光學技術的廣泛應用范文

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【關鍵詞】廣泛應用性 高中數學 教育 聯系 影響

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.10.148

基于社會的不斷發展與進步，傳統的高中數學教育模式顯然已難以滿足當前人才的需求，必須打破舊有的教育模式，開⑷新的數學應用教學的征程。數學作為理論與實踐緊密聯系的一門學科，教師在實際的數學教學活動中要重視數學的應用性，讓學生意識到數學于實際生活中的作用。以往的高中數學教學模式傾向以應試教育為主，過于重視學生分數的提高，而忽視其實用性。高中數學廣泛的應用性有著雙面效用，為教學工作的開展帶來一定的難度，同時又可以借助數學的應用性，有針對性地開展高中數學的教學工作。

一、當代數學廣泛應用性與高中數學教育的聯系

（一）數學廣泛應用性的體現

1.基于數學理論層面的應用。在相關經濟學的研究中，常常會涉及較多的數學理論，如線性規劃、運籌學、優化理論等。

2.基于數學思想方法層面的應用。在相關歷史學的研究中，借助數學的思想方法，可以使研究的過程與研究成果更加嚴謹、精準，有利于收集與整理材料，并分析材料的內容，拓寬思考問題的方式，從而解決某些難題。

3.基于數學思維層面的應用。掌握并靈活應用數學思維模式，數的意識、化歸意識、推理意識等數學的廣泛應用性是普遍適用、強有力的思維方式，可以構成技術時代至關重要的能力，能夠識別謬誤與估計風險，同時提出變通的方法。

4.基于數學語言層面的應用。數學的“語言”是世界不同種族通用的語言，正如伽利略所說的那樣，“自然界的偉大的書是用數學語言寫成的”，數學的應用需要以數學語言作為表征。

（二）高中數學教育中的價值取向

當前我國高中數學教育雖然對數學的應用思想予以一定的重視，但著力點仍停留于數學的空間能力、運算能力、邏輯能力上，偏重于抽象的思維能力方面。高中數學教育中一直有著價值取向選擇的問題。

1.應用價值。數學學科有著較強的應用性，高中數學的教材中有許多相關的例題與習題，教師在教學活動中要把握實例，以此來引申拓展，讓學生形成應用數學知識解決具體問題的思路。比如，運用函數的最值來解決優化問題，運用對數、指數、數列等知識解決與經濟相關的問題。近年來，高考數學試題的編制傾向于應用型問題，與時代要求相契合，又源于數學自身的應用價值。

2.思維訓練價值。數學可以啟迪、訓練人們的思維能力，被看作鍛煉思維的“體操”，通過長期的數學學習，可以在潛移默化中形成嚴謹、縝密的思維，使其學習、生活更加富有條理性，各方面的能力都能得到一定的提升。數學思維具有創造性、策略性、條理性的思維模式，數學教育學家奧加涅相說：“區別于傳統教學，現代教學的特點就在于力求控制教學過程以促進學生思維的發展，而基本的思維方式則成為學生要掌握的專門內容”。

（三）平衡數學教育中的兩種價值取向

數學可以看作為思維的科學，即使從事與數學亳不相干的職業，加強數學思維的訓練也有著極大的益處，這也就是數學最為廣泛的“實用性”。在高中數學的學習過程中，要想解決實際問題，離不開數學的思維方式。學生的思維得以活躍，必須借助一定外界因素的刺激，因此，在數學的教學活動中，教師需要認真鉆研教材內容，精心創設問題情境，從而激發學生的數學思維，全方位地提升學生的素質。高中數學教育中的應用價值與思維訓練價值，二者之間的張力如何平衡，是值得深入研究的問題。

二、當代數學廣泛應用性與高中數學教育的影響

（一）高中數學的應用性教學及其目的性

1.對高中數學的應用性教學的界定。高中數學的應用教育，借助于數學知識、方法與思想來研究客觀世界中存在的各種現象，并對其進行加工、整理與組織的教學過程。通過實際問題，來構建數學的模型，轉化為與數學相關的問題，再運用數學的思想與方法解決問題，整個過程呈現的是一種基于能力型的教育活動。

2.高中數學的應用性教學的目的。《新課程標準》對數學知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀方面提出了較為明確的教學目標。高中數學的應用性教學的目的在于開發學生的智力水平，強化數學的思想方法于其他領域中的運用，使學生的發散思維得以發展，促進學生分析問題與解決問題的能力的形成，培養學生的實踐能力，可以自主地運用相關的數學知識去處理問題。

（二）對高中數學教材的處理

1.從數學廣泛應用性的角度思考高中數學教材的處理。 第一，高中數學的教材中要充分體現數學應用價值與思維訓練價值二者的有機融合；第二，高中數學的教材中要突顯其工具性；第三，基于素質教育實施的層面考慮，高中數學的教材建設要盡可能體現數學應用所具有的教育價值。我國當前高中數學教育所使用的教材多數為理論型教材，理論型數學教材不利于數學應用教育的開展。要以數學應用為出發點，構建多層次、多形態與多樣化的教材體系，既有嚴謹探討的理論，也有實例闡述的理論，并對理論的應用多加關注。

2.從數學應用的角度思考高中數學教材的處理。高中數學教材中要盡量選用源于實際生活中的問題，闡述與數學知識相對應的實際應用領域，直觀呈現數學這一解決現實問題的手段。高中數學教材作為重要的教學資源，教師要對其進行適當的加工，在理解教材內容的基礎上，靈活駕馭教材中的數學知識，創設合理的教學情境，有效提升教學的質量。

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關鍵詞：新型光學薄膜 玻璃 材料設計 制備技術

中圖分類號：TQ171 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（a）-0058-02

當前是一個經濟全球化的時代，玻璃材料行業的發展要與時俱進，跟上時代前進的腳步。玻璃作為人們日常生活中經常見到的重要材料，被廣泛應用在各個行業領域中，發揮著重要的作用。隨著時間的不斷推移，現代玻璃產品的材料功能變得越來越多樣化，新型玻璃材料功能不僅僅能夠滿足市場材料的基本透光性，還可以保障材料的環保節能性。基于生物技術、電子技術、通信技術等新興技術的創新發展背景下，市場不同行業對于玻璃材料性能要求也隨之發生變化，新型光學薄膜玻璃材料的設計制備已經成為了玻璃行業的主要發展趨勢之一。

1 光學薄膜玻璃材料的設計技術

1.1 建立完善的材料知識庫和數據庫技術

當前全球玻璃材料數據庫不斷向著智能化、網絡化以及商業化的方向發展。比如，智能化技術的發展有效實現將材料數據庫成功轉化為專家系統；計算機網絡則是把相互之間獨立存在的數據庫通過網絡形式形成一個統一系統。應用材料數據知識庫設計玻璃材料的典型例子，就是日本金屬協會成員三島良績等人有效創建出計算機輔助合金設計系統，利用該系統去創新研發新型玻璃材料。現代玻璃薄膜行業已經形成了國家級的標準組織，該組織專門去收集整理來自世界各地的玻璃樣品數據，從而為整個行業提供相關優質服務[1]。

1.2 計算機仿真技術在光學薄膜玻璃材料設計中的應用

材料企業通過科學應用計算機仿真模擬技術，能夠有效開發出各種材料合成路線，幫助企業獲取想要的目標材料，這樣有利于設計人員去充分掌握了解到這些材料的具體結構，是當前設計光學薄膜玻璃材料最為有效的方法之一。

2 光學薄膜材料設計在玻璃材料領域的應用

2.1 玻璃性能、成分以及結構設計預測

設計工作人員通過使用先進的材料設計軟件，能夠合理改變玻璃材料成分和結構，從而控制其性能，隨時可以獲取到自身想要的玻璃材料，比如，J.De Bonfils等人應用分子動力學方法準確推算出了摻雜Eu3+的硼硅酸鹽玻璃結構，同時還預測出了其熒光光譜。同樣，在設計光學薄膜玻璃材料時，工作人員也可以使用材料設計軟件去改變玻璃成分，計算出光學玻璃的實際結構特性。

2.2 玻璃光學膜材料的設計和性能預測

相關工作人員可以通過利用材料設計方法有效開發設計出不同功能的玻璃新膜層材料，當前玻璃材料研究人員已經在窗玻璃表層涂抹光電薄膜材料，這樣不僅能夠確保玻璃的透光功能，還實現了新的發電功能。根據相關研究機構的摻雜過渡族元素離子半徑對SnO2薄膜光學性能影響實驗結果顯示，摻雜后的薄膜體系更為穩定，并且SnO2顯現出了不同光學性質，能夠被設計人員用來開發出新的產品性能[2]。

3 新型光學薄膜玻璃材料的制備技術

3.1 濺射制備技術

濺射法技術作為傳統剛學薄膜材料制備技術，其工作原理是使剩余氣體分子在強電場作用下發生電離，電離釋放的正離子在電場作用下向陰極反向作高速運動，成功擊到陰極表面后，將自身能量傳遞給位于陰極表面上的濺射靶子，只是靶子表面分子淀積在基體上形成制備人員所需要的薄膜。相較于一般的陰極濺射法不同，新的高頻濺射法通過在兩極之間融入高頻電壓，促使上半周吸附于極面的電荷在下半周時開始釋放。高頻濺射法被廣泛用來淀積各種電介質材料，此膜結構較為緊密，被普遍用來制備光學膜。

3.2 電阻加熱蒸發技術

材料市場中大多數的化合物材料往往只能通過使用間接蒸發的方式。工作人員通過使用一個裝有并加熱材料的蒸發源。合理蒸發源主要包括了三個不同要求：蒸發源材料與薄膜材料的反應、蒸發源材料的蒸氣壓和熔點以及薄膜材料的濕潤性。其中最為常用的方法是通過使用高熔點的材料當做加熱器，其相當于一個電阻，在電力流過后產生熱量，電阻率會開始慢慢增加，當溫度達到1 000 ℃時蒸發源的電阻率為冷卻時的4～5倍，加熱器產生的焦耳熱足以使蒸發材料的分子或者原子獲取充足的動能而發生蒸發現象。電阻加熱蒸發制備技術的優勢在于制備設備簡單、易操作，可以有效實現薄膜玻璃材料的淀積過程自動化，缺點在于很難避免蒸發源對膜料造成污染[3]。

3.3 電子槍式技術

電子槍式制備技術的工作原理是當金屬處于高溫狀態時，其內部存在一些電力由于獲得充足能量而釋放出工作過程，這就是熱電子發射現象，只要通過向其施加一定的電場，電子在電場中會向陽極方向發生移動，高度運動狀態下的電子流在電磁場作用下，會主動形成細束轟擊被鍍材料表面，從而促使薄膜材料的蒸發。電子槍結構存在著很多形式，材料市場中用較為普遍的是磁偏轉e形槍，其能夠有效克服二次電的影響。從燈絲發射的熱電子經過陽極與陰極間的高壓電場加速并且聚焦，然后再由磁場促使其發生偏轉達到坩堝蒸發材料表面。因為蒸發薄膜材料與陽極是處于分開狀態的，獨立存在于磁場中，所以二次電子會因為受到磁場作用而發生二次偏轉，這樣也就最大程度減少了向基板發射的概率。

例如：在光學薄膜制備過程中，首先要找到合適的材料，通過利用高溫氧化物（如TiO2、Y2O3），這些氧化物能夠與SiO2匹配起來，從而制成光學性能良好的高反膜、減反膜以及偏振分光膜。而HfO2作為最佳高折射率材料，具備了偏低的吸收系數，在制備分光膜過程中，能夠承受較高的損傷閥值。HfO2薄膜通過用電子束加熱蒸發進行反應離子輔助淀積和低能反應離子輔助淀積法來制備。為了控制好光學薄膜的厚度，保障其良好的功能特性，可以采用石英晶體微量平衡法，通過利用儀器直接驅動蒸發源，在PID控制循環驅動擋板的作用下，維持正常的蒸發速率，制備人員只需要把儀器與系統控制軟件有效連接在一起，就能夠順利完成整個鍍膜過程。

4 結語

綜上所述，材料設計作為現代重要技術手段，被廣泛應用在現代光學薄膜玻璃材料設計工作中。高強度光學薄膜薄材料的制備具有更高的抗激光強度，通過采用現代激光預處理技術，能夠最大化提高光學薄膜元件的LDT值。設計人員也可以通過使用計算機膜系設計出優化軟件，成功設計出低損耗、利于制備的膜系。

參考文獻

[1] 趙青南，董玉紅，趙杰，等.減反射可見光與反射近紅外線雙功能鍍膜玻璃[J].材料科學與工程學報，2012，30（1）：6-8.

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[關鍵詞]計算機技術 遙感 小波 數據壓縮

1 概述

隨著航空航天技術、電子光學、激光和計算機技術的日趨成熟,使得遙感信息處理技術得到迅速發展和廣泛應用。由于遙感衛星的成像光譜儀通道數量多、空間分辨率高,因此它所獲取的遙感數據量是非常大的,而且隨著電子光學及成像技術的進步,遙感圖像的空間分辨率、頻譜分辨率、時間分辨率會越來越高,這將使數據量迅速增長,不僅給數據的接收和存儲帶來很大不便,而且在遙感信息處理轉向遠程化、網絡化的今天日益地成為遙感技術廣泛應用的新瓶頸。因而如何對這些龐大的數據進行數據壓縮是遙感技術要解決的重要問題之一。

2 幾種常見的壓縮方法

(1)無損壓縮

無損壓縮算法主要針對圖像中的編碼冗余量進行壓縮,盡管所達到的壓縮率不高,但是壓縮數據所含信息量與原來圖像的信息量相同。在多光譜圖像的無損壓縮中,最常用的是變換和預測方法。

(2)有損壓縮

有損編碼壓縮算法不僅考慮圖像像素間固有的冗余度,而且更多地考慮了人眼的視覺生理特性和人對圖像的視覺心理等因素,通過對圖像中的心理視覺冗余量的壓縮獲得更高的壓縮比。在多光譜圖像的有損壓縮中常用的是矢量量化和變換編碼方法。

(3)近無損壓縮

在有些場合一方面要盡量不丟失信息,另一方面又要盡量增加壓縮比,為了顧全這兩方面,就出現了近無損壓縮。近無損壓縮介于有損和無損壓縮之間,上述的方法都可用于近無損壓縮技術中。本文描述的就是將SPIHT方法用于遙感圖像的譜內近無損壓縮。

3 小波變換在多光譜圖像壓縮中的具體應用

小波分析是一種新的時-頻信號分析方法。與傅立葉分析相比,小波分析在時域和頻域上都具有良好的局部化特性,通過對高頻成分采用逐漸精細的時域或空域取樣步長,可以聚焦到對象的任意細節。在圖像處理中,借助小波變換,可以把圖像分解為許多具有不同空間分辨率、頻率特性和方向特性的子帶信號,實現低頻長時特征和高頻短時特征的同時處理,使圖像信號的分解更適合于人的視覺系統特性和圖像數據壓縮的要求。

通常的基于小波變換的圖像壓縮框架如圖1所示,其中量化過程包含了小波編碼。

圖1 基于小波變換壓縮與解壓縮流程圖

下面就介紹一種基于小波編碼的壓縮方法SPIHT,它的全稱是Set Partitioning in Hierarchical Trees,即分級樹中的集合分裂方法,所謂分級樹也就是記錄非重要系數(零系數)位置的零樹集合,對于不同的量化誤差級別,零樹的結構是不同的;所謂集合分裂是指量化誤差在由大減小的過程中,不斷有重要系數從非重要系數的集合中分裂出來,零樹也因此在不斷地變化。SPIHT方法實現的正是一種量化誤差逐漸縮小,非重要系數集合不斷分裂,零樹不斷變化的漸進編碼傳輸過程。這種壓縮方法具有較高的壓縮性能和較好的實時性。

下面引入幾個表征多級樹結構的符號:

C(i,j)表示結點(i,j)的小波變換系數;

D(i,j)表示結點(i,j)的所有后代結點;

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【關鍵詞】變電站；電力新技術；電力新設備；應用

引言

現代計算機技術的發展為電力系統的進步和革新奠定了良好的技術基礎，傳統的變電站系統已經遠遠不能滿足當下社會對電力系統的要求，依靠電力新技術和新設備的迅速發展，使得我國的變電站煥發勃勃的生機，在變電站的規劃、設計、資金、監測等等方面較之傳統的變電站電力系統都有了十分可喜的發展，具有現實意義。

1、電力新技術在變電站中的應用

1.1電纜溫度檢測技術在變電站中的應用

變電站在整個電力系統中是統領的作用，其操作對電網安全有著至關重要的作用，而其中最重要的是 變電站倒閘的操作。而隨著時代的變遷和科學技術的增長，電力技術不斷得到完善和發展，在電力設備和電網中安全的保障技術以及防誤操作的技術方面，獲得了充分的發展。其中，電纜夾層作為變電站中電纜最為集中的地方，極易引發火災，因此需要安裝有火災探測系統和消防聯動控制系統，以達到防治火災的目的，在以往的預防和治理相結合的基礎上，感溫電纜也是變電站中的新興技術，電纜的溫度檢測在火災預防中得到廣泛的應用。測溫電纜技術在這方面有著極大的優勢，因為其不需要另外的電源，能自動產生毫伏信號，報警點不僅可以根據實際情況進行設定和調整，在火災警報過去后還可以自動恢復，另外測量的溫度也不再是傳統的平均溫度，而是最高點的溫度，有利于第一時間發現火災，將事故消滅在萌芽狀態。這項技術不論是在設備安裝還是操作上都十分簡單、方便、有效。

1.2電氣設備的動態監測、檢修技術在變電站中的應用

電氣設備在電力系統的中基本的組成部分，因此在電力系統這個復雜的有機體中，電力設備的故障可能牽一發而動全身，十分重要。對于小型設備而言，事故維修對設備和電力系統的影響不大，但是對大型設備而言，電氣設備的維修和檢測所耗費的時間、人力和財力都比較大，對電力系統也會形成經濟和安全上的損失。而電氣設備的動態檢測、檢修技術則大大地減小這些損失，可以有效地提高電力系統運行的安全系數，避免中途出現問題從而造成不必要的損失。變電站的核心電氣設備就是變壓器，因此其正常運行與否對整個電力系統的正常運行有著十分重要的影響，對其的動態監測亦是十分必要的。要對其形成動態的監測和檢修，就需要構建快速、實時和準確的設備監控系統，連接在線監測和歷史信息、動態信息變化以及離線監測，以實現電力系統的高效安全地運行。

2、電力新設備在變電站中的應用

2.1新型高壓組合電器

隨著科學技術的不斷發展，國外著名學者已經研發出最新的高壓組合電器，我國雖然起步比較晚，但是也依然研發出145kV戶外緊湊型組合電器，主要產品有COMPASS、COMPACT、MCI等，還研發出了功能更加齊全的新型的戶外插接式智能型組合電器，這些新型的高壓組合電器都是以SF6斷路器為技術核心，并在此基礎上與其它的高壓設備進行組合，組合后的電器不僅功能更加的齊全，也更加的安全。研發人員為了提高變電站的功效，就加大對電力新設備的研發，所以我國從最簡單的小車式組合電器，到比較復雜的550kV戶外設備主體，這些新型設備都通過插接式復合光纜，與本身所具備的智能控制保護柜連接，形成了完整的高壓開關系統。這些新型的高壓組合電器不僅運行安全系數高，而且所占的場地面積也不大。安裝的技術要求也不高，后期的維修工作也并不復雜，是一種經濟實惠、安全可靠的電力新設備。

2.2關于新型光學電壓、電流互感器的問題

在目前，電力企業使用的數字保護裝置、發電機勵磁控制裝置、運行監控系統和計量測試儀表，這些設備對于電壓、電流和功率的要求都比較高，因此，常規的電壓、電流互感器無法滿足其要求。為了提高設備的利用價值和延長設備的使用壽命，電力企業都采用低功率的、緊湊的電壓、電流互感器應用于這些設備中，而滿足這些要求的設備時最新出現的新型光學電壓、電流互感器。新型光學電壓、電流互感器不僅集合了現代光電技術的優點，還充分利用了電光晶體的優異性，是一種利用價值非常高的互感器。新型光學電壓、電流互感器的信號處理主要是采用現在的比較先進的DSP 技術，這是因為DSP 技術不僅實時性強，還可以采用復雜算法快速的對信息進行處理和傳輸。新型光學電壓、電流互感器還可以與主機進行通信，并和電力系統進行聯網通信。我國的新型光學電壓、電流互感器研究比國外起步晚，且在應用過程中遇到2大難題，①新型的數字式光學電壓、電流互感器在使用過程中需要電源，容易受到外來因素的干擾；②很多學者對于新型的數字式光學電壓、電流互感器持有懷疑態度，阻礙了其廣泛應用。

3、結語

最近幾年以來，在現代新興技術的協助下，電力系統中的技術不斷得到進步和革新，而電力系統的進步自然推動了我國電力事業的發展，保證了電力設備的高效安全地運行，也保證了供電的安全可靠，使得變電站，在最小程度支出的情況下，獲得了更多的經濟效益和社會效益，對我國發展中國家來說，有著重要的意義，新技術和新設備還需要得到更廣泛的推廣和應用。

參考文獻

[1]李巖松，楊以涵，高精度.自適應光學電流互感器及其穩定性研究[D].北京：華北電力大學，2010.

[2]門石，張振華.新型電流電壓傳感技術的應用研究[D].北京：華北電力大學，2011.

[3]尚金成.電力節能減排的理論體系與技術支撐體系[J].電力系統自動化，2010，23（03）：112-113.

[4]徐政，劉偉雄，楊旭東.電力電子技術在電力系統中的應用[J].電工技術學報，2012，15（08）：213-215.

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香港理工大學先進光學制造中心成立于1996年,成立之初在香港政府創新科技基金(ITF)的支持下,從事超精密加工技術的研究工作。長期以來該中心一直致力于LED照明系統的先進自由曲面光學原件的研發工作,產品更是覆蓋了組合式大功率LED路燈燈頭及高效能發光二極管照明系統等領域。中心的特色是從光學設計到超精密加工模具的設計、制作,最后完成二次光學照明系統的制作,根據不同LED廠商產品的形狀和光的角度來配置二次照明光學透鏡的照明系統。

中心雄厚的研發實力為超精密加工技術在LED照明領域的應用,提供了最為有力的保障,目前已經為國內多家LED生產企業進行了相關的顧問服務。超精密加工技術在國防、軍工等很多領域都得到了廣泛應用,最近幾年才應用在LED路燈照明方面。

二次光學照明系統的作用在于LED照明產品有著不同的角度,LED路燈更是有著不同高度、主次干道等不同的標準,每個LED廠家都有著自己的要求;如果該廠家自己沒有能力從事光學設計,很有可能出現在市場上隨便購買某種二次透鏡照明系統進行匹配,這種配光情況最后就很有可能不會盡如人意。很多廠商LED照明產品的配光要求偏低,但歐美國家對LED照明產品的配光要求普遍較高,市內照明配光光斑、亮度都有著嚴格標準,所以根據LED產品來進行獨立二次光學照明系統的設計是未來的主流趨勢。外購二次照明光學系統更是可能存在產權糾紛更方面諸多隱患,這一點也為越來越多的LED廠家所重視。

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【關鍵詞】礦山測量；測繪新技術；應用

0.引言

礦山測量是礦山生產建設中必不可少的環節，對礦山開采、生產管理等工作起著重要作用。作為礦山生產的基礎工作之一，礦山測量工作任務主要有以下幾個方面：勘察收集礦產資源信息以及礦區地質結構；監測礦區生態環境狀況；建立以存儲、分析處理、利用為一體的礦區管理信息系統，實現礦山生產的現代化、信息化管理，為礦區的高效生產提供技術支持。

然而，傳統礦山測量往往面臨諸多問題，如工礦區多數集中在山區等不利于開展測量工作的地方，需要建立控制網；同時礦山測量工作長期處于野外，工作環境惡劣且伴隨著較大危險性，高素質人才不愿投身礦山測量工作中，導致測量技術力量薄弱，人才儲備匱乏。

隨著自動化水平高、測繪精度大的測繪新技術的出現，能夠有效改善傳統礦山測量工作中面臨的問題，提高礦山測量的作業效率，推動礦山測量不斷進步。因此本文在對目前出現的測繪新技術介紹的基礎上，分析了其在礦上測量應用現狀，并就其發展進行了探討。

1.測繪新技術介紹

伴隨著上個實際七十年代以后我國電子技術以及激光技術突飛猛進的發展，出現了如全站儀、陀螺儀和測距儀等光電結合的測繪儀器，對傳統的測繪產生了深遠影響。目前，空間信息技術、慣性測量系統和全站儀等現代測繪技術已經達到了成熟應用的水平。下文就目前常用測繪新技術進行探討。

1.1全站儀

全站儀是伴隨著電子技術與光學技術的發展而產生的，目前已成為測繪領域中應用最廣泛的儀器之一，其具備測距儀與電子經緯儀兩種儀器的優點。智能型全站儀是結合光、電、磁、機等新技術于一體，實現距離、角度同步測量的測繪儀器。利用存儲卡、內部存儲器或電子手簿進行數據記錄是目前先進全站儀的標志，并且此類全站儀能與計算機進行交互，實現數據雙向傳輸，能大大提升測繪效率與精度。

1.2空間信息技術

空間信息是以遙感、全球定位系統、地理信息系統（統稱為“3S”技術）為核心。

遙感是指對對遠距離測量對象進行測控和識別，其原理是通過接收到的地球表面物體發出的電磁波，對其進行掃描、記錄、處理的技術。目前遙感技術包括衛星遙感與航空遙感兩種形式，后者較前者發展更為成熟，在實際工程中實踐中得到了廣泛的應用與驗證。衛星遙感用于測圖目前正處于礦究之中并已取得一些意義重大的成果，基于遙感資料建立的數字地面模型（DTM）在測繪工作已獲得了較多應用。

全球定位系統簡稱為GPS，其以衛星導航定位系統實時、高精度的提供所測對象的三維坐標信息，對傳統測繪產生重大影響。GPS不僅具有全天候、高精度和高度靈活性的優點，同時不需劃分嚴格的測量等級，對測點間無通視要求，能避免測繪中誤差的累計，同時可以獲取測點經緯度與高程三維數據。廣泛的應用的各類工程測繪領域之中。

地理信息系統是以地理空間數據庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，運用系統工程和信息科學理論，科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數據，是提供管理、決策等所需信息的技術系統。其實以測繪為基礎，利用數據庫進行數據儲存和使用，借助計算機編程語言為平臺的空間分析技術。以現代測繪儀器以及空間信息技術相結合的測繪技術正處于快速發展之中。

1.3慣性測量系統

慣性測量系統（Inertial Surveying System），簡稱ISS，是利用慣性元件（如加速度計，陀螺平臺）組成來測定載體空間位置、姿態和重力場參數的系統。具有自主式、快速多能、全天候工作等優點。在測量過程中借助慣性導航原理，可以同步獲取如經緯度、高程、方位角等測量數據。主要分為平臺式系統和捷聯式系統。

2.測繪新技術在礦山測量中的應用

2.1全站儀在礦山測量中的應用

全站儀具備集測距儀與經緯儀優點于一身，測量結果以數字的形式呈現，使用性能穩定且對使用者而言操作簡單。因此，在礦區地面控制測量、地形圖繪制與工程距離量測等方面均常采用全站儀。同時在井下開采過程中以及廢礦在開發土地復墾中也得到了廣泛應用。

目前，結合計算機軟件開發技術，可以建立礦區測量數據處理分析系統，實現測量數據的批量自動錄入，使測繪人員從繁瑣的數據錄入、計算中解放出來，實現礦山測量的高效與準確。

2.2空間信息技術在礦山測量中的應用

GPS具有全天候不間斷工作的特點，常被用于礦區地表沉陷、邊坡穩定等礦區地質災害的監測中。同時在車輛調度與控制網的建立方面也用廣泛應用。近年來，隨著其使用成本的不斷降低，使其應用更加普及。

地理信息系統是為對某一區進行分析而對測繪數據進行集成的系統，通過對系統的分析處理，可以對礦山生產管理進行科學指導，實現礦山生產的科學化。應用于礦區的地理信息系統即為礦區地理信息系統， 或稱為礦區資料源環境信息系統（ MRIES）。MREIS 已成為礦山測量的重要發展方向。礦山資料源環境信息系統僅為一個平臺，需要通過各種先進測繪儀器獲取基礎測繪數據，進而根據不同目標對獲取的測繪數據進行分析處理，獲取所需的結論。此系統體現出數據處理的自動化與智能化，實現決策水平的提高。

遙感技術在礦山測量中主要應用于礦產資源勘查，在與地理信息系統技術結合使用時，可以對礦區土地進行動態監測，及時發現預防礦區坍塌等災害信息；與GPS數據采集系統復合使用時，能實現對礦產資源開采動態監測以及對礦區表面生產運輸的監控，實現科學有效的生產。

2.3慣性測量系統在礦山測量中的應用

慣性測量系統能提供測量對象的經緯度、方位角以及垂直偏差等測量數據，所以在對測量過程中對已布設控制點進行復核檢驗時會采用此項技術。慣性測量系統核心為衛星導航系統，主要是通過獲取的礦產區域地面垂直方向的地質信息，對礦產區域內的地質進行分析勘察。目前，高精度導航和定位的需求促進了慣性測量系統與GPS導航系統的結合，這種組合系統使兩種系統的可同步獲取測量對象的三維坐標與大地水準面，利用大地測量模型對獲取數據進行分析處理，并且大大提高了其穩定性與精確度。然而，在礦山領域的應用僅僅局限于礦山井下定位測量，地面測量工作尚未進行深入開展。

3.結論

現代測繪新技術的標致是智能化，自動化，是空間、電子、光學、計算機等技術的集成。對新測繪技術的使用，使礦山測量技術成以數據采集、處理、管理、傳輸、分析、表達、應用、輸出為一體的集成化、智能化、自動化測量技術系統，為礦區生產信息系統的創建提供科學性理論指導，促進礦山持久、高效、節約發展。

【參考文獻】

[1]葉志峰.測繪新技術在礦山測量中的應用[J].四川建材，2009，35（3）.

[2]葉爾蘭別克.探析測繪新技術的發展及其在礦山測量中的應用[J].新疆有色金屬，2010，33（z2）.

篇7

關鍵詞：激光晶體 激光器 應用

引言

激光的單色性、相干性、方向性和高亮度使得它能夠廣泛應用于工業、軍事、醫學、通信、科學研究等各個領域，并帶動了一些新興學科的形成和發展[1]。1960年世界第一臺紅寶石固態激光器的問世給古老的光學帶來了新的生機活力。固體激光器具有可獲得大功率激光和實現全固態化等優勢。晶體的優點表現在熱導率高、熒光譜線窄、硬度比較大等,因而在固體激光器中應用廣泛。

1、激光晶體及其分類

激光晶體是可將外界提供的能量通過光學諧振腔轉化為在空間和時間上相干的、具有高度平行性和單色性激光的晶體材料。激光晶體由發光中心和基質晶體兩部分組成。大部分激光晶體的發光中心由激活離子構成，激活離子部分取代基質晶體中的陽離子形成摻雜型激光晶體。

激光晶體種類繁多，目前已知的激光晶體有三百多種，大致可分為：激光基質晶體、非線性光學晶體和電光晶體三類[2]。激光晶體按其性能又可以分為：高功率激光晶體（Nd : YAG）、中小功率激光晶體（Nd：YVO4）、超快激光晶體、可見光激光晶體（Nd：YLF）、中紅外激光晶體。[3]

2、激光晶體的應用現狀

激光晶體的發展十分迅速。到目前為止，實用化的激光晶體已從最初的幾種基質材料發展到數十種，并在各個方面獲得了實際應用。以下詳細從四個方面介紹激光晶體的應用現狀。

1，高平均功率密度激光晶體：工業加工用的激光器主要是CO2激光器和Nd：YAG激光器，但是由于采用了高功率的激光器作為泵浦源，多棒串接組合系統，以及發展了板條激光器和筒形激光器等新結構系統，使得Nd：YAG激光器輸出達到千瓦級高平均功率密度。2003年日本Toshiba公司研制的Nd：YAG激光器采用六個串聯的LD抽運模塊，實現了12kW的激光輸出，電光效率為23％，并把激光頭的體積縮小到不足0.05m3。

Yb：YAG晶體與Nd：YAG晶體相比吸收帶更寬、透鏡效應更小、上能級熒光壽命更長。因此LD抽運的高功率Yb：YAG固體激光器成為新的研究熱點。

2，可調諧激光晶體：可調諧激光晶體是近年來探索激光晶體的一個熱點。其中Ti3+：A12O3激光器是一種目前發展最迅速、最成熟、應用最廣泛的固體可調諧激光器，可調諧范圍為600～1200nm，并可脈沖、準連續和連續等多種方式運轉。目前已知激光晶體中，絕大多數是摻入稀土作為激活離子的。

例如：Ce3+摻雜的激光晶體，獲得可調諧紫外以及真空紫外激光輸出的最簡單方法是抽運摻有稀土元素離子的激活晶體，其中最適合的稀土元素離子是三價鈰離子，早期的基質晶體主要為：LiYF4、Y3A15O12和LaF3等，Ce3+摻雜的LuLiF4、Li—CaA1F6和LiSrA1F6也是近年來研制的紫外波段可調諧氟化物激光晶體[4]；Pr3+摻雜的激光晶體，在2007年，446 nm的GaN激光器泵浦新型晶體Pr：KY3F10，在諧振腔沒有達到光學最優化的時候最高得到39 mW的連續輸出，閾值是125 mW[5]；Tm3+摻雜的激光晶體，摻雜Tm3+的激光晶體的調諧波長在紅外波段，應用最多的是Tm3+：YAG晶體。Tm：YAG激光器已實現LD泵浦連續可調諧及調Q運轉。目前通過對Tm3+：YAG晶體的敏化實現室溫運轉是一個重要的研究方向[6]。

3，半導體激光器和小型激光器用激光晶體

半導體激光晶體有AlGaAs、InGaAiP、InGaAs等。半導體超晶格，量子阱材料在光電子技術中的一個重要應用就是半導體量子阱激光器（QWLD）。QWLD因具有效率高（60%），體積小，可靠和優廉等優點而獲得廣泛應用。

4，新波長激光晶體

過渡金屬離子如Cr3+摻雜的Ⅱ-Ⅵ族半導體材料的中紅外激光晶體，表現出優良的室溫熒光性能，且具有較寬的調諧范圍及較高的量子效率，在中紅外波段激光晶體的研究領域得到越來越多的關注。 波長在2～3 μm 的中紅外晶體由于對水的吸收系數為1，因此在醫學上有廣泛應用。Er，Yb：YCOB是近幾年迅速發展起來的一種新型的晶體。

5，氟化物激光晶體

氟化物激光晶體是混合無序結構的激光晶體，與其他激光介質相比,它具有自發熒光壽命長、折射率受溫度影響小、熱透鏡效應小等優點,具有良好的熱穩定性,決定了其在固體激光器領域特殊的應用價值。例如在Yb摻雜的氟化物激光晶體中, 開展研究的有Yb ∶YLF 和Yb ：Ca5( PO4 ) 3 F (Yb∶FAP)晶體。Yb∶FAP晶體的發射截面和吸收截面都明顯優于Yb∶YAG晶體。另外，氟化物的低熔點決定了它比其他材料更具有能引起材料科學家的關注,設計和制備新型的復合氟化物激光基質材料將會成為氟化物激光晶體研究的熱點。

3、激光晶體的應用展望

1，面向先進制造技術、激光武器等應用的高功率、大能量激光材料：以石榴石晶體和陶瓷為主，還有Nd：GGG晶體和Yb一玻璃光纖。探索復合石榴石結構的新晶體，進一步提高Yb：YAG晶體的其熒光壽命和增大發射截面，是主要的發展趨勢。

2，LD直接抽運超快激光增益和放大介質晶體：飛秒激光以其特有的超短脈沖、高峰值功率和寬光譜等特點，在超快光譜學、微電子加工、生物醫療、計量、全息、高容量和高速光通訊等眾多領域具有廣泛的潛在應用。

3，面向人眼安全、光通訊、醫療、遙感等應用的中遠紅外激光材料

1.55μm的鉺玻璃和摻Er、Tm、Ho的2 μm波段醫療用晶體激光已實用化，但更高效率的LD抽運1.55μm、2μm和3～5μm波段的新晶體和光纖材料是中紅外激光發展的瓶頸。對Tm：YAG晶體性能以及相應的激光器件的研究和對Tm：YAG晶體的敏化研究是兩個主要方向。通過對Tm：YAG晶體的敏化可實現室溫下閃光燈泵浦，提高光轉換效率，從而使得Tm：YAG晶體在相干激光雷達和激光外科醫學等方面都有著重要的應用前景。

4、結束語

激光晶體的發展已經經歷了半個世紀，呈現出良好的發展勢頭。任何領域的發展都不是孤立的，激光晶體的發展與各種技術的發展緊密相連，新技術的發展給激光晶體的發展帶來新的機遇的同時也會帶來挑戰。相信在不久的將來我國一定會創造出具有中國特色的激光晶體。

參考文獻：

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關鍵詞:慣性動作捕捉;影視動漫;應用;發展

慣性動作捕捉技術是基于慣性傳感系統和較為尖端的傳感器數據融合算法而研發的無需攝像機參與的人體動作捕捉系統。慣性動作捕捉技術的出現擺脫了傳統的光學動作捕捉攝像技術的束縛，實現了動作捕捉技術新的飛躍。

1慣性動作捕捉技術概述

慣性動作捕捉技術是一種新型的動作捕捉技術，它的出現打破了光學動作捕捉在影視動漫中的市場主導格局。這種技術是基于傳感器技術與人體動力學、無線傳輸技術和計算機技術的高度融合而研發的具有綜合性的動作捕捉技術［1］。

2慣性動作捕捉技術在影視動漫中的應用

2．1慣性動作捕捉技術系統原理

慣性動作捕捉系統主要有數據采集系統、數據傳輸系統和數據處理系統構成。數據采集系統關鍵部件由加速度計、陀螺儀和磁力計構成慣性傳感器對人體運動數據進行捕捉和采集，包括人體各部位在不同姿態下的姿態和方位信息，這些數據采集后傳輸到數據處理設備中，進行數據的矯正和處理，建立三維立體模型，使三維影像模型具有人體運動的真實、自然的運動效果［2］。

2．1．1慣性動作捕捉技術中加速度計的運用加速度計是慣性動作捕捉系統中主要構件之一，加速度計能夠對來自人體運動產生的加速度和運動方向進行監測，監測過程主要通過對加速度計軸向受力情況檢測實現的，通過建立三維立體坐標的方式，表現出加速度的方向和大小。加速度計所測量的數據是相對于地面作為參照而產生的運動姿態，需要通過陀螺儀的補償才能夠使測量精度更加精確。

2．1．2慣性動作捕捉技術中陀螺儀的運用陀螺儀是通過對陀螺轉子在三維坐標內的垂直軸向與設備之間形成的夾角進行測量，對角速度進行精確計算得出人體在三維空間內的運動狀態。陀螺儀在旋轉運動中具有較好的測量效果。

2．1．3慣性動作捕捉技術中磁力計的運用慣性動作捕捉系統中，陀螺儀能夠對設備旋轉動作做出準確測量，但是在確定設備方位方面存在不足，磁力計能夠對陀螺儀存在的不足進行有效的補償，準確測量出設備在不同方向上的夾角。慣性動作捕捉系統通過加速度計、陀螺儀和磁力計的互相補償協調應用，實現對人體運動的實時跟蹤監測，從而得出人體運動信息數據。

2．2慣性動作捕捉技術傳感器融合算法

2．2．1IK算法概述IK反向運動學理論是根據人體的形成各個動作的主關節最終角度確定人體骨架的運動，有不同運動約束的關節連接而成分級結構骨架，分級結構骨架由許多環節鏈構成，通過效應器來帶動各個部位的同時運動，只要確定了動作起始位置和結束位置以及運動的途徑，就能夠按反方向運動學算出人體部位的運動信息數據。

2．2．2IK算法在慣性動作捕捉技術中的應用IK反向運動學通常被稱作室內定位技術，在定位過程中，通過激光發生裝置對佩戴者身上的傳感器進行位置追蹤，獲得位置信息和方向數據，然后利用IK算法進行反向推算，得出人體的運動信息。由于激光定位過程會存在遮擋情況，需要用慣性動作捕捉技術進行補償。

2．2．3慣性動作捕捉技術在影視動漫中的應用慣性動作捕捉系統在影視動漫制作中的應用極大程度上降低了后期制作處理中的難度，降低了后期制作成本，提高影視動漫的拍攝效率。慣性動作捕捉與光學動作捕捉相比，克服了時間和空間的限制，解決了光學動作捕捉技術存在對特殊動作不能實時還原的缺陷，使動作捕捉適應于更多場景下進行，智能化水平更高;慣性動作捕捉技術利用了無線傳感器，演員的佩戴不受束縛，使演員的動作更加協調，動作更加平穩，捕捉的動作幅度更大。因此，這種技術受到各領域的關注和信任。

3慣性動作捕捉對影視動漫產業的影響和發展

3．1慣性動作捕捉技術擴大了故事講述的發揮空間

慣性動作捕捉技術在影視動漫產業中的應用，讓導演的創意能夠得到更加淋漓盡致的發揮，尤其在科幻電影拍攝和制作過程中，能夠將虛擬現實效果與實際拍攝效果有機結合起來，場面更加逼真，動作更加接近生活。在國外影視發達的國家，這種技術已經廣泛應用到了影視拍攝中，帶來了很高的社會效應和經濟效益，影視動漫的故事講述創造了更加廣闊的發揮空間。

3．2慣性動作捕捉技術提高影視動漫制作效率

慣性動作捕捉技術帶來了影視動漫制作的巨大變革，不僅在成本上具有更大的優勢，還大幅度縮短了影視動漫拍攝和制作時間，提高了影視制作的工作效率，為實現影視行業市場競爭提供了更大的活力，促進影視行業的快速發展［3］。

篇9

1、光電信息科學與工程的是冷門專業。

2、光電信息技術是由光學、光電子、微電子等技術結合而成的多學科綜合技術，涉及光信息的輻射、傳輸、探測以及光電信息的轉換、存儲、處理與顯示等眾多的內容。光電信息技術廣泛應用于國民經濟和國防建設的各行各業。

3、近年來，隨著光電信息技術產業的迅速發展，對從業人員和人才的需求逐年增多，因而對光電信息技術 基本知識的需求量也在增加。光電信息技術以其極快的響應速度、極寬的頻寬、極大的信息容量以及極高的信息效率和分辨率推動著現代信息技術的發展，從而使光電信息產業在市場的份額逐年增加。在技術發達國家，與光電信息技術相關產業的產值已占國民經濟總產值的一半以上，從業人員逐年增多，競爭力也越來越強。

（來源：文章屋網 ）

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關鍵詞： SFP； VOA； MEMS； 可調光衰減器； 光通信

中圖分類號： TN29?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）18?0134?02

0 引 言

可調光衰減器（VOA） 是光纖通信系統中的一種重要的光纖動態器件， 主要用于密集波分復用（DWDM） 系統中信道的功率平衡，實現增益平坦、動態增益平衡及傳輸功率均衡[1]。而數字可調光衰減器由于控制簡單、體積小，較好的光學性能而得到了較大的發展[2]。

目前可調光衰減器已經廣泛應用于光通信領域的通信設備中，通用的做法是在設備中集成了數字可調光衰減器，通過設備的軟件根據系統的需要對可調光衰減器的衰減量進行調節，由于VOA集成到了設備中，光路也必須集成在設備中，并固定下來，這使得光路系統不能靈活的配置，而在DWDM系統中，不同的站點，不同傳輸容量都需要根據實際的網絡情況進行靈活的配置，而VOA作為系統中重要的可配置器件，不能隨著系統的配置而靈活的取舍，使系統設備的靈活性變差，增加了系統成本。在光通信領域中，SFP收發模塊作為標準的可插拔器件，由于其體積小、機械和光電接口標準統一、可插拔等靈活可配置特性，已廣泛在系統設備中得到應用。為了使VOA模塊也能像SFP收發模塊一樣靈活可配置的應用到系統設備中，本文提出了一種將VOA模塊集成到SFP封裝中，采用SFP標準的機械和光電接口，使VOA模塊也能像SFP收發模塊一樣即插即用，非常方便的實現光衰減功能的取舍。由于采用SFP封裝，體積受到了很大的限制，而基于微電子機械系統（Micro?ElectroMechanical Systems，MEMS）技術的 VOA的相對其他類型的VOA的突出特點就是體積小，控制簡單，而且具有較好的光學性能[3?5]。因此，本文采用MEMS VOA模塊實現SFP封裝的數字可調衰減器。

1 數字式MEMS VOA原理

常見MEMS VOA 有反射鏡旋轉型和位移遮擋型等。無論采用哪種類型實現光功率的衰減，都是通過光衰減量與MEMS芯片中機械片的旋轉或移動呈一一對應的關系，而芯片中機械片的旋轉或移動又與加在上下電極板上的電壓呈一一對應關系，因此，衰減量與電壓呈一一對應關系[6]，但是衰減量與驅動電壓不是線性關系。為了實現數字化的衰減控制，需要增加控制電路，預先將衰減電壓曲線數據保存在電路中，通過客戶發送的衰減量自動查找對應的衰減的電壓，再發送給VOA驅動電路，驅動電路再輸出對應的電壓給VOA，從而實現對應的衰減，這樣便達到了數字式控制的目的。

2 基于SFP封裝的可調光衰減器的實現

基于SFP封裝的可調光衰減器由結構部分、光學模塊MEMS VOA、LC光口、電控制單元CU、電接口等部分組成，其結構和組成示意圖如圖1所示。

SFP電接口主要包括I2C接口和電源接口。I2C接口實現上位機及可調光衰減器的通信，包括讀取存儲單元的相關信息、讀取存儲的電壓衰減數據，下發衰減命令等；CPLD功能模塊主要實現I2C接口驅動、數據存儲和相關控制功能，I2C接口驅動實現與上位機的通信連接，控制單元接收上位機的命令，解碼相關的協議數據并進行相應的操作，如果是衰減控制命令，則獲取衰減量數據，從存儲模塊調取衰減電壓數據，經過算法計算后，輸出精確的電壓數據給D/A轉換器，D/A轉換器對電壓的數字信號轉換為模擬信號經過放大器放大后驅動MEMS VOA，使其達到相應的衰減。在SFP標準中，對電接口進行了詳細的規定，包括電接口的管腳數、管腳定義、機械尺寸等，在SFP VOA中，收發模塊功能管腳都不需要使用，只保留I2C通信的相關管腳（PIN4/PIN5）、電源管腳（PIN15/PIN16/PIN20）及狀態管腳（PIN6）。在光路方面，主要由LC光口和MEME VOA組成，為了減小體積，降低耦合損耗，采用VOA直接與LC光口耦合方式。

3 基于SFP封裝的可調光衰減器的應用

基于SFP封裝的可調光衰減器性能指標與MEMS數字式可調光衰減器的指標相似，具有反應速度快、線性度好、高穩定性、高衰減等光學性能，同時由于采用了SFP封裝，使數字式可調衰減器成為了一個獨立的光學模塊，支持熱插拔和即插即用，不需要集成到設備內部，設備只要預留出SFP接口，即可根據系統需要，靈活的配置需要的可調衰減器，使光路系統變得靈活和簡單，同時，由于其靈活性的配置，節省了由于系統布網變化帶來的成本增長，從而降低了光網絡設備整體成本。

4 結 語

基于SFP封裝的可調光衰減器符合光學設備中傾向于可插拔光學裝置的趨勢，具備了SFP模塊的便攜靈活特點，同時又具備了傳統可調光衰減器類似的光學性能，非常適合應用于復雜的波分復用系統設備，靈活的組成各種網絡應用，因此具有廣泛的應用前景。

參考文獻

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