要测定温度、电流等参数,如对高压变压器和大型电机的定子、转子内的温度检测等,由于电类传感器易受电磁场的干扰,无法在这类场合中使用,只能用光纤传感器。
光电传感器:用光电元件作敏感元件的光电传感器,其种类繁多,用途广泛。按光电传感器的输出量性质可分为两类:把被测量转换成连续变化的光电流而制成的光电测量仪器,可用来测量光的强度以及物体的温度、透光能力、位移及表面状态等物理量。
例如:测量光强的照度计,光电高温计,光电比色计和浊度计,预防火灾的光电报警器,构成检查被加工零件的直径、长度、椭圆度及表面粗糙度等自动检测装置和仪器,其敏感元件均用光电元件。半导体光电元件不仅在民用工业领域中得到广泛的应用,在军事上更有它重要的地位。
例如用硫化铅光敏电阻可做成红外夜视仪、红外线照相仪及红外线导航系统等;把被测量转换成继续变化的光电流。利用光电元件在受光照或无光照射时"有"或"无"电信号输出的特性制成的各种光电自动装置。
光电元件用作开关式光电转换元件。例如电子计算机的光电输入器,开关式温度调节装置及转速测量数字式光电测速仪等。
参考资料来源:百度百科-光纤传感器
参考资料来源:百度百科-光电传感器
1、含义:光电检测是将被测量的量转换成光通量,再转换成电量,并综合利用信息传送和处理技术。智能传感器是为了代替人和生物体的感觉器官并扩大其功能而设计制作出来的一种装置。2、关系:相互协调。光电检测利用智能传感实现各类检测的。
传感器与检测技术属于自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程,对学生综合运用所专业学知识有着关键的作用,这是我为大家整理的传感器与检测技术论文,仅供参考!传感器与检测技术论文篇一 传感器与检测技术课程教学探索 摘 要:传感器与检测技术属于自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程,对学生综合运用所专业学知识有着关键的作用,文中针对课程的特点及现存的问题,对该课程的教学内容调整与 教学 方法 改进进行了有益的探讨,以期获得更好的教学质量与效果。 关键词:传感器与检测技术;教学改革;教学方法 中图分类号:G71 文献标识码:A 文章 编号:1009-0118(2012)05-0132-02 传感器与检测技术是自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程,主要研究自动检测系统中的信息提取、信息转换及信息处理的理论与技术为主要内容的一门应用技术课程。传感技术是自动检测系统,更是控制系统的前哨,它广泛的应用于各个领域,在在促进生产发展和现代科技进步方面发挥着重要作用。学生学好这门课程不仅能为后续课程打下好的基础,也对学生综合运用所专业学知识有着关键的作用,自从2005年课程教学大纲调整以后,在教学中出现了一些新的问题,原有的传统教学模式很难获得良好的教学质量与效果。 一、课程教学现存的问题 自2005年起我校重新制定了自动化专业的教学大纲,其中将传感器与检测技术由考试课调整为考查课,并将课时由64学时更改为32课时,通过几年的 教学 总结 出该课程在教学中存在的一些困难: (一)教学内容多而散 课程内容多且散,涉及知识面广,有物理学,化学,电子学,力学等等,属于多学科渗透的一门课程,学生学习有难度,特别是对于一些基础不太好的同学更是有困难。 (二)典型应用性 传感器与检测技术属于典型的应用课程,要学习各种传感器的原理,并掌握它的使用,在此基础上掌握搭建检测系统的方法,单靠理论的学习必定是有差距的。而实验课时不充裕,实验条件也有限。 (三)学时越来越少 学校目前对学生的定位是“培养优秀的工程应用型人才”,为了加大实践环节的因此对课程设置与课时作了调整,本课程课时被缩减至32课时。 (四)学生的学习主动性差 由于本课程被定为考查课,所以有相当一部份同学从 学习态度 上不太重视,没有投入必要的精力和时间,学习主动性差,直接影响教学效果。 二、教学内容与教学方法的探索 (一)教学内容的调整 目前大部分的传感器与检测技术的教材多侧重于传感器的工作原理、测量线路及信息处理等方面,而对具体应用涉及较少,针对课程的内容多课时少的情况,教学时无法做到面面俱到,教学内容必须做适当调整。根据学校对工科本科生工程应用型人才的定位,教学内容的调整遵循以下原则: 1、避免繁琐的理论推导过程,以避繁就简的方式向学生讲解传感器的工作原理。例如:用幻灯片演示使用酒精灯分别燃烧热电偶的两端,在两端存在温差的时候两电极间即出现电势差,无温差时电势差消失,通过这个实例讲解电势差之所以存在的原因,可以配以大家能够理解的简单的公式推导,而不把重心放在构成热电偶的温差电动势和接触电动势形成的公式推导上。 2、重点讲述传感器的实物应用。增加实际案例是学生能够对传感器的应用有更感性的认识。 3、适当补充传感器与系统互联的方法。在先期几种传感器的应用中加入传感器接入控制器的方式介绍,使其思考所学课程之间的关联,对所学专业课程之间的联系能更加深入的认识,建立起系统的概念。 (二)教学方法的改革 为了克服课程教学中客观存在的困难,获得良好的教学效果,在课堂教学使用多种教学方法和手段,力求将教学内容讲解得更加生动、具体。 1、采用多媒体技术,使用现代化的教学手段来提升教学效果和教学质量 采用多媒体课件教学,一方面可以省去教师用于黑板板书的大量时间,克服课时减少的问题;另一方面,以动画的形式生动形象的演示传感器的工作原理,展示所学传感器的各种照片、复杂检测系统的原理图或线路图,使学生能够直观地认识传感器,更容易理解传感器的工作原理和应用。例如,学习光栅传感器时,使用传统的教学手段,很难使同学们理解莫尔条文的形成及其移动过程,使用对媒体课件就可以以动画的形式使同学们直观的明暗相间的莫尔条纹是什么样子,还可以以不同的速度使指示光栅在标尺光栅上进行移动,清晰的看出条纹移动的方向与光栅夹角及指示光栅移动方向的关系。学习增量式光电编码器时,很多同学很难理解编码器的辨向问题,通过使用幻灯片展示编码器的内部结构,直接了解光栏板上刻缝、码盘及光电元件的位置关系后,同学们就能更容易的理解辨向码道、增量码道与零位码道形成脉冲的相位关系,佐以简单的辨向电路就可以使同学们更高效的学习该传感器的工作原理及应用方法。 总而言之,利用多媒体技术使学生能够获取更多的信息,增强学习的趣味性和生动性。 2、重视绪论,提升学生的学习主动性 很多教材的绪论写的比较简略,但我个人认为这不代表它不重要,特别是面对学生主观上不重视课程的情况下,更要下大力气上好绪论这第一次课,吸引学生的注意力,激发学习兴趣,使学生认识到这门课程的实用价值。通过幻灯片演示传感器与检测技术在国民经济中的地位和作用,使同学们了解到小到日常生活,大到航空航天、海洋预测等方面都有着传感器与检测技术的应用,更根据各种行业背景中需要检测的物理量,自动控制理论在实现过程中传感器与检测技术的关键作用,使学生认识该课程的重要性。另一方面,我校长年开展本科生科研实训项目,在开设本课程时已有部分同学成功申请实训课题,一般本专业的同学还是围绕专业应用领域申请课题,其中大部分会涉及传感器与检测技术的内容,所以也就他们正在进行的课题中使用传感器解决的具体问题进行讨论,更加直接的体会到本课程的关键作用,从而提升学生学习的兴趣,增强主动性,克服考查课为本课程教学带来的部分阴影。 3、加大案例教学比重、侧重应用 根据培养工程应用型人才的目标,本课程教学的首要目的是使学生能够合理选择传感器,对传感器技术问题有一定的分析和处理能力,知晓传感器的工程设计方法和实验研究方法。所以在教学中注意分析各类传感器的区别与联系,利用大量的具体案例分析传感器的应用特点。 例如,教材中在介绍电阻应变式传感器是,主要是从传感器的结构、工作原理及测量电路几个方面进行分析介绍的,缺乏实际应用案例。在教学中用幻灯片展示不同应用的实物图,譬如轮辐式的地中衡的称重传感器,日常生活中常见的悬臂梁式的电子秤、人体称、扭力扳手等。用生动的动画显示不同应用下的传感器的反应,例如,进行常用传感器热电偶的学习时,展示各种类型热电偶的实物照片,补充热电偶安装的方式,以换热站控制系统为案例,分析热电偶在温度测量上的应用,重点讲解传感器的输出信号及与控制系统互连问题。在介绍光电池传感器时补充用于控制的干手器、用于检测的光电式数字转速表及照度表的应用案例,通过案例是同学们对传感器应用的认识更加深入。 4、利用学校的科研实训提升学生的学习兴趣、加强学生的实践能力 我校学生自二年级起可以开始申请科研实训项目,指导老师指导,学生负责,本课程在学生三年级第一学期开设,在此之前已有部分同学参加了科研实训项目,在这些项目中,譬如智能车项目、数据采集系统实现等实训项目中都包含传感器与检测技术的应用,上课前教师了解这些项目,就可以就实际问题提出问题,让学生带着问题来学习,提升学习的兴趣。另外可以在学习的同时启发同学们集思广益,与实验中心老师联系,联合二年级同学进行传感器的设计制作,或者进入专业实验室进行传感器应用方面的实训实验,鼓励同学申报的科研实训项目,提高学生的实践能力。 三、结束语 通过几年的教学与总结,对教学内容、教学方法进行了分析研究,作了适当的改革。调整的教学内容重点更突出,侧重应用,补充了丰富的案例,激发了学生的学习兴趣,多媒体的教学方法增强了教学的生动性,与科研实训的相结合,对课堂教学进行拓展,加强了学习的主动性,提升了实践能力。从近几年的网上评教结果来看,所做的教学调整与改革受学生的欢迎和好评,取得了较好的教学效果。 参考文献: [1]袁向荣.“传感器与检测技术”课程教学方法探索与实践\[J\].中国电力 教育 ,2010,(21):85-86. [2]陈静.感器与检测技术教学改革探索\[J\].现代教育装备,2011,(15):94-95. [3]周祥才,孟飞.检测技术课程教学改革研究\[J\].常州工学院学报,2010,(12):91-92. [4]张齐,华亮,吴晓.“传感器与检测技术”课程教学改革研究\[J\].中国教育技术装备,2009,(27):42-43. 传感器与检测技术论文篇二 传感器与自动检测技术教学改革探讨 摘要:传感器与自动检测技术是电气信息类专业重要的主干专业课,传统授课方法侧重于理论知识的传授,而忽略了应用层面的培养。针对此问题试图从教学目的、教学内容、教学形式、教学效果等多个方面进行分析,对该课程的教学方案改革进行探讨,提出一套技能与理论知识相结合、行之有效的教学方案。 关键词:传感器与自动检测技术;教学内容;教学模式;工程思维 “传感器与自动检测技术”是电气信息类专业重要的主干专业课,是一门必修课,也是一门涉及电工电子技术、传感器技术、光电检测技术、控制技术、计算机技术、数据处理技术、精密机械设计技术等众多基础理论和技术的综合性技术,现代检测系统通常集光、机、电于一体,软硬件相结合。 “传感器与自动检测技术”课程于20世纪80年代开始在我国普通高校的本科阶段和研究生阶段开设。本课程侧重于传感器与自动检测技术理论的传授,重知识,轻技能;教师之间也缺乏沟通,教学资源不能得到充分利用,教学效果不理想,学生学习兴趣不高。 一、教学过程中发现的问题及改革必要性分析 笔者在独立学院讲授“传感器与自动检测技术”课程已有四年,最开始沿用了研究型大学的教学计划和教学大纲,由于研究型大学是以培养研究型人才为主,而独立学院是以培养应用型人才为主,在人才培养目标上有较大差异,在逐渐深入的过程中发现传统方案不太符合学院培养应用型人才的定位,存在以下几方面的问题。 1.重理论,轻实践 该课程是应用型课程,其中也有大量的理论知识、数学推导,而传统的研究型教学方法普遍都以理论教学为主,在课堂上大篇幅讲解传感器的原理,进行数学公式推导,相比而言传感器的应用通常只是通过一个实例简单介绍,导致最后大多数学生只是粗略地知道该传感器的结构,而不知道如何用,在哪里用。 2.教学模式单一 该课程传统上以讲授的教学方式为主,将现成的结论、公式和定理告诉学生,学生不能主动地思考和探索,过程枯燥乏味,导致学生产生了厌学情绪。同时理论教学与实训、实践教学脱节问题也很严重。 3.教学实验安排不合理 传统的实验课程安排,验证性实验比例高达80%,综合设计性实验极少,缺少实训、实践环节。然而应用型人才的培养应该以实践教学为核心,重点培养学生的工程思维和实践能力、动手能力,以在学生 毕业 时达到企业对技术水平与能力的要求,使学生毕业后能尽快适应工作岗位。 二、适合独立学院培养应用型人才的教学方案改革 传统的传感器与自动检测技术课程重理论、轻实践,教学模式单一,教学实验以验证性实验为主,这种方案能够培养研究型人才,但却无法培养合格的应用型人才。在教学过程中,笔者潜心研习,并反复实践,总结出以下几个可以改革的方面。 1.优化教学内容,注重工程思维 本课程一个很重要的内容是各种类型传感器的原理,传统的教学要讲清楚其中的来龙去脉,而本人则认为针对应用型人才培养,充分讲授清楚基本概念、基本原理和基本方法即可,涉及大额数学公式可以选择重要的进行讲解,其他则可作为学生的自学内容,让学生课余自学。同时应该重点讲解该传感器的工程应用实例;另一方面要结合最新实际工程讲解。这样才能激发学生的学习兴趣,培养学生应用型工程学习思维。 2.改革教学方法,改变教学模式 传统的教学是“灌输式”的方法,无论学生是否接受,直接把要讲的内容全部讲述给学生,而这也违背了培养学生分析问题和解决问题的能力以及创新能力的出发点和归宿。笔者认为应该应用工程案例教学,实行启发式、讨论式、研究式等与实践相结合的教学方法,发挥学生在教学活动中的主体地位。 3.与工程实际相结合,与其他课程相结合 教学过程中要从不同行业提取典型的工程应用实例,精简以后作为实例进行讲解。在进行教学时,要培养学生的系统观,让学生明白这不是一门独立的课程,而是与自动控制原理、智能控制理论等课程相融合的,以达到融会贯通的学习效果。 4.实验环节改革 实验教学主要是为了提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力,加深学生对课堂教学中理论、概念的感性认识。以往该课程的实验内容大部分为原理性、验证性的实验,学生容易感到枯燥无味,毫无学习积极性,很少有学生进行独立思考并发现问题,实验效果极不理想。为了改变这种模式化的教育,笔者将实验内容由传统的验证性实验调整为设计开发型实验。在实验教学中根据客观条件在适当减少验证性实验的基础上,增加了开拓性实验项目以及设计综合性实验。 5.改革教学评价方法,提高课堂教学效率 高效的学习成果反馈机制是促进教学相长的必要手段,目前该课程都是通过课程作业进行学习效果反馈,可以采用每一个章节布置一道设计型题目,让学生更加广泛地查阅资料,并在一定知识广度的基础上深入分析题目中用到的内容,进而从更深的层面分析解决问题,以达到深度、广度相结合的效果。 本文针对传感器与自动检测技术传统研究型大学的方案,提出了三个方面的问题,并根据四年的教学积累,在教学内容、教学模式、实验环节、教学评价及反馈等几个方面进行了探讨分析并提出了一套改革的方法和 措施 。本方案以实际工程应用实例为核心,在教学内容上侧重于传感器应用方面的讲解,以提出问题、分析问题、解决问题为主线调动学生的学习积极性和主动性,培养学生的工程思维和能力,重视实验环节,以设计性、综合性实验代替验证性实验培养学生将抽象的知识具体化、培养学生的实际应用能力、动手能力和创新能力。 参考文献: [1]吴建平,甘媛.“传感器”课程实验教学研究[J].成都理工大学学报. [2]曹良玉,赵堂春.传感器技术及其应用.课程改革初探[J].中国现代教育装备. [3]李玉华,胡雪梅.传感器及应用.课程教学改革的探讨Ⅱ技术与市场. (作者单位 重庆邮电大学移通学院)
这个题目太大了,传感器有很多种类,我建议你跳其中一个产品应用到一个项目上就可以了。比如将光电传感器应用在花苗移栽上,替代人工移栽等,随便乱想都可以想出很多,反正不要用你现在的这个题目,这个题目那么大,只能写一些发展趋势还差不多,只能给你点提示,我想没有人会去帮你写这个1500字的论文的。
纳米材料3D结构石墨烯和量子点的光电探测器芯片
多年来,仅一或几个原子厚的二维纳米材料就在材料科学界风靡一时。以石墨烯为例。这种单层的碳原子产生的材料比钢强数百倍,具有高导电性和超柔韧性。
加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的纳米工程教授Oscar Vazquez-Mena正在将这些类型的材料推向新的高度。他的研究专注于将不同的纳米级材料以3D形式集成在一起,以创建用于环境监测,能量收集和生物医学应用的全新设备。Vazquez-Mena最近因国家研究基金会的一个此类项目而获得了为期五年,50万美元的职业奖。
该项目涉及将石墨烯与被称为量子点的半导体纳米粒子相结合,以创建能够"看到"人眼不可见的各种不同波长的光(例如红外和紫外线)的设备。这些被称为多光谱光电探测器的设备可以使相机拍摄感染,有毒气体和有害辐射的照片。检查食品质量或污染;并监测空气和水的质量。他们还可以在夜间和有雾的时候帮助视力。
集成石墨烯和量子点的芯片。
Vazquez-Mena的方法将使这些设备超薄。他说:"由于我们正在使用纳米材料,因此原则上我们可以设计非常薄的光电探测器,其厚度约为1微米,可以很容易地集成到智能手机和其他移动设备中,以便在实验室外方便地部署。"
用超声波对大脑成像
在另一个项目中,巴斯克斯-梅纳(Vazquez-Mena)正在堆叠纳米结构以构建3D阵列,该阵列可以使超声波穿过头骨并对人脑进行非侵入式成像和刺激。这样的技术将对治疗脑部疾病和创伤很有用,而无需打开颅骨或将电线和植入物插入大脑。它还可以使医生迅速诊断出患者的脑部创伤,而不必执行昂贵的MRI扫描。
要使超声波穿过颅骨并进入大脑并非易事。人类的头颅骨相对较厚且密集,因此它可以反射或吸收超声波,然后才能将其送入大脑。
为了克服这个障碍,Vazquez-Mena正在设计一种特殊的材料,称为超材料,该材料由纳米结构组成,可以抵消头骨产生的反射,并从根本上重定向超声波穿过头骨。该超材料由氮化硅和微尺度声腔的纳米薄膜。两个组件以3D阵列的形式排列在一起,可使材料以常规材料无法完成的方式操纵声波。
Vazquez-Mena说:"这是基于纳米材料构建3D结构的另一个例子,该结构可实现令人兴奋的新特性。"
成果简介
基于石墨烯的光电探测器由于其带宽大、占地面积小以及与硅基光子学平台的兼容性而在高速光通信中引起了极大的关注。大带宽硅基光相干接收器是具有先进调制格式的大容量光通信网络的关键元件。 本文,华中 科技 大学张新亮教授团队等研究人员在《Nat Commun》期刊 发表名“Ultrahigh-speed graphene-based optical coherent receiver”的论文, 研究通过实验证明一种基于90度光学混合和石墨烯上等离子体槽波导光电探测器的集成光学相干接收器,具有紧凑的占地面积和远超过67GHz的大带宽 。结合平衡检测,接收 90 Gbit/s 二进制相移键控信号并提高信噪比。此外,实现了在单极化载波上接收 200 Gbit/s 正交相移键控和 240 Gbit/s 16 正交调幅信号,附加功耗低于 14 fJ/bit。这种基于石墨烯的光相干接收器将有望在 400千兆以太网和800千兆以太网技术中应用,为未来高速相干光通信网络铺平另一条路线。
图文导读
图1:在PSW上使用石墨烯的 OCR。
图2:90度光学混合性能。
图3:石墨烯-PSW PD 的性能。
图4:平衡检测测试。
图5:相干检测的实验演示。
小结
综上所述,结果表明,我们提出的基于石墨烯的 OCR 对高级调制格式具有超高速和高质量的接收能力,这些格式对光的幅度和相位信息进行编码。 经过验证的基于石墨烯的器件为超紧凑和高性能 OCR 提供了一条不同的材料路线,在数据中心和下一代高速光互连中具有竞争力。
文献:
硅光电池对入射光的波长接受如下:硅片接受的光谱是320-1100nm ,峰值波长是850 或者是940 ,硅片掺杂工艺不同。材料不同,峰值不同,还有750的。硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件。它的结构很简单,核心部分是一个大面积的PN 结,把一只透明玻璃外壳的点接触型二极管与一块微安表接成闭合回路,当二极管的管芯(PN结)受到光照时,你就会看到微安表的表针发生偏转,显示出回路里有电流,这个现象称为光生伏特效应。硅光电池的PN结面积要比二极管的PN结大得多,所以受到光照时产生的电动势和电流也大得多。光敏传感器的基础是光电效应,即利用光子照射在器件上,使电路中产生电流或使电导特性发生变化的效应。目前半导体光敏传感器在数码摄像、光通信、航天器、太阳能电池等领域得到了广泛应用,在现代科技发展中起到了十分重要的作用。能源--硅光电池串联或并联组成电池组与镍镉电池配合、可作为人造卫星、宇宙飞船、航标灯、无人气象站等设备的电源;也可做电子手表、电子计算器、小型号汽车、游艇等的电源。光电检测器件--用作近红外探测器、光电读出、光电耦合、激光增加准直、电影还音等设备的光感受器。光电控制器件--用作光电开关等光电控制设备的转换器件。
你好, 硅光电池对入射光的波长有何要求: 看光电池的特性了,一般可见光光电池对光的波长要求不高,很大的范围都可以,希望我的答案可以帮到你!