光電技術論文范例

一、納米光電子的相關概念

納米光電子主要是研究在所有納米結構中各個電子以及光子存在的相互作用。將光電子以及納米電子的相關技術相互結合共同組成了納米光電子技術。傳統的半導體硅并不具備發光的基本功能，但是引進了納米技術以后，能夠發出一種非常耀眼的光，同時開設了一門新興的納米光電子。

二、納米光電子技術的發展

新時代的納米電子技術能夠快速的制作各種單電子存儲，同時還可以制作一些非常精巧完美的微電子機械以及電機械系統。隨著現代納米技術的不斷進步與發展，集成電路也將成為一種比較先進的半導體器件，并成為了未來發展的新方向。如今的信息社會對于所有使用的集成電路具有的集成度的各種要求也逐漸增高，這就導致人們不斷突破尺寸具有的極限途徑。在新的社會形勢下，納米電子以及納米電子光技術應運而生，并成為了半導體科學以及各種工程研究的重要領先技術。光電子技術屬于電子技術以及光電子技術的結合體。二十世紀以后，光電子技術逐漸發展，并取得了一定的進步。將光電子技術以及納米技術巧妙的相互融合最終形成了納米光電子技術，成為了未來電子技術不斷發展的新領域。如今的二十一世紀，也為光電子技術以及納米光電子技術發展提供了新的機遇。

三、納米光電子各個器件的具體分類

3.1納米光電技術探測器

如今的納米光電技術探測器主要是利用納米光電子的基本材料進而不斷發展而來。這種微型的探測器主要由納米絲以及各種納米棒共同組成，例如，超高靈敏度紅外探測器等。

隨著人類對健康越來越重視，醫藥行業將成為21世紀最具增長潛力的行業之一。醫藥行業的快速發展，不僅依靠于高超的醫療技術，也得益于醫療機械的快速發展。當前，隨著工業自動化技術的不斷發展，制藥企業對制藥設備制造業提出了很高的要求，對制藥生產線的裝瓶和計數精度提出了嚴格的要求。自動裝瓶的工作過程是將空藥瓶轉移到自動計數機上。精確計數后，藥瓶將被轉移到標簽和棉塞上，最后被送至自動封蓋過程以進行瓶蓋密封。在整條裝瓶、包裝自動化生產過程中，除了自動計數之后，其他的自動工序效率以及準確率都是比較高的，因此，自動計數數粒機是整條包裝生產過程中關鍵環節和關鍵設備。而且，對于藥品企業來說，藥品的質量至關重要，人工計數裝瓶的低效檢測工作不但違反了GMP標準還不利用藥品企業的全面長遠發展。因此，本設計在滿足《制藥裝備》行業標準的情況下，使用單片機和FGGA構成雙核控制器技術，在達到衛生標準的前提下，提高藥品裝瓶的準確率和速度。

一、現有數粒機計數方法及關鍵技術

目前，藥品的計數方法通常采用光電計數。近幾年，隨著計算機技術與單片機、FPGA技術的融合發展，通過單片機、FPGA技術等加快藥品計數的速度，再輔助計算機觸摸屏技術對計數的數據進行分析處理，可以極大地減輕相關科研人員的工作量，提高檢測精度。MagillPJ引入了先進的小型光電計數系統，使其具有自動增益控制的優點，具有穩定的頻率調節光并能抵抗各種干擾，保證了整個系統的準確性。TroupGJ在兩個獨立理想的激光模式計算其強度概率分布和聲子計數分布，相比之前的方法該方法的計數準確了得到了提升。ChenY采用自調節能力和高靈敏度的程控自動補償功能使窄脈沖間隔和雙光子峰減小，達到了計數效率的提高。CooperEB用光電設備對移動的物品進行計數并根據顏色對其進行分類。曲興華等利用激光器和光電管設計了激光光電傳感器，在線式光電自動計數儀，能對激光光源進行縮束準直，解決了小工件計數的難點。綜上所述，基于光電式數粒技術目前使用研究方法教多、表達類型多，更能很好的達到計數準確和穩定，因而成為當前的研究熱點。為了提高數粒機系統的計數準確度和計數速度，本論文提出基于FPGA的雙層光電數粒機計數系統。

二、雙層光電計數數粒機的工作原理

雙層光電計數數粒機包括光電發射模塊和光電接收模塊，其中光電發射板模塊在設計上實現兩組同板，光電接收板模塊在設計上實現兩組異板。根據要檢測藥品的最小直徑，通過模擬測試調整光電發射模塊和光電接收模塊之間的聯系，最后確定每個通道電眼采集寬度。在設計上，電眼模塊中的接收模塊和控制模塊設計在一起，同時為了簡化電路的設計，節省硬件資源，并在硬件上改變以往數字電路的冗雜設計方式，改用CPLD集中處理，并行處理數據?？刂菩盘柕妮敵龊蜋z測信號的輸入同步進行，由電眼控制模塊上的CPLD的I/O口進行信息采集，整理，把藥粒通過上下的時間，與通過時間，經過計算與整形轉換為bit的單線信號傳輸到主控制模塊，由主控制模塊上的FPGA通過消隱延時進行計算，通過查表等方式計算出藥粒的狀態，數量，直徑，延時插板時間進行二次數據整合，最終確定每個電眼模塊的工作狀態，記錄下落藥品的數量同時控制插板氣缸與踢廢信號，同時負責與上位機通訊，傳出必要的上位機信號和上位機的設置所用數據。在計數中剔廢藥瓶是根據藥品通過上層光電時間、通過下層光電時間，通過上下光電之間距離的時間，先通過上下通過時間計算出初速度，再計算出上通過速度與下通過速度，速度*時間計算出上檢測藥丸直徑和下檢測藥丸直徑，在合乎標準時取平均值給出計算藥丸直徑，否擇給出踢廢信號。

三、系統電路設計

3.1主控核心模塊。系統的主控核心模塊是以單片機和FPGA進行的，主要接收雙層光電檢測模塊的數據并進行處理，同時還與上位機進行通信，將所計的藥品數量結果發送到上位機中，隨時掌握藥品的數量。主控核心模塊還要能夠設定計數標準參數和設備的工作模式。經驗證分析，最終選擇了采用型號為STC8A8K64SA12的單片機和型號為EP3C5E144C8N的FPGA為核心，建立一個基于計算機總線的雙核控制系統。

摘要:針對信息光電子學課程教學中存在的“實踐環節缺乏”、“教學模式單一”的現狀,系統研究該課程仿真案例教學平臺的建設與實踐,通過拆分“信息光電子學”課程重難點形成層次化教學內容,利用虛擬仿真軟件開發應用于該課程的仿真實驗與案例教學微課資源,促進理論與實踐一體化,借助翻轉課堂開展仿真案例教學平臺實踐,強化學生自主學習與知識應用.實踐表明,仿真案例教學平臺的建設不但很好解決了理論與實踐脫節的問題,還能充分調動學生的學習興趣,培養學生的科研創新能力.

關鍵詞:信息光電子學;虛擬仿真技術;案例教學;微課;翻轉課堂

0引言

案例教學是指借用經典性和針對性的案例指導教學的一種開放互動的教學方式[1~4],它主要以學生為主體,通過“思考創見”的方式來提升學生的學習能力.這種案例教學方式注重師生雙向交流,能調動學生學習主動性,易于學習和理解,已被許多高校列入教學改革計劃.隨著虛擬仿真技術的迅猛發展,仿真案例教學也應運而生.仿真案例教學是將虛擬仿真技術引入案例教學中的一種教學模式[5~6].相比于傳統的案例教學,仿真案例教學不僅內容豐富靈活,更重要的是它解決了實驗受硬件設備條件和場地限制的問題,彌補了實驗的空白.同時,仿真案例教學將抽象的理論知識與可視的圖形相結合,也便于學生理解理論知識.近年來,很多高校提出對仿真案例教學進行改革,如中國石油大學對“滲流物理實驗”的仿真案例教學模式進行探索[7],安徽理工大學對單片機原理及接口技術的仿真案例教學模式進行研究實踐[8].本課題組也開展了信號與系統的仿真案例教學研究應用[9~10],突出對學生理論和實踐的培養,強調理論與實踐的相互聯系,在教學方面取得了顯著成效.目前,仿真案例教學的改革與實踐在本科生課程中進行得比較多,在研究生課程中的探索較少,但仿真案例教學對改革理論性較強的研究生課程教學有著至關重要的作用,故需對此進行研究.信息光電子學是一門在研究光與物質相互作用的過程中發展起來的新興課程,具有基礎理論與前沿研究相結合的特點,是信息與通信工程學科“光通信與信息器件方向”研究生從事研究和開發工作所必須掌握的專業基礎課程.信息光電子學課程包含許多復雜的數學公式推導,具有“較強的理論性”;只有理論授課環節,從而導致“理論與實踐脫節”;教學模式也是以教師在課堂上傳授知識、學生被動接收知識為主,導致“教學方式比較單一”.這些問題阻礙了研究生在本課程學習中主觀能動性的發揮.為了改變信息光電子學的“教難學更難”的教學現狀,本文擬基于虛擬仿真軟件設計教學案例微課,建立理論與實踐一體化的信息光電子學仿真案例教學平臺,并在此基礎上開展翻轉課堂的教學實踐,充分強化學生在學習過程中的主體地位,促進教學過程中理論、實踐與科研的有機融合.

1建設仿真案例教學平臺,實現理論與實踐的交融

信息光電子學課程全面介紹了光電子系統信息傳遞與處理各個環節的基本概念、基本原理與基礎應用.這門課程知識點眾多,內容復雜抽象.為了使學生更好地學習這門課程,首先對信息光電子學課程內容進行研究和拆分,確定每個章節的重點和框架,具體如圖1所示.按照信息的傳輸處理環節將信息光電子學分為“光源”、“信息加載”、“光信息傳輸”、“光信號接收”、“光信息處理儲存”五個部分.“光源”部分主要包括“激光原理與技術”,講述光源的種類和激光的產生.“信息加載”部分主要包括“光信息系統的信號加載與控制”,講述光的調制,為學習光傳輸打下基礎.“光信號傳輸”包括“光學基礎知識與光場傳播規律”和“光波導技術基礎”兩部分,主要講解光信號的傳輸規律和傳輸通道.“光信號接收”部分包括“光電探測技術”和“光電顯示技術”兩部分,詳細描述提取以及轉換電信號的各環節.“光信號處理儲存”部分包括“光盤與光儲存技術”,講述對接收到的信號進行記錄與儲存的過程.在對信息光電子學課程內容進行研究和拆解分析之后,針對本課程教學存在“理論與公式較多”、“缺乏實驗教學環節”等問題,構建如圖2所示仿真案例教學平臺方案,加強學生在學習過程中理論與實踐的聯系.該仿真案例教學平臺主要思想是,針對拆解知識點利用仿真技術設計出虛擬實驗微課,模糊理論教學和實踐教學的界限,將理論教學和實踐教學真正融為一體.通過認真研究教材,挖掘光電方向的實驗室資源,同時結合國內外信息光電子學的最新研究動態,基于Matlab和Mathematica等仿真軟件設計出包括“麥克斯韋方程組”、“高斯光束”、“偏振光學”、“平面光波導”、“光纖”、“光子自旋霍爾效應”等核心內容的虛擬實驗微課及其配套內容.這些仿真案例教學既利用虛擬實驗加深了對課程重難點內容的理解,又借助學科實驗室資源開發了實物實驗,彌補了實物實驗環節的空白,將教與學融為一體.因此應用這種仿真案例教學平臺,很好地解決了教學模式單一的問題,又使得理論與實踐相結合,提高了學生的科研能力.接下來,以“麥克斯韋方程組”教學為例,簡要說明仿真案例教學平臺微課資源的開發思路.“麥克斯韋方程組”是理解宏觀電磁現象的核心內容,在信息光電子學課程中屬于重難點,學生僅從方程組的形式上難以將麥克斯韋方程組的理論與實際應用相聯系.從理論知識出發,我們設計了電磁場在均勻介質中傳輸的仿真實驗,并在仿真軟件Matlab中利用時域有限差分算法對均勻介質中的麥克斯韋方程組進行求解,不同時刻的場強分布如圖3所示.圖3動態描述出點光源在這種介質中的傳輸情況,也可以形象地反映介質參數和光源設置改變后的傳輸特性,結合國內外“麥克斯韋方程組”的最新研究動態,將其制作成仿真案例教學微課.這樣使得研究生可以更全面更形象地理解麥克斯韋方程組,更好地將課程與科研結合,提升自身的主觀能動性.

2借助翻轉課堂模式,培養學習的主觀能動性

提升科技期刊質量，辦出精品期刊，是每個編輯的義務和責任，高質量的稿件是期刊生存的基礎，高素質的作者群則是高質量稿件的保障。在建設、挖掘和培養科技期刊的核心作者群方面，眾多期刊采取了適合自身實際的有效措施，并取得了良好的效果。例如:文獻［1］提出按“投稿量、貢獻率、忠誠度”界定期刊的核心作者，既要重視已有的作者群，還要拓展潛在的作者群;文獻［2］提出“學報應重視大學生作者群”;文獻［3-5］認為應重視研究生作者的培養;文獻［6-7］還提出可通過網絡數據庫等分析和查找有高學術影響力的作者群?！都t外技術》是我國光電子領域科技期刊中創刊最早的刊物之一，立足科研、全面反映“紅外及夜視技術”的國內外研究進展及其在國防、工農業及國民經濟各領域的應用情況。根據《紅外技術》的辦刊宗旨及目前來稿現狀，本文以刊物拓展作者群的實踐提出:在拓展行業領域中從事基礎應用研究的作者群的同時，還應拓展生產部門中的產研結合型作者群，將最新技術及創新成果及時地呈現給讀者，以期逐步改變科技期刊落后于科技和產業發展的現狀［8］。

1《紅外技術》作者群現狀

近年來，隨著我國科技的進步和發展，光電領域科技隊伍日益壯大，《紅外技術》的自投稿數量呈現增長趨勢，投稿作者來自科研院所，地方高校，軍事高校，國有、民營企業等。經過對稿件的歸納和分析，發現稿件和作者群呈現如下特點:1)涉及交叉學科的稿件多，優勢學科文章數量不多;2)第一作者中碩士研究生較多，中、青年專家少。雖然目前我刊稿件數量充足，但高質量的文章及優秀的作者群仍是迫切需要的，基于這種現狀，辦刊人員不能坐等來稿，應變被動服務為主動服務，拓展和完善作者群，使期刊與科技進步緊密互動，推動紅外及夜視技術的發展。

2拓展作者群的策略及實踐

2．1走進優勢學科實驗室組織稿件，拓展科研人員作者群

研究所和高校的研發人員，是重要產學研結合型任務、重點預研、基金項目的承擔者和參與者。期刊編輯應及時了解和跟蹤項目研制進程，與承擔或參與項目的研發人員保持緊密互動，并在其中發展撰寫論文能力強又對論文有需求的作者群，同研發團隊約定稿件計劃，使期刊的稿件能圍繞項目研制的進程，以便及時地將其項目研發中的新技術、新方法、新思路等研究成果呈現在刊物上。從2013年至今，《紅外技術》編輯部先后在主辦單位通過拜訪院士工作站，云南省專家工作站，夜視技術研究院，微光夜視技術重點實驗室等研發部門向部分技術骨干和科技帶頭人組稿。此外還走出主辦單位，分別走訪了中國科學院上海技術物理研究所紅外物理國家重點實驗室、南京理工大學光電技術實驗室等，了解其項目研究進展，并向其項目負責人約稿。組稿對象中有的是“千人計劃”的入選者，有的是學科領軍人物，還有海外歸來的學者，他們年富力強，學術思想活躍，學術見解獨到。編輯部對其來稿建立了快速發表的“綠色通道”，力爭將其創新成果在本刊首發，從而使刊物圍繞著光電領域的重點型號任務及重大科研攻關項目，使刊物報道的內容盡量緊跟科技的進步。例如:2016年編輯部特約的專家稿“數字化紅外焦平面技術”中報道的讀出電路技術是探測器和所有信號處理都在數字域完成的紅外熱成像技術，是國際上最先進的新一代紅外焦平面技術［9］，《紅外技術》對此稿件實現了首發?！都t外技術》主辦單位昆明物理研究所擁有光學工程碩士、博士一級學科學位授予權和博士后科研工作站，所招研究生中既包括有工作經驗的在職人員，也包括在校畢業生，他們都在科研崗位上邊學習邊參與課題的研發，課題和科研項目緊密相關，其課題論文也成為我刊關注的方向之一，每年編輯部都參加研究生的開題報告、中期檢查匯報及論文答辯，從中擇優選出適合的稿件發表。

2．2到生產線，拓展產研結合型作者群

本文作者：劉雁 藍嵐翎 許云麗 曾曙光 李晶 王飛 黃瑤 單位：三峽大學理學院 三峽大學文學與傳媒學院

全世界光電子技術產業的市場規模己達1萬億美元，國外光電子產業主要集中在美國、西歐和日本等國家和地區。近十年來，中國光電子技術產品市場的年增長率始終保持兩位數的高速增長。隨著信息光電子技術、激光加工、激光醫療、顯示、照明等光電技術的快速發展，我國已經形成市場可觀、發展潛力巨大的光電子產業。2006年，《國家信息產業科技發展“十一五”規劃和2020年中長期規劃綱要》明確提出，未來5～15年15個領域發展的重點技術中就包括了光電子技術，聲明要重點發展激光器、光電探測器、光傳輸和光傳感設備、微光機電系統、半導體照明等產品。[6]2010年10月，國務院正式《國務院關于加快培育發展戰略性新興產業的決定》，進一步明確了光電產業是戰略性新興產業的重要組成部分，包括新型顯示器件、LED等在內的細分產業都在國家戰略性新興產業規劃中明確提到。[7]可見，在光電產業相關技術和生產能力快速提高的情況下，對光信息科學與技術專業人才的需求量也將逐年增大。

光信息科學與技術具有旺盛的生命力，處于高速發展時期。目前，在光通信、光電檢測、光電照明、光學元件與系統、光伏產業、激光技術、光學設計、光學材料等方面都有廣闊的應用前景，對社會的發展和貢獻不可估量。作為高校，除了科研、教學，還要服務于社會，服務地方經濟發展，這些不僅體現在科學研究和教師兼職方面，也體現在人才培養目標和方案上。光信息科學與技術同光學、機械、電子、材料、計算機、自動控制等多學科的知識息息相關，但也不能面面俱到，所以十分有必要結合當地企業的發展，調整學科的發展、人才培養計劃，為地方經濟服務，加強科學研究，引領社會的發展。三峽大學地處湖北省域副中心城市的宜昌，經濟活躍，交通方便?，F在高鐵開通后，宜昌到武漢的時間已經減少到2小時左右。隨著國內光電照明、太陽能、光電顯示產業如火如荼地發展。宜昌太陽能、光電照明等光電企業也有較大的發展，如中國南玻集團宜昌南玻硅材料有限公司（一期項目已累計投資20多億元，專門從事高純多晶硅材料、太陽能硅片及電池片生產的大型制造企業）等等一大批光電企業。這些企業主要集中在光伏產業、節能照明、LED、光學冷加工等方面。這些光電企業有著旺盛的人員需求，對本專業產業人才的培養具有十分重要的意義。2011年出臺的《宜昌市科技發展“十二五”規劃（2011至2015年）》明確提出，在節能環保領域的發展方向要圍繞光電子產業核心技術開發，搶占背景光源行業技術創新制高點，加快液晶照明燈、LED背光源及照明產業化。圍繞太陽能技術開發，加快太陽能熱水系統產品系列開發及產業化。[8]由此可見，在地方政府的扶持下光電子相關產業會得到快速發展，這些都為光信息科學與技術專業結合本地進行產業人才培養提供了難得的機遇。根據三峽大學理學院發展的需要，結合產業的蓬勃發展，產業人才培養措施如下：

改革本科教學培養方案，加強專業基礎理論學習，鞏固專業思想教育光信息科學與技術專業需要學生在系統、扎實的理論基礎和在光電子技術、光通信及應用等方面具有較寬廣的專業知識、較強實踐動手能力，并成為在電光源、光學設計、光學材料、光纖通信等專業領域中的一個或兩個方向具有特色的人才。畢業生能在光信息技術產業及其相關領域從事信息科學與技術的研究、設計、集成及開發、制造、技術管理等方面工作的應用型人才。因此要加強幾何光學中的光學設計、模擬電子技術數字電子技術課程設計、嵌入式系統、光電檢測技術、機械原理和設計等課程的實踐環節，同時要加強專業思想教育，了解社會發展的動態，密切了解光電信息的最新發展和應用，掌握一些主流軟件的應用。另外，為了使培養方案切合社會發展的實際，我們廣泛征求本地企業的意見，積極邀請了相關企業參與了光信息科學與技術專業培養方案的修訂工作。

加大力度開展實驗教學，開足基本實驗，充分利用專業實驗，開展創新實踐要加強實踐的教學，更新教學設備和教學內容，加強電路設計和光學設計方面的實踐教學，充實實驗室設備，培養學生的實踐能力。條件允許的情況下，將安排學生到實習基地完成相關實驗。另外，創新實驗室的設立為學生創新實踐的培養提供了良好的工作平臺。雖然這個方面的工作才剛開始，但是已經受到學生的積極評價。

拓展實習基地的實踐教學，提升專業技能在目前聯系的實習基地基礎上，增強與當地光電企業聯系，經常參觀了解企業的發展和社會需求，同時能爭取進入相關企業實習，鍛煉培養專業能力。我們已經同宜昌勁森光電（主要從事液晶背景光源、CCFL液晶民用照明及LED民用照明開發、制造、銷售的高新技術企業）、中船重工388廠（光學冷加工、光電系統）、匡通照明（LED封裝）等相關的光電企業建立了實質的合作關系。陸續有學生進入上述企業實習，一些優秀的學生也相繼進入這些企業工作。教師參與了勁森照明新型節能燈具的開發。與匡通照明組建了聯合的工程試驗中心，投入1000萬元左右，很快試驗設備就將到位。這些不僅僅提高了教師的科研能力，反過來又提高了教師的教學水平，同時也為本專業的學生實習提供了一個良好的實踐平臺。實習基地的建立是一個長期的過程，需要與生產企業進行有效地溝通，制訂實習項目，并且跟蹤學生對實習的反饋，建立有效的實習效果的評估體制，保證學生的生產實踐能力得到實質的訓練。學生實習基地的進一步拓展一直是迫切的需要，多方位多角度的實習訓練對學生實踐能力的培養有利，有助于學生進一步深刻了解產業界對本專業的要求，反過來會激勵學生對本專業的學習欲望。

人才培養與科研開發相結合人才培養能力與科研能力息息相關，科研不僅能提高教師的教學能力，也增強學生對專業的信心。在橫向科研項目上，盡可能讓部分能力強的學生參與進來，直接培養學生的專業技能。實踐證明，學生參與科研項目是培養學生實踐能力的及其有效的手段。比如學生的畢業論文有些涉及到大壩光纖傳感、節能燈設計等實踐性很強的課題。鼓勵學生申請學校針對學生的創新基金項目，雖然經費不多，但是對學生實踐能力、創新能力的培養是十分有益的，同時也提高了學生參與科研的熱情。隨著相關科研能力的快速提高，可以預見未來的幾年內，伴隨著學生進入實驗室，至少有一部分本科生的科研能力也會得到極大的提高。#p#分頁標題#e#

一、教材的選用以及教學內容的局部調整

教材的選擇應符合我院專業培養的要求并且應具有光電工程的專業特色，針對后續專業課程如“光電檢測技術”、“光學測量”、“自動控制原理”等要求學生具備一定的檢測技術方面的知識，再加上我院學生整體上電路方面的知識相對薄弱的特點，經過更換幾次教材，最后我們選定的是自編的《傳感與檢測原理》。根據教學大綱32個課時的要求，我們對教學內容做了如下調整：適當控制光電傳感器的學時，避免與光電檢測技術課程重復的內容（如光電導、光生伏特器件等），結合專業特色，增加一些新型的傳感器的介紹比如紅外探測器、圖像傳感器、智能傳感器等。一方面使光電學院的學生能夠及時了解當下熱門傳感器的發展動態，其能達到的性能指標，以及一些新型的傳感器的發展，緊跟時展，為學生在以后的畢業設計奠定一定的檢測技術方面的基礎，對專業知識的完善起到一定的輔助作用。結合專業特點，突出知識體系的重點和難點，特別是針對光電學院的學生以后做畢業論文或工作中可能會遇到的傳感器（如光纖傳感器、霍爾傳感器等）做重點詳細的介紹。

二、教學方法的改革探索

按照課程大綱的要求，在講授過程中，分別介紹了應變式、電容式、電感式、壓電式、霍爾式、光纖、CCD、溫度傳感器等一些經典傳感器的基本原理、特性、測量電路及其應用。各種傳感器章節相對獨立，可以適當地調整講授的順序。傳感器的講授基本遵循從組成結構、工作原理、分類、等效電路、特性參數到應用這一思路。另外結合較常見的被測量，教師適當地總結歸納常用的傳感器的使用要點及其選擇依據，如都是測量位移的傳感器，應變式傳感器、電容式傳感器或電感式傳感器在使用的時候區別在哪；又比如都是做開關，電容式傳感器和電感式傳感器在原理上是否有區別，等等。以前我校的教學模式是以課堂講授為主，根據教學內容開設少量的驗證性試驗。這種教學模式過于注重原理的分析，學生只是機械化地記住了傳感器的一些基本概念和工作原理，但是當要解決實際問題時卻感覺無從下手，缺乏對傳感器的直觀認識，甚至有學生體會不到傳感器的實際應用價值。鑒于此，我們有必要對傳統的教學模式進行探討，通過教學方法、教學模式的改革讓學生切身感受到將“傳感與檢測技術”的知識學以致用的快樂，實現傳統教學方法所未能達到的效果。

1.調動學生的積極性，激發學生學習的興趣。

教學方法改革的一個關鍵問題就是如何吸引學生的注意力，培養學生對課程的學習興趣。在《傳感器與檢測原理》課程的教學過程中，我們通過平時生活中比較常見的現象來引出相應的教學內容，如通過對吊扇和空調的對比，舉出溫度傳感器的作用；又如教室里的自動感應燈、審訊室的監聽設備、家用的電磁爐都是怎樣工作的；又如醫學上的進步：X照影技術、內窺鏡手術等如何實施；機器人如何識別周圍環境；最新研制的無人駕駛汽車怎么實現在高速路上的行駛；等等。通過分析吊扇和空調工作原理的區別，引出傳感器的重要性。這些實例大大激發了學生的學習興趣，使學生認識到了學習該課程的重要性，為學生學習該課程后續內容作了準備。

2.充分運用現代教學手段合理使用教具。

摘要：本文針對在生產過程中出現的煙包包裝材料缺陷的質量問題，分析其產生的原因和位置并提出了解決方案。設計開發一個由高精度顏色傳感器和可編程序控制器（PLC）等組成的的質量檢測系統，通過該系統實現兩個功能：第一，檢測煙包是否為缺陷煙包；第二，如果煙包為缺陷煙包，則將信息通過傳感器傳送給PLC，經過PLC的程序運算后驅動剔除裝置將缺陷煙包剔除。通過后續調整使該系統工作穩定，能準確識別缺陷煙包并將其剔除，避免進入下一道工序，提升產品質量與生產效率。

關鍵詞：PLC；高精度顏色檢測；光電傳感器

1緒論

1.1研究背景。（1）包裝的重要性。卷煙包裝材料是將煙支包裝成盒裝、條裝、箱裝卷煙的材料，由于是產品的外包裝，其圖案、顏色等因素會給消費者留下非常重要的第一印象，所以，必須對包裝材料的質量嚴格把關，以保證卷煙外觀質量的穩定性。（2）GD系列包裝機存在的問題。我廠目前在用的包裝機均為意大利GD公司設計、上海煙機廠制造的GD系列包裝機組，具有設計合理、控制穩定、工作可靠等優點。但是，在實際生產過程中，也會偶然出現一些商標紙、內框紙等包裝質量問題。由于這些包裝材料是產品的外包裝，會給消費者留下非常重要的第一印象，如果出現缺陷，將會嚴重影響企業、品牌形象。

1.2設計方案。針對包裝質量缺陷，設備原機自帶以及技術改造加裝了很多相應的檢測器，其中有一類是利用光電傳感器對包裝材料的顏色進行檢測來實現區分合格與缺陷的目的。受機型生產年代、檢測器發展、材料顏色等因素制約，特別是對于顏色接近、反光強烈的材料，目前，設備在用的光電式顏色傳感器精度已不能滿足產品質量的要求，造成缺陷煙包流入市場。因此，采用更高精度的顏色檢測技術解決原有光電傳感器精度低、誤差大的局限，能夠準確區分包裝材料顏色差異，并通過控制系統將缺陷煙包準確剔除已成為當務之急。

2系統整體方案

2.1設計思路。我廠目前在用的GD系列包裝機的顏色傳感器主要利用生產過程中商標紙、內框紙等缺失或破損后會露出內框紙或鋁箔紙甚至煙支的特點，采用光電顏色傳感器作為檢測元件對商標紙、內框紙及鋁箔紙的顏色差異進行檢測，達到識別缺陷的目的。但是，由于傳統的顏色傳感器受單色光波的限制，光譜波長單一，僅能檢測出光強度的差異；而同色系的顏色只有很小的明暗差，光強度幾乎沒有差別，例如好貓（猴王磨砂）的商標紙、內框紙、鋁箔紙，多個牌號的內框紙和鋁箔紙均為金色（如圖1），而且表面光滑、反光強烈，在用的顏色傳感器根本無法精確區分它們之間顏色的差別。因此，本項目選擇的傳感器必須是高精度的顏色傳感器，能夠精確識別各種顏色之間的差異。本項目運用高精度顏色檢測技術來解決GD系列包裝機存在的商標紙、內框紙破損、丟失等質量缺陷，并由可編程控制器（PLC）進行數據處理后將缺陷煙包準確剔除。分為檢測系統構建、傳感器等部件選型、程序設計、安裝調試等四步開展研究設計。核心內容是采用精確識別各種顏色差異的高精度顏色傳感器，達到準確識別缺陷的目的。光電顏色傳感器已經廣泛應用于包裝、裝配等自動化設備中。煙草行業也大量使用光電顏色傳感器進行生產在線監控。比如我們常見的KEYENCE系列、SICK系列、OMRON系列光電傳感器等。這類傳感器由于光譜波長單一，僅能依靠光強度差別進行分析對比，檢測一種或兩種顏色，并且對于特別接近的顏色區分效果不佳。

【摘要】伴隨著時代的進步，科學的發展，電子信息技術也在不斷的更新中。目前，各行各業都開始大量的使用電子信息材料。因此，也出現了很多弊端，就像電子材料中所包含的有害物質較多，且污染性多，并且損耗能源過大。所以，為了保證社會經濟的低碳生活，必須對這些問題進行深入的剖析，找出解決的對策。此次論文主要探討的是電子信息材料在低碳經濟中的發展應用。

【關鍵詞】電子信息材料;低碳經濟;發展;應用

社會的發展速度越快，對自然界的傷害也就越大，而電子方面的材料對生活空氣的污染也越來越嚴重。因此，必須要建立節能環保的生產概念，必須保證低碳生活，并且社會已經有了明確的態度，必須要控制污染，減少能源的浪費，做到經濟環保。而伴隨著時間的推移，電子信息材料的使用需求越來越大，進而影響了社會的生態平衡。那么，要想在這一種材料中實施低碳經濟，如何去做呢？

一、電子信息材料在低碳經濟中的發展

1、光電子材料。這種材料主要包含了液晶的元素，它在電子信息的生產中，使用非常的頻繁。液晶的這種材料，主要是用于電器類的顯示屏，而這一種材料可以在電流經過時，將液晶這種材料進行改變，并將其液晶的序列進行重新排布。而當再一次經過電流時，電氣的顯示屏是不會被屋外的光線穿透的，這也就符合了社會低碳經濟的理念。曾經的電氣顯示屏，危害大，且消耗量也大。而如今的液晶顯示屏，已經很好的解決了這些問題，并且還可以對顯示屏的色度進行調和。另外，它還是一種非線性的材質，一般情況下，液晶的材料都是處于軟凝聚的形式，所以，它才可以很好的進行光學反應中的折變反應，而對于電流較低時，電子設備就會發揮很強的功效，由此，可以看出，這一種材料在未來的發展中，占據重要的位置。而根據光學反應中的原理得知，要想影響液晶材料的性能，運用光學反應，對其進行干擾，讓液晶的材料很好的對電氣的顯示屏進行反射?？偟膩碚f，就是將光電子材料的某一性質用到液晶材質中，研究出低碳的電子顯示屏材料。因此，在未來科技的領域中，電子信息技術還是存在著很大的進步空間的，只有通過不斷的完善它的不足之處，才能更好的滿足社會的各項需求。2、集成電路和半導體。根據現在社會的需求，電子信息材料的集成電路和半導體，是非常重要的基礎材料，主要屬于多晶硅。而現在在各行各業中，使用最多的就是集成電路和半導體材料，就像現在的西門子，差不多改良后的西門子，都包含了這一種材料。它主要制作的流程就是將HCL也就是鹽酸和純度非常高的硅的粉末進行反應，并且在進行混合時，需要設定合適的溫度，然后反應出三氯氫硅，再利電子信息材料在低碳經濟中的發展應用□張鵬宇河北正定中學高三在校學生用化學中分餾的方法，進行提純，最后再進行還原反應的操作，獲取純度更高的多晶硅。它便是以后電子信息材料中不可獲取的元素。并且，西門子還通過集成電路和半導體材料，對其他零碎的部件也進行了全面的改良，獲取了非常不錯的結果。同時，也減少了很多能源的損耗。

二、電子信息材料在低碳經濟中的應用

2.1電子信息材料在集成電路中的運用