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光电子学的发展历史

发布时间:2021-03-15 04:22:32

1. 我急用,谁能告诉我光电学是干什么的阿要具体的,感性的。讲明白了一定重谢!

光电子学是电子学和光学交叉形成的一门新兴学科,它不仅掌握着信息技术,而且对信息技术的发展起着至关重要的作用。光电子作为信息和能量的载体,在光显示、光存储和激光应用上,已经形成了新兴的光电子工业。人们已经看到,“光谷”代表的是一个更加巨大的产业--光电子信息产业。美国已经把电子和光子材料,微电子和光电子学列为国家关键技术,认为光子学在国家安全与经济竞争方面有这深远的意义和影响。专家预测,以光电子信息技术为主导的信息长夜产值将在2010年达到50000亿美元,成为21世纪最大的产业.
1960年世界第一台激光器研制成功,使得光学的发展进入了一个新阶段。随着激光的深入研究和广泛应用,大大扩张了以前人们对电磁波的理论与微观物质世界的认识,光学和电子学的研究也因此有了广泛的交叉,形成激光物理、非线性光学、波导光学等新学科。还有,在这个时期几个关键的重大技术突破,如异质结半导体激光器的研制成功;激光传输低损耗介质--光导纤维的获得;液晶显示;CCD器件以及半导体发光二极管的研制成功,都促进了光纤传感、光纤传输、光盘信息存储与显示、光计算和光信息处理等技术的蓬勃发展,从深度和广度上又进一步促进了光学和电子学以及其他相应学科之间的相互渗透,形成了一些新的研究领域,对光电子技术的发展起了非常重要的作用。
为此,学术界曾经使用的名词有电光学、光电子学、量子电子学、光波技术、光子学等。目前常用的是“光电子学”和“光子学”。
事实上,光电子学和光子学其根本是一致的,只不过其强调的重点不一样,光电子学强调电子的作用,光子学强调光子的作用。
应该说,光电子学发展的巨大推动力是应用,而且光电子学的应用极为广泛。光电子学的应用技术通称为光电子技术。光电子技术包括光子的产生、传输、控制和探测。光电子技术的应用主要有两方面:一方面是光子作为信息的载体,应用于信息的探测、传输、存储、处理和运算;另一方面是光子作为能量的载体,作为高能量和高功率的束流(主要是激光束),应用于材料加工、医学治疗、太阳能转换、核聚变等。针对这两种不用的应用,分别称为信息光电子技术和能量光电子技术。

2. 重庆大学光电工程学院的历史沿革

1979年教育部批准建立重庆大学光电精密机械研究所,在国内率先倡导光机电一体化概念1980年开始招收精密仪器及机械专业硕士研究生 1982年开始招收精密仪器及机械专业五年制本科生1985年成立光电精密仪器系 1986年原国家教委批准设立精密仪器及机械博士点,并开始招收博士研究生 1992年获批准建立原国家教委光电技术及系统开放实验室;精密仪器及机械学科被评为四川省重点
学科 1994年设立仪器科学与技术博士后流动站 1996年光电技术及系统学科成为国家“211工程”重点建设学科 1998年获批准设立仪器科学与技术一级学科博士点;开放实验室升格为教育部重点实验室 1999年光电精密仪器系更名为光电工程学院 2000年精密仪器及机械学科成为国家重点学科;仪器科学与技术学科评为重庆市重点学科;增设光
学工程一级学科博士点 2001年设立重庆市光电工程中心 2003年设立光学工程博士后流动站;设立重庆市微光机电工程中心2007年国家科技部和国家外专局批准建立微纳系统与新材料技术国家级国际联合研究中心;测控技
术与仪器专业入选国家级特色专业建设点 2008年国家设立新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室

3. 光电子技术科学专业的前景

在微电子技术蓬勃发展的同时,人们发现可以利用光电各自的优势来为我们服务。比如激光器,光电探测器,太阳电池如等方面都需要光电结合。这就是早期的光电子学。随着光电子学的发展,人们研究完全利用光来处理信息,于是诞生了光子学。所以可以说,先有了光电子学,又有了光子学。而最终的发展会是光电的再次统一,即更高一个层次上的光电子学。正在发展单电子技术和单光子技术,那时信息的载体不再是束流,而是单个的粒子。光子和电子都是利用量子力学的概念,区别只是波长不同而已。我想我们在二十一世纪肯定会走到这一步。那时既不能叫光子信息技术,也不能叫电子信息技术,应该叫量子信息技术。
由于光子具有电子所不具备的许多特性所以光子学有它独特的优势。尤其在信息领域。比如通信,我们大部分主干网用的都是光纤,信息的载体都是光。由于密集波分复用技术的发展,一根头发丝粗细的光纤就可以传输一亿门电话线路。这是电缆无法比拟的 。再如信息存储技术,光盘由VCD发展到DVD,容量增大了好几倍,未来如果研制出能够商用的蓝光激光器,采用蓝光波段的光来作为信息的载体,就又可以使同样大小的光盘的容量增大近十倍。而且光具有相干性,可以实现全息存储,在不到一个平方厘米的芯片上,我们可以把北京图书馆的所有的书都存进去。在计算机方面,未来的发展趋势是光要进入计算机中,发挥光子的优势实现开关的互联,利用光来消除电子传输带来的瓶颈效应。

4. 求光电子学的发展史及目前国内外研究现状,最好整理上传

光电子涵盖东西太多了…他只是一个定义。具体指哪个方向?

5. 光电子学的简介

光电子学optoelectronics
以光波代替无线电波作为信息载体,实现光发射、控制、测量和显示等。通常有关无线电频率的几乎所有的传统电子学概念、理论和技术,如放大、振荡、倍频、分频、调制、信息处理、通信、雷达、计算机等,原则上都可延伸到光波段。在激光领域中,激光器提供光频的相干电磁振荡源,光电子学是指光频电子学。光电子学有时也狭义地指光-电转换器件及其应用的领域。光电子学还包括光电子能谱学,它利用光电子发射带出的信息研究固体内部和表面的成分和电子结构。光电子学及其系统的发展,依赖于光-电和电-光转换、光学传输、加工处理和存储等技术的发展,其关键是光电子器件。光电子器件主要有作为信息载体的光源(半导体发光二极管、半导体激光器等)、辐射探测器(各种光-电和光-光转换器)、控制与处理用的元器件(各种反射镜、透镜、棱镜、光束分离器,滤光片、光栅、偏振片、斩光器、电光晶体和液晶等)、光学纤维(一维信息传输光纤波导、二维图像传输光纤束、光能传输光纤束、光纤传感器等)以及各种显示显像器件(低压荧光管、电子束管、白炽灯泡、发光二极管、场致发光屏、等离子体和液晶显示器件等)。将各类元器件按各种可能方式组合起来可构成各种具有重大应用价值的光电子学系统,如光通信系统、电视系统、微光夜视系统等。
由光学和电子学相结合而形成的新技术学科。电磁波范围包括 X射线、紫外线、可见光和红外线。它涉及将这些辐射的光图像、信号或能量转换成电信号或电能,并进行处理或传送;有时则将电信号再转换成光信号或光图像。它以光波代替无线电波作为信息载体,实现光发射、控制、测量和显示等。通常有关无线电频率的几乎所有的传统电子学概念、理论和技术,如放大、振荡、倍频、分频、调制、信息处理、通信、雷达、计算机等,原则上都可以延伸到光波段。在激光领域中,激光器提供光频的相干电磁振荡源,光电子学是指光频电子学。光电子学有时也狭义地专指光- 电转换器件及其应用的领域。光电子学还包括光电子能谱学。它是利用光电子发射带出的信息来研究固体内部和表面的成分和电子结构,如X射线光电子能谱学和紫外光电子能谱学。

6. 光电子学前景

看你的规划了,如果以后想出国继续搞研究,光电子很好,如果要找工作的话,估计基本上就是去做光通信的公司。

现在光通信的技术研究已经远远领先于市场需求了,实验室已经做出了640Gbps的传输系统,而现在主干网上的还是10Gbps的设备,刚刚开始打算往40Gbps方面升级。今天还碰到agilent的销售,他说Agilent5年前就出了很多40G的设备,结果到现在都没卖出去几台。

我本人是做激光的,现在还是大功率的激光器(CW或者锁模)比较好卖,一台大功率的锁模激光器可以买到10几万。当然市场也不大。

你如果是就业的话建议还是多往高速电子方面发展吧,这个现在的日子还是挺好过的

现在光学方面主要的方向是:太阳能,纳米结构,生物应用
太阳能感觉转化效率还是很低,纳米结构制作工艺可靠性不强,可能只有生物方面的应用在近期会有点成果

7. 光纤激光器的发展史

早期对激光器的研制主要集中在研究短脉冲的输出和可调谐波长范围的扩展方面。今天,密集波分复用(DWDM)和光时分复用技术的飞速发展及日益进步加速和刺激着多波长光纤激光器技术、超连续光纤激光器等的进步。同时,多波长光纤激光器和超连续光纤激光器的出现,则为低成本地实现Tb/s的DWDM或OTDM传输提供理想的解决方案。就其实现的技术途径来看,采用EDFA放大的自发辐射、飞秒脉冲技术、超发光三极管等技术均见报道。
国内外对于光纤激光器的研究方向和热点主要集中在高功率光纤激光器、高功率光子晶体光纤激光器、窄线宽可调谐光纤激光器、多波长光纤激光器、非线性效应光纤激光器和超短脉冲光纤激光器等几个方面。
1962年世界上第一个GaAs半导体激光器问世以来,已有五十余年的历史,半导体激光器已广泛地应用于激光通信、光盘存储、激光检测等领域。
随着半导体激光器连续输出功率的日益提高,其应用范围也不断扩大,其中大功率半导体激光器泵浦的固体激光器(DPSSL)是它最大的应用领域之一。这一技术综合了半导体激光器与固体激光器的优点,不仅将半导体激光器的波长转换为固体激光器的波长,而且伴随光束质量的改善和光谱线宽的压缩,以及实现脉冲输出等。半导体激光器体积小、重量轻,直接电子注入具有很高的量子效率,可以通过调整组份和控制温度得到不同的波长与固体激光材料的吸收波长相匹配,但它本身的光束质量较差,且两个方向不对称,横模特性也不尽理想。而固体激光器的输出光束质量较高,有很高的时间和空间相干性,光谱线宽与光束发散角比半导体激光小几个量级。对于DPSSL,是吸收波长短的高能量光子,转化为波长较长的低能量光子,这样总有一部分能量以无辐射跃迁的方式转换为热。这部分热能量将如何从块状激光介质中散发、排除成为半导体泵浦固体激光器的关键技术。为此,人们开始探索增大散热面积的方法。
方法之一就是将激光介质做成细长的光纤形状。
所谓光纤激光器就是用光纤作激光介质的激光器,1964年世界上第一代玻璃激光器就是光纤激光器。由于光纤的纤芯很细,一般的泵浦源(例如气体放电灯)很难聚焦到芯部。所以在以后的二十余年中光纤激光器没有得到很好的发展。随着半导体激光器泵浦技术的发展,以及光纤通信蓬勃发展的需要,1987年英国南安普顿大学及美国贝尔实验室实验证明了掺铒光纤放大器(EDFA)的可行性。它采用半导体激光光泵掺铒单模光纤对光信号实现放大,这种EDFA已经成为光纤通信中不可缺少的重要器件。由于要将半导体激光泵浦入单模光纤的纤芯(一般直径小于10um),要求半导体激光也必须为单模的,这使得单模EDFA难以实现高功率,报道的最高功率也就几百毫瓦。
为了提高功率,1988年左右有人提出光泵由包层进入。初期的设计是圆形的内包层,但由于圆形内包层完美的对称性,使得泵浦吸收效率不高,直到九十年代初矩形内包层的出现,使激光转换效率提高到50%,输出功率达到5瓦。1999年用四个45瓦的半导体激光器从两端泵浦,获得了110瓦的单模连续激光输出。近两年,随着高功率半导体激光器泵浦技术和双包层光纤制作工艺的发展,光纤激光器的输出功率逐步提高,采用单根光纤,已经实现了1000瓦的激光输出。
随着光纤通信系统的广泛应用和发展,超快速光电子学、非线性光学、光传感等各种领域应用的研究已得到日益重视。其中,以光纤 作基质的光纤激光器,在降低阈值、振荡波长范围、波长可调谐性能等方面,已明显取得进步,是光通信领域的新兴技术,它可以用于现有的通信系统,使之支 持更高的传输速度,是未来高码率密集波分复用系统和未来相干光通信的基础。光纤激光器技术是研究的热点技术之一。
光纤激光器由于其具有绝对理想的光束质量、超高的转换效率、完全免维护、高稳定性以及体积小等优点,对传统的激光行业产生巨大而积极的影响。 最新市场调查显示:光纤激光器供应商将争夺固体激光器及其他激光器在若干关键应用领域的市场份额,而这些市场份额在未来几年将稳步看涨。到2010年,光纤激光器将至少占领工业激光器28亿美元市场份额的四分之一。光纤激光器的销售量将以年增幅愈35%的速度攀升,从2005年的1.4亿美元增至2010年的6.8亿美元。而同期,工业激光器市场每年增幅仅9%,2010年达到28亿美元。

8. 电子技术的发展史

中国是最早发现电、磁的国家,磁石首先应用于指示方向和校正时间,以后由于航海事业发展的需要,我国在十一世纪就发明了指南针。在宋代沈括所著的《梦溪笔谈》中有“方家以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也”的记载。这不仅说明了指南针的制造,而且已经发现了磁偏角。直到十二世纪,指南针才由阿拉伯人传入欧洲。

9. 光电子的光电子学定义

在光盘技术的促进下,近年来可见光半导体激光二极管和发光二级管得到了较快的发展。蓝绿光可见光半导体激光二极管(LD)和蓝绿光半导体发光二极管、黄橙红光可见光激光二极管和高亮度黄橙红绿光发光二极管都已商品化。今后的发展需要继续解决提高亮度,降低价格,提高使用寿命等问题。
近红外半导体激光和发光二极管的发射波长为0.8~1.0μm。近红外半导体激光二极管主要用于光纤通信和作为固体激光器的泵浦源(替代闪光灯泵浦源)。在1.3μm和1.55μm近红外半导体激光二极管商品化之后,其发展势头受到很大影响,甚至出现了停止发展的迹象。随着短距离局域网和二极管泵浦固体激光器的迅猛发展,又出现了新的发展。目前研究开发主要集中在单频工作、模式稳定以及提高输出功率等方面。近红外发光二极管主要有超发光二极管和谐振腔发光二极管。超发光二极管是光纤陀螺仪的最佳自选光源,与一般的发光二极管相比,可提供较高的输出功率和相对窄的发射谱。目前,在50mA工作电流下,单管超辐射输出功率的研究水平最高达到50MW,最窄谱宽为15nm。谐振腔发光二极管是一种有前途的发光二极管,其实验和理论效率比传统发光二极管高5~10倍。
1.3μm和1.55μm近红外半导体激光和发光二极管是现行通信系统、高速光纤通信系统的重要光器件,已成为广为研究开发的光源。日本NEC已开发出在单晶片上制造不同发射波长的近红外激光二极管,采用它可大大降低多波长长途通信设备的价格。近年来,国外又相继开发出半导体孤子激光器、量子阱线或点激光器和垂直腔表面发射激光器等新型半导体激光二极管。 光纤是随着光通信的发展而不断发展的,各种结构和类型的光纤支持着光通信产业的发展。目前,单根光纤传输的信息量已达到万亿位。光纤作为光通信信息传输的介质,它的色散和损耗将直接影响到通信系统的传输容量和中继距离,而常规的单模光纤已不能满足新一代通信技术的要求,因此光纤技术又有了新的发展。迄今,光纤已经经历了由短波长(0.85μm)到长波长(1.3~1.55μm),由多模到单模光纤以及特种光纤的发展过程,并开发出了色散移位光纤、非零色散光纤和色散补偿光纤。
平板显示(FPD)技术包括液晶显示(LCD)、等离子体显示(PDP)、电致发光显示(EL)、真空荧光显示(VFD)和发光二极管显示(LED)等,除在民用领域的广泛应用外,已在虚拟显示、高清晰度显示、语言和图形识别等军用领域应用。近年来,液晶显示以及其他平板显示器件和技术正在大力地改进,如为解决等离子体显示发光效率、亮度、寿命、光串扰和对比度等问题,正在进行诸如大面积精细图形制作和保护层等工艺方面的改进,并取得了较快进展。从整体来说,平板显示技术将继续向着彩色化、高分辨率、高亮度、高可靠、高成品率和廉价方向发展。 随着半导体技术的迅速发展,各种类型的光电探测器,如电荷耦合器件、光位置敏感器件、光敏阵列探测器等应运而生,取得了重大进展。进入90年代,光电探测器的发展方向除了开发高速响应光电 探测器外,其重点是开发焦平面阵列为代表的光电成像器件。红外焦平面阵列制作技术的日臻完善,使红外探测技术进入了第二代。当前,降低成本是红外探测器在民用领域得到广泛应用的关键。21世纪,红外焦平面阵列开发方向,一是在现有基础上提高分辨率,二是开发多功能和智能化焦平面阵列。
随着光通信、光信息处理、光计算等技术的发展,加之材料科学和制造技术的进展,使得在单一结构或单片衬底上集成光学、光电和电子元器件成为可能,形成具有单一功能或多功能的光电子集成回路(OEIC)和集成光路(IOC)。目前,商品化的集成光路产品有调制器、开关和分路器以及采用集成光路相干通信系统、光纤陀螺、激光光纤多普勒干涉仪等系统,以及用于光纤传输试验的单片集成光电子集成回路。预计到2020年,光电子集成回路和集成光路的发展速度将相当于20世纪70年代的微电子技术,多功能集成光学器件和光电子集成器件将系列化,集成光学信号处理速度将达到1GHz。
我国光电子行业在科研上起步较早,也有一批水平较高的应用成果,其中光纤通信的发展尤快。在国防上的应用也开展较早,如靶场用的激光、红外、电视等光测设备,以及红外导引装置、红外热像仪、激光测距仪、微光夜视仪等。但民用市场开发较晚,真正能形成较大生产规模的产品不多。我国在八五计划期间对一些光电器件企业进行了技术改造,已在九五计划中产生了效益。例如,12英寸彩色液晶显示屏已经在1996年投产。国家重大成套通信设备2.5Gbps同步数字系列(SDH)光通信系统,于1997年研制开发成功,现已广泛应用于国家通信骨干网的建设。
鉴于上述情况,我国光电子技术发展战略总的指导思想是:有限目标、突出重点、科技领先、形成规模、开拓市场,在八五、九五计划基础上,使有基础的企业和研究所分别形成规模生产和研究开发中心,使我国光电子元器件初步形成基本配套的产业,满足市场的需要。
技术应用理学材料工程领域应用
应变测量在力学、材料科学和工程领域是非常重要的。在许多光学测量技术中,衍射法可直接提供应变信息。BALL[1]首先使用了衍射光栅应变规,这种应变测量技术一直在发展,目前已得到广泛应用。本文以光栅衍射法为基础,利用位敏探测器和衍射光栅提出一种可替代电阻应变规的新型实用光学应变传感器,所用仪器设计原理和数据处理技术都不同于传统的方法。这种新型传感器可进行动态应变测量,测量范围大,传感器的灵敏度为1me,空间分辨率为0.1mm,优于以往的所有应变传感器。新型光学应变传感器的突出特点是:①非接触测量(读出),应变信息用光学方法由光栅传送到信号处理单元; ②应变规长度是可变的,由激光束直径确定,而激光束大小是可调的; ③应变测量范围大,从小的应变到较大的应变可连续地测量; ④可对待测试样的各不同点进行应变测量,能以极高的空间分辨率监测整个待测物体。
工作原理
图1表示利用衍射光栅和位敏探测器的光学应变传感器的应变测量原理。衍射光栅粘附在试样的表面,当单色准直光束垂直入射到线性光栅(>40line/mm)平面上时,照亮了光栅平面上的一个点,而在平行于光栅平面的屏上可观察到一组衍射光斑。在图1中,激光束垂直于试样表面入射到反射型衍射光栅上。对于高频衍射光栅只能观察到实际用于应变测量的±1衍射级的衍射光束。这种衍射光束由距光栅L的高分辨率敏位探测器接收。当光栅跟随试样形变时,平面内的形变和平面外沿光束入射方向的位移将引起衍射光束的移动。对于垂直于试样表面的入射激光束,±1级衍射光束沿传感器长度的位移由下式给出:(1) 式中,p—光栅的空间频率。b—±1级衍射光束的衍射角; l—激光波长;如果试样发生小的形变,光栅线距(空间频率)将改变Dp,按照方程(1),衍射角改变Db,因此可得:(2) 这就是说:(3) 式中,ex是沿x方向的正应变。假定衍射光束垂直于位敏传感器平面,沿传感器1的位移为:(4) 对于传感器2,只要将b换成-b,可得:(5) 因此,由方程(4)和方程(5)可得基本应变测量方程为:
传器系统系统硬件
图2所示为传感器系统配置,可应用于实验室和工业现场,由激光源、2个位敏传感器、2个633nm带通滤波器、会聚透镜和光栅组成。光栅的空间频率为1200line/mm,粘附于试样的表面。直径约1mm的He-Ne激光束(632.8mm)入射到光栅平面上的任一点。位敏探测器是基于单片光电二极管的光电子器件。该系统的主要特点是:①空间分辨率高于其它器件(如CCD); ②利用两个电压信号确定传感面积上光束的位置,便于信号的快速处理; ③体积小; ④相对位置分辨率高(1/5000); ⑤不受光强度变化的影响,因而即使光强变化时也能精确地测量位置; ⑥光谱灵敏度宽(300到1100nm),因而可利用不同波长的激光束; ⑦响应时间快(<20ms),适于动态应变测量。两个位敏传感器的输出电压信号通过A/D转换器送到计算机,最大数据采样速率可达105次/s。两个633nm的滤光器可消除背景光,减少噪声影响。
调节方式
调节方法如果激光束不能垂直入射到试样表面,将引起严重的测量误差。这种激光束的误准直是难以消除的,除非光栅到激光器的反射零级光束与入射光束重合。这种光束的重合必须沿垂直方向,确保±1级衍射光束对称分布。系统调节的关键是使入射激光束垂直于试样表面,必须仔细检查光栅是否牢固地粘附于试样表面,试样是否完全定位。此外还可调节位敏传感器使衍射±1级光束正好位于两个位敏传感器平面的中心。
测量方法测量步骤
测量方法主要测量步骤如下:①试样与衍射光栅的准备工作类似于莫尔干涉仪; ②在100~500mm之间确定位敏传感器到光栅的距离L,并输入到计算机软件。不能选择L=250mm; ③加负荷前的初始试验是测量x10和x20的平均值; ④对试样加压,测量新的x1和x2的平均值; ⑤利用方程(6)计算应变。所有的计算都是由计算机软件自动完成的。
接口软件
接口软件流程是用LABVIEW完成的,包括数据采样、滤波、计算、读出和写入存储器、显示屏等。数据处理速度很高,整个处理周期约0.1s。所有的信号处理和数据采集都是自动的。应变测量结果以数字和图线的形式连续地显示在PC屏上。
误差
系统特性对传感器系统产生重要影响的是位敏探测器噪声引起的误差和A/D转换器噪声误差以及入射激光束与试样法线方向的偏离引起的系统误差。
1.无规噪声误差传感器系统的无规噪声限制了系统的测量灵敏度和空间分辨率。位敏探测器的4个主要噪声源是:①与光源有关的强度噪声; ②放大器电压噪声; ③反馈电阻产生的热噪声; ④直流光电流引起的散粒噪声,其大小随光斑位置在位敏探测器接收面上位置的变化而改变,中心的噪声最小,边缘的噪声最大。A/D转换器噪声方差为D2/12,式中D是数字化值,12是所用转换器为12位。
2.位置分辨率如果使用记录仪,位敏探测器的相对分辨率为1/5000。位敏探测器的双端输出电压信号为-5V~+5V,对应于光斑中心坐标为-5mm~+5mm。12位A/D转换器只能分辨2.4mm,考虑到位敏探测器噪声的影响,整个传感器系统的位置分辨率约为0.3mm。
3.应变灵敏度平均残余噪声与光斑在位敏探测器平面上的位置无关。用x表示噪声,x是记录位置信号,x*是具有噪声的位置信号,则x*=x+x,这时方程(6)成为:(7) 式中, 和 是衍射光束的初始中心位置,作为常数处理, 和 是传感器加压后光斑的中心位置,是对1000次读数平均的最后结果。由于无规噪声引起的应变误差为:(8) 因此,应变误差的标准偏差为:(9) 式中, sx—标准噪声偏差(约为0.3mm); r—分别来自位敏传感器1和2的噪声x1和x2的相关系数,两个信道测量的相关系数r=0.4,该数值是对两个信道进行1000次采样而未加平均得到的。利用实际参数:光栅频率为1200line/mm,激光波长l=632.8mm,b=49.4°,tanb=0.9492,L=150mm,最大噪声误差为ss=0.9me,该数值取作应变灵敏度,它随距离L的变化如表1所示。表1 应变灵敏度ss随L的变化 L(mm)1 ss (me)0.90.70.60.50.40.40.30.3 4、系统误差 当入射激光束与试样法线方向有偏离时,出现系统误差。如果入射激光束与试样法线的偏离角为q,由方程(3)得(参考图3):(10) 式中,Db1和Db2是由于试样形变和偏离q引起的衍射角的变化,因此,方程(6)可写为:(11) 如果没有其它误差源,只考虑q引起的误差,则Db1可由下述方程确定:(12) 保留到二阶q,可得:(13) 用同样的方法可得:(14) 由此可得:(15) 将方程(13)和方程(15)代入方程(11),得应变误差为:(16) 5、空间分辨率测量应变的空间分辨率由入射激光束的直径确定。实际应用的激光束未经任何处理时原始直径为1~2mm,提高空间分辨率的方法是将入射光束用透镜会聚后入射到待测试样上。在传感器系统中可利用焦距为10CM的低耗塑料透镜,可将原来直径为1.5mm的入射光束减小到0.1mm。
技术参数
传感器系统技术参数和特性传感器系统的技术参数和特性如下:①灵敏度为1me; ②空间分辨率是可变的,其范围是0.1~2mm; ③应变大小高达15%; ④测量位置灵活,光栅平面上任一点均可测量; ⑤可进行动态和连续应变测量; ⑥数据采集和处理都是自动化的; ⑦用户易于观察系统接口; ⑧结构紧凑,体积小。
结论
新型实用的应变传感器系统可以只利用一个位敏探测器,这时可用下式计算应变:(17) 无规噪声引起的应变误差的标准偏差为:(18) 对比方程(18)和方程(9)可知:利用两个位敏探测器可大大减少无规噪声误差,也可显著地减小由于激光束与试样法线方向的偏离所引起的系统误差。因此,利用两个位敏探测器不仅可增加应变测量灵敏度和精度,而且可消除无规噪声误差和系统噪声误差。这种新型应变传感器优于现有的同类仪器,是精密测量领域的一种实用传感器系统,可应用于微电子学、高等材料力学、微米力学和纳米力学等领域。

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