光电转换常识

光电转换常识
光电转换常识

光电转换器的小知识

【网友提问】:经常听到有人提起光猫,这个是什么样的设备,他起到什么作用。一般情况下光猫都是和哪些设备进行连接的,连接线缆使用的是什么呢?

【IT168解答】:光猫是目前中小公司包括大型公司经常使用到的一种网络设备。光猫即光Modem,是光电收发器或者光电转换器的俗称,两者之间没有太大的区别,都是为了将光纤介质转换成铜线接入。

如果说得更加专业的话,光猫是一种类似于基带MODEM(数字调制解调器)的设备,和基带MODEM不同的是接入的是光纤专线,是光信号。用光电信号的转换和接口协议的转换后接入路由器,他属于是广域网接入的一种,也就是常常说到的光纤接入,只要存在光纤的地方都需要光猫对光信号进行转换。

光电收发器是用局域网中光电信号的转换,而仅仅是信号转换,没有接口协议的转换。一般用在园区网内较长距离,不适于布双绞线的环境。不过随着网络技术的发展,光电转换器和光猫的概念越来越模糊,近期两者基本可以统一为同一种设备了,光电转换器也成为光猫的学名。

既然我们知道了凡是公司使用光纤都需要使用光猫对输入来的光纤中光信号进行转换,通过光猫转换后的信号已经是电信号了。我们通过光猫后头的RJ45以太网接口连接路由交换设备即可,当然直接连接计算机也是没有任何问题的。在接入光纤连到光猫的同时,还需要ISP也使用一个光猫连接到同一条光纤上,这也是为什么光猫都是成对卖的原因。一个用于发送信号,另一个用于接收信号。

那么光猫连接计算机,路由器和交换机使用什么线缆呢?其实选择常用的超五类双绞线即可。不过在连接时候要注意一点的是,虽然大多数光猫都具备自适应的功能,也就是说支持对所连接的线缆自动翻转的功能,这样不管我们使用正线还是反线连接光猫和网络设备都是可以的。然而少数厂家的光猫还是不具备该自动翻转功能的。遇到这种情况我们可以查看光猫前面板是否存在一个DIP开关,通过设置该开关修改连接光猫所需线缆的类型,例如是正线还是反线。

当然制作光猫的厂商比较多,目前规范还没有统一,所以遇到没有见过品牌的光猫的时候可以准备一条正线和一条反线,反别尝试下。毕竟实践是检验真理的唯一标准。就笔者经验来说大多数厂商是具备自动翻转功能的,可以自动调节连接线的种类;剩下的厂商默认设置的使用正线连接PC机和光猫或者路由器和光猫,使用反线连接交换机和光猫。

在光猫运行时我们可以通过指示灯来判断他的简单故障,和判断ADSL猫故障一样。非常适合于没有经验的网络管理员排查问题,也方便电信人员检测网络故障。

总的说来公司租用光纤的话就要使用光猫连接由ISP接入的光纤,对光信号进行转换。然而再使用反线连接以太交换机或正线连接PC机与路由器。

一文看懂光电转化效率计算方法

一文看懂光电转化效率计算方法 光电转化效率简介光电转化效率,即入射单色光子-电子转化效率(monochromaticincidentphoton-to-electronconversionefficiency,用缩写IPCE表示),定义为单位时间内外电路中产生的电子数Ne与单位时间内的入射单色光子数Np之比。 光电转化效率的公式从电流产生的过程考虑,IPCE与光捕获效率(lightharvestingefficiency)LHE(l)、电子注入量子效率finj及注入电子在纳米晶膜与导电玻璃的后接触面(backcontact)上的收集效率fc三部分相关。见公式: IPCE(l)=LHE(l)′finj′fc=LHE(l)′f(l) 其中finj′fc可以看作量子效率f(l)。由于0£LHE(l)£1,所以对于同一体系,IPCE (l)£f(l)。两者相比,IPCE(l)能更好地表示电池对太阳光的利用程度,因为f(l)只考虑了被吸收光的光电转化,而IPCE(l)既考虑了被吸收光的光电转化又考虑了光的吸收程度。譬如,若某电极的光捕获效率为1%,而实验测得量子效率f(l)为90%,但其IPCE(l)只有0.9%。作为太阳能电池,必须考虑所有入射光的利用,所以用IPCE(l)表示其光电转化效率更合理;作为LB膜或自组装膜敏化平板电极的研究主要用来筛选染料而不太注重光捕获效率,所以常用f(l)表示光电转化效果。在染料敏化太阳能电池中,IPCE(l)与入射光波长之间的关系曲线为光电流工作谱。 太阳能电池板转换效率计算公式光照强度—以AM1.5为标准,即1000W/m2 暗电流比例—Irev》6电池片所占比例 低效片比例—P156Eff《14.5%电池片所占比例 太阳能电池片功率计算公式 电池片制造商在产品规格表中会给出标准测试条件下的太阳电池性能参数:一般包括有短路电流Isc;开路电压V oc;最大功率点电压Vap;最大功率点电流Iap;最大功率Pmpp;转换效率Eff等。标准测试条件下,最大功率Pmpp与转换效率之间有如下关系:

光电转换原理

光纤系统光接收部分光电转换原理 光接收机是光纤通信系统的重要组成部分,其作用是将来自光纤的光信号转换成电信号,恢复光载波所携带的原信号。图4.3.1-8给出了数字光接收机的组成框图。 1.光检测器 光电检测器是光接收机的第一个关键部件,其作用是将由光纤传送来的光信号转换成电信号。光电检测器主要有PIN光电二极管和雪崩光电二极管APD两种。PIN管使用简单,只需10~20V 的反向偏压,但PIN管没有增益。APD管具有10~200倍的增益,可以提高光接收机的灵敏度,但需要几十伏以上的偏压,增益特性受温度的影响较严重 2、前臵放大器 经光电检测器检测到的微弱的信号电流,流经负载电阻建立起信号电压后,由前臵放大器进行预放大。除光电检测器性能优劣影响光接收机的灵敏度之外,前臵放大器对光接收机的灵敏度有十分重要的影响。为此,前臵放大器必须是低噪声、宽频带的放大器。 3.主放大器 主放大器用来提供高的增益,将前臵放大器的输出信号放大到适合判决电路所需的电平。前臵放大器的输出信号电平一般为mV量级,而主放大器的输出信号电平一般为1~3V。 4、均衡器 光在光纤中传输时,由于将受到色散的影响,信号将发生畸变与展宽,使码元间相互影响,出现误码。均衡器的作用是对主放大器输出的失真的数字脉冲信号进行整形,使之成为最有利于判决、码间干扰最小的波形,通常为升余弦波 5、判决再生与定时提取 判决即是用一判决电平与均衡器输出信号进行比较,当在判决时刻输出的电压信号比判决电平高,则判断为“1”码,否则判断为“0”码。这样,可在判决再生电路的输出端得到一个和发送端发出的数字脉冲信号基本是一致由矩形脉冲组成的数字脉冲序列。为了精确地确定“判决时刻”,就需要从信号码流中提取准确的定时信息用来标定,以保证和发送端一致。这个工作由“定时提取”电路来完成。 6、峰值检波器与AGC放大器

什么是光电转化效率

光电转化效率(IPCE) 光电转化效率,即入射单色光子-电子转化效率(monochromatic incident photon-to-el ectron conversion efficiency,用缩写IPCE表示),定义为单位时间内外电路中产生的电子数Ne与单位时间内的入射单色光子数Np之比.其数学表达式见公式:IPCE= 1240 Isc / (l Pin) 其中Isc、l和Pin所使用的单位分别为μA cm-2 、nm和W m-2。 从电流产生的过程考虑,IPCE与光捕获效率(light harvesting efficiency) LHE (l)、电子注入量子效率finj及注入电子在纳米晶膜与导电玻璃的后接触面(back cont act)上的收集效率fc三部分相关。见公式: IPCE (l) = LHE (l) ′ finj ′ fc= LHE (l) ′ f(l) 其中finj′fc可以看作量子效率f (l)。由于0 £LHE (l) £1,所以对于同一体系, IPCE (l) £ f (l)。两者相比,IPCE (l)能更好地表示电池对太阳光的利用程度,因为f (l)只考虑了被吸收光的光电转化,而IPCE (l) 既考虑了被吸收光的光电转化又考虑了光的吸收程度。譬如,若某电极的光捕获效率为1%,而实验测得量子效率 f (l) 为90%,但其IPCE (l) 只有0.9%。作为太阳能电池,必须考虑所有入射光的利用,所以用IPCE (l) 表示其光电转化效率更合理;作为LB膜或自组装膜敏化平板电极的研究主要用来筛选染料而不太注重光捕获效率,所以常用f (l)表示光电转化效果。在染料敏化太阳能电池中,IPCE (l) 与入射光波长之间的关系曲线为光电流工作谱。 太阳能光伏行业: 太阳能电池的IPCE是指太阳能电池的电荷载流子数目与照射在太阳能电池表面一定能量的光子数目的比率。因此,太阳能电池的IPCE与太阳能电池对照射在太阳能电池表面的各个波长的光的响应有关。太阳能电池的IPCE与光的波长或者能量有关。如果对于一定的波长,太阳能电池完全吸收了所有的光子,并且我们搜集到由此产生的少数载流子(例如,电子在P型材料上),那么太阳能电池在此波长的IPCE 为1。对于能量低于能带隙的光子,太阳能电池的IPCE为0。理想中的太阳能电池的IPCE是一个正方形,也就是说,对于测试的各个波长的太阳能电池IPCE是一个常数。但是,绝大多数太阳能电池的IPCE会由于再结合效应而降低,这里的电荷载流子不能流到外部电路中。用稍微专业点的术语来说的话,综合器件的厚度和入射光子规范的数目来说,太阳能电池的量子效率可以被看作是太阳能电池对单一波长的光的吸收能力。 太阳能电池的IPCE通过用波长可调的单色光照射太阳能电池,同时测量太阳能电池在不同波长的单色光照射下产生的短路电流,从而得到太阳能电池的IPCE。通常太阳能电池IPCE的测试需要由宽带光源、单色仪、信号放大模块、光强校准模块、计算机控制和数据采集处理模块组成。[1] 参考资料 1.

光电转换原理及电光转换原理

二、光电转换原理及电光转换原理 1.光电转换原理 光电转换是靠摄像管来完成的,其结构如图1-4所示: 图1-4 光电导摄像管 ⑴组成 ①电子枪灯丝用来加热阴极 阴极发射电子 栅极控制电子流的大小 (第一阳极)加速极(A1),加有300V电压 (第二阳极)聚焦极(A2)加有0-300V 的电压 网电极与A2 连在一起,在靶前形成均匀减速电场, 从而使电子束在靶面能均匀垂直上靶。 ②光敏靶 光敏靶是由几层不同的半导体材料构成的,其厚度只有10-20μm。 朝向景物的一侧是信号板也叫信号电极,它是喷涂在玻璃上的一层透明 金属导电层,在信号板的另一侧,则蒸镀了一层具有内光电效应的光敏半 导体材料。该材料在光的照射下电导率增加(即电阻减少),被摄景物各部 分亮度不同,靶面上各部分的电导率相应变化,与较亮像素对应的靶单元 电阻较小,而且各靶单元相互绝缘。于是图像上的不同亮度就变成了靶面 上各单元的不同电导率(即电阻)。 ⑵工作过程 当摄像管加上正常的工作电压时,阴极便向外发射电子,并在加速极和 聚焦电场的作用下,形成很细的一束电子流射向靶面,如图1-5 所示。 当电子束射向靶面某点时,便把该点对应的等效电阻R接入信号检,并 与负载电阻RL、电源 E 构成一个回路。如下图,于是回路便有电流产生,即I=E/(RL +R1)) 当对应的像素发生变化时,R 便发生变化,于是I 也发生变化。I 流过 负载RL 时,在RL 两端形成变化的电压VRL,由于这个电压反应了对应像素亮度随时间的变化,因而便为图像信号。 当在偏转磁场的作用下,电子束按照从左到右,从上到下的规律扫描靶 面上各像素点时,便把按平面分布的各个像素的亮度依次转换成按时间顺 序传送的电信号,实现了图像的分解与光电转换。 图1-5 光电转换原理示意图 ⑶图像信号的极性 ①正极性。被摄景物上的像素越亮,对应的信号电平越高,称正极性。 ②负极性。被摄景物上的像素越亮,对应的信号电平越低,称负极性。2.电光转换原理 电光转换是靠显像管来完成的。其结构如下图1-6所示。 图1-6显像管结构示意图 ⑴结构 ①电子枪 灯丝阴极栅极加速极(第一阳极)二、四阳极(高 压阳极)聚焦极(第三阳极) ②玻璃外壳

光伏系统以及提高光伏系统光电转化效率的方法与相关技术

本技术公开了光伏系统以及提高光伏系统光电转化效率的方法。其中,光伏系统包括安装场地、光伏组件以及辐射制冷层,辐射制冷层至少部分地覆盖安装场地的表面,光伏组件设于安装场地内,辐射制冷层适于反射太阳光中的至少部分光线,并能够以红外辐射的方式将安装场地内的热量通过大气窗口向太空发射。本技术的辐射制冷层一方面反射太阳辐射以减少安装场地对热量的吸收,另一方面通过红外辐射的方式将安装场地的热量发射出,从而使安装场地形成相对于周围环境独立的“冷岛”,利用冷岛效应降低光伏组件周围环境的温度,使得设置在安装场地内的光伏组件可以在相对较低的环境温度下工作,有利于提高炎热天气下光伏组件的光电转化效率以及使用寿命。 权利要求书 1.一种光伏系统,其特征在于,包括安装场地、光伏组件以及辐射制冷层,所述辐射制冷层至少部分地覆盖所述安装场地的表面,使所述安装场地形成相对于周围环境独立的冷岛,所述光伏组件设于所述安装场地内,所述辐射制冷层适于反射太阳光中的至少部分光线,并能够以红外辐射的方式将所述安装场地内的热量通过大气窗口向太空发射,所述安装场地内所述光伏组件的安装面积不超过所述辐射制冷层表面积的75%。 2.根据权利要求1所述的光伏系统,其特征在于,所述安装场地内所述光伏组件的安装面积不超过所述辐射制冷层表面积的50%。 3.根据权利要求1所述的光伏系统,其特征在于,所述安装场地的表面包括混凝土地面、混凝土屋面、沥青地面、沥青屋面、混砖地面、混砖屋面、岩石地面、岩石屋面、琉璃瓦、彩钢瓦、粘土瓦中的一种或多种。 4.根据权利要求1所述的光伏系统,其特征在于,所述光伏系统还包括安装支架,所述安装

支架用于安装、支撑所述光伏组件,所述安装支架包括固定底座,所述辐射制冷层还覆盖所述固定底座;所述光伏系统还包括逆变器,所述辐射制冷层还覆盖所述逆变器。 5.根据权利要求1所述的光伏系统,其特征在于,所述光伏组件选自单面发电组件、双面发电组件中的一种或多种。 6.根据权利要求1-5任一所述的光伏系统,其特征在于,所述安装场地在所述辐射制冷 层的下方具有储冷空间,所述储冷空间为密闭腔体。 7.根据权利要求1-5任一所述的光伏系统,其特征在于,所述辐射制冷层为辐射制冷涂料形成的涂层,所述辐射制冷涂料包括颗粒填料以及辐射制冷功能树脂,所述颗粒填料分散于所述辐射制冷功能树脂中,所述辐射制冷层在7μm~14μm波段的红外发射率大于80%,所述辐射制冷层对太阳光的反射率大于80%。 8.一种提高光伏系统光电转化效率的方法,其特征在于,包括步骤:在用于安装光伏组 件的场地表面设置辐射制冷层,所述辐射制冷层适于反射太阳光中的至少部分光线,并能够以红外辐射的方式将所述安装场地内的热量通过大气窗口向太空发射。 9.根据权利要求8所述的提高光伏系统光电转化效率的方法,其特征在于,还包括步骤:在用于支撑所述光伏组件的安装支架表面和/或光伏系统的功能部件表面设置所述辐射制冷层,所述功能部件包括储能系统、控制系统、逆变器中的一种或多种。 10.根据权利要求8或9所述的提高光伏系统光电转化效率的方法,其特征在于,所述辐射制冷层由辐射制冷涂料干燥或固化形成。 技术说明书

太阳能电池的的性能主要取决于它的光电转换效率和输出功率

太阳能电池板太阳能电池的的性能主要取决于它的光电转换效率和输出功率. 1.效率越大,相同面积的太阳能电池板输出功率也就越大, 用高效率的太阳 能电池板可以节省安装面积, 但是价格更贵. 2.太阳能电池的功率, 在太阳能电池板的背面标牌中, 有关于太阳能电池 板的输出参数, 如VOC开路电压,ISC短路电流,VMP工作电压,IMP工作电流, 等. 但我们只需要用工作电压和工作电流就可以了, 这两个相乘就可以得 这块太阳能电池板的输出功率. 太阳能电池板介绍:采用高质量单晶/多晶硅材料,经精密设备树脂封装生产出来的太阳能板,有良好的光电转换效果,外形美观,使用寿命长。 太阳能电池板的作用是将太阳的光能转化为电能后,输出直流电存入蓄电池中。太阳能电池板是太阳能发电系统中最重要的部件之一。 太阳能电池组件可组成各种大小不同的太阳能电池方阵,亦称太阳能电池阵列。太阳能电池板的功率输出能力与其面积大小密切相关,面积越大,在相同光照条件下的输 出功率也越大。 2.太阳能电池板的种类 (1)单晶硅太阳能电池 目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右,最高的达到24%,这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的,但制作成本很大,以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装,因此其坚固耐用,使用寿命一般可达15年,最高可达25年。 (2)多晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池的制作工艺与单晶硅太阳能电池差不多,但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少,其光电转换效率约12%左右(2004年7月1日日本夏普上市效率为%的世界最高效率多晶硅太阳能电池)。从制作成本上来讲,比单晶硅太阳能电池要便宜一些,材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。此外,多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲,单 晶硅太阳能电池还略好。

光电转换器说明

光电转换器说明(光纤收发器) 1、光电转换器与光纤收发器是同一个概念。它分为①单纤收发器②双纤收发器。 单纤收发器只有一种型号就是单纤单模收发器; 双纤收发器又分为双纤单模收发器(两个光口不一样)和双纤多模收发器(两个光口一样)。 2、维修设备时首先判断电源未带负载和带负载时的电压是否为(5±0.25)V。若不是在这个范围时,则表明电源坏。所有光转的电源工作电压都是在这个范围内,否则光转都不能正常工作。 3、TX端表示发射端,RX端表示接收端。两光转设备的TX端只能与另一端设备的RX端对接。 4、SM表示单模,连接线只能采用黄色的光纤; MM表示多模,连接线只能采用桔红色的光纤。 5、单纤收发器测试使用时一边用的是1310nm,则另一边必须是用1550nm测试使用,即:单纤收发器必须是1310nm与1550nm配对使用。 6、双纤收发器使用时,单模收发器只能与单模收发器配对使用,且使用的光纤线只能用SM(黄色)的光纤线;多模收发器只能与多模收发器配对使用,且使用时只能采用MM(桔红色)的光纤线。 7、双纤单模收发器不能与双纤多模收发器配对使用。 8、双纤多模收发器有1310nm和850nm两种,两种一定要型号相同才能配对使用;双纤单模收发器有1310nm和1550nm两种,两种可

以相互交叉使用或成双使用。 9、单模收发器有分传输距离,上下传输距离的设备均可配对使用,但必须连接两设备的光纤线长度应小于两设备的最小传输距离。 例如:传输距离为25km的设备可以跟传输距离为40km的设备配对使用,但连接两设备的光纤线长度应小于25km。 10、双纤多模收发器只有一种传输距离2km。 11、光转通电时,眼睛不能对准光头模块,原因是光头有激光射出,容易伤害眼睛。 12 说明如下: (1)PWR:电源指示灯,通电时灯亮,断电时灯灭。 (2)MON:多功能状态指示;光端口联接正常时长亮,其他的绿灯慢闪或快闪均表示RX或TX的一端没有接好。 (3)TSP:RJ45口链接速率指示;100M灯亮,10M灯灭。 (4)FXL:光端口连通亮,数据传输时闪烁;①绿灯慢闪,表示接收端断路②绿灯快闪,表示发射端断路。 (5)TDP:RJ45口通讯方式指示;全双工灯亮,半双工灯灭。(6)TXL:RJ45口连通亮,数据传输时闪烁。

编码器工作原理,光电编码器的工作原理分析

编码器工作原理,光电编码器的工作原理分析 编码器工作原理 绝对脉冲编码器:APC 增量脉冲编码器:SPC 两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件. 旋转编码器是用来测量转速的装置。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数(几十个到几千个都有),和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲,而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲,通过这两组脉冲不仅可以测量转速,还可以判断旋转的方向。 增量型编码器与绝对型编码器的区分 编码器如以信号原理来分,有增量型编码器,绝对型编码器。 增量型编码器(旋转型) 工作原理: 由一个中心有轴的光电码盘,其上有环形通、暗的刻线,有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差(相对于一个周波为360度),将C、D信号反向,叠加在A、B两相上,可增强稳定信号;另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。 由于A、B两相相差90度,可通过比较A相在前还是B相在前,以判别编码器的正转与反转,通过 零位脉冲,可获得编码器的零位参考位。 编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料,玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线,其热稳定性好,精度高,金属码盘直接以通和不通刻线,不易碎,但由于金属有一定的厚度,精度就有限制,其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级,塑料码盘是经济型的,其成本低,但精度、热稳定性、寿命均要差一些。 分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率,也称解析分度、或直接称多少线, 一般在每转分度5~10000线。 信号输出: 信号输出有正弦波(电流或电压),方波(TTL、HTL),集电极开路(PNP、NPN),推拉式多种形式,其中TTL为长线差分驱动(对称A,A-;B,B-;Z,Z-),HTL也称推拉式、推挽式输出,编码器的信号接收设 备接口应与编码器对应。 信号连接—编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机,PLC和计算机连接的模块有低速模块 与高速模块之分,开关频率有低有高。

光电转换电路的设计与优化

光电检测技术与应用课程设计 成绩评定表 设计课题:光电转换电路的设计与优化 学院名称:电气工程学院 专业班级:测控1002班 学生姓名:张春雨 学号:201048770221 指导教师:张晓辉 设计地点:31-518、E01-S304 设计时间:2013-06-24~2013-06-30 指导教师意见: 成绩: 签名:年月日

光电检测技术与应用课程设计 课程设计名称:光电转换电路的设计与优化 专业班级:测控1002班 学生姓名:张春雨 学号:201048770221 指导教师:张晓辉 课程设计地点:31-518 课程设计时间:2013-06-24~2013-06-30

光电转换电路的设计与优化 摘要: 通过对光电转换电路的前置放大及主放大电路设计的详细分析研究,给出了电路放大、滤波、降噪等优化处理方法.实现了将有用信号从噪声中分离并输出的目的.对光电转换电路从原理设计到最终制板过程中影响其性能参数及稳定性的因素进行了深入的探讨,提出了对电路器件选择、排列、布线以及降噪等方法的选择标准和依据.关键词:光电转换、前置放大、光电二极管 正文: 光电技术是将传统的光学技术与现代电子技术与计算机技术相结合的一种高新技术.以光电转换电路为核心的光电检测技术已经被广泛地应用到军事、工业、农业、环境科学、医疗和航天等诸多领域.所谓的光电转换是以光电二极管为基础器件,通过将照射于二极管上光通量的改变量转化为相应的光电流,再经过前置放大、主放大等后续电路进一步优化有用信号,最后实现与上位机与相应算法的连接.由此可见,任何光电检测系统中,光电转换电路的设计与优化都是重中之重,它性能的稳定以及相关参数的合理性将决定着整个检测系统的设计成败. 一、光电转换一前置放大电路的设计 光电二极管在受到光照时,会产生一个与照度成正比的小电流,因此是很好的光一电传感器.光电二极管可以在2种模式下工作,一是零

光电成像原理复习指南(含答案)

复习指南 注:答案差不多能在书上找到的都标注页数了,实在找不到的或者PPT上的才打在题后面了,用红色和题干区分。特此感谢为完善本文档所做出贡献的各位大哥。(页码标的是白廷柱、金伟其编著的光电成像原理与技术一书) 1.光电成像系统有哪几部分组成?试述光电成像对视见光谱域的延伸以及所受到的限制(长波限制和短波限制)。(辐射源,传输介质,光学成像系统,光电转换器件,信息处理装置。P2-4) 答:辐射源,传输介质,光学成像系统,光电转换器件,信息处理装置。 [1]电磁波的波动方程该方程电磁波传递图像信息物空间和像空间的定量关系,通过经典电磁场理论可以处理电磁波全部的成像问题 [2]收到的限制:当电磁波的波长增大时,所能获得的图像分辨力将显著降低。对波长超过毫米量级的电磁波而言,用有限孔径和焦距的成像系统所获得的图像分辨力将会很低。因此实际上己排除了波长较长的电磁波的成像作用。目前光电成像对光谱长波阔的延伸仅扩展到亚毫米波成像。除了衍射造成分辨力下降限制了将长波电磁波用于成像外,用于成像的电磁波也存在一个短波限。通常把这个短波限确定在X 射线(Roentgen 射线)与y 射线(Gamma 射线)波段。这是因为波长更短的辐射具有极强的穿透能力,所以,宇宙射线难以在普通条件下聚焦成像。 2.光电成像技术在哪些领域得到广泛的应用?光电成像技术突破了人眼的哪些限制?(P5) 答:[1]应用:(1)人眼的视觉特性(2)各种辐射源及目标、背景特性(3)大气光学特性对辐射传输的影响(4)成像光学系统(5)光辐射探测器及致冷器(6)信号的电子学处理(7)图像的显示 [2]突破了人眼的限制:(1)可以拓展人眼对不可见辐射的接受能力(2)可以拓展人眼对微弱光图像的探测能力(3)可以捕捉人眼无法分辨的细节( 4)可以将超快速现象存储下来 3.光电成像器件可分为哪两大类?各有什么特点?(P8)固体成像器件主要有哪两类?(P9,CCD CMOS) 答:[1]直视型:用于直接观察的仪器中,器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分,可直接显示输出图像,通常使用光电发射效应,也成像管.[2]电视型:于电视摄像和热成像系统中。器件本身的功能是完成将二维空间的可见光图像或辐射图像转换成一维时间的视频电信号使用光电发射效应或光电导效应,不直接显示图像. 电荷耦合器件,简称CCD;自扫描光电二极管阵列,简称SSPD,又称MOS图像传感器 4.什么是像管?由哪几部分组成?(P8第一段后部) 器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分,它的工作方式是:通过外光电效应将入射的辐射图像转换为电子图像,而后由电场或电磁场的聚焦加速作用进行能量增强以及通过二次发射作用进行电子倍增,经过增强的电子图像轰击荧光屏,激发荧光屏产生可见光图像。这样的器件通常称为像管。 基本结构包括有:光电发射体、电子光学系统、微通道板(电子倍增器件)、荧光屏以及保持高真空工作环境的管壳等。 5.像管的成像包括哪些物理过程?其相应的物理依据是什么?(P8第一段工作方式) (1)像管的成像过程包括3个过程 A、将接收的微弱的可见光图像或不可见的辐射图像转换成电子图 像B、使电子图像聚焦成像并获得能量增强或数量倍增C、将获得增强后的电子图像转

图像光电转换的基本过程

图像光电转换的基本过程

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图像光电转换的基本过程 电视图像的传送是基于光电转换原理,而实现光电转换的关键器件是发送端的摄像管和接收端的显像管。 1. 图像的分解 电视系统处理和传送的对象是光的景物,景物存在于三维空间,其光学特性(即景物的亮度和色度信息)不仅随空间位置的不同而不同,而且还与时间有关系(静止景物除外)。因此,景物信息是三维空间和时间的函数,可用光学信息表达式为:。 但是目前的电视系统仍为平面彩色电视,只传输景物的二维光学信息,因此上式中的z可不考虑。另外,这里仅讨论黑白平面活动图像,只需传输各像素的亮度信息,其光学信息表达式简化为:。 但是,亮度仍然是x、y、t的三维函数,而经传输通道传送的电信号为电压(或电流),只能是时间的一维函数为:。实现转换的方法是:将景物信息分解成很多小点,这样

就能以每个小点为单位进行光电转换和传送。因此,对于每个小点来说,其光学特性以及经光电转换得到的电信号就只与时间有关了,也就是将景物信息转化成时间的一维函数。 将景物图像化整为零的方法称为图像的分解,分解之后的小点称为像素。所谓像素,就是组成图像的元素,即基本单位,具有单值的亮度信息和空间位置。一幅电视图像由许许多多个像素组成,电视系统能够分解的像素数越多,图像就越清晰、细腻。在我国的黑白广播电视标准中,一幅图像包含大约40~50万个像素。图像的结构—导学。 图像的分解是在摄像端的光电转换和扫描过程中完成的。在接收端,通过显示装置的扫描和电光转换作用,这些被分解的像素又会在屏幕上合成出原来的图像,从而实现电视的全过程。 2.图像的传送 一幅图像由许多像素组成,这些像素的亮度信息经光电转换之后变成相应的电信号。电视系统的任务是将各像素的变换成, 实现转换的方式,有同时传输制和顺序传输制。 ●像素信息同时传输制

数码相机技术光电转化部分的原理

数码相机技术光电转化部分的原理 1)CCD 影像传感技术 CCD 器件通过光电效应收集电荷,每行像素的电荷随时钟信号被送到模拟移位寄存器上,然后串行转换为电压。大多数硅片面积用于光子收集。高的填充系数给了良好的光电效率。在设计中,CCD器件有极高的信噪比和高电荷转换效率。要实现这一目标,需要专门处理器、高电压、多重电源和偏置。CCD 器件高的光电效果可使阵列紧密排列,并在适当大额面积上,构成高分辨率的阵列。当代CCD 的典型技术水平是,在160 mm2上使用4~5 μm技术。但是CCD 最小面积由收集光的要求和光学系统决定,而不是由电路特性决定。CCD 结构同当代技术CMOS 不兼容。CCD 生产过程复杂、产量低,导致了高成本。它不像CMOS 具有大规模生产的长处,所以CCD 器件的价格仍很昂贵。 1 )CCD 的物理基础——MIS 结构 CCD(Charge Coupled De vice)是按照一定规律紧密排列起来的金属—绝缘体—半导体(MIS)电容阵列组成的。MIS电容结构是CCD的基本组成部分,CCD的工作原理是建立在MIS电容理论知识上,依靠在MIS电容器上贮存荷电载流子和转运荷电载流子。因此,MIS电容结构,它十分类似于金属—绝缘体—金属(MIM)平行板电容器,但有许多不同之处。例如,在MIM电容器的两个金属极板上施加电压时,充电电荷分布在紧靠绝缘体的金属极板的原子层厚度内,其电压全部降落在绝缘体内。而对MIS电容器施加电压时,因半导体中的电荷密度远小于金属的电荷密度,所以在半导体一侧,其电荷分布在半导体表面一定厚度的层内,所加的电压一部分降落在绝缘层内,另一部分则降落在半导体表面的空间电荷层中。同时在半导体中有两种极性不同的载流子——电子和空穴,而且其浓度相差很大(如在硅中,多子和少子浓度往往相差1010倍),因此,在MIS电容器上施加极性相反的电压时,半导体表面电荷层各处的电荷极性、分布和厚度大不相同。通常可见光的CCD是以硅为基体材料的,绝缘体就是硅的氧化物,所以常为MOS 电容结构。 2 )CCD 的组成及其工作原理 CCD 主要由3 个部分组成,即信号输入部分、信号电荷转移部分和信号输出部分。 a、输入部分

太阳能电池的的性能主要取决于它的光电转换效率和输出功率

太阳能电池板 太阳能电池的的性能主要取决于它的光电转换效率和输出功率. 1.效率越大,相同面积的太阳能电池板输出功率也就越大, 用高效率的太阳能电池板可以节省安装面积, 但是价格更贵. 2.太阳能电池的功率, 在太阳能电池板的背面标牌中, 有关于太阳能电池板的输出参数, 如VOC开路电压,ISC短路电流,VMP工作电压,IMP工作电流, 等. 但我们只需要用工作电压和工作电流就可以了, 这两个相乘就可以得这块太阳能电池板的输出功率. 太阳能电池板介绍:采用高质量单晶/多晶硅材料,经精密设备树脂封装生产出来的太阳能板,有良好的光电转换效果,外形美观,使用寿命长。 太阳能电池板的作用是将太阳的光能转化为电能后,输出直流电存入蓄电池中。太阳能电池板是太阳能发电系统中最重要的部件之一。 太阳能电池组件可组成各种大小不同的太阳能电池方阵,亦称太阳能电池阵列。太阳能电池板的功率输出能力与其面积大小密切相关,面积越大,在相 同光照条件下的输出功率也越大。 2.太阳能电池板的种类 (1)单晶硅太阳能电池 目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右,最高的达到24%,这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的,但制作成本很大,以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装,因此其坚固耐用,使用寿命一般可达15年,最高可达25年。 (2)多晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池的制作工艺与单晶硅太阳能电池差不多,但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少,其光电转换效率约12%左右(2004年7月1日日本夏普上市效率为14.8%的世界最高效率多晶硅太阳能电池)。从制作成本上来讲,比单晶硅太阳能电池要便宜一些,材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。此外,多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲,单晶硅太阳能电池还略好。 :

光电编码器原理课件

光电编码器原理课件

光电编码器 光电编码器,是一种通过光电转换将输出轴上 的机械 几何位移量转换成脉冲或数字量的传 感器。这是目 前应用最多的传感器,光电编码 器是由光栅盘和光 电检测装置组成。光栅盘是 在一定直径的圆板上等分 地开通若干个长方 形孔。由于光电码盘与电动机同轴,电动机旋 转时,光栅盘与电动机同速旋转,经发光二 极 管等电子元件组成的检测装置检测输出若干 脉冲 信号,通过计算每秒光电编码器输出脉冲 的个数就能 反映当前电动机的转速。此外,为 判断旋转方向,码 盘还可提供相位相差90&or dm;的两路脉冲信号。 根据检测原理,编码器可分为光学式、磁 式、感 应式和电容式。根据其刻度方法及信号 输出形式,可 分为增量式、绝对式以及混合式 三种。(REP) 1.1增量式编码器 111 l=J 1=

增量式编码器是直接利用光电转换原理 输出三组方波脉冲A、和Z相;A、B两组 脉冲相位差9Oº,从而可方便地判断出旋转方向,而Z相为每转一个脉冲,用于基准点定位。它的优点是原理构造简单,机械平均寿命可在几万小时以上,抗干扰能力强,可靠性高,适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。 1.2绝对式编码器 绝对编码器是直接输出数字量的传感器,在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道,每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成,相邻码道的扇区数目是双倍关系,码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数,在码盘的一侧是光源,另一侧对应每一码道有一光敏元件;当码盘处于不同位置时,各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号,形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器,在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然,码道越多,分辨率就越高, 对于一个具有N位二进制分辨率的编码器,其码盘必须有N条码道。

光电转换器特性的研究

实验简介 传感器技术中很重要的一类称为光传感器。光传感器通常是指紫外到红外波长范围的传感器,其类型可分为量子探测器和热探测器两类。本实验将介绍常用的量子探测器或称光子探测器,它是利用材料的光电效应制作成的探测器,故也称为光电转换器。其主要参数有响应度(灵敏度)、光谱响应范围、响应时间和可探测的最小辐射功率等。 光电转换器件主要是利用光电效应将光信号转换成电信号。自光电效应发现至今,光电转换器件获得了突飞猛进的发展,目前各种光电转换器件已广泛地应用在各行各业。常用的光电效应转换器件有光敏电阻、光电倍增器、光电池、PIN 管、CCD等。 光电倍增器是把微弱的输入转换为电子,并使电子获得倍增的电真空器件。当光信号强度发生变化时,阴极发射的光电子数目相应变化,由于各倍增极的倍增因子基本上保持常数,所以阳极电流亦随光信号的变化而变化,此即光电倍增管的简单工作过程。由此可见,光电倍增管的性能主要由光阴极、倍增极及极间电压决定。光电阴极受强光照射后,由于发射电子的速率很高,光电阴极内部来不及重新补充电子,因此使光电倍增管的灵敏度下降。如果入射光强度太高,导致器件内电流太大,以至于电阴极和倍增极因发射二分解,就会造成光电倍增管的永久性波坏。因此,使用光电倍增管时,应避免强光直接入射。光电倍增管一般用来测弱光信号。 光电池是把光能直接变成电能的器件,可作为能源器件使用,如卫星上使用的太阳能电池。它也可作为光电子探测器件。 光电二极管有耗尽层光电二极管和雪崩光电二极管两种。半导体pn结区附近成为耗尽层,该层的两侧是相对高的空间电荷区,而耗尽层内通常情况下并不存在电子和空穴。只有当光照射pn结时才能使耗尽层内产生载流子(电子-空穴对),载流子被结内电场加速形成光电流。利用该原理制成的光电二极管称为耗尽层光电二极管。耗尽层光电二极管有pin层、pn层、金属-半导体型、异质型等

光纤系统光电转换新技术

光纤系统光电转换新技术 贾英江 (军械工程学院,石家庄 050003) 贾向英 (石家庄市养路费稽征处,石家庄 050001) 摘要:介绍了提高光纤传输能力的OC 12/STM 4接收/发送芯片组,及SDH / SONET 光纤系统中光电转换部件。 关键词:光纤系统,光电转换,芯片组。 O /E transformation new technology in fiber systems J I A Yingj iang (O r dnance Eng ineering Instit ut e,Shijiazhuang 050003) J IA X iangy ing (Ro ad T oll Checking and L evy ing Depar tment of Shijiazhuang,Shijiazhuang 050001) Abstract :In this paper ,OC 12/ST M 4reciev ing /transmission chips group w hich is used to enhance the tr ansmission ablity o f fiber,and the O/E transformation com po nents in SDH/SON ET fiber sy stems are presented. Key words :fiber sy stem ,O /E tr ansform atio n ,chips gro up . 1 引 言 随着电脑业的迅猛发展及其与可视电话、传真等业务的结合,对电信网络的传输能力提出了更高要求。目前电信网络传输介质越来越多地采用了光缆。光缆的物理特性允许若提高传输速率或改进传输技术即可实现扩容。当前许多国家已经建立了光纤网络并在进一步扩展。本文介绍了支持提高光缆(FO)传输能力的OC12/ST M 4接收/发送芯片组,并介绍一些SDH/NET 光纤传输系统中光/电(O/E)转换部件。 光缆传送数据,是在发送端将电信号转换为光信号,在接收端再将光信号转换为电信号。这些必要的转换由接收/发送单元完成,其中既包括电子器件,也包括光学元件。 2 FO 收发器简介 光纤网络数据传送广泛使用时分复用(TDM )技术,现已达到10Gbps 的位速率。高速光纤系统的标准位速率如表1所示。目前,又出现了技术更新的波分复用(WDM ),即采用不同波长的数据流,通过一条光纤第22卷 第5期  2000年10月 光 学 仪 器OPT ICAL IN ST RU M ENT S V ol.22,No.5 Octo ber ,2000

太阳能电池的的性能主要取决于它的光电转换效率和输出功率

太阳能电池的的性能主要取决于它的光电转换效率 和输出功率 Prepared on 22 November 2020

太阳能电池板太阳能电池的的性能主要取决于它的光电转换效率和输出功率. 1.效率越大,相同面积的太阳能电池板输出功率也就越大, 用高效率的太阳 能电池板可以节省安装面积, 但是价格更贵. 2.太阳能电池的功率, 在太阳能电池板的背面标牌中, 有关于太阳能电池 板的输出参数, 如VOC开路电压,ISC短路电流,VMP工作电压,IMP工作电 流, 等. 但我们只需要用工作电压和工作电流就可以了, 这两个相乘就可 以得这块太阳能电池板的输出功率. 太阳能电池板介绍:采用高质量单晶/多晶硅材料,经精密设备树脂封装生产出来的太阳能板,有良好的光电转换效果,外形美观,使用寿命长。 太阳能电池板的作用是将太阳的光能转化为电能后,输出直流电存入蓄电池中。太阳能电池板是太阳能发电系统中最重要的部件之一。 太阳能电池组件可组成各种大小不同的太阳能电池方阵,亦称太阳能电池阵列。太阳能电池板的功率输出能力与其面积大小密切相关,面积越大,在相同光照条件下的输 出功率也越大。 2.太阳能电池板的种类 (1)单晶硅太阳能电池 目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右,最高的达到24%,这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的,但制作成本很大,以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装,因此其坚固耐用,使用寿命一般可达15年,最高可达25年。 (2)多晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池的制作工艺与单晶硅太阳能电池差不多,但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少,其光电转换效率约12%左右(2004年7月1日日本夏普上市效率为%的世界最高效率多晶硅太阳能电池)。从制作成本上来讲,比单晶硅太阳能电池要便宜一些,材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。此外,多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲, 单晶硅太阳能电池还略好。

光电传感器的原理、功能特点等应用

光电传感器的原理、功能特点等应用 光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。光电传感器一般由处理通路和处理元件两部分组成。其基本原理是以光电效应为基础,把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将非电信号转换成电信号。 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。光电效应是指用光照射某一物体,可以看作是一连串带有一定能量为的光子轰击在这个物体上,此时光子能量就传递给电子,并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子所吸收,电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化,从而使受光照射的物体产生相应的电效应。光电传感器因为采用光学原理,因此其采集结果更精准、快速。 特点: 光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件,它是把光信号(可见及紫外镭射光)转变成为电信号的器件。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电物理量,如光强、光照度、辐射测温、

气体成分分析等;也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量,如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度,以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点,因此应用广泛。 工作原理: 由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类,即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器。模拟式光电传感器是将被测量转换 光电式传感器分类: ⑴反光板型光电开关 把发光器和收光器装入同一个装置内,在前方装一块反光板,利用反射原理完成光电控制作用,称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。正常情况下,发光器发出的光源被反光板反射回来再被收光器收到;一旦被检测物挡住光路,收光器收不到光时,光电开关就动作,输出一个开关控制信号。 ⑵对射型光电传感器,若把发光器和收光器分离开,就可使检测距离加大,一个发光器和一个收光器组成对射分离式光电开关,简称对射

各种发电方式效率的对比分析!

各种发电方式效率的对比分析 光电转换的效率平均在13%至18%。 传统风电机风能转换效率为47%,新型机组经试验测定可达80%以上 水力发电机的电能转换率应该在75%左右 汽油发电机的效率一般在85%---95%之间 水头为60/1.414米,流量按管内截面积X流速(2米/秒)估算(立米/秒),小水轮机效率70%,小发电机效率80%。发电机功率KW=9.81X水头X流量X水机效率X电机效率。自已算吧。 在标准日照条件(1000瓦/平方米)下,1平方米的太阳能电池板上输出的电功率为130至180瓦,光电转换的效率平均在13%至18%。 如果落差H=10米,管子的内径是10厘米,设想流速是5米/秒,则 流量Q=V(3.14 D^2/4)=5*(3.14 *0.10^2/4) = 0.03925立方米/秒 水流功率 P = 9.8QH = 9.8*0.03925*10 = 3.85 千瓦, 考虑到水轮机和发电机的效率,发2千瓦的电吧!可供一个农户使用。 但如此小的水轮发电机恐怕买不到。 计算年光电电收入按照最低率来算 年日照率广州不足100小时及光电转换率10%即1千瓦乘以0.1等于100瓦等于0.1千瓦及上网电价0.2左右 即一平方米太阳能电池板一年发电量收入是0.1千瓦/小时*100小时*0.2元/度(千瓦/小时)=2元关键是面积和不稳定的日照率其它都稳定的 日照是指太阳在一地实际照射的时数。 在一给定时间,日照时数定义为太阳直接辐照度达到或超过120瓦·米-2(W·m-2)的那段时间总和,以小时(h)为单位,取一位小数。日照时数也称实照时数。 日照百分率=(日照时数/可照时数)×100%,取整数。 广州现在不足一百以往是231小时年青藏云南高原有的地区3500小时年 总结还是水利发电比较实在比较经济! 如果是家庭发电也可以采用微风发电装置但效果不明显。 如果家庭发电有条件的情况下最直接最好的还是太阳能发电如在沿海地区的就风力发电最好,在海边的就浪波发电,看了上面的计算如海边的就最大利益了条件都存在有利益的就海浪发电大海中无时无刻的浪涛波动着发电简单设备也简单可以漂浮式发电装置再加个激光或微波传输能量器就可以了!

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