序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇激光原理論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

與傳統(tǒng)的教學(xué)模式不同，一門慕課不再僅僅是一個班幾十個學(xué)生，而可以是幾百上千甚至可以多達上萬人。這種大規(guī)模開放式的教學(xué)模式必將對傳統(tǒng)的教學(xué)模式產(chǎn)生巨大的沖擊。慕課模式的啟動必將引發(fā)教育方式和教育理念的重大變革。《激光原理》作為光信息及光電子技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)課，也必將受到一定的影響。這是一個機遇，也是一個挑戰(zhàn)。本文將探討在信息化時代慕課浪潮中，如何充分利用慕課這個新型教學(xué)模式的優(yōu)勢，結(jié)合《激光原理》課程的實際特點，促進《激光原理》的課程教學(xué)改革。

2引入慕課資源，促進課堂教學(xué)改革

《激光原理》屬于光電子類專業(yè)的一門重要專業(yè)課程。由于課程的針對性較強，相對于其他的公共基礎(chǔ)課而言每個學(xué)校擔(dān)任《激光原理》課程的教師為數(shù)不多。目前，《激光原理》課程教學(xué)內(nèi)容多以教材為主，再加以教師教案和收集的各種資料，導(dǎo)致《激光原理》課程信息量少，形式也比較單一。當(dāng)今我國光電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，而激光是整個光電產(chǎn)業(yè)的靈魂，所以，讓廣大光電產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員掌握和了解一定的激光原理知識是非常必要的。實際上，光電產(chǎn)業(yè)作為一個新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，許多的從業(yè)人員并未受到過系統(tǒng)的光電子理論教育，因而，引入慕課，不僅可以讓在校的光電專業(yè)學(xué)生受惠，而且可以惠及社會上眾多非“科班”出身的光電產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員。慕課突破了個別教師的界限，可以是一所大學(xué)，多所大學(xué)，其他社會機構(gòu)，甚至是更多個人直接上傳視頻、文本、音頻來參與教育內(nèi)容并在全球分享[2]。這樣一來，慕課進入課堂，使得教學(xué)模式多樣化，教學(xué)內(nèi)容多元化和海量化，每位學(xué)生都可以隨時隨地地從慕課平臺中去獲取更多自己所需要的學(xué)習(xí)資源。《激光原理》課程理論性強，其中涉及到較多的復(fù)雜抽象的物理概念。在實際的教學(xué)過程中學(xué)生不易理解，僅僅依靠課堂教學(xué)很難達到預(yù)計的教學(xué)效果。這就需要改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，制作一些短小精悍的微視頻課件來實現(xiàn)慕課教學(xué)。慕課的主要載體就是十分鐘左右的微視頻，我們可以為每一個晦澀難懂的物理概念制作一個微視頻，并加以多媒體動畫講解[3]。每一個微視頻的時間不長，這樣可以集中學(xué)生的注意力，同時動畫講解可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)《激光原理》的興趣，更大程度上提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。另外，在慕課模式下，《激光原理》課程的考核方式也可以采用除傳統(tǒng)的試卷考試之外的更為靈活的方式進行。在整個《激光原理》課程的學(xué)習(xí)過程中，由于有了慕課這種方便、快捷的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生可以隨時對自己感興趣的內(nèi)容進行學(xué)習(xí)，所以，在學(xué)習(xí)過程中更能激發(fā)學(xué)生的主觀能動性。那么，在這種情況下，教師也可以根據(jù)所教授的內(nèi)容和學(xué)生自身的特點對學(xué)生進行引導(dǎo)并提出一些跟課程相關(guān)的問題，叫學(xué)生自行尋找解決問題的方案。據(jù)此，教師可以判斷學(xué)生對課程的掌握程度和學(xué)生解決問題的能力，從而給出課程的考核分?jǐn)?shù)。這樣的考核方式，也是激勵學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的一種手段，在每次任務(wù)的完成和討論過程中既可以調(diào)動學(xué)生的積極性又可以增進師生互動，同時每次任務(wù)完成后可以及時的幫助學(xué)生了解自己對知識點的掌握效果。

3利用慕課平臺，建立虛擬實驗室

在大多數(shù)《激光原理》的實際教學(xué)過程中，多以理論教學(xué)為主，雖然在教學(xué)中輔以多媒體教學(xué)手段，但是教學(xué)效果不是很明顯，比如在講解諧振腔的損耗對激光器的影響的過程中，由于教學(xué)手段限制，很難讓同學(xué)們從抽象的理論中解脫出來。那么如何讓學(xué)生真切體會到諧振腔損耗對激光器的重要性？這是我們在《激光原理》教學(xué)中一直關(guān)注的問題。顯然，我們必須改變傳統(tǒng)的以理論教學(xué)為主的教學(xué)方法。這樣就要求理論教學(xué)內(nèi)容緊跟實驗教學(xué)，但是由于目前激光實驗設(shè)備昂貴，針對性強，甚至有些大型精密儀器往往無力購買，這必然導(dǎo)致實驗教學(xué)的缺失。另外，實驗課教師面對學(xué)生講解實驗的時候，由于一個班人數(shù)較多，受到視角的限制，不可能所有的學(xué)生都能完整清楚的看到每一個操作細節(jié)。尤其是大型貴重的儀器受到經(jīng)費的限制，臺數(shù)少，上課學(xué)生多的時候不是所有的學(xué)生都有實際操作的可能，甚至有時候很多的精密儀器都是作為演示實驗只有教師操作，學(xué)生只能在一旁觀看。利用慕課資源，建設(shè)虛擬實驗室可以在很大程度上解決激光原理實驗的問題。在教學(xué)手段上，可以利用LASCAD等激光器設(shè)計專用仿真軟件建立虛擬實驗室，演示激光的產(chǎn)生和激光束的傳播規(guī)律，以提高教學(xué)效果。虛擬實驗室可以大大減少設(shè)備資金的投入和各種實驗耗材的開銷，還可以使得每位學(xué)生都有親自操作的機會，可以使得學(xué)生更大程度上加深對深奧的概念理解。由于慕課建立在網(wǎng)絡(luò)平臺，課后只要學(xué)生有興趣就可以繼續(xù)在虛擬實驗室進行操作，方便學(xué)生利用零散時間來進行學(xué)習(xí)，如果有不熟練或有疑問的地方可以反復(fù)多次的實踐直至理解為止，這在傳統(tǒng)的實驗課堂上是幾乎不可能的。在慕課條件下建立虛擬實驗室可以在教學(xué)內(nèi)容上，加大綜合性、設(shè)計性實驗課題的比重，體現(xiàn)理工科課程的特點。精選一部分實驗內(nèi)容制定微型的基礎(chǔ)實驗用來完成一些驗證性實驗，例如模擬激光器和激光束的相關(guān)特性，加深學(xué)生對《激光原理》的感性認(rèn)識。同時可以再加設(shè)一部分激光原理的課程設(shè)計的題目，啟發(fā)他們做一些新型的科學(xué)研究，滿足學(xué)生的高層次需求。比如，利用虛擬實驗室結(jié)合matlab編程等軟件設(shè)計，鼓勵學(xué)生開展激光器有源光學(xué)諧振腔設(shè)計等工作，開展高斯光束聚焦特性和中紅外激光器設(shè)計等專題活動。同時可以借鑒國外的教學(xué)模式，各種課程設(shè)計的實驗報告采用論文形式，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生撰寫專業(yè)論文的能力，為今后的畢業(yè)設(shè)計、畢業(yè)論文以及科技論文打下堅實的基礎(chǔ)。我校2014年獲批湖北省光電信息技術(shù)虛擬仿真實驗教學(xué)中心，以該項目為依托，我們已經(jīng)著手建立激光原理虛擬實驗室。

4慕課可以增進師生交流與溝通

傳統(tǒng)的教學(xué)方式以課堂為中心，教師主導(dǎo)著課堂教學(xué)。而課堂教學(xué)則以灌輸理論知識為主，教師講解過程中學(xué)生處于被動接受的地位，師生間互動較少。受到多方面因素的影響，目前大部分學(xué)校的《激光原理》教學(xué)，教師在課堂上往往只根據(jù)教材的安排，按部就班照本宣科教授書本非常狹窄的理論知識，而不注意這門課程在生產(chǎn)實際中的應(yīng)用以及這個行業(yè)當(dāng)前發(fā)展的狀況。另一方面，在現(xiàn)有的教育體制下，高校教師更多的關(guān)注自己的科研，而缺乏在教學(xué)方面創(chuàng)新的動力，僅把知識的灌輸作為主要的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中得不到有效的指導(dǎo)和監(jiān)督[4]。然而教學(xué)的主要目的并不是為了培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)試能力，而是為了訓(xùn)練學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力使其更能適應(yīng)社會化發(fā)展。慕課利用當(dāng)代先進的信息技術(shù)，使得全人類能夠共享優(yōu)質(zhì)教育資源。慕課所提供的方便和快捷保障了學(xué)生的學(xué)習(xí)自[5]。與傳統(tǒng)的教學(xué)方式不同的是，慕課的內(nèi)容匯聚了大量的優(yōu)質(zhì)資源，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)觀看各種《激光原理》的微視頻，也可以根據(jù)自身的情況來制定學(xué)習(xí)目標(biāo)，組建學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生可以觀看本校、外校甚至是國外教師教授《激光原理》的教學(xué)視頻并操作各種虛擬實驗室。學(xué)生可以利用慕課平臺與更多的教師和同學(xué)交流互動，分享各式各樣的學(xué)習(xí)資源，甚至于可以組建網(wǎng)絡(luò)討論小組和興趣小組，互相討論自己感興趣的課題，分享筆記，點評課程。在慕課模式下，教師和學(xué)生的角色都會有所轉(zhuǎn)變甚至于可以互換。慕課對教師提出了前所未有的挑戰(zhàn)，學(xué)生可以根據(jù)所需要的學(xué)習(xí)內(nèi)容自行選擇上課教師，這樣對教師的教學(xué)水平、教學(xué)風(fēng)格提出了更高的要求。學(xué)生也可以根據(jù)自己對某個知識點的理解制作微視頻上傳到慕課平臺，教師也可以通過學(xué)生的講解視頻來了解學(xué)生的思維方式和理解程度。有些學(xué)生通過參考文獻、虛擬實驗或是各種社會實踐來提出自己對《激光原理》課程中各種見解，這些都是教師在傳統(tǒng)教學(xué)中所無法得知的。可以想象在慕課環(huán)境下，沒有學(xué)生會選擇教學(xué)模式古板、教學(xué)質(zhì)量差的教學(xué)視頻來觀看，這樣很多照本宣科、本本主義的教師將會消失，同時也對學(xué)生的自律性提出了更高的要求，是被動的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鞯膶W(xué)習(xí)模式。所以，在慕課模式下，教師教學(xué)生學(xué)的傳統(tǒng)師生關(guān)系將會發(fā)生很大的改變。教師在教學(xué)過程中將會有更多的機會從學(xué)生處獲益，“教學(xué)相長”將會在慕課模式得到更加完美的詮釋。

5慕課模式下校企合作，了解更多的科技動態(tài)

激光原理是一門實踐性很強的課程。教學(xué)中需要學(xué)生多動手、多思考，在實驗中理解和應(yīng)用課堂教學(xué)中學(xué)到的理論知識等。受限于激光器的構(gòu)造特性，一般理論課堂難以進行實驗演示，即便演示，效果也不好。此外，在教材上，由于光電子技術(shù)的快速發(fā)展，新型光子器件和新的激光技術(shù)不斷涌現(xiàn)，導(dǎo)致教材的先進性有所欠缺，比如激光短脈沖技術(shù)一般教材都只介紹傳統(tǒng)的調(diào)Q，鎖模技術(shù)，而應(yīng)用在高功率超短激光脈沖產(chǎn)生的啁啾放大技術(shù)卻很少涉及。這種教學(xué)模式與教學(xué)部提出的“應(yīng)用型普通本科學(xué)校”是相違背的，大學(xué)從來不是“象牙塔”，不只是單純的要求學(xué)生參加應(yīng)試教育的考試，而是要培養(yǎng)提高學(xué)生的綜合能力包括自主學(xué)習(xí)的能力、發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力和工程應(yīng)用能力等。但是，綜合能力的培養(yǎng)與提高不是一朝一夕的事情，它貫穿于從學(xué)校到社會甚至整個人生。這就要求我們的大學(xué)課堂與企業(yè)的要求緊密的鏈接起來，可以根據(jù)企業(yè)合作要求搭建慕課平臺，企業(yè)可以根據(jù)他們對激光工藝的要求和大學(xué)院校共同開發(fā)慕課平臺，聘請企業(yè)工程師和一些有經(jīng)驗的工人加入慕課的開發(fā)和制作[6]。根據(jù)企業(yè)要求制作的慕課，學(xué)生不僅可以學(xué)習(xí)理論知識，還可以學(xué)習(xí)到實踐技能。在所有完成慕課的學(xué)生中，企業(yè)可以根據(jù)完成情況擇優(yōu)錄取，免去一部分招聘和培訓(xùn)的成本，學(xué)生通過慕課的訓(xùn)練也能很好地適應(yīng)企業(yè)的工作，真正獲得雙贏的效果。由于《激光原理》課程專業(yè)性強，大多受到資金的限制，每個學(xué)校對《激光原理》課程的投入不會太大，難以添置高端儀器，而慕課是綜合各個院校及企業(yè)的各種教學(xué)資源，這樣實驗儀器設(shè)備要更為齊全，通過慕課可以了解到一些沒法見到的大型高科技儀器設(shè)備，熟悉儀器的用途、操作原理以及使用方法等。利用慕課模式，引進企業(yè)的研發(fā)機構(gòu)，這樣可以綜合利用社會資源。在《激光原理》慕課建設(shè)內(nèi)容中，可以以企業(yè)產(chǎn)品市場銷售走勢對教學(xué)重點進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以適應(yīng)企業(yè)的需求[7]。從這個角度來講，這也可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)《激光原理》的興趣，開拓知識面，開發(fā)其潛在的創(chuàng)造能力，通過這種課內(nèi)外科技活動結(jié)合的教學(xué)形式，了解高科技知識，達到在本科階段參與科研的目的。這既為學(xué)生的進一步深造奠定了堅實的理論和實踐基礎(chǔ)，也實現(xiàn)了學(xué)校人才培養(yǎng)和企業(yè)需求的無縫對接。所以，在慕課模式下實現(xiàn)校企合作，對學(xué)生、學(xué)校和企業(yè)都是有好處的，是一舉三得的事情。

6結(jié)論

篇(2)

一、光信息科學(xué)與技術(shù)國家一類特色專業(yè)

我校光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)歷史悠久、辦學(xué)基礎(chǔ)好、生源質(zhì)量高、專業(yè)方向應(yīng)用性強。為適應(yīng)國家對激光科學(xué)與技術(shù)及光信息技術(shù)高素質(zhì)人才的需求，發(fā)揮我校光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)應(yīng)用性強的優(yōu)勢，圍繞“特色教育，服務(wù)社會”的宗旨，2009年申報成功了光信息科學(xué)與技術(shù)國家第一類特色專業(yè)，目標(biāo)是建設(shè)一個以激光科學(xué)與技術(shù)和光信息技術(shù)兩個專業(yè)方向為優(yōu)勢方向，特色鮮明的名牌專業(yè)，使之在培養(yǎng)質(zhì)量方面達到或接近國內(nèi)一流水平。在專業(yè)邊緣領(lǐng)域，大膽開拓，不斷擴展研究內(nèi)容，使該專業(yè)成為國內(nèi)激光科學(xué)與技術(shù)和光信息技術(shù)方向高級人才的培養(yǎng)基地，滿足社會發(fā)展需要，為同類型高校相關(guān)專業(yè)建設(shè)和改革起到示范和帶動作用。電動力學(xué)作為該專業(yè)重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，需進行教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的改革，以適應(yīng)特色專業(yè)的建設(shè)和培養(yǎng)高質(zhì)量畢業(yè)生要求。

二、電動力學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀及課程特點

電動力學(xué)課程內(nèi)容，對大多數(shù)學(xué)生來說感覺到比較難學(xué)。原因是知識點較多，抽象難懂。數(shù)學(xué)推導(dǎo)復(fù)雜，要求有較強的數(shù)理基礎(chǔ)。雖然有些電動力學(xué)問題接近實際，比如波導(dǎo)問題、天線問題，但學(xué)生要理解和解決這些問題，需要一定的過程，由于上述問題的存在，使初學(xué)者常常感到電動力學(xué)課枯燥無味、難以入門；上課聽講似懂非懂，下課做題無從下手。并且,由于招生數(shù)量的增加,極大降低了師生比,降低了學(xué)生與老師交流的幾率。同時，現(xiàn)代大學(xué)生與80年代大學(xué)生比，缺乏主動思考意識和能力，都嚴(yán)重影響電動力學(xué)課程的教學(xué)效果。

三、教學(xué)改革設(shè)想及實施

我校光信息科學(xué)技術(shù)專業(yè)本科生的培養(yǎng)中,激光器及技術(shù)是一個重要的專業(yè)方向。因此在電動力學(xué)課程教學(xué)中,如何將與專業(yè)基礎(chǔ)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容更扎實、有效地貫穿教學(xué)，并激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，采取以下教學(xué)改革設(shè)想及措施：3.1教學(xué)內(nèi)容改革根據(jù)專業(yè)特點，對教學(xué)內(nèi)容進行調(diào)整，并適當(dāng)引申，為學(xué)生后續(xù)的平臺課如物理光學(xué)、激光原理，以及專業(yè)課如激光器件、導(dǎo)波光學(xué)等奠定良好基礎(chǔ)。比如，對電磁波傳播的相關(guān)內(nèi)容重點講解并結(jié)合教師的科研等背景進行引申及拓展。其中關(guān)于模式及其形成條件，結(jié)合導(dǎo)波光學(xué)及物理光學(xué)內(nèi)容，概念交待清楚，條件講解透徹，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定良好基礎(chǔ)。在亥姆霍茲方程的講解中，引入前沿?zé)狳c問題如“負折射率”問題，使學(xué)生了解其理論基礎(chǔ)。在教材中作為選學(xué)內(nèi)容的高斯光束問題，對該專業(yè)的學(xué)生交待清晰，為后續(xù)的激光原理奠定基礎(chǔ)。凡此不再贅述，總之，對教學(xué)內(nèi)容的制定，以為學(xué)生更好學(xué)習(xí)后續(xù)課程及激發(fā)學(xué)習(xí)興趣為原則。3.2教學(xué)方式改革在電動力學(xué)課程的教學(xué)中，改變以往單純板書、課件的教學(xué)模式。嘗試使用討論式教學(xué)、課程小論文及結(jié)合教師科研講座與板書、課件相結(jié)合的教學(xué)方式。傳統(tǒng)板書教學(xué)方法對公式的推導(dǎo)及其有利，也符合學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)習(xí)慣。但在涉及較抽象問題時，使用課件教學(xué)更直觀、形象，有利于學(xué)生對具體問題的理解。如涉及形成模式的條件———駐波問題，以及偶極子天線的輻射問題，利用課件的動畫演示，極大提高了教學(xué)效果。在課程的講解中，穿插討論式教學(xué)，實現(xiàn)教師和學(xué)生的互動，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。教師結(jié)合課程中不同章節(jié)的內(nèi)容及特點，設(shè)置具體問題在課堂上展開討論是一種形式。對于課程小論文及教師科研講座，安排在電磁波的傳播內(nèi)容講解之后，有利于培養(yǎng)學(xué)生的興趣和創(chuàng)造性。我們的教師梯隊均為博士畢業(yè)，涉及光學(xué)、物理電子學(xué)、光學(xué)工程、凝聚態(tài)物理、計算電磁學(xué)五個學(xué)科，且承擔(dān)包括國家自然基金、“863”、“973”及工程類項目，為結(jié)合不同的學(xué)科開展前沿問題講座，并將研究成果引入課堂，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提供了良好條件。為此，在課程教學(xué)中穿插了與課程相關(guān)的前沿問題講座。比如全固態(tài)激光器的研究進展、光子晶體及ZnO納米材料研究進展等，通過前沿問題講座的嘗試，學(xué)生積極性很高，取得了預(yù)期效果。關(guān)于課程小論文，我們安排在了講座之后，教師根據(jù)專業(yè)特點和學(xué)生基礎(chǔ)，給出題目和時間節(jié)點，其間學(xué)生與教師有交流，教師進行指導(dǎo)，使學(xué)生更好地完成小論文，只是這個環(huán)節(jié)需要的時間較長，需要教師后續(xù)跟蹤并總結(jié)。通過科研講座及小論的嘗試，以初步取得成效，所教授的學(xué)生據(jù)此參加了全國大學(xué)生創(chuàng)新大賽并獲獎，所研究結(jié)果也在相關(guān)刊物發(fā)表文章。這種教學(xué)模式的探索，極大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的能動性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及提高培養(yǎng)質(zhì)量。

篇(3)

關(guān)鍵詞：光纖，語音，傳輸，光電檢測

 

1、光纖通信系統(tǒng)的基本組成

最基本的光纖通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學(xué)信道和光接收機組成。其中數(shù)據(jù)源包括所有的信號源，它們是話音、圖象、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)經(jīng)過信源編碼所得到的信號；光發(fā)送機和調(diào)制器則負責(zé)將信號轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘枺群笥眠^的光波有0.85、1.31和1.55三個低損耗窗口。光學(xué)信道包括最基本的光纖，還有中繼放大器EDFA等；而光學(xué)接收機則接收光信號，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電信號，最后得到對應(yīng)的話音、圖象、數(shù)據(jù)等信息。論文格式。在光纖通信系統(tǒng)中，光纖中傳輸?shù)氖嵌M制光脈沖'0'碼和'1'碼，它由二進制數(shù)字信號對光源進行通斷調(diào)制而產(chǎn)生。而數(shù)字信號是對連續(xù)變化的模擬信號進行抽樣、量化和編碼產(chǎn)生的，稱為PCM（pulse code modulation），即脈沖編碼調(diào)制。這種電的數(shù)字信號稱為數(shù)字基帶信號，由PCM電端機產(chǎn)生。光纖通信系統(tǒng)的基本組成原理圖如下圖1-1所示：

圖1-1光纖通信系統(tǒng)

1.1光發(fā)射端機

光發(fā)射機是實現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光端機。它由光源、驅(qū)動器和調(diào)制器組成。其功能是將來自于電端機的電信號對光源發(fā)出的光波進行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號耦合到光纖或光纜中傳輸。電端機就是常規(guī)的電子通信設(shè)備。光發(fā)射機的原理圖如下圖1-2所示：

圖1-2光發(fā)射機原理框圖

光源是光發(fā)射機的核心，其性能好壞將對光纖通信系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響。目前光纖通信系統(tǒng)使用的光源都是由半導(dǎo)體材料制成的，而半導(dǎo)體光源分兩種：發(fā)光管LED和激光管LD。由于半導(dǎo)體激光器發(fā)出的是激光，發(fā)光功率大、譜線寬度窄，但電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度特性差。而半導(dǎo)體發(fā)光二極管發(fā)出的是熒光，發(fā)光功率不大，譜線寬度寬，但電路結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、價格便宜。在實驗室中經(jīng)常用到。

1.2光纖或光纜

光纖作為傳輸媒介，作用是將發(fā)射端機光源發(fā)出的光信號，經(jīng)遠距離傳輸后耦合到接收端機的檢測器，完成信息傳輸任務(wù)。在通信中使用的光纖通常是由石英玻璃制成的，由纖芯和包層組成。目前，塑料光纖應(yīng)用于低速、短距離的傳輸中。其構(gòu)成光纖的纖芯與包層都是塑料材料。與大芯徑50/125μm和62.5/125μm的石英玻璃多模光纖相比，塑料光纖的芯徑高達200～1000μm，其接續(xù)時可使用不帶光纖定位套筒的便直注塑塑料連接器，即便是光纖接續(xù)中芯對準(zhǔn)產(chǎn)生 ±30μm偏差都不會影響耦合損耗。正是塑料光纖結(jié)構(gòu)賦予了其施工快捷，接續(xù)成本低等優(yōu)點。另外，芯徑100μm或更大則能夠消除在石英玻璃多模光纖中存在的模間噪音。論文格式。

1.3中繼器

含有光中繼器的光纖傳輸系統(tǒng)成為光纖中繼通信。光信號在光纖中傳輸一定的距離后，由于受到光纖衰減和色散的影響會產(chǎn)生能量衰減和波形失真，為保證通信質(zhì)量，必須對衰減和失真達到一定程度的光信號及時進行放大和恢復(fù)。中繼器由光檢測器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個：一個是補償光信號在光纖中傳輸時受到的衰減；另一個是對波形失真的脈沖進行整形。

1.4光纖連接器、耦合器等無源器件

由于光纖或光纜的長度受光纖拉制工藝和光纜施工條件的限制，且光纖的拉制長度也是有限度的（如1Km)。因此一條光纖線路可能存在多根光纖相連接的問題。于是，光纖間的連接、光纖與光端機的連接及耦合，對光纖連接器、耦合器等無源器件的使用是必不可少的。

1.5光接收端機

光收信機是實現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機。 它由光檢測器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號，經(jīng)光檢測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺缓螅賹⑦@微弱的電信號經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端的電端汲去。光接收機原理圖如下圖1-3所示：

圖1-3光接收機電路原理方框圖

2、光纖語音電路設(shè)計

光纖語音電路由三部分組成：光發(fā)射電路、光纖和光接收電路。論文格式。其工作原理是：音頻信號最初是聲波，由發(fā)送器的電子麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電信號。此信號由LM358組成的音頻放大器放大，并且借助于一個單獨的晶體管控制LED的端電壓，將電信號轉(zhuǎn)換為光信號。光信號送入光纖或光纜。在光纖或光纜的另一端，光信號照射到接收器的光電檢測器上。光電檢測器再將其轉(zhuǎn)換為電信號。此信號被放大并送入揚聲器轉(zhuǎn)換為聲波恢復(fù)為原始信號。

2.1、發(fā)射器電路板

此電路主要是把音頻信號經(jīng)麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)濾波器、多級放大器把微弱的電流信號轉(zhuǎn)換為適合半導(dǎo)體二極管發(fā)光的電壓信號，在晶體管的調(diào)制下把電信號轉(zhuǎn)換為光信號送入光纖中進行傳輸。在發(fā)射器電路上有一個話筒和調(diào)制LED發(fā)光的線路。LED裝在塑料殼中以便于連接光纖或光纜進行發(fā)送信號。在實驗室里設(shè)計操作可以使用200m長的塑料光纖傳送語音信號，也可以使用玻璃光纖在更遠的距離內(nèi)通信。光纖語音發(fā)射器電路如下圖1-4所示：

圖1-4光纖語音發(fā)射電路

2.2、光電接收器電路板:

在接收器電路板上通過光電檢測器把光纖傳輸?shù)奈⑷醯墓庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)電容濾波、運算放大器放大，把電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，放大到適合揚聲器輸出的電壓，恢復(fù)原始的語音信號。光纖語音接收電路如下圖1-5所示：

圖1-5光纖語音接收電路

3、結(jié) 語

本文詳細的介紹了光纖通信系統(tǒng)的組成，為設(shè)計光纖語音傳輸電路提供理論基礎(chǔ)。在該電路系統(tǒng)中語音信號以光波形式在光纜內(nèi)傳輸、不受任何電場和磁場的影響。傳輸距離遠，抗干擾能力強。每個電路板需要一個9V電池，元件簡單，易于實現(xiàn)，在實驗室就能操作完成。

參考文獻

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[6] ic37.com/

篇(4)

【關(guān)鍵詞】 布里淵 分布式 光纖傳感

隨著社會發(fā)展，安防已經(jīng)變得越來越重要，及時發(fā)現(xiàn)入侵對我國安防建設(shè)有種重要的意義，別的安防系統(tǒng)監(jiān)測距離短且容易受到電磁的擾動，而本文中敘述的安防系統(tǒng)不僅監(jiān)測距離長而且不容易受到電磁的干擾，對安防領(lǐng)域具有重要意義。光纖傳感入侵定位監(jiān)測系統(tǒng)可以通過監(jiān)測光纖應(yīng)變或震動等確定事件發(fā)生的位置，已有傳感定位系統(tǒng)多采用Sagnac干涉環(huán)結(jié)構(gòu)或者馬赫-增得干涉結(jié)構(gòu)實現(xiàn)定位，但無法同時滿足高精度和長距離探測。這樣的話就必須采用BOTDR原理，利用自制的光纖縱模分布反饋激光器，結(jié)合邊緣濾波調(diào)解技術(shù)，建立一套分布式光纖傳感入侵定位系統(tǒng)監(jiān)測，實現(xiàn)了對入侵事件的實施快速定位監(jiān)測，空間分辨率也相應(yīng)高了起來。

一、布里淵散射傳感原理

布里淵散射原理是基于光纖中光波與聲波在傳播過程的相互作用，這兩者的相互作用會使光產(chǎn)生頻移，該頻移的產(chǎn)生相當(dāng)于入射波被一個聲光柵散射產(chǎn)生了反射光子，我們利用這個頻移，通過測得其頻移方向和大小，來實現(xiàn)傳感物理量的轉(zhuǎn)換。光纖所處溫度、所受應(yīng)變皆可通過布里淵頻移間接計算得出。在實際工程使用中，由于入侵事件都是不確定的，所以需要一套具有實時監(jiān)控能力且無盲點的監(jiān)測系統(tǒng)才能完全監(jiān)測到入侵、避免出現(xiàn)遺漏，而光纖作為傳感原件是沿線路連續(xù)分布的，這就避免了線路中產(chǎn)生盲點。通過對光纖中布里淵散射頻移量大小的監(jiān)控，可以分析得出被入侵點的準(zhǔn)確位置，以及被入侵程度，這就是目前布里淵散射在光纖傳感入侵定位監(jiān)測系統(tǒng)中最有效的應(yīng)用方式，達到了兼?zhèn)涓呔取o盲點、長距離、實時性等諸多優(yōu)異性能。

二、實驗與分析

由于本項研究處于早期階段，所以此次試驗都是采用自制的激光器、自制傳感光纜以及其他自制光信號解調(diào)器。并參考了各類中外文獻，以及前輩所寫的論文，保證本次試驗和分析能夠得出更為準(zhǔn)確的結(jié)論，更好的為國家安防事業(yè)做出貢獻。我們將激光輸出進行一定的比例分束，然后小比例的一束作為本振光，另外一個大比例的經(jīng)偏振控制器調(diào)整偏振態(tài)，通過電光調(diào)制器進行脈沖的調(diào)制，經(jīng)過摻鉺光纖放大器1放大之后，波分復(fù)用器濾過自發(fā)輻射噪聲通過擾偏器和環(huán)形器，輸入到單模傳感光纖里面去。散射回的信號此時變得非常非常弱，必須得通過摻鉺放大器2來放大，然后再經(jīng)過一個環(huán)形器，通過自己制造的窄帶可調(diào)諧光纖光柵濾波器之后的布里淵反射光和本振光相干，通過高速光電探測器的監(jiān)測，然后得到了實驗的最終結(jié)果---后向布里淵散射信號。

在實驗中，波分復(fù)用器濾波的通道為1550nm，帶寬30nm，隔離度大于20dB，損耗小于0.15dB，和本振光相比，相對有一定的偏移量，能滿足實驗的要求并且監(jiān)測到相干信號。放大之后的布里淵信號只有um量級，采用高速光電探測器前置放大濾波電路對信號再次放大濾波，然后通過邊緣濾波，將布里淵信號的平移變化轉(zhuǎn)換成強度變化，并通過累加平均處理，平均2的12次方次后，得到最K監(jiān)測結(jié)果。其中前置放大濾波電路實現(xiàn)對微弱電信號的放大并抑制信號頻帶以外的噪聲，其濾波中心頻率為11GHz，3dB快帶為1Hz，插入損耗小于0.1dB。實驗系統(tǒng)采用50ns脈寬的光脈沖，重復(fù)頻率為10KHz，傳感光纖長度為10km。因此，完成2的12次方次累計平均處理所需時間小于1s，即系統(tǒng)的監(jiān)測周期小于1s，可滿足快速監(jiān)測入侵事件的要求。

經(jīng)過實驗分析表明。實驗系統(tǒng)在室溫25度環(huán)境下且光纖不受外力時，布里淵信號的中心頻率在10.9GHz左右。因此當(dāng)應(yīng)變和溫度引起的頻移總和超過初始中心頻率100MHz時，信號將越過帶通濾波器的單邊上升沿的邊界，導(dǎo)致信號幅值減小，從而引起錯誤判斷，限制了系統(tǒng)的監(jiān)測范圍。采用更大帶寬的帶通濾波器并合理的選擇其中心頻率，可以擴大系統(tǒng)監(jiān)測的動態(tài)范圍。

至于如何消除緩變溫度的影響，適應(yīng)野外環(huán)境下的應(yīng)用，以及進一步提高系統(tǒng)的應(yīng)變分辨率，將在后續(xù)的工作中研究。

結(jié)論：在BOTDER原理中用單縱模光纖光柵到帶通濾波器理論結(jié)合實際的實驗中表明，系統(tǒng)可以在1s對10km范圍的傳感器進行測量，并達到5m的空間分辨率和200uε的應(yīng)變分辨率。這項實驗表明本系統(tǒng)在監(jiān)測入侵領(lǐng)域的能力，即便現(xiàn)在所處階段并不成熟，也能對國家安防領(lǐng)域起到很重要的積極意義，而且經(jīng)分析判斷和實驗結(jié)論，基于布里淵散射的分布式光纖傳感入侵定位監(jiān)測系統(tǒng)在長距離入侵定位方面有著良好的前景。

參 考 文 獻

篇(5)

論文關(guān)鍵詞：激光　激光生物效應(yīng)　激光與生物分子

論文摘要：本文主要簡介了激光與生物組織相互作用所產(chǎn)生的生物效應(yīng)，概述激光與生物分子相互作用機理研究現(xiàn)狀。為提高和發(fā)展激光技術(shù)在此領(lǐng)域的應(yīng)用，有必要對激光的生物學(xué)效應(yīng)及生物物理機理進行研究。

一、激光的發(fā)光原理及其生物學(xué)效應(yīng)

1激光發(fā)光原理

把一段激活物質(zhì)放在兩個互相平行的反射鏡構(gòu)成的光學(xué)諧振腔中，處于高能級的粒子會產(chǎn)生各種方向的自發(fā)發(fā)射。其中，非軸向傳播的光波很快逸出諧振腔外，軸向傳播的光波卻能在腔內(nèi)往返傳播，當(dāng)它在激光物質(zhì)中傳播時，光強不斷增強。如果諧振腔內(nèi)單程小信號增益G0l大于單程損耗δ，則可產(chǎn)生自激振蕩。原子的運動狀態(tài)可以分為不同的能級，當(dāng)原子從高能級向低能級躍遷時，會釋放出相應(yīng)能量的光子即自發(fā)輻射。同樣的，當(dāng)一個光子入射到一個能級系統(tǒng)并為之吸收的話，會導(dǎo)致原子從低能級向高能級躍遷即受激激吸收。然后，部分躍遷到高能級的原子又會躍遷到低能級并釋放出光子即受激輻射。這些運動不是孤立的，而往往是同時進行的。當(dāng)我們創(chuàng)造一種條件，譬如采用適當(dāng)?shù)拿劫|(zhì)、共振腔、足夠的外部電場，受激輻射得到放大從而比受激吸收要多，就會有光子射出，從而產(chǎn)生激光。

2激光生物學(xué)效應(yīng)

由于激光具有能量和動量，激光作用于生物分子，就有可能使生物分子產(chǎn)生物理、化學(xué)或生物反應(yīng)，這就是激光生物效應(yīng)。目前，學(xué)術(shù)界認(rèn)識比較一致的激光生物效應(yīng)大致有五類：.激光生物熱效應(yīng)、激光生物光華效應(yīng)、激光生物壓力效應(yīng)、激光生物電磁效應(yīng)和激光生物刺激效應(yīng)。生物組織內(nèi)的天然色素顆粒，對近紫外、可見光和近紅外光譜區(qū)的激光有選擇吸收作用。激光生物效應(yīng)，目前已經(jīng)在激光醫(yī)療、激光育種方面得到廣泛、有效的應(yīng)用。

（1）激光生物熱效應(yīng)

激光照射生物組織時，激光的光子作用于生物分子，分子運動加劇，與其他分子的碰撞頻率增加，由光轉(zhuǎn)化為分子的動能后變成熱能，可能會引起蛋白質(zhì)變性，生物組織表面收縮、脫水、組織內(nèi)部因水分蒸發(fā)而受到破壞，造成組織凝固壞死。當(dāng)局部溫度急劇上升達幾百度甚至上千度時，可以造成照射部分碳化或汽化。在照射生物組織時，不同波長的激光產(chǎn)生熱效應(yīng)的機制也不盡同。紅外激光的光子能量小，生物組織吸收后只能增加生物分子的熱運動導(dǎo)致溫度升高，所以它是直接生熱可見光和紫外光的光子能量大，生物組織吸收了光子能量后引起生物分子電子態(tài)躍遷，在它從電子激發(fā)態(tài)回到基態(tài)的馳豫過程中釋放能量，該能量可能引起光化反應(yīng)，也可能轉(zhuǎn)化為熱量產(chǎn)生溫度升高，所以它們是間接生熱。激光熱效應(yīng)究竟應(yīng)表現(xiàn)為哪種形式，在激光方面取決于其輸出參數(shù)、作用時間，在生物組織方面則取決于其光學(xué)、熱學(xué)特性等諸多因素。

熱效應(yīng)是激光致傷的最重要因素。激光損傷區(qū)與正常組織的界緣十分清楚，這是由于激光脈沖時程短，生物組織的導(dǎo)熱性差，瞬間放熱來不及擴散到受照射部位以外的緣故。輻照后，由于繼變化，如炎癥、出血、再生等，會使原初清楚的損傷界緣逐漸變得模糊。

（2）激光生物光華效應(yīng)

當(dāng)一個處于基態(tài)的分子吸收了能量足夠大的光子以后，受激躍遷到激發(fā)態(tài)，在它從激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)，但又不返回其原來分子能量狀態(tài)的弛豫過程中，多出來的能量消耗在它自身的化學(xué)鍵斷裂或形成新鍵上，其發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)即為原初光化學(xué)反應(yīng)，在原初光化學(xué)反應(yīng)過程中形成的產(chǎn)物，大多數(shù)極不穩(wěn)定，它們繼續(xù)進行化學(xué)反應(yīng)直至形成穩(wěn)定的產(chǎn)物，這種光化反應(yīng)稱為繼發(fā)光化反應(yīng)，前后兩種反應(yīng)組成了一個完整的光化反應(yīng)過程，這一過程大致可分為光致分解、光致氧化、光致聚合及光致敏化四種主要類型，光致敏化效應(yīng)又包括光動力作用和一般光敏化作用。生物的光華效應(yīng)產(chǎn)生的根本是生物的而組織有一定的色度，能選擇性地吸收300～1000nm光譜。生物體內(nèi)的色素有黑色素和類黑色素、血紅蛋白、胡蘿卜素、鐵質(zhì)等，其中黑色素對激光能量的吸收最大。脫氧血紅蛋白在556nm，氧合血紅蛋白在415、542、575nm處有清楚的吸收帶，胡蘿卜素吸收帶在480nm處，黑色素和類黑色素在400～450nm波段吸收最強。無論是正常細胞還是腫瘤細胞，在細胞質(zhì)和細胞間有許多黑色素顆粒，它們吸收激光能量使能量在色素顆粒上積聚而成為一個熱源，其能量向周圍傳導(dǎo)和擴散，從而引起周圍組織細胞損傷。 轉(zhuǎn)貼于

（3）激光生物壓力效應(yīng)

由激光照射產(chǎn)生的機械作用可分為兩部分：激光本身的輻射壓力對生物組織產(chǎn)生的壓強，即光壓，稱作一次壓強；生物組織吸收強激光造成的熱膨脹和相變以及超聲波、沖擊波、電致伸縮等引起的壓強，叫二次壓強。由激光導(dǎo)致的生物細胞的壓強的變化可以改變生物細胞、組織的形狀，使得生物細胞、組織內(nèi)部或之間產(chǎn)生機械力，從而對生物細胞、組織產(chǎn)生巨大的影響。由這種作用產(chǎn)生的沖擊波是激光致傷的另一原因。沖擊波在組織中以超聲速運動，在組織中產(chǎn)生空穴現(xiàn)象，引起組織破壞。戈爾德曼指出：脈沖時程50毫微秒的Q開關(guān)激光產(chǎn)生的沖擊波壓力，可大于10個大氣壓。實際上，激光熱效應(yīng)影響范圍十分局限，而由壓力效應(yīng)引起的組織損傷，則可波及到遠離受照區(qū)的部位。例如，用紅寶石激光照射小鼠頭部時，發(fā)現(xiàn)頭皮輕度損傷，顱骨和大腦硬膜并無損傷，而大腦本身卻大面積出血，甚至造成死亡。

二、激光與生物分子相互作用機理研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)八十年代以來，由前蘇聯(lián)、匈牙利等國的專家提出了不少假說，其中常見的有下列4種：生物電場假說(前蘇聯(lián)伊柳辛提出);色素調(diào)節(jié)假說(前蘇聯(lián)伽馬列亞于1981年提出);細胞膜受體假說(前蘇聯(lián)普魯哈丘科夫于1980年提出):偏振刺激假說(梅斯特1977年提出)。另外一個假說是:由孤子狀態(tài)進入混沌狀態(tài)假說。美國Englander(1980年)、日本的Jomosa(1984年)。

中國的肖家鑫(1987年)用孤子理論對DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等遺傳功能作出過解釋。劉頌豪(1991年)也提出了生物學(xué)過程中的孤子現(xiàn)象。云南理工大學(xué)的周凌云對“由孤子狀態(tài)進入混沌狀態(tài)假說”的進一步發(fā)展作出了貢獻。激光生物物理學(xué)家王惠文在其所著的《激光與生命科學(xué)》一書中介紹了周凌云的研究成果:“周凌云(1993)提出，在弱激光的作用下，DNA分子系統(tǒng)可進入‘無序’的混沌狀態(tài)，并根據(jù)DNA分子動力學(xué)方程(Sine一Gordon方程)的分析結(jié)果，可以解釋DNA的真實遺傳，從而導(dǎo)出含激光一DNA分子動力學(xué)的運動方程，以及激光的電場相互作用對DNA分子系統(tǒng)的動力學(xué)效應(yīng)。通過含激光與DNA相互作用運動方程的M.Inikov方法或知DNA系統(tǒng)即使在弱激光的作用下，也有可能由原來的孤立子運動狀態(tài)進入混沌狀態(tài)。從而導(dǎo)致其構(gòu)象隨時間‘無規(guī)則’地演化產(chǎn)生遺傳變異’。但由于激光的生物刺激和誘變等效應(yīng)作用機理的復(fù)雜性，特別是弱激光與生物分子的相互作用機理，目前尚未得出完善的科學(xué)解解釋。

激光與生物組織的相互作用很復(fù)雜，有待進一步研究。激光生物效應(yīng)分類還沒有明確的界限，如在光化效應(yīng)中光熱效應(yīng)也起了很大的作用，電磁作用也產(chǎn)生熱效應(yīng)和機械作用等，激光熱作用、光化作用和機械作用通常是同時發(fā)生的，所以相互作用的分類并不是絕對的，但各種作用之間也確存在著一些差別。如每種效應(yīng)都具有典型的激光及典型現(xiàn)象等。激光與生物組織的相互作用是一個多種因素決定的復(fù)雜過程，激光的參數(shù)(如波長、功率、激光模式等)、生物組織的性質(zhì)(如密度、彈性、熱導(dǎo)率、比熱、熱擴散率、反射率、吸收率、不均勻性和層次結(jié)構(gòu))以及生物體狀態(tài)等對激光的生物效應(yīng)都有影響。激光對生物組織的作用具有有利和不利兩個方面，要想利用激光，最首要的任務(wù)是認(rèn)識并理解激光與生物組織的相互作用機理，然后才能加以應(yīng)用。

參考文獻

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篇(6)

【論文摘要】：對磁力儀未來發(fā)展進行了展望。重點介紹了：1.光泵磁力儀及其光源和共振元素的選擇與設(shè)計2.超導(dǎo)技術(shù)的進步推動了超導(dǎo)量子干涉磁力儀的發(fā)展3.對處于研究、探索階段的原子磁力儀進行了關(guān)注。

引言

目前，在空間、海洋、勘探、在醫(yī)院和其它實驗室中廣泛的應(yīng)用著各種磁力儀，用于測量地磁場以及生物磁場。在這些領(lǐng)域，新型的光泵磁力儀、超導(dǎo)磁力儀（SuperconductingQuantumInterferenceDevice,SQUID）；以及處于研究、試驗階段的固體電子自旋共振磁力儀（ElectronSpinResonance,ESP）、原子磁力儀（AtomicMagnetometer,AM）必將以其超高的精度擔(dān)負起越來越重的任務(wù)。

過去測量磁場強度的單位是奧斯特(Oersted,Oe)，采用和推廣國際單位制(SI)以后，測量磁感應(yīng)強度(磁通量密度)的單位是特斯拉(Tesla,T)或高斯(Gaus,Gs)。它們之間的對應(yīng)關(guān)系為1nT=10-9T=1gamma(γ)。特斯拉的換算關(guān)系為:1T(特斯拉)=109nT(納特)=1012pT(皮特)=1015fT(飛特)=1018aT(阿特)［1］。

磁場強度曾經(jīng)用過T、F、Be等幾個符號表示，許多文獻中曾采用F、Be。文章中為了規(guī)范、清晰采用國際標(biāo)準(zhǔn)單位T。

1.光泵磁力儀

光泵磁力儀是高靈敏的磁測設(shè)備。它是以某些元素的原子在外磁場中產(chǎn)生的蔡曼分裂為基礎(chǔ)，并采用光泵技術(shù)與磁共振技術(shù)研制成的。

按照量子理論，在外磁場T中，具有自旋的亞原子粒子（如核子和電子）能級簡并（degeneracy）解除，分裂為一些磁次能級（或稱為蔡曼能級），在光譜上的表現(xiàn)，就是譜線分裂，這就是蔡曼效應(yīng)，蔡曼因此獲得1902(第二屆)諾貝爾物理學(xué)獎。分裂的能級間的能量差一般與外界磁場成正比。當(dāng)粒子在分裂的能級間發(fā)生躍遷時，就會發(fā)射或吸收電磁波，其頻率與磁次能級間的能量差成正比，測定這個電磁波的頻率，即可測定磁場。

光泵磁力儀是目前實際生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)應(yīng)用中靈敏度較高的一種磁測儀器。它靈敏度高，一般為0.01nT量級，理論靈敏度高達10－2-10－4nT;響應(yīng)頻率高，可在快速變化中進行測量;可測量地磁場的總向量T及其分量，并能進行連續(xù)測量。

光泵磁力儀的種類甚多。按共振元素的不同，可分為氦（He）光泵磁力儀和堿金屬光泵磁力儀，共振元素有氦（He4）、銣（Rb85、Rb87）、銫（Cs133）、鉀（K39）、汞（Hg）等。對堿金屬而言，受溫度影響較大，如銫（Cs133）元素在恒溫430C左右，方可變成蒸汽狀態(tài)，而只有在蒸汽狀態(tài)時才能產(chǎn)生光泵作用。對He3、He4而言，因其本身是氣體狀態(tài)，無需加熱至恒溫，只需將它激勵使其處于亞穩(wěn)態(tài)，就能產(chǎn)生光泵作用。這些條件在設(shè)計與制造儀器時，必須予以重視。

光泵磁力儀未來的發(fā)展水平，主要取決于光泵光源及共振元素的發(fā)展程度。法國曾用可調(diào)諧的激光器代替常規(guī)的氦燈制成光泵磁力儀，由于譜線的選擇性較好，激光又比氦燈的光要強，因此提高了磁力儀的靈敏度，達到10pT/Hz1/2。美國的R.Slcum博士利用二極管激光器作為氦同位素光泵磁力儀的光源，并申請了專利，與氦燈光源相比，靈敏度提高一個量級。最新的激光光泵氦（He4）磁力儀的靈敏度已突破1PT/Hz1/2的界限，達到0.4PT/Hz1/2，而用高頻激發(fā)的燈室作為光泵的光源的氦4航空磁力儀達到了20pT/Hz1/2的靈敏度［2-3］。在共振元素的選擇上，為了提高精度，需要選擇譜線較窄的物質(zhì)，堿金屬符合譜線窄的要求，但需要一定的溫度（40-55℃）加熱為氣態(tài)。現(xiàn)在已經(jīng)有很多利用堿金屬制成的磁力儀，前不久問世的鉀磁力儀，由于譜線很窄又不重疊，方位誤差很小，維修方便，分辨率達到0.1pT，在取樣率為20Hz時，靈敏度可達到0.014nT。因此鉀光泵磁力儀在光泵磁力儀中占有優(yōu)勢地位。當(dāng)然隨著靈敏度，取樣率的提高，其價格也顯著提高。

2.超導(dǎo)量子干涉磁力儀

超導(dǎo)量子干涉器件（SQUID）是上世紀(jì)60年代中期發(fā)展起來的一種新型的靈敏度極高的磁敏傳感器。它是以約瑟夫遜（Josephson）效應(yīng)為理論基礎(chǔ)，用超導(dǎo)材料制成的，是超導(dǎo)量子干涉磁力儀的核心。

SQUID由兩個用很薄的絕緣體隔開的超導(dǎo)體而形成兩個并聯(lián)的約瑟夫松結(jié)（Josephsonjunction）組成。約瑟弗松獲得1973年諾貝爾物理學(xué)獎，在此前一年（1972年）J.Bardeen、L.N.Cooper和J.R.Schrieffer三位物理學(xué)家由于共同研究建立解釋超導(dǎo)現(xiàn)象的BCS理論獲得諾貝爾物理學(xué)獎。

SQUID可以檢測非常微弱的磁場，足以檢測生物電流產(chǎn)生的微弱磁場，人類心臟產(chǎn)生的磁場約為10-10T（0.1nT），人腦的磁場約為10-13T（0.1pT）。如果有一個恒定的電流維持在SQUID中，則測得的電壓隨兩個結(jié)上相位的變化而振蕩，而相位的變化取決于磁通的變化。量子理論得出的十分重要的結(jié)論是，若有一超導(dǎo)體環(huán)路，則它包圍的磁通量只能取Φ0的整數(shù)倍。

Φ0＝h/(2e)=2.0678506(54)×10-15Wb≈2.07×10-15Wb=2.07×nT.cm2

這就是磁通量的量子化，Φ0叫做磁通量量子。如果磁場發(fā)生變化，則Φ0的個數(shù)也跟著變化，對Φ0個數(shù)進行計數(shù)就可測得磁場值。超導(dǎo)磁力儀是矢量磁力儀，它測量垂直于超導(dǎo)環(huán)路平面的磁場[4]。

SQUID靈敏度極高，可達10-15T，比靈敏度較高的光泵磁力儀要高出幾個數(shù)量級；它測量范圍寬，可從零場測量到數(shù)千特斯拉；其響應(yīng)頻率可從零響應(yīng)到幾千兆赫。這些特性均遠遠超過常用的磁通門磁力儀和質(zhì)子旋進磁力儀。

量子超導(dǎo)磁力儀具有高精度、高靈敏度的同時不足之處也相對十分明顯，超導(dǎo)材料自身易碎、不易加工，成本極其昂貴且SQUID磁測儀器要求在低溫條件下工作、需要昂貴的液氦（或液氮）和制冷設(shè)備，這給SQUID磁測技術(shù)的廣泛應(yīng)用帶來許多困難。在超導(dǎo)領(lǐng)域的這場競爭中，世界各國都在不斷探索，超導(dǎo)從低溫向高溫的方向進步，同時生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)也持續(xù)的提高。可以預(yù)計，量子超導(dǎo)干涉磁力儀隨著超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展將會在許多領(lǐng)域中得到更廣泛的應(yīng)用。

3.原子磁力儀

獲得1997年諾貝爾物理學(xué)獎的法國物理學(xué)家科恩-唐努吉（ClaudeCohen-Tannoudji）指出，原子磁力儀是通過測量所含電子自旋已被極化的原子在磁場中的進動(旋進)來實現(xiàn)的。最近美國普林斯頓大學(xué)物理系M．v．Romalis教授和位于西雅圖的華盛頓大學(xué)物理系的J.C.Allred等研制成一種完全利用光學(xué)方法測量磁場的新型原子磁力儀，因此有人將這種磁力儀稱為全光學(xué)磁力儀(allopticalatomicmagnetometer)。

首先由激光器產(chǎn)生一定頻率的偏振激光束照射氣態(tài)鉀原子，使鉀原子躍遷到高能級產(chǎn)生極化，待測的外磁場使原子的極化發(fā)生變化，從而原子的磁矩繞著磁場方向進動(旋進)，用另一束激光來檢測上述變化。即可測定磁場，磁力儀的核心是一個充滿了氣態(tài)鉀原子和緩沖氣體氦的氣室。用一束起光泵作用的圓偏振高功率的激光照射氣室，鉀原子最外層未配對的價電子吸收激光后進入自旋極化狀態(tài)．電子的自旋指向圓偏振方向。此時用一個單頻二極管激光器發(fā)出一束垂直于光泵激光束的取樣激光，檢測電子自旋在待測磁場中進動（旋進）時電子自旋的取向，取樣激光少許離開鉀的共振頻率，并且當(dāng)它通過極化了的氣態(tài)鉀時，激光偏振角會轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動的角度與自旋指向取樣光束的角度成比例。將取樣光束聚焦投射到光電二極管陣列上。即可形成磁場的圖像［5］。M.V.Romalis等指出，根據(jù)量子力學(xué)的測不準(zhǔn)原理（uncertaintyprinciple,或不確定性原理），原子磁力儀的極限靈敏度δB＝1/（γ(nT2Vt)1/2），式中γ是旋磁比，n是單位體積內(nèi)工作物資的原子數(shù)，T2是橫向弛豫(自旋馳豫)時間，V是體積，t是測量時間。由上式可見，在γ、t給定的條件下，要提高靈敏度，必須讓n、T2達到盡可能大的數(shù)值．而為了提高空間分辨率，V又不能取很大的數(shù)值。

M．v．Romalis教授等研制的量子磁力儀正是巧妙的提高了n與T。M.V.Romalis等把鉀原子密度增加到n≈6×1013cm-3,是通常的10000倍，并加進大密度（2.9atm）的氦作為緩沖等方法，避免了自旋弛豫，即保持大的T2數(shù)值，獲得提高測量磁場的靈敏度和空間分辨率的優(yōu)異成果。靈敏度達到0.54fT/Hz1/2，經(jīng)過改進后還可提高10-2-10-3fT/Hz1/2，空間分辨率達到毫米級。在弱磁場中工作時．這種磁力儀的靈敏度可能達到10-18T的數(shù)量級，那將比SQUID靈敏1000倍，更為重要的是這種磁力儀不需要低溫條件。受M.V.Romalis教授等研制的新型原子磁力儀的啟發(fā)，目前美國已經(jīng)有公司提出根據(jù)頻率調(diào)制磁學(xué)-光學(xué)轉(zhuǎn)動原理設(shè)計靈敏磁力儀,轉(zhuǎn)動率與磁場成比例,用極化測定方法測量[4][6]。

新型原子磁力儀可用于物理學(xué)基本理論的研究，高精度地質(zhì)調(diào)查和油、氣等礦產(chǎn)普查，生物磁學(xué)研究。前已提及,現(xiàn)在光泵磁力儀已成功地測繪出心臟產(chǎn)生的磁場,磁場幅度為0.1nT，人腦的磁場很弱,只有幾個fT。高靈敏度的原子磁力儀,在繪制心磁圖、腦磁圖作醫(yī)學(xué)診斷乃至是生物磁測、空間磁測，軍事偵察等領(lǐng)域，無疑是非常合適的，但仍需進行完善才適應(yīng)實際應(yīng)用的需要。

結(jié)束語:

雖然現(xiàn)在許多小巧的新興磁敏傳感器（如霍爾磁敏傳感器，巨磁阻傳感器等）也十分活躍，但其精度遠不能與文中涉及的磁力儀相比較。隨著磁力儀的發(fā)展，磁場探測精度的提高，新興學(xué)科--磁法應(yīng)用有著廣泛的發(fā)展空間。

參考文獻

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[4]張昌達，董浩斌.量子磁力儀評說.工程地球物理學(xué)報.2004年12月第1卷第6期：499-506.

篇(7)

關(guān)鍵詞：智慧物流；傳感器；激光技術(shù)；物聯(lián)網(wǎng)

Abstract： With the rapid development in intelligent logistics and E-commerce， logistics is increasingly related to our way of life. The internet of things（IoT）brings about not only lots of convenience but also some new challenges to people. As a great number of applications of high-performance and low-cost sensors are being applied， the break-through of the existing bottleneck of intelligent logistics is imminent， while a lot of progresses have been made in laser technologies， and wide applications in intelligent logistics have been implemented by taking advantages of measuring distance and velocity， positioning and other monitoring with lasers and sensors， etc. In this paper， the applications and future development trend of laser measurement and sensing technologies in the logistics field are comprehensively discussed.

Key words： intelligent logistics； sensor； laser technology； internet of things

引 言

智慧物流是利用集成智能化技g，使物流系統(tǒng)具有模仿人類的“思維”一樣，能感知、推理判斷并自行解決物流中某些問題的能力，它廣泛運用無線射頻識別、傳感器、定位系統(tǒng)、移動通訊等先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，應(yīng)用于運輸、倉儲、配送等基本環(huán)節(jié)，以實現(xiàn)智慧物流的自動化運作與智能化管理，其主要利用高新技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)管理手段，來達到物流配送體系高效率、低成本的運作目的。并隨著大量高性能、低成本傳感器設(shè)備以及無線射頻技術(shù)（RFID）的普及，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為物流發(fā)展的瓶頸突破提供了契機，智能物聯(lián)網(wǎng)的提出和發(fā)展更是使得智慧物流的進步有了更大的研究空間。因此，基于物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器的研究與應(yīng)用就具有重要的意義。

在智慧物流中，要做到物聯(lián)網(wǎng)的概念就必須實現(xiàn)對貨物感知、定位、識別、計量、分揀、監(jiān)控等。同樣，在自動化生產(chǎn)過程中，倉儲物流由各種設(shè)備互相配合共同完成，如：貨物存取系統(tǒng)、輸送線、自動導(dǎo)向車、叉車、起重及吊運設(shè)備，需要與每一個工位保持有效的聯(lián)系以保證系統(tǒng)的正常工作：不能有碰撞、失控、生產(chǎn)過程中斷等情況發(fā)生。這就必須用到RFID、條碼以及各種傳感器，如：激光、紅外及視頻監(jiān)控等傳感技術(shù)，因為它是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，是人機互動的紐帶，其中激光檢測技術(shù)憑借其在測距、定位、測速、監(jiān)測等方面的優(yōu)勢，在智能化立體倉儲的空間利用、體積測算、港口散貨裝船機物位檢測、堆垛機和自動導(dǎo)向機等設(shè)備中起到了關(guān)鍵作用，并積極推動和提升了物流系統(tǒng)的整體性能[1]。

本文淺析了激光器測量和傳感技術(shù)在物流業(yè)現(xiàn)階段應(yīng)用狀況，著手應(yīng)用實例分析，重點闡述近些年激光測距、激光雷達技術(shù)在智慧物流領(lǐng)域的應(yīng)用案例與未來的發(fā)展趨勢。

1 我國智慧物流的發(fā)展以及激光器技術(shù)在物流業(yè)的應(yīng)用分析

2009年中國物流技術(shù)協(xié)會信息中心、華夏物聯(lián)網(wǎng)和《物流技術(shù)與應(yīng)用》編輯部聯(lián)合提出了智慧物流的概念，認(rèn)為智慧物流以物聯(lián)網(wǎng)為技術(shù)基礎(chǔ)，實現(xiàn)對物流運輸、倉儲、配送等環(huán)節(jié)的自動化、可視化與智能控制，是未來物流業(yè)的發(fā)展方向，也符合將來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢[2]。

激光原理早在1917年由著名物理學(xué)家愛因斯坦提出，但直到1960年才在迫切的生產(chǎn)實踐需求和完備的理論體系背景下得以實現(xiàn)。激光一經(jīng)問世，就獲得了超乎尋常的飛速發(fā)展，不僅使光學(xué)原理和技術(shù)應(yīng)用獲得了全新的認(rèn)知，而且直接導(dǎo)致了一門新興產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)。激光的使用使人們獲得了前所未有的先進方法和手段，以實現(xiàn)前人無法實現(xiàn)的想法和目標(biāo)，去獲得空前的成果和效益，從而使得生產(chǎn)力得到了前所未有的發(fā)展。雖然我國激光產(chǎn)業(yè)近些年取得了長足的進步，但不得不承認(rèn)，目前我國激光產(chǎn)業(yè)（特別是在激光核心器件方面）和激光產(chǎn)業(yè)發(fā)達國家還是存在明顯的差距，主要體現(xiàn)在成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化程度較低、基礎(chǔ)研究力量薄弱、激光關(guān)鍵器件技術(shù)提升緩慢等方面。

近幾年，民用激光器因其具有低功率、高穩(wěn)定性和安全可靠性等多方面的優(yōu)點引起了研究人員和應(yīng)用企業(yè)日益濃厚的興趣，已經(jīng)在通信、物流、醫(yī)療等民用領(lǐng)域大展身手，并在多種應(yīng)用場合取代了目前常用的傳統(tǒng)設(shè)備。激光產(chǎn)品的出現(xiàn)以及其性能的不斷完善，必將加快激光技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用，從而提高生產(chǎn)工業(yè)自動化水平和人們的生活質(zhì)量，而激光產(chǎn)品應(yīng)用到物流行業(yè)也在人們的實驗中一步一步的走來，逐步提高了物流運輸自動化實現(xiàn)的進程。

（1）激光測距的應(yīng)用。激光測距的原理與無線電雷達相同，在工作時由激光y距儀向目標(biāo)射出一束很細的激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間乘以光速計算出從觀測者到目標(biāo)的距離。由于激光測距儀具有探測距離遠、測距精度高、抗干擾性強、保密性好、體積小巧等優(yōu)點正日益受到重視，并隨著激光定位技術(shù)的發(fā)展和成本價格的急劇下降，越來越多的汽車行業(yè)、自動化行走及物流倉儲系統(tǒng)等紛紛開始采用激光測距定位系統(tǒng)，極大地推進了大型物流倉儲系統(tǒng)精確定位自動化的進程。現(xiàn)代工廠的大型物流輸送系統(tǒng)通常采用的是激光條碼定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)安裝方便，設(shè)置容易，具有良好的抗震性和防晃性，條碼對灰塵和損傷不敏感，響應(yīng)時間小，精度高，并且集激光測距與旋轉(zhuǎn)編碼器的優(yōu)勢于一身，既可以用于直線運動，也可以用于曲線定位，掀起了現(xiàn)代物流行業(yè)的自動化的新一輪技術(shù)革命的浪潮[3]。

（2）激光測體積在物料堆位自動測量系統(tǒng)中的應(yīng)用。文章《火電場煤場儲煤量激光檢測裝置》中提出了煤場物料堆位測量的方案，該方案是利用裝有CCD點陣式攝像機和激光器的小車在口式堆取料機上作二維掃描運動，讓激光器發(fā)出激光照射在煤堆表面，根據(jù)出射光和CCD之間存在一定的夾角和不同的煤堆厚度，激光器的照射點在CCD照相機中所呈現(xiàn)的紅點的不同位置的比例關(guān)系，算出該點的厚度。同時，送樣小車會隨著運動路程通過CCD將這些離散的厚度點記錄下來，并將這些離散的掃描一并傳入PC機，PC機再利用這些點的坐標(biāo)，用近似積分法，算出煤堆的體積[4-5]。同樣的，對于水泥廠的熟料庫或者糧倉等這類大型倉儲，都可以運用此項技術(shù)測量倉庫內(nèi)的物料堆位信息以方便工作人員的查看和工程術(shù)人員的數(shù)據(jù)參考。

（3）激光傳感器的智能監(jiān)控系統(tǒng)。通過傳感器對特定環(huán)境中的CO等氣體濃度進行監(jiān)測并保持實時提醒在智能家居和智能倉儲中發(fā)揮著重要作用。該系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)和激光傳感器的智能監(jiān)控系統(tǒng)，利用紅外激光探測傳感器對監(jiān)控區(qū)域內(nèi)氣體濃度進行探測，通過比較分析探測信息與參照數(shù)據(jù)來得到區(qū)域內(nèi)氣體濃度情況，并依據(jù)對指標(biāo)值的處理結(jié)果來控制各類設(shè)備的工作，使監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的各種指標(biāo)達到預(yù)想狀態(tài)。系統(tǒng)還具有溫濕度數(shù)據(jù)采集設(shè)備控制等功能，能夠利用溫度和濕度采集設(shè)備實時采集區(qū)域中的溫度和濕度信息，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)控制空調(diào)、加濕器等設(shè)備的工作狀態(tài)，使監(jiān)控區(qū)域內(nèi)保持設(shè)定的溫濕度狀態(tài)[6-8]。

（4）分布式光纖傳感系統(tǒng)。原理為DTS系統(tǒng)使用一個特定頻率的光脈沖照射光纖內(nèi)的玻璃芯。當(dāng)光脈沖沿著光纖玻璃芯下移時，會產(chǎn)生多種類型的輻射散射。根據(jù)光在光纖中的傳輸速率和入射光與后向拉曼散射光之間的時間差，可以對不同的溫度點進行定位，這樣就可以得到整根光纖沿線上的溫度并精確定位。該系統(tǒng)可應(yīng)用于危化品倉儲中，根據(jù)其分布式線型光纖感溫火災(zāi)報警系統(tǒng)的特性，系統(tǒng)監(jiān)測到的是光纜沿線的長期工作溫度情況。因此，在事故發(fā)生之前，系統(tǒng)已經(jīng)進行了長期有效的溫度監(jiān)測，并可利用經(jīng)驗值根據(jù)溫度情況做出合理判斷，在火災(zāi)發(fā)生之前對事故發(fā)展情況進行掌控，真正做到防患于未然。它能迅速反映火情大小、火災(zāi)蔓延方向和火災(zāi)煙霧風(fēng)向，及時給指揮部門提供各類信息，及時給消防主機提供準(zhǔn)確的信號，將火災(zāi)倉儲的損失減小到最低程度[9]。

2 激光技術(shù)的應(yīng)用實踐

隨著10年物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展熱潮和13年工業(yè)4.0的提出，在智能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面，相關(guān)研究人員開始了全新的探索和實踐，下面簡單介紹近年幾個企業(yè)在智慧物流技術(shù)應(yīng)用的案例。

（1）浙江省煙草公司紹興市公司卷煙配送中心由于儲量巨大、貨物擺放密集且出貨頻繁，因此需要一套完備的倉儲自動化設(shè)備和有效的管理機制來完善倉儲服務(wù)以滿足其進出貨安全、快捷、高效的目的。該配送中心選用的是高架貨庫系統(tǒng)中的堆垛機設(shè)備，其采用了激光測距定位條碼定位系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)編碼器作為定位的測距定位系統(tǒng)，通過對位置定位系統(tǒng)的詳細考察分析比較，完成全自動化、準(zhǔn)確無誤、定點存取貨物的流程，該系統(tǒng)還擁有故障率小、精度高等優(yōu)點并在實際使用中水平往復(fù)精度及垂直升降定位精度都達到了±3mm的水平。

此工程是爭創(chuàng)錢江杯的工程之一，采用的測距測速傳感器是激光測距器和條碼定位儀，結(jié)合變頻器、PLC技術(shù)和精確的絕對認(rèn)址及閉環(huán)控制系統(tǒng)，達到機動性好、停準(zhǔn)精度高的特點，既滿足設(shè)備定位精度的要求，也實現(xiàn)了故障率低、經(jīng)濟、實用的特點；由于激光測距儀應(yīng)用上實際環(huán)境條件的限制，在垂直向很難滿足定位要求，于是在垂直向采用條碼定位儀，它的響應(yīng)時間為1ms，精度可達0.83mm，在保證設(shè)備正常運行的同時也滿足其定位要求，也避免了后續(xù)維修上的困難及相互影響，目前該技術(shù)也廣泛應(yīng)用于食品、煙草、汽配、藥品等倉庫或者配送中心[10-11]。

（2）港口行業(yè)作為國家重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)的主要組成部分，對國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要的基礎(chǔ)作用，有較高的社會效益。同時我國經(jīng)濟的快速發(fā)展對港口行業(yè)形成巨大市場需求，在國家和地方性政府的大力支持下，港口散貨總體吞吐量在逐年的迅速增長，碼頭散貨裝卸面臨很大的壓力，實現(xiàn)智慧物流的模式和散貨的自動化裝卸勢在必行。天津港煤碼頭引進的新型散貨自動裝船設(shè)備，可在無人操作的情況下實現(xiàn)遠程自動化裝卸作業(yè)，在提高作業(yè)效率的同時實現(xiàn)了安全性、可靠性作業(yè)，也節(jié)約了人力成本，為其他港口提供了切實可行的實例依據(jù)，也勢必成為未來散貨裝卸自動化系統(tǒng)的新的發(fā)展形勢[12]。

天津港煤碼頭的多次裝船試驗廣泛應(yīng)用沈陽自動化散貨裝船機物位檢測技術(shù)。為實現(xiàn)散貨裝船機在安全作業(yè)的前提下自動快速高效地完成裝船作業(yè)，它利用安裝在散貨裝船機上的激光雷達，通過多軸伺服控制激光雷達完成對船艙的三維輪廓掃描，后臺運用截面邊緣提取算法與圖形擬合算法相結(jié)合的圖像處理算法，自動實時獲取船艙尺寸以及艙內(nèi)物料的形狀，確定落料軌跡，來實現(xiàn)散貨裝船機的自動化作業(yè)。其檢測數(shù)據(jù)與實際的數(shù)據(jù)對比如表1所示[13]：

（3）在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和智慧物流中，倉儲業(yè)已經(jīng)成為企業(yè)物流的一個重要環(huán)節(jié)，它的成本控制、自動化的程度時時影響著企業(yè)的效益和服務(wù)水平。同樣水泥工業(yè)和大型糧倉也不例外，通常需要將飼料、顆粒狀物料、水泥等貨物放在高10～20米高圓筒型倉庫中，為了控制生產(chǎn)的連續(xù)進行與產(chǎn)品的儲存就必須對倉庫現(xiàn)存量進行實時監(jiān)測與控制，最有效的方法就是通過測量物料的高度來估算物料的存儲量。考慮到目前激光物位計的小型化、方向性好、非接觸式、連續(xù)、量程大等特點，同時操作簡單，能夠測量高粘度物質(zhì)或粉狀物質(zhì)，并且廣泛應(yīng)用在高溫高壓、真空和狹小彎曲環(huán)境中，分辨率達到1mm、精度

3 激光技術(shù)在物流業(yè)的未來發(fā)展方向

以萬能傳感器著Q的分布式傳感系統(tǒng)是根據(jù)沿線光波分布參量，同時獲取在傳感光纖區(qū)域內(nèi)隨時間和空間變化的被測量的分布信息，包括溫度、濕度、振動、氣體濃度等，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于管道、隧道、圍欄、電力系統(tǒng)檢測等方面，但是在倉儲上卻少有應(yīng)用，然而隨著生鮮果蔬、水產(chǎn)品、煙草、醫(yī)藥等物流業(yè)的發(fā)展，尤其是危化品企業(yè)對倉儲環(huán)境參數(shù)的監(jiān)控提出了更高的要求，特別是溫度、濕度等倉儲環(huán)境參數(shù)對存儲物品的壽命和腐損率有著重要的影響，并且要求實時監(jiān)控、圖形化顯示的同時，最好能對所屬貨架、藏品柜等甚至是單箱貨物的溫度、振動情況進行監(jiān)控，而不是一個籠統(tǒng)的空間溫度值。因而將新的科學(xué)技術(shù)引入倉儲系統(tǒng)中構(gòu)建信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的倉儲環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是重大事故的有效預(yù)警措施，具有重大的應(yīng)用背景及意義。

在現(xiàn)階段的國內(nèi)絕大多數(shù)倉儲企業(yè)仍采取人工作業(yè)方式，但隨著電子商務(wù)的不斷發(fā)展與壯大，僅僅叉車的使用根本無法滿足企業(yè)對于快速增長的貨物處理需求，更無法滿足顧客對于購買商品便捷、高效的購物體驗。而目前發(fā)達國家倉儲運作模式均采用了現(xiàn)代化的物流系統(tǒng)，需要達到這樣的模式單一物流公司或者軟件公司很難實現(xiàn)，擁有跨領(lǐng)域的合作才能實現(xiàn)領(lǐng)域技術(shù)雙贏的突破。例如做為中國激光業(yè)界的后起之秀――海目星激光，就與聚龍股份合作，共同投資組建遼寧聚龍智能物流科技有限公司。他們致力于物流、倉儲自動化設(shè)備及系統(tǒng)的研發(fā)和業(yè)務(wù)的開拓，主要方向是金庫物流管理系統(tǒng)。這種技術(shù)型公司利用在軟件和自動化設(shè)備方技術(shù)方面的優(yōu)勢與投資公司在客戶資源方面的優(yōu)勢結(jié)合，可以實現(xiàn)在智慧物流領(lǐng)域業(yè)務(wù)的快速增長與突破。

匯能光電有限責(zé)任公司創(chuàng)始人徐仕安認(rèn)為，“中國激光設(shè)備走的是模仿、吸收和創(chuàng)新的道路，因為在激光技術(shù)和自動化緊密結(jié)合的今天，工業(yè)制造領(lǐng)域的自動上下料、倉儲、物流、無人車間等都涉及到自動化，而這些領(lǐng)域的生產(chǎn)，已離不開激光技術(shù)。”想象一下，在我們未來的智能倉儲中，裝備了以激光制導(dǎo)技術(shù)為核心的AGV搬運小車，具有無線的通訊和信息處理的能力，能根據(jù)操作人員先前下達的指令協(xié)同作業(yè)，甚至發(fā)展到后期有了場景的自適應(yīng)能力，能應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境的突發(fā)狀況，來達到高效完成裝卸與搬運的目的。這將是飛躍性的歷史革新，就如同傳統(tǒng)手機迅速被智能手機取代一樣，留給傳統(tǒng)裝卸、搬運裝備的轉(zhuǎn)型升級時間不會很長，所以，傳統(tǒng)物流企業(yè)現(xiàn)在要做的就是與相關(guān)裝備廠商合作，朝著提升企業(yè)智能化水平方向不斷革新，提高智能裝備的技術(shù)水平。由此可見，激光測量與傳感技術(shù)的高速發(fā)展和日益普及勢必將引起智慧倉儲的大革新，甚至是整個物流行業(yè)、整個制造業(yè)，生產(chǎn)、配送乃至于我們生活方方面面都會得到全新的服務(wù)水平[15]。

4 總 結(jié)

隨著中國智能制造的不斷推進，激光技術(shù)憑借其在測距、定位、測速、監(jiān)測等方面的優(yōu)勢在智能化立體倉儲的空間利用、堆貨體積測算、港口散貨裝船機物位檢測等方面已經(jīng)擁有了無可替代的應(yīng)用前景，對于物流業(yè)、工業(yè)激光的需求也將越來越大，相信在“互聯(lián)網(wǎng)+”和“工業(yè)4.0”等背景下一些新思路和觀點的提出，會使得智慧物流下的激光技術(shù)應(yīng)用演繹出更絢麗的光彩。

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