光电式数字日照计观测员培训课件开发
光电式数字日照计的工作原理及维护维修
第１期㊀气象水文海洋仪器㊀㊀N o ．１２０２０年３月㊀M e t e o r o l o g i c a l ,H y d r o l o gi c a l a n d M a r i n e I n s t r u m e n t s ㊀㊀M a r ．２０２０收稿日期:２０１８Ｇ１２Ｇ０４．作者简介:骆世娟(１９６９),女,大学,副研级高工．主要从事气象设备保障维护维修和物资供应管理工作．光电式数字日照计的工作原理及维护维修骆世娟(江西省大气探测技术中心,南昌３３００９６)摘㊀要:文章介绍了光电式数字日照计的系统结构㊁工作原理和总体安装要求,以及日常的维护方法,对实际业务运行中可能出现的故障和观测数据误差大的现象进行了分析,提出了合理的维修建议.关键词:光电式数字日照计;系统结构;工作原理;维护维修中图分类号:P ４１４．５＋２㊀㊀文献标识码:B ㊀㊀文章编号:１００６Ｇ００９X (２０２０)０１Ｇ００７２Ｇ０４O p e r a t i o n a l p r i n c i pl e a n dm a i n t e n a n c em e t h o do f p h o t o e l e c t r i c d i gi t a l s u n s h i n e r e c o r d e r L u oS h i ju a n (J i a n g x i A t m o s p h e r i cO b s e r v a t i o nT e c h n o l o g y C e n t e r ,N a n c h a n g ,３３００９６)A b s t r a c t :T h i s p a p e rm a i n l y d e s c r i b e s t h es y s t e m s t r u c t u r e ,o p e r a t i o n a l p r i n c i pl e ,o v e r a l l i n s t a l l a t i o n r e q u i r e m e n t s a n d r o u t i n em a i n t e n a n c em e t h o do f p h o t o e l e c t r i cd i gi t a l s u n s h i n e r e c o r d e r ．T h e p o s s i b l e f a u l t sa n dl a r g ee r r o r so fo b s e r v a t i o n d a t ai n a c t u a lo p e r a t i o n a r ea n a l y z e d ．A n dt h er e a s o n a b l e m a i n t e n a n c e s u g ge s t i o n s a r e p u tf o r w a r d ．K e y wo r d s :p h o t o e l e c t r i c d i g i t a l s u n s h i n e r e c o r d e r ;s y s t e ms t r u c t u r e ;o p e r a t i o n a l p r i n c i p l e ;m a i n t e n a n c e ０㊀引言日照是表征当地气象条件和气候特征的一个重要气象要素之一.日照时数是指太阳实际照射的时数,也就是在给定时间内太阳的直接辐照度达到或超过１２０W /m２的各分段时间总和[１].国家气象部门一般采用暗筒式(也叫乔唐式)日照计观察日照时数.该设备需要人工手动涂药㊁装纸和更换.日照纸的涂药质量直接关系到日照记录的准确性.因此,对药剂的存放㊁配制及日照纸的涂刷等都有很高的要求.因台站各业务人员操作方法不尽相同,以及涂抹日照纸的药剂随着四季和早晚时间不同而出现不同质量问题,导致能感应到的日照时数带有随机性和主观性,难以保证观测记录的比较性和准确性[２].随着气候预测服务和农业生产服务领域对日照观测数据的需求不断增加,传统的观测仪器不再能够满足观测的需要.目前,气象要素观测除日照和云外,温度㊁湿度㊁气压㊁风㊁降水㊁蒸发以及能见度均实现观测自动化,两种不同的观测方式给台站观测和业务人员带来诸多不便.光电数字日照计是一种基于无辐射散射测量原理的高精度数字式光电阳光观测装置,无需机械旋转,具有安装快速㊁观测准确度高及功耗低的特点.它可以测量总辐射和散射辐射,计算直接太阳辐射和日照时数,提供实时可靠的数据,为天气(气候)预报㊁分析㊁科学研究和气象服务提供重要依据.从２０１８年１０月开始,江西省已在全省１１个区市安装了光电数字式日照计,随后在全省９３个县级台站也将完成安装.文章介绍了光电式数字日照计第１期骆世娟:光电式数字日照计的工作原理及维护维修的系统结构㊁工作原理及总体安装要求和日常维护方法,分析了对比观测和实际业务运行中可能出现的故障和观测数据误差大的现象,提出了合理的维修建议,为光电式数字日照计的推广使用提供参考.１㊀光电式数字日照计传感器系统结构与工作原理１．１㊀系统结构光电式数字日照计由３部分组成:日照传感器㊁供电通信系统和安装支架.外观示意图如图１所示.图１㊀光电式数字日照计外观示意图１)传感器包括光筒㊁光电检测器㊁遮光筒㊁信号处理电路及防霜露加热器等,结构示意图如图２㊁图３所示.通过３个光电传感装置测量总太阳辐射和散射辐射(１个光电传感装置用于测量总辐射,另外２个光电传感装置用于测量散射辐射),计算出太阳直接辐射,并判断累计日照时数.传感器底部安装数据采集处理单元电路板,输出数字信号,并自带１W 和１０W 加热器,在温度较低时,可自动启动加热,顶部装有干燥剂,防止水汽凝结.图２㊀光电式数字日照计传感器结构示意图图３㊀光电式数字日照计传感器组成框图２)供电系统提供数字日照传感器运行的电力供应,采用１２V /３８A H r 的铅酸免维护电池供电,外部采用２２０V 交流电对蓄电池充电,在没有市电或辅助电源的情况下,蓄电池至少保证日照计正常工作７d 以上.３)安装支架用于固定传感器和供电箱.其中固定传感器的支架和底盘带有纬度调节㊁南北方向刻线和水平调节装置.１．２㊀系统工作原理数字式日照传感器硬件采用集成化㊁微型化设计,整体集成在传感器光筒内,实现了对３路光电感应器件的数据采集和计算,得到直接辐射数据,并对日照时数进行累加计算得到日照观测数据.测量原理图如图４所示,３个带有圆柱形漫射器的光电管D １㊁D ２㊁D ３分别安置在同一轴线上,并通过遮光罩及入射窗W １㊁W ２对入射到D ２㊁D ３上的辐射进行约束.光电管D １在３６０ʎ的环形范围内接收总辐射,D ２和D ３接收环形范围内不同方向上的辐射,而太阳直接辐射只能照射到D ２㊁D ３中的１只,其中较小的输出值即为散射辐射.直接辐射为总辐射和散射辐射的差值,若直接辐照度ȡ１２０W /m２,则判定有日照,传感器输出高电平(１V );当直接辐照度ɤ１２０W /m ２,传感器输出低电平(０V ),累计时间可以获得每小时和每天的日照时数.图４㊀光电式数字日照计测量原理图３７气象水文海洋仪器M a r．２０２０１．３㊀总体安装要求１．３．１㊀选址光电式数字日照计的安装地点应基于观测需求选择最具代表性的位置,在保证观测数据可靠性㊁代表性的情况下,布线㊁维护等也要尽可能方便.１)传感器布设位置应具有代表性.确保白天太阳直射光不受任何障碍物影响,如果有障碍物,则日出㊁日落方向障碍物高度角不得超过５ʎ;同时需要尽可能避开容易出现烟㊁雾等大气污染严重的地方,周围没有强的反射光源.光电式数字日照计通常选择安装在观测场内,也可以安装在屋顶平台上.２)布置传感器的地基应稳定,安装支座水平板需长期保持水平状态.尽量避开不良地质条件的位置,如易出现塌陷㊁塌方㊁滑坡及泥石流的位置.３)传感器布设位置应考虑供电要求,便于提供交流市电.在交流供电不满足情况下,可选用太阳能供电.４)传感器布设的位置需考虑通信要求,便于R SＧ２３２通信电缆接入计算机.若通信距离长,可采用R SＧ２３２转R SＧ４８５模块,或G P R S/C D M A/３G 等远程无线通信方式.使用远程无线通信时,需要现场评估网络覆盖范围和信号质量.１．３．２㊀安装要求日照传感器的安装过程严格按照相关规范要求执行,同时应注意部分设备单元的特殊性要求.效果图如图５所示,主要包括以下几点:图５㊀光电式数字日照计安装要求及效果图１)立柱安装在混凝土基座上,光电式数字日照计中心距地高度１５０c m(ʃ５c m).２)光电式数字日照计牢固安装在立柱上,底座通过调整３颗升降螺钉保持水平;光学镜筒口对准正北(误差范围ʃ５ʎ),按照当地纬度调节日照计仰角(误差范围ʃ０．５ʎ),与水平面夹角为本地纬度值.３)在北半球,光筒的顶部朝北.在南半球,光筒的顶部朝南.４)如果日照受环境所限,不采用１．５m立柱安装日照计时,安装高度可以根据实际情况调整,以操作为准.２㊀系统维护为了确保系统长期可靠稳定运行,需要进行一些必要的维护工作:１)发现数据错误或异常应及时处理,对日照计进行维护或维修;２)检查日照计光学镜筒的污染情况,每周定期清洁,清洁应在日出前或日落后进行;３)每周定期检查光电式数字日照计内干燥剂情况,注意及时更换;４)若发生雨㊁雪㊁露㊁霜㊁雾等天气,及时擦除光学镜筒上的雨雪和凝结物;５)每月定期检查仪器的水平㊁方位和倾斜度,找到问题并及时纠正;６)每月检查供电设施,保证供电安全,定期更换蓄电池;７)每年春季对防雷设施进行全面的检查,并重新测试接地电阻;８)定期查看设备的各个部位是否有损坏或腐蚀,特别是在自然条件相对较差的地区,如果发现损坏或腐蚀应及时进行处理㊁更换;９)定期检查㊁维护㊁维修及校准,根据各种情况记录值班日志.备注栏要记录对日照计自动观测数据有影响的情况.３㊀常见问题及维修建议３．１㊀无数据输出３．１．１㊀航空插头未插好检查光电式数字日照计传感器的航空插头是否松动或者接触不良.若松动,将航空插头重新插入插座,并旋紧螺母固定.３．１．２㊀断电或供电异常使用万用表检查电源机箱是否正常供电.先测量机箱防雷板(F LＧ０３)的９和１０端子电压是否正常(９~１５V).若电压为０V,可能是保险丝已４７第１期骆世娟:光电式数字日照计的工作原理及维护维修经熔断,或电源控制器经刀片直流开关到接线端子的接线松动,需要逐级检查;若电压低于１０V,蓄电池电量不足,检查外接市电是否已长时间断电,或蓄电池出现故障.３．１．３㊀通信线接触不良检查传感器R SＧ２３２通信线(黄㊁蓝㊁绿)到供电箱防雷接线板㊁通信转换(如R SＧ２３２转４８５模块)是否连接正常;检查防雷接线板至输出通信线㊁硬件控制器或业务终端计算机是否连接正常.３．１．４㊀数字日照传感器故障若以上均无问题,打开连接日照计计算机上的串口助手(波特率与日照计设置一致,默认９６００,８,N,１),将日照计断电重启,查看是否输出启动信息,若有启动信息,说明数字日照传感器通信正常;若无启动信息,说明数字日照传感器发生故障,联系厂家维修.３．２㊀玻璃罩长时间结霜或起雾出现玻璃罩长时间结霜或起雾现象,首先判定是否自动加热功能关闭.１)用 H E A T C T R L 命令查看是否禁用自动加热功能,如返回值为 ＜０,６＞ ,说明未开启;用 H E A T C T R L,１,６ 命令打开自动加热功能,或者用 H E A T C T R L,０,３ 命令强制打开１０W加热功能.２)若已经打开自动加热功能,工作１０m i n后仍未除霜或除雾,则进行如下检查:a 供电电压不足检查机箱防雷板(F LＧ０３)的９和１０端子电压是否低于设置停止加热的电压阈值(默认为１２V),如低于电压阈值,数字日照传感器会自动停止加热;如电压正常,可能电路内部温度检定异常或加热控制元件出现故障,联系厂家工作人员维修.b 时钟走偏光电式数字日照传感器时钟准确度每月误差ɤ２s,若时钟误差偏大,可用 D A T E T I M E 命令重新设置当前时间.c 地方时错误光电式数字日照传感器的地方时是根据北京时间和经度自动计算确定的.用 L O N G 命令查看光电式数字日照传感器的经度信息是否为当地台站经度信息.若未设置或经度信息错误,用 L O N G,X X X,X X,X X 命令进行设置.３．３㊀日照测量误差偏大１)玻璃罩灰尘较厚.检查光电式数字日照计传感器的玻璃罩是否有灰尘,如有则用吸耳球吹或用软布将光筒擦拭干净.２)日照传感器安装不规范.检查光电式数字日照计传感器是否安装在南北向,确保纬度角正确.若安装不正确,会影响测量准确度.３)经纬度设置有误.用 L O N G 和 L A T 命令查看经度和纬度信息,确保经度及纬度是本站对应的经纬度.４)采集电路温漂严重或光电感应器件老化.上述４点故障均排除后,测量误差仍较大,联系厂家维修或更换日照传感器.４㊀结束语光电式数字日照计相对于传统的观测仪器,提供的数据更客观,更科学,较好地减少人为因素对观测数据准确性的影响.为了保证观测数据的准确性,确保光电式数字日照计正常工作,需要观测人员更加熟练掌握光电式数字日照计的系统结构㊁工作原理㊁安装要求及维护维修方法,在实际工作中不断学习,总结经验.参考文献:[１]中国气象局综合观测司．光电式数字日照计观测规范(试行)[Z]．２０１８．[２]黎晓汇,邵应泉,利赛明．自动站故障个例的分析和数据处理[J]．气象水文海洋仪器,２０１５,３２(２):１１４Ｇ１１６．５７。
光电检测系统课件
光电检测系统在物联网与人工智能领域的应用前景
要点一
总结词
要点二
详细描述
随着物联网和人工智能技术的快速发展，光电检测系统的 应用前景十分广阔。
在物联网领域，光电检测系统可以用于各种传感器的数据 采集，实现远程监控和实时反馈。在人工智能领域，光电 检测系统可以作为机器视觉和图像识别的重要组件，为人 工智能提供更准确、更可靠的数据支持。同时，光电检测 系统还可以与其他技术相结合，如光通信、激光雷达等， 拓展其在物联网和人工智能领域的应用范围。
特点
高精度、高灵敏度、非接触、实时性 等。
光电检测系统的应用领域
工业自动化
用于生产线上的质量检测、测量 和控制。
通信与信息处理
用于光纤通信、光信号处理、光 计算等领域。
医学诊断
用于光谱分析、荧光检测、内窥 镜等医疗设备。
环境监测
用于水质、气体成分、污染物等 的检测和分析。
光电检测系统的发展趋势
高速化
Part
05
光电检测系统的未来展望
新型光电材料与器件的研究与应用
总结词
随着科技的不断进步，新型光电材料与器件的研究与应用成为了光电检测系统发展的重 要方向。
详细描述
新型光电材料如钙钛矿、二维材料等具有优异的光电性能，为光电检测系统的性能提升 提供了新的可能。同时，新型光电器件如光电晶体管、光电传感器等在灵敏度、响应速
02 03
光电效应分类
光电效应分为外光电效应和内光电效应，其中外光电效应是指光子能量 足够大时，将电子从物质表面打出，内光电效应则是光子能量使物质内 部电子跃迁至激发态。
光电效应应用
光电效应在光电检测、光电器件、光电子技术等领域有广泛应用。
光电检测技术精品专业课件
三、在军事上的应用
美军研制的未来单兵作战武器
夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术 激光测距仪：可精确的定位目标。
四、检测技术在国防领域的应用
美国国家导弹防御计划---NMD
1.地基拦截器 2.早期预警系统 3.前沿部署(如雷达） 4.管理与控制系统 5. 卫星红外线监测系统
监测系统: 探测和发现 敌人导弹的发射并追踪 导弹的飞行轨道；
16、业余生活要有意义，不要越轨。2021/7/232021/7/23Jul y 23, 2021
17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。2021/7/232021/7/232021/7/232021/7/23
光电检测技术
光电传感器：
– 基于光电效应，将光信号转换为电信号的一种光电器件 – 将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出。
硅原子数百万分之一的杂质时，电导率为2 /(欧姆•厘米))
半导体导电能力及性质受光、电、磁等作用的影 响。
本征和杂质半导体
本征半导体就是没有杂质和缺陷的半导体。
在绝对零度时，价带中的全部量子态都被电子占据，而 导带中的量子态全部空着（半导体的共价键结构，能带、 电子、空穴对，载流子）。温度升高，导电能力增强， 电子、空穴对
光电检测技术 与应用
教材
《光电检测技术与应用》郭培源 编著 北京航空航天大学出版社
参考书目
《光电检测技术》曾光宇等编著 清华大学出版社 《激光光电检测》吕海宝等编著 国防科技大学出版社 《光电检测技术》雷玉堂等编著 中国计量出版社
目录
第一章 绪论
第二章 2.1 2.2 2.3 2.4
光电检测技术基础 光的基本性质 辐射与光度学量 半导体基础知识 光电效应
光电检测ppt课件
2 丈量原理
2 丈量原理
直射式三角法：激光器发出的光垂直入射到被测物体外表 ，Scheimpflug 条件可表示为
待测外表与参考面的间隔x为
同理可计算出斜射式时x为
3 运用
1、逆向工程：
逆向工程是一种新的制造手段和系统，经过对已有样件或模型 的内外轮廓进展准确丈量，获得其三维数据，配合计算机软件系统 进展曲面重建，并在线精度分析、评价构造效果，重构CAD模型， 生成IGES或STL数据，或者生成数控加工NC代码，据此进展快速成 型或CNC数控加工，从而大大缩短产品或模具的开发制造周期。利 用光学三维丈量技术生成的虚拟模型可以实现快速呼应设计制造， 3D光学数字化系统与CAD/CAM/CAE以及RP&M集成可以构成基于 虚拟模型的快速呼应的设计和制造系统，主要优点包括：实践物体 的准确和完好的模型；提供原始CAD文件格式；曲面外型和参数实 体模型；在设计和制造中节省投入的时间和资金。
2 丈量原理
2、干涉法：
一束相关光，同过分光系统分成丈量光和参考光 ，利用丈量光波和参考光波的相关叠加来确定两束光 之间的相位差，从而获得物理外表的深度信息ΔZ(xy).
这种丈量方法丈量精度高，但丈量范围遭到光波 波长的限制，只能丈量围观外表的形貌和微小位移， 不适于宏观物体的检测。
2 丈量原理
被动三角法 数字摄影丈量技术
双目视觉
点光源法 点照明 1D线探测器 2D扫描
线光源法 线照明 2D线探测器 1D扫描
面光源法 面照明
2D线探测器 不需求扫描
莫尔轮廓 如：阴影莫尔
投射莫尔
序〔Gray 如：相位丈量轮廓术
〕
傅里叶变换轮廓术
编码序列
彩色编码技术 如：彩色多通道 编码实现相移
日照软件详细教程流程PPT课件
4、 旧区改建的项目内新建住宅日照标准可酌情降低，但不应低于大寒 日日照1小时标准。（《城市居住区规划设计规范》GB50180-93） （2002年版）第5.0.2.1条规定）
L<2.4米:以A、B为满窗日照计算点
L>2.4米:以C、D为满窗日照计算点 （O为原窗户中点）
A
B
AC
O
DB
二、长沙日照分析相关要求（三）
日照窗计算规则
A
B
转角直角窗
计算基准面
转角弧形窗
计算基准面
Tangent ®
计算基准面
凸窗
计算基准面
凸阳台
阳台封窗
计算基准面
凸阳台封窗
阳台封窗
计算基准面
凸阳台封窗
1、住宅日照标准应符合5.0.2.1的规定。（《城市居住区规划设计规范》 （GB50180-93）（2002年版）第5.0.2.1条规定）
住宅建筑日照标准 表5.0.2-1
建筑气候区划
日照标准日 日照时数（h） 有效日照时间带（h）
计算起点Βιβλιοθήκη Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅶ气候大城市中小城市
Ⅳ气候区
大城市
中小城市
Ⅴ、Ⅵ 气候区
Tangent ®
二、长沙日照分析相关要求（一）
三：进行日照分析的空间范围原则上确定为： 1：“s”为建筑主体南北向布置时的技术规定的标准间距值。 2：括号外值为城市规划间距一类区，，括号内为二类区。
Tangent ®
二、长沙日照分析相关要求（一）
三：进行日照分析的空间范围原则上确定为： 1：“s”为建筑主体南北向布置时的技术规定的标准间距值。 2：括号外值为城市规划间距一类区，，括号内为二类区。
光电式传感器培训-文档资料38页PPT文档共40页
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有感器培训-文档资料38页 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
经典：光电技术课程设计PPT课件
为等效电路。
30
图1 硅光电池原理图
31
2、光电池的特性参数
（1） 光照特性
光电池的光照特性，用入射光强-电流电压特性和入 射光强-负载特性来描述。
入射光强-电流电压特性描述的是开路电压VOC和短开路 电流ISC随入射光强变化的规律，如下图所示。
入射光强-电流电压特性
描述的是开路电压VOC和短 开路电流ISC随入射光强变 化的规律，如下图所示。
调节光源调节单元的“照度加”或“照度减”旋钮 ，以改变投射到RL上的光线强度，蜂鸣器就能模拟出 忽高忽低、非常逼真的多种“鸟鸣声”，且指示灯LED 亮。
10
三、实验实验步骤 利用二次开发实验模块自行搭建电路，电路如图4-2
所示。参考电路原理图自行进行调试。 1、打开实验箱电源，调节照度计“调零”旋钮，至照 度计显示为“000.0”为止，关闭实验箱电源。 2、J7、J8分别连接实验箱上的光敏电阻结构件黄、蓝 插孔，同时将套筒红、黑插孔与照度计红、黑插孔相 连。 3、打开实验箱电源，按下开关K1和K6，K7拨向左端， 同时保证其余开关都弹起。 4、调节光照强度，听蜂鸣器声音变化，用示波器观察 蜂鸣器正端波形（或R23左端波形）。 5、将“电源调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，关闭 实验箱电源。
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光敏三极管的工作有两个过程，一是光电转换；二 是光电流放大。光电转换过程是在bc结内进行，与一 般光敏二极管相同。当集电极加上相对于发射极为正 向电压而基极开路时（图（b）），则bc结处于反向偏 压状态。无光照时，由于热激发而产生的少数载流子 电子从基极进入集电极，空穴则从集电极移向基极， 在外电路中有电流（即暗电流）流过。当光照射基区 时，在该区产生电子—空穴对，光生电子在内电场作 用下漂移到集电极，形成光电流，这一过程类似于光 敏二极管。与此同时。空穴则留在基区，使基区的电 位升高，发射极便有大量电子经基极流向集电极，总 的集电极电流为
光电式传感器PPT课件
第8章 光电式传感器
图 8-2 光敏电阻结构 (a) 光敏电阻结构； (b) 光敏电阻电极； (c) 光敏电阻接线图
第8章 光电式传感器
2.光敏电阻的主要参数
(1) 暗电阻与暗电流 光敏电阻在不受光照射时的阻值 称为暗电阻，此时流过的电流成为暗电流。
(2) 亮电阻与亮电流 光敏电阻在受光照射时的电阻称为 亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。
在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现 象称为外光电效应。向外发射的电子叫光电子。基于外光电效 应的光电器件有光电管、 光电倍增管等。
光照射物体，可以看成一连串具有一定能量的光子轰击物 体，物体中电子吸收的入射光子能量超过逸出功A0时，电子就 会逸出物体表面，产生光电子发射， 超过部分的能量表现为逸 出电子的动能。
8.1.2
1. 结构原理
光敏二极管的结构与一般二极管相似。它装在透明玻璃外壳 中，其PN结装在管的顶部，可以直接受到光照射（见图8-8）。 光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态（见图8-9），在 没有光照射时，反向电阻很大，反向电流很小，这反向电流称 为暗电流，当光照射在PN结上，光子打在PN结附近，使PN结附 近产生光生电子和光生空穴对，它们在PN结处的内电场作用下 作定向运动，形成光电流。光的照度越大，光电流越大。因此 光敏二极管在不受光照射时处于截止状态，受光照射时处于导 通状态。
第8章 光电式传感器
光敏晶体管的光电灵敏度虽然比光敏二极管高得多，但在 需要高增益或大电流输出的场合，需采用达林顿光敏管。图8-11 是达林顿光敏管的等效电路，它是一个光敏晶体管和一个晶体 管以共集电极连接方式构成的集成器件。由于增加了一级电流 放大，所以输出电流能力大大加强，甚至可以不必经过进一步 放大，便可直接驱动灵敏继电器。但由于无光照时的暗电流也 增大，因此适合于开关状态或位式信号的光电变换。
测量员培训课件
测量员培训课件测量员培训课件随着城市的快速发展和建设项目的日益增多，测量员成为了一个不可或缺的职业。
测量员的工作范围广泛，包括土地测量、建筑测量、工程测量等多个领域。
为了提高测量员的专业素质和技能，培训课件成为了必不可少的工具。
一、测量的基础知识测量工作的基础知识是测量员必备的能力。
这包括测量仪器的种类和使用方法、测量原理和测量单位等。
测量员需要熟悉各种测量仪器的使用方法，如全站仪、经纬仪、水准仪等。
同时，了解测量原理和测量单位也是非常重要的，这有助于测量员准确地进行测量工作。
二、测量数据处理测量数据处理是测量员工作的重要环节。
测量员需要学习如何收集、整理和处理测量数据。
这包括使用计算机软件进行数据处理和绘图，以及进行误差分析和校正。
测量员还需要学习如何编制测量报告和绘制测量图纸，以便于工程师和设计师进行后续的工作。
三、测量技术与方法测量技术与方法是测量员必须掌握的核心内容。
测量员需要学习各种测量技术和方法，如三角测量、距离测量、高程测量等。
同时，测量员还需要学习如何选择合适的测量方法和仪器，以及如何进行现场操作和测量误差的控制。
掌握这些技术和方法，可以提高测量员的工作效率和准确性。
四、测量安全与环境保护测量工作往往在户外进行，因此测量员需要学习如何保护自身的安全和环境的保护。
测量员需要了解测量现场的安全规范和操作规程，如佩戴安全帽、穿戴防护服等。
同时，测量员还需要学习如何保护环境，如合理使用测量仪器和材料，避免对环境造成污染。
五、职业道德与沟通技巧作为一名测量员，良好的职业道德和沟通技巧是非常重要的。
测量员需要学习如何与工程师、设计师和其他相关人员进行有效的沟通和协作。
同时，测量员还需要遵守职业道德规范，保证测量工作的准确性和可靠性。
这包括保护客户的隐私和商业机密，以及遵守测量行业的相关规定和法律法规。
总结：测量员培训课件是提高测量员专业素质和技能的重要工具。
通过学习测量的基础知识、测量数据处理、测量技术与方法、测量安全与环境保护以及职业道德与沟通技巧等内容，测量员可以提高自身的工作能力和水平。
光电检测技术精品专业课件(一)
光电检测技术精品专业课件(一)
随着科技的进步，光电检测技术越来越得到人们的重视，成为了近年
来备受关注的计算机科学领域。
而作为光电检测技术的重要组成部分，光电检测技术精品专业课件的编写与设计显得尤为重要。
一、光电检测技术精品专业课件的意义
光电检测技术作为一项新兴技术，是计算机科学领域中的重要组成部
分之一。
因此，设计一份高质量、具有专业性的光电检测技术课件对
于提高学生的光电检测技术水平，推进光电检测技术的发展和应用，
以及培养面向未来的高素质人才都具有非常重要的意义。
二、光电检测技术精品专业课件设计的内容
1.课件的基本框架
课件设计时可以采用目录式的框架，将具体内容划分为几大部分，如
光电检测技术的基本知识、光电检测技术的实现原理、光电检测技术
的应用场景、光电检测技术的发展前景等。
2.详尽的示例与图表
课件的信息展示应该具有可读性、可理解性，同时详细注释，切勿仅
仅有简洁的说明、模拟结构图等，更应注重示例的展示，以便于学生
理解。
同时还要配合合适的图表或图片进行辅助说明，是学生更加清
晰地了解课程的核心。
3.灵活的配套练习
课件与练习的相互配合，能够更好地提高学生的实践操作，与实践技能。
专业课程的教学需要关注到强化学生的实践操作，通过练习激发学生的探索精神和学习兴趣。
三、结语
总之，对于有志于专业学习光电检测技术的学生来说，高质量、专业性强的课件降低难度和学习成本，提高学习效率，更有助于切实的掌握知识。
因此，编写一份光电检测技术精品专业课件应成为光电检测教育工作者不断探索努力的方向。
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光电式数字日照计观测员培训课件开发作者：窦苗苗郭叶萍王蒙来源：《中国科技纵横》2019年第20期摘要：日照时数是是地面气象台站观测的基本项目。
目前，我国气象部门在日照时数观测业务中使用的是暗筒式和聚焦式日照计，需人工制作、安装和更换日照纸，人工判断感光迹线，自动化程度较低。
随着地面综合气象观测自动化的发展，截至2018年底，我国2300余个国家地面气象观测站全部列装光电式数字日照计并开展平行观测业务。
为保障人工观测和自动观测的平稳切换，有必要对观测人员进行相关的装备技术培训。
本文提出观测员培训课件开发方案，内容包涵观测环境、仪器结构、测量原理、调试维护、校准方法等内容，开发主要由标准直接辐射表、全自动太阳跟踪器、六位半数字多用表、数据采集器及处理程序、设备安装机械结构件等部分组成的教学实验装置。
关键词：光电式数字日照计;观测员培训;调试维护;校准方法中图分类号：TN06;TH765 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）20-0214-031 国内外日照观测设备现状日照时数是我国气象部门各国家地面气象观测站的基本观测要素，在农林业生产研究和太阳能利用方面有着重要的参考作用。
常用的仪器有暗筒式日照计、聚焦式日照计、太阳直接辐射表和双金属片日照传感器。
目前，我国气象部门制式化观测仪器为低纬度地区使用暗筒式日照计，高纬度地区（≥60°）使用聚焦式日照计。
这两种仪器均采用人工干预的试纸曝光法观测。
（1）國内对日照自动化观测装置的探索。
七十年代中期，河北、江苏、四川省气象局曾经开展过光电池法、机械跟踪法、湿度表改装法进行日照时数自动化观测的探索工作。
九十年代初期，天津气象仪器厂王大旺等人利用热电堆传感器结合水平及赤纬跟踪装置拖动自记笔运动记录日照时间，研制成功有线遥测日照计。
2011年中国局行业专项支持中国华云技术开发公司刘钧等人开展通过使用直接辐射传感器和数学建模等方式实现对日照时数自动观测的研究工作。
（2）国外日照观测仪器。
澳大利亚和英国产技术成熟的产品包括BF3型、SD4型、SPN1型日照时数传感器，用硅光二极管、阵列光电二极管或复合热电堆技术配合一定的日照模型解算方法实现自动化光电测量。
（3）我国气象部门制式化观测仪器为低纬度地区使用暗筒式日照计又称乔唐式日照计，高纬度地区（≥60°）使用聚焦式日照计又称康培司托克式日照计。
这两种仪器均利用太阳光烧蚀涂有感光制剂的感光纸，根据感光迹线计算日照时数。
2000年，中国气象科学研究院张纬敏等人对历史资料的对比分析表明，从日照时数观测定义的阈值要求出发，直射表最准，聚焦式次之，暗筒式日照计较差。
按实际观测的日照时数误差，聚焦式日照计较准，暗筒式次之，直射表较差。
实践证明，直射表成年累月在露天条件下转动很难精确跟踪太阳运行轨迹。
美国较精确的NIP型直射表观测的日照还不如暗筒式日照计准确。
我国多数气象台站使用的暗筒式日照计只要严格按规范操作，其资料的准确度基本满足要求。
不过聚焦式与暗筒式日照计均无法成自动气象站遥测仪器的日照传感器。
世界气象组织在1983年出版的《气象仪器和观测方法指南》（第五版）也没有把暗筒式日照计列入日照测量仪器。
但是，暗筒式日照计结构简单，几何位置精准，观测值可靠，仪器成本低，便于大范围推广，自1825年诞生以来，一直在广泛使用。
2 光电式数字日照计在我国气象部门的应用世界气象组织定义日照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1位小数。
光电式数字日照计能够实现日照的自动连续观测，提高日照测量精度，为天气预报、气象情报、气候分析、科学研究和气象服务提供重要依据，并能在农业生产、太阳能开发利用、环境监测等方面发挥重要作用。
按照中国气象局《观测司关于调整日照自动观测设备采购数量的函》（气测函〔2018〕69号）的工作安排，截至2018年底，我国2300余个国家地面气象观测站全部完成光电式数字日照计列装。
根据观测司《日照平行观测业务技术规定》（气测函〔2018〕153号）相关要求，各观测站自2019年1月1日起，开展为期6个月的日照平行观测。
其中，第一阶段（前3个月）以人工观测记录为正式观测记录，人工观测及记录方法按现行《地面气象观测规范》和业务规定执行;第二阶段（后3个月）以自动观测记录为正式观测记录。
平行观测结束后，光电式数字日照计自动观测数据作为正式观测记录。
观测技术人员须按规定做好光电式数字日照计的日常维护，保证其正常运行;光电式数字日照计发生故障时，应及时排除，并按要求做好相关记录和填报工作。
《光电式数字日照计观测规范（试行）》（气测函〔2018〕109号）和《光电式数字日照计出厂测试验收大纲》（气测函〔2018〕142号）均要求定期对光电式数字日照计的阈值测量误差进行校准，每两年至少校准一次，分为实验室校准和室外校准两种方法。
观测站通常使用室外校准方法。
光电式数字日照计是我国气象部门第三种大规模业务化列装的气象光学仪器。
目前，气象培训部门在装备保障技术培训方面还未设立专项教学模块。
开发培训课件和教学辅助装置，直观讲解测量原理，演示日照辐射光电信号变化特征，开展校准方法实地操作练习，有助于观测技术人员熟悉新型设备，深入理解观测规范中的相关业务技术要求，高质量完成自动化日照观测业务。
3 光电式数字日照计观测员培训课件的设计方案培训课件包涵观测环境、仪器结构、测量原理、调试维护、校准方法等教学内容，开发主要由标准直接辐射表、全自动太阳跟踪器、六位半数字多用表、数据采集器及处理程序、设备安装机械结构件等部分组成的专用教学实验装置。
3.1 开发光电式数字日照计观测业务培训课件光电式数字日照计应安装在开阔地带，终年从日出到日落都能接受到太阳直接辐射的地方。
仪器周围或附近地表应避免有高反射比（例如浅色、发亮和反光）的物体。
设计影响光电式数字日照计观测的仿真环境，直观展示观测值变化。
日照计主要由传感器、数据处理单元、供电单元、通信单元、安装附件等部分组成。
对照功能规格需求书，重点讲解仪器各组成部分的作用和调试方法。
传感器工作原理采用置于光学镜筒中的三个同轴光电感应器对总辐射和散射辐照进行自动连续观测，根据计算出的直接辐照度判断有无日照。
在课件中设计光路图示，讲解测量原理。
使用过程中，观测站需要对日照计进行室外校準，按照技术要求设计实际操作演练方法。
3.2 开发室外校准方法教学实验装置教学实验装置主要由标准直接辐射表、全自动太阳跟踪器、六位半数字多用表、数据采集器及处理程序、设备安装机械结构件等部分组成。
直接辐射表用于测量垂直于太阳表面的辐射和太阳周围很窄的环日天空散射辐射。
当太阳直接辐射量超过120W/m2时，视为有日照，直接测量日照时数。
全自动太阳跟踪器是由底板、纬度架、电机、导电环、蜗轮箱（用于太阳倾角调整）和电机控制器等组成。
当倾角与当地太阳倾角相同时，即可实现准确的自动跟踪。
直接辐射表主要技术指标如表1所示。
六位半数字多用表具有很宽的测量量程和很高的精度，可无人值守连续自动测量及采集数据，主要技术指标如表2所示。
室外校准操作按下列步骤进行：将标准直接辐射表安装在太阳跟踪器上，被测日照计安置在室外平台上，两者距离不超过5米。
将标准直接辐射表连接到数字多用表，进行直接辐照度连续测量，测量时间间隔不大于10s。
用计算机连续采集被测日照计的直接辐照度数据，测量时间间隔不大于10s。
标准直接辐射表与日照计采样时间应同步。
测量时间至少包含1个日出和日落。
测量期间禁止人员靠近测量场地，以免遮蔽或反射日光对测量结果造成影响。
按式（1）计算标准直接辐射表的辐照度E0：E0=U/K ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;（1）式中：U——标准直接辐射表的输出电压，单位为微伏（uV）;K——直接辐射表的灵敏度，单位为微伏平方米每瓦（uV/（W/m2））。
计算标准直接辐射表输出介于（120±5）W/m2范围内的直接辐照度平均值作为阈值参考值E0，读取相同时间段内被测日照计的直接辐照度数据计算平均值E。
按式（2）计算被测日照计测量的本组阈值误差ΔEi：ΔEi=E-E0 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; （2）式中：E——被测日照计直接辐照度数据组的平均值，单位为瓦每平方米（W/m2）;E0——标准直接辐射表辐照度数据组的平均值，单位为瓦每平方米（W/m2）。
按式（3）计算阈值误差ΔE：ΔE=ΔEi ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;（3）式中：n——标准直接辐射表满足（120±5）W/m2条件的数据组数。
当阈值误差在±24W/m2以内时，待测设备视为合格。
4 结语在2018年的列装过程中，部分生产单位开展了自动日照计设备安装使用现场培训，市气象局的保障人员熟悉了设备安装要求、主要组成部分、数据传输软件调试等内容，但各观测站技术人员尚不熟悉运行原理、故障分析及使用中的校准方法。
近年来，中国气象局气象干部培训学院安徽分院每年均开展气象探测装备保障技术培训，逐步建立了基层综合气象观测培训云平台、综合气象业务情景模拟培训系统。
本课件开发方案可补充完善现有教学资源在气象装备保障技术方面的教学内容和培训手段。
自2019年1月1日开始，全国气象部门所属国家地面气象观测站开展为期6个月的日照平行观测。
为贯彻落实新型观测仪器的业务技术要求，本课件设计的光电式数字日照计教学内容，直观讲解测量原理，演示日照辐射光电信号变化特征，开展校准方法实地操作练习，有助于观测技术人员熟悉新型设备，深入理解观测规范中的相关业务技术要求，高质量完成自动化日照观测业务。
参考文献[1] 中国气象局，地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，2003.[2] 中国气象局综合观测司，《光电式数字日照计观测规范（试行）》 [S].北京：2018.[3] 吕文华，崇伟，丁蕾.光电式自动日照计性能比对试验与分析[J].电子测量与仪器学报，2015（06）：928-933.[4] 焦爱蕊.影响暗筒式日照计观测日照正确性的原因分析[J].江西农业，2018（04）：55.[5] 周慧僚，廖家旺，黄丽秋.暗筒式日照计的日照观测解析[J].气象水文海洋仪器，2011（03）：107-109.Design of ;Training Courseware for Observers of ;Photoelectric Digital Sunshine MeterDOU Miao-miao，GUO Yie-ping，WANG Meng（Anhui Branch of Meteorological Cadre Training College by China Meteorological Administration，Hefei Anhui ;230031）Abstract：Sunshine duration is the basic item observed by surface meteorological stations. At present， Jordan sunshine recorder and Campbell-Stokes sunshine recorder are used in observation by meteorological departments in China， which require manual production， installation and replacement of sunshine paper and manual judgment of photosensitive traces， with a low degree of automation. With the development of automation of ground integrated meteorological observation，more than 2300 national ground meteorological observatories in China were equipped with photoelectric digital sunshine meters and carried out parallel observation business by the end of 2018. In order to ensure the smooth switching between manual observation and automatic observation， it is necessary to train observers in relevant equipment technology. This paper design a scheme of observer training courseware， which includes observation environment review， instrument structure，measurement principle， testing and maintenance， calibration method， etc. The special experimental teaching device for courseware mainly consists of standard direct radiation meter，automatic solar tracker， six-bit semi-digital multi-meter， data collector and processing program，mechanical structure parts for equipment installation .Key words：photoelectric digital sunshine meter;observer training;testing and maintenance;calibration method。