光学技术的广泛应用范文

导语：如何才能写好一篇光学技术的广泛应用，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】广泛应用性 高中数学 教育 联系 影响

中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.10.148

基于社会的不断发展与进步，传统的高中数学教育模式显然已难以满足当前人才的需求，必须打破旧有的教育模式，开⑷新的数学应用教学的征程。数学作为理论与实践紧密联系的一门学科，教师在实际的数学教学活动中要重视数学的应用性，让学生意识到数学于实际生活中的作用。以往的高中数学教学模式倾向以应试教育为主，过于重视学生分数的提高，而忽视其实用性。高中数学广泛的应用性有着双面效用，为教学工作的开展带来一定的难度，同时又可以借助数学的应用性，有针对性地开展高中数学的教学工作。

一、当代数学广泛应用性与高中数学教育的联系

（一）数学广泛应用性的体现

1.基于数学理论层面的应用。在相关经济学的研究中，常常会涉及较多的数学理论，如线性规划、运筹学、优化理论等。

2.基于数学思想方法层面的应用。在相关历史学的研究中，借助数学的思想方法，可以使研究的过程与研究成果更加严谨、精准，有利于收集与整理材料，并分析材料的内容，拓宽思考问题的方式，从而解决某些难题。

3.基于数学思维层面的应用。掌握并灵活应用数学思维模式，数的意识、化归意识、推理意识等数学的广泛应用性是普遍适用、强有力的思维方式，可以构成技术时代至关重要的能力，能够识别谬误与估计风险，同时提出变通的方法。

4.基于数学语言层面的应用。数学的“语言”是世界不同种族通用的语言，正如伽利略所说的那样，“自然界的伟大的书是用数学语言写成的”，数学的应用需要以数学语言作为表征。

（二）高中数学教育中的价值取向

当前我国高中数学教育虽然对数学的应用思想予以一定的重视，但着力点仍停留于数学的空间能力、运算能力、逻辑能力上，偏重于抽象的思维能力方面。高中数学教育中一直有着价值取向选择的问题。

1.应用价值。数学学科有着较强的应用性，高中数学的教材中有许多相关的例题与习题，教师在教学活动中要把握实例，以此来引申拓展，让学生形成应用数学知识解决具体问题的思路。比如，运用函数的最值来解决优化问题，运用对数、指数、数列等知识解决与经济相关的问题。近年来，高考数学试题的编制倾向于应用型问题，与时代要求相契合，又源于数学自身的应用价值。

2.思维训练价值。数学可以启迪、训练人们的思维能力，被看作锻炼思维的“体操”，通过长期的数学学习，可以在潜移默化中形成严谨、缜密的思维，使其学习、生活更加富有条理性，各方面的能力都能得到一定的提升。数学思维具有创造性、策略性、条理性的思维模式，数学教育学家奥加涅相说：“区别于传统教学，现代教学的特点就在于力求控制教学过程以促进学生思维的发展，而基本的思维方式则成为学生要掌握的专门内容”。

（三）平衡数学教育中的两种价值取向

数学可以看作为思维的科学，即使从事与数学亳不相干的职业，加强数学思维的训练也有着极大的益处，这也就是数学最为广泛的“实用性”。在高中数学的学习过程中，要想解决实际问题，离不开数学的思维方式。学生的思维得以活跃，必须借助一定外界因素的刺激，因此，在数学的教学活动中，教师需要认真钻研教材内容，精心创设问题情境，从而激发学生的数学思维，全方位地提升学生的素质。高中数学教育中的应用价值与思维训练价值，二者之间的张力如何平衡，是值得深入研究的问题。

二、当代数学广泛应用性与高中数学教育的影响

（一）高中数学的应用性教学及其目的性

1.对高中数学的应用性教学的界定。高中数学的应用教育，借助于数学知识、方法与思想来研究客观世界中存在的各种现象，并对其进行加工、整理与组织的教学过程。通过实际问题，来构建数学的模型，转化为与数学相关的问题，再运用数学的思想与方法解决问题，整个过程呈现的是一种基于能力型的教育活动。

2.高中数学的应用性教学的目的。《新课程标准》对数学知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观方面提出了较为明确的教学目标。高中数学的应用性教学的目的在于开发学生的智力水平，强化数学的思想方法于其他领域中的运用，使学生的发散思维得以发展，促进学生分析问题与解决问题的能力的形成，培养学生的实践能力，可以自主地运用相关的数学知识去处理问题。

（二）对高中数学教材的处理

1.从数学广泛应用性的角度思考高中数学教材的处理。 第一，高中数学的教材中要充分体现数学应用价值与思维训练价值二者的有机融合；第二，高中数学的教材中要突显其工具性；第三，基于素质教育实施的层面考虑，高中数学的教材建设要尽可能体现数学应用所具有的教育价值。我国当前高中数学教育所使用的教材多数为理论型教材，理论型数学教材不利于数学应用教育的开展。要以数学应用为出发点，构建多层次、多形态与多样化的教材体系，既有严谨探讨的理论，也有实例阐述的理论，并对理论的应用多加关注。

2.从数学应用的角度思考高中数学教材的处理。高中数学教材中要尽量选用源于实际生活中的问题，阐述与数学知识相对应的实际应用领域，直观呈现数学这一解决现实问题的手段。高中数学教材作为重要的教学资源，教师要对其进行适当的加工，在理解教材内容的基础上，灵活驾驭教材中的数学知识，创设合理的教学情境，有效提升教学的质量。

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关键词：新型光学薄膜 玻璃 材料设计 制备技术

中图分类号：TQ171 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（a）-0058-02

当前是一个经济全球化的时代，玻璃材料行业的发展要与时俱进，跟上时代前进的脚步。玻璃作为人们日常生活中经常见到的重要材料，被广泛应用在各个行业领域中，发挥着重要的作用。随着时间的不断推移，现代玻璃产品的材料功能变得越来越多样化，新型玻璃材料功能不仅仅能够满足市场材料的基本透光性，还可以保障材料的环保节能性。基于生物技术、电子技术、通信技术等新兴技术的创新发展背景下，市场不同行业对于玻璃材料性能要求也随之发生变化，新型光学薄膜玻璃材料的设计制备已经成为了玻璃行业的主要发展趋势之一。

1 光学薄膜玻璃材料的设计技术

1.1 建立完善的材料知识库和数据库技术

当前全球玻璃材料数据库不断向着智能化、网络化以及商业化的方向发展。比如，智能化技术的发展有效实现将材料数据库成功转化为专家系统；计算机网络则是把相互之间独立存在的数据库通过网络形式形成一个统一系统。应用材料数据知识库设计玻璃材料的典型例子，就是日本金属协会成员三岛良绩等人有效创建出计算机辅助合金设计系统，利用该系统去创新研发新型玻璃材料。现代玻璃薄膜行业已经形成了国家级的标准组织，该组织专门去收集整理来自世界各地的玻璃样品数据，从而为整个行业提供相关优质服务[1]。

1.2 计算机仿真技术在光学薄膜玻璃材料设计中的应用

材料企业通过科学应用计算机仿真模拟技术，能够有效开发出各种材料合成路线，帮助企业获取想要的目标材料，这样有利于设计人员去充分掌握了解到这些材料的具体结构，是当前设计光学薄膜玻璃材料最为有效的方法之一。

2 光学薄膜材料设计在玻璃材料领域的应用

2.1 玻璃性能、成分以及结构设计预测

设计工作人员通过使用先进的材料设计软件，能够合理改变玻璃材料成分和结构，从而控制其性能，随时可以获取到自身想要的玻璃材料，比如，J.De Bonfils等人应用分子动力学方法准确推算出了掺杂Eu3+的硼硅酸盐玻璃结构，同时还预测出了其荧光光谱。同样，在设计光学薄膜玻璃材料时，工作人员也可以使用材料设计软件去改变玻璃成分，计算出光学玻璃的实际结构特性。

2.2 玻璃光学膜材料的设计和性能预测

相关工作人员可以通过利用材料设计方法有效开发设计出不同功能的玻璃新膜层材料，当前玻璃材料研究人员已经在窗玻璃表层涂抹光电薄膜材料，这样不仅能够确保玻璃的透光功能，还实现了新的发电功能。根据相关研究机构的掺杂过渡族元素离子半径对SnO2薄膜光学性能影响实验结果显示，掺杂后的薄膜体系更为稳定，并且SnO2显现出了不同光学性质，能够被设计人员用来开发出新的产品性能[2]。

3 新型光学薄膜玻璃材料的制备技术

3.1 溅射制备技术

溅射法技术作为传统刚学薄膜材料制备技术，其工作原理是使剩余气体分子在强电场作用下发生电离，电离释放的正离子在电场作用下向阴极反向作高速运动，成功击到阴极表面后，将自身能量传递给位于阴极表面上的溅射靶子，只是靶子表面分子淀积在基体上形成制备人员所需要的薄膜。相较于一般的阴极溅射法不同，新的高频溅射法通过在两极之间融入高频电压，促使上半周吸附于极面的电荷在下半周时开始释放。高频溅射法被广泛用来淀积各种电介质材料，此膜结构较为紧密，被普遍用来制备光学膜。

3.2 电阻加热蒸发技术

材料市场中大多数的化合物材料往往只能通过使用间接蒸发的方式。工作人员通过使用一个装有并加热材料的蒸发源。合理蒸发源主要包括了三个不同要求：蒸发源材料与薄膜材料的反应、蒸发源材料的蒸气压和熔点以及薄膜材料的湿润性。其中最为常用的方法是通过使用高熔点的材料当做加热器，其相当于一个电阻，在电力流过后产生热量，电阻率会开始慢慢增加，当温度达到1 000 ℃时蒸发源的电阻率为冷却时的4～5倍，加热器产生的焦耳热足以使蒸发材料的分子或者原子获取充足的动能而发生蒸发现象。电阻加热蒸发制备技术的优势在于制备设备简单、易操作，可以有效实现薄膜玻璃材料的淀积过程自动化，缺点在于很难避免蒸发源对膜料造成污染[3]。

3.3 电子枪式技术

电子枪式制备技术的工作原理是当金属处于高温状态时，其内部存在一些电力由于获得充足能量而释放出工作过程，这就是热电子发射现象，只要通过向其施加一定的电场，电子在电场中会向阳极方向发生移动，高度运动状态下的电子流在电磁场作用下，会主动形成细束轰击被镀材料表面，从而促使薄膜材料的蒸发。电子枪结构存在着很多形式，材料市场中用较为普遍的是磁偏转e形枪，其能够有效克服二次电的影响。从灯丝发射的热电子经过阳极与阴极间的高压电场加速并且聚焦，然后再由磁场促使其发生偏转达到坩埚蒸发材料表面。因为蒸发薄膜材料与阳极是处于分开状态的，独立存在于磁场中，所以二次电子会因为受到磁场作用而发生二次偏转，这样也就最大程度减少了向基板发射的概率。

例如：在光学薄膜制备过程中，首先要找到合适的材料，通过利用高温氧化物（如TiO2、Y2O3），这些氧化物能够与SiO2匹配起来，从而制成光学性能良好的高反膜、减反膜以及偏振分光膜。而HfO2作为最佳高折射率材料，具备了偏低的吸收系数，在制备分光膜过程中，能够承受较高的损伤阀值。HfO2薄膜通过用电子束加热蒸发进行反应离子辅助淀积和低能反应离子辅助淀积法来制备。为了控制好光学薄膜的厚度，保障其良好的功能特性，可以采用石英晶体微量平衡法，通过利用仪器直接驱动蒸发源，在PID控制循环驱动挡板的作用下，维持正常的蒸发速率，制备人员只需要把仪器与系统控制软件有效连接在一起，就能够顺利完成整个镀膜过程。

4 结语

综上所述，材料设计作为现代重要技术手段，被广泛应用在现代光学薄膜玻璃材料设计工作中。高强度光学薄膜薄材料的制备具有更高的抗激光强度，通过采用现代激光预处理技术，能够最大化提高光学薄膜元件的LDT值。设计人员也可以通过使用计算机膜系设计出优化软件，成功设计出低损耗、利于制备的膜系。

参考文献

[1] 赵青南，董玉红，赵杰，等.减反射可见光与反射近红外线双功能镀膜玻璃[J].材料科学与工程学报，2012，30（1）：6-8.

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[关键词]计算机技术 遥感 小波 数据压缩

1 概述

随着航空航天技术、电子光学、激光和计算机技术的日趋成熟,使得遥感信息处理技术得到迅速发展和广泛应用。由于遥感卫星的成像光谱仪通道数量多、空间分辨率高,因此它所获取的遥感数据量是非常大的,而且随着电子光学及成像技术的进步,遥感图像的空间分辨率、频谱分辨率、时间分辨率会越来越高,这将使数据量迅速增长,不仅给数据的接收和存储带来很大不便,而且在遥感信息处理转向远程化、网络化的今天日益地成为遥感技术广泛应用的新瓶颈。因而如何对这些庞大的数据进行数据压缩是遥感技术要解决的重要问题之一。

2 几种常见的压缩方法

(1)无损压缩

无损压缩算法主要针对图像中的编码冗余量进行压缩,尽管所达到的压缩率不高,但是压缩数据所含信息量与原来图像的信息量相同。在多光谱图像的无损压缩中,最常用的是变换和预测方法。

(2)有损压缩

有损编码压缩算法不仅考虑图像像素间固有的冗余度,而且更多地考虑了人眼的视觉生理特性和人对图像的视觉心理等因素,通过对图像中的心理视觉冗余量的压缩获得更高的压缩比。在多光谱图像的有损压缩中常用的是矢量量化和变换编码方法。

(3)近无损压缩

在有些场合一方面要尽量不丢失信息,另一方面又要尽量增加压缩比,为了顾全这两方面,就出现了近无损压缩。近无损压缩介于有损和无损压缩之间,上述的方法都可用于近无损压缩技术中。本文描述的就是将SPIHT方法用于遥感图像的谱内近无损压缩。

3 小波变换在多光谱图像压缩中的具体应用

小波分析是一种新的时-频信号分析方法。与傅立叶分析相比,小波分析在时域和频域上都具有良好的局部化特性,通过对高频成分采用逐渐精细的时域或空域取样步长,可以聚焦到对象的任意细节。在图像处理中,借助小波变换,可以把图像分解为许多具有不同空间分辨率、频率特性和方向特性的子带信号,实现低频长时特征和高频短时特征的同时处理,使图像信号的分解更适合于人的视觉系统特性和图像数据压缩的要求。

通常的基于小波变换的图像压缩框架如图1所示,其中量化过程包含了小波编码。

图1 基于小波变换压缩与解压缩流程图

下面就介绍一种基于小波编码的压缩方法SPIHT,它的全称是Set Partitioning in Hierarchical Trees,即分级树中的集合分裂方法,所谓分级树也就是记录非重要系数(零系数)位置的零树集合,对于不同的量化误差级别,零树的结构是不同的;所谓集合分裂是指量化误差在由大减小的过程中,不断有重要系数从非重要系数的集合中分裂出来,零树也因此在不断地变化。SPIHT方法实现的正是一种量化误差逐渐缩小,非重要系数集合不断分裂,零树不断变化的渐进编码传输过程。这种压缩方法具有较高的压缩性能和较好的实时性。

下面引入几个表征多级树结构的符号:

C(i,j)表示结点(i,j)的小波变换系数;

D(i,j)表示结点(i,j)的所有后代结点;

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【关键词】变电站；电力新技术；电力新设备；应用

引言

现代计算机技术的发展为电力系统的进步和革新奠定了良好的技术基础，传统的变电站系统已经远远不能满足当下社会对电力系统的要求，依靠电力新技术和新设备的迅速发展，使得我国的变电站焕发勃勃的生机，在变电站的规划、设计、资金、监测等等方面较之传统的变电站电力系统都有了十分可喜的发展，具有现实意义。

1、电力新技术在变电站中的应用

1.1电缆温度检测技术在变电站中的应用

变电站在整个电力系统中是统领的作用，其操作对电网安全有着至关重要的作用，而其中最重要的是 变电站倒闸的操作。而随着时代的变迁和科学技术的增长，电力技术不断得到完善和发展，在电力设备和电网中安全的保障技术以及防误操作的技术方面，获得了充分的发展。其中，电缆夹层作为变电站中电缆最为集中的地方，极易引发火灾，因此需要安装有火灾探测系统和消防联动控制系统，以达到防治火灾的目的，在以往的预防和治理相结合的基础上，感温电缆也是变电站中的新兴技术，电缆的温度检测在火灾预防中得到广泛的应用。测温电缆技术在这方面有着极大的优势，因为其不需要另外的电源，能自动产生毫伏信号，报警点不仅可以根据实际情况进行设定和调整，在火灾警报过去后还可以自动恢复，另外测量的温度也不再是传统的平均温度，而是最高点的温度，有利于第一时间发现火灾，将事故消灭在萌芽状态。这项技术不论是在设备安装还是操作上都十分简单、方便、有效。

1.2电气设备的动态监测、检修技术在变电站中的应用

电气设备在电力系统的中基本的组成部分，因此在电力系统这个复杂的有机体中，电力设备的故障可能牵一发而动全身，十分重要。对于小型设备而言，事故维修对设备和电力系统的影响不大，但是对大型设备而言，电气设备的维修和检测所耗费的时间、人力和财力都比较大，对电力系统也会形成经济和安全上的损失。而电气设备的动态检测、检修技术则大大地减小这些损失，可以有效地提高电力系统运行的安全系数，避免中途出现问题从而造成不必要的损失。变电站的核心电气设备就是变压器，因此其正常运行与否对整个电力系统的正常运行有着十分重要的影响，对其的动态监测亦是十分必要的。要对其形成动态的监测和检修，就需要构建快速、实时和准确的设备监控系统，连接在线监测和历史信息、动态信息变化以及离线监测，以实现电力系统的高效安全地运行。

2、电力新设备在变电站中的应用

2.1新型高压组合电器

随着科学技术的不断发展，国外著名学者已经研发出最新的高压组合电器，我国虽然起步比较晚，但是也依然研发出145kV户外紧凑型组合电器，主要产品有COMPASS、COMPACT、MCI等，还研发出了功能更加齐全的新型的户外插接式智能型组合电器，这些新型的高压组合电器都是以SF6断路器为技术核心，并在此基础上与其它的高压设备进行组合，组合后的电器不仅功能更加的齐全，也更加的安全。研发人员为了提高变电站的功效，就加大对电力新设备的研发，所以我国从最简单的小车式组合电器，到比较复杂的550kV户外设备主体，这些新型设备都通过插接式复合光缆，与本身所具备的智能控制保护柜连接，形成了完整的高压开关系统。这些新型的高压组合电器不仅运行安全系数高，而且所占的场地面积也不大。安装的技术要求也不高，后期的维修工作也并不复杂，是一种经济实惠、安全可靠的电力新设备。

2.2关于新型光学电压、电流互感器的问题

在目前，电力企业使用的数字保护装置、发电机励磁控制装置、运行监控系统和计量测试仪表，这些设备对于电压、电流和功率的要求都比较高，因此，常规的电压、电流互感器无法满足其要求。为了提高设备的利用价值和延长设备的使用寿命，电力企业都采用低功率的、紧凑的电压、电流互感器应用于这些设备中，而满足这些要求的设备时最新出现的新型光学电压、电流互感器。新型光学电压、电流互感器不仅集合了现代光电技术的优点，还充分利用了电光晶体的优异性，是一种利用价值非常高的互感器。新型光学电压、电流互感器的信号处理主要是采用现在的比较先进的DSP 技术，这是因为DSP 技术不仅实时性强，还可以采用复杂算法快速的对信息进行处理和传输。新型光学电压、电流互感器还可以与主机进行通信，并和电力系统进行联网通信。我国的新型光学电压、电流互感器研究比国外起步晚，且在应用过程中遇到2大难题，①新型的数字式光学电压、电流互感器在使用过程中需要电源，容易受到外来因素的干扰；②很多学者对于新型的数字式光学电压、电流互感器持有怀疑态度，阻碍了其广泛应用。

3、结语

最近几年以来，在现代新兴技术的协助下，电力系统中的技术不断得到进步和革新，而电力系统的进步自然推动了我国电力事业的发展，保证了电力设备的高效安全地运行，也保证了供电的安全可靠，使得变电站，在最小程度支出的情况下，获得了更多的经济效益和社会效益，对我国发展中国家来说，有着重要的意义，新技术和新设备还需要得到更广泛的推广和应用。

参考文献

[1]李岩松，杨以涵，高精度.自适应光学电流互感器及其稳定性研究[D].北京：华北电力大学，2010.

[2]门石，张振华.新型电流电压传感技术的应用研究[D].北京：华北电力大学，2011.

[3]尚金成.电力节能减排的理论体系与技术支撑体系[J].电力系统自动化，2010，23（03）：112-113.

[4]徐政，刘伟雄，杨旭东.电力电子技术在电力系统中的应用[J].电工技术学报，2012，15（08）：213-215.

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香港理工大学先进光学制造中心成立于1996年,成立之初在香港政府创新科技基金(ITF)的支持下,从事超精密加工技术的研究工作。长期以来该中心一直致力于LED照明系统的先进自由曲面光学原件的研发工作,产品更是覆盖了组合式大功率LED路灯灯头及高效能发光二极管照明系统等领域。中心的特色是从光学设计到超精密加工模具的设计、制作,最后完成二次光学照明系统的制作,根据不同LED厂商产品的形状和光的角度来配置二次照明光学透镜的照明系统。

中心雄厚的研发实力为超精密加工技术在LED照明领域的应用,提供了最为有力的保障,目前已经为国内多家LED生产企业进行了相关的顾问服务。超精密加工技术在国防、军工等很多领域都得到了广泛应用,最近几年才应用在LED路灯照明方面。

二次光学照明系统的作用在于LED照明产品有着不同的角度,LED路灯更是有着不同高度、主次干道等不同的标准,每个LED厂家都有着自己的要求;如果该厂家自己没有能力从事光学设计,很有可能出现在市场上随便购买某种二次透镜照明系统进行匹配,这种配光情况最后就很有可能不会尽如人意。很多厂商LED照明产品的配光要求偏低,但欧美国家对LED照明产品的配光要求普遍较高,市内照明配光光斑、亮度都有着严格标准,所以根据LED产品来进行独立二次光学照明系统的设计是未来的主流趋势。外购二次照明光学系统更是可能存在产权纠纷更方面诸多隐患,这一点也为越来越多的LED厂家所重视。

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【关键词】矿山测量；测绘新技术；应用

0.引言

矿山测量是矿山生产建设中必不可少的环节，对矿山开采、生产管理等工作起着重要作用。作为矿山生产的基础工作之一，矿山测量工作任务主要有以下几个方面：勘察收集矿产资源信息以及矿区地质结构；监测矿区生态环境状况；建立以存储、分析处理、利用为一体的矿区管理信息系统，实现矿山生产的现代化、信息化管理，为矿区的高效生产提供技术支持。

然而，传统矿山测量往往面临诸多问题，如工矿区多数集中在山区等不利于开展测量工作的地方，需要建立控制网；同时矿山测量工作长期处于野外，工作环境恶劣且伴随着较大危险性，高素质人才不愿投身矿山测量工作中，导致测量技术力量薄弱，人才储备匮乏。

随着自动化水平高、测绘精度大的测绘新技术的出现，能够有效改善传统矿山测量工作中面临的问题，提高矿山测量的作业效率，推动矿山测量不断进步。因此本文在对目前出现的测绘新技术介绍的基础上，分析了其在矿上测量应用现状，并就其发展进行了探讨。

1.测绘新技术介绍

伴随着上个实际七十年代以后我国电子技术以及激光技术突飞猛进的发展，出现了如全站仪、陀螺仪和测距仪等光电结合的测绘仪器，对传统的测绘产生了深远影响。目前，空间信息技术、惯性测量系统和全站仪等现代测绘技术已经达到了成熟应用的水平。下文就目前常用测绘新技术进行探讨。

1.1全站仪

全站仪是伴随着电子技术与光学技术的发展而产生的，目前已成为测绘领域中应用最广泛的仪器之一，其具备测距仪与电子经纬仪两种仪器的优点。智能型全站仪是结合光、电、磁、机等新技术于一体，实现距离、角度同步测量的测绘仪器。利用存储卡、内部存储器或电子手簿进行数据记录是目前先进全站仪的标志，并且此类全站仪能与计算机进行交互，实现数据双向传输，能大大提升测绘效率与精度。

1.2空间信息技术

空间信息是以遥感、全球定位系统、地理信息系统（统称为“3S”技术）为核心。

遥感是指对对远距离测量对象进行测控和识别，其原理是通过接收到的地球表面物体发出的电磁波，对其进行扫描、记录、处理的技术。目前遥感技术包括卫星遥感与航空遥感两种形式，后者较前者发展更为成熟，在实际工程中实践中得到了广泛的应用与验证。卫星遥感用于测图目前正处于矿究之中并已取得一些意义重大的成果，基于遥感资料建立的数字地面模型（DTM）在测绘工作已获得了较多应用。

全球定位系统简称为GPS，其以卫星导航定位系统实时、高精度的提供所测对象的三维坐标信息，对传统测绘产生重大影响。GPS不仅具有全天候、高精度和高度灵活性的优点，同时不需划分严格的测量等级，对测点间无通视要求，能避免测绘中误差的累计，同时可以获取测点经纬度与高程三维数据。广泛的应用的各类工程测绘领域之中。

地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，是提供管理、决策等所需信息的技术系统。其实以测绘为基础，利用数据库进行数据储存和使用，借助计算机编程语言为平台的空间分析技术。以现代测绘仪器以及空间信息技术相结合的测绘技术正处于快速发展之中。

1.3惯性测量系统

惯性测量系统（Inertial Surveying System），简称ISS，是利用惯性元件（如加速度计，陀螺平台）组成来测定载体空间位置、姿态和重力场参数的系统。具有自主式、快速多能、全天候工作等优点。在测量过程中借助惯性导航原理，可以同步获取如经纬度、高程、方位角等测量数据。主要分为平台式系统和捷联式系统。

2.测绘新技术在矿山测量中的应用

2.1全站仪在矿山测量中的应用

全站仪具备集测距仪与经纬仪优点于一身，测量结果以数字的形式呈现，使用性能稳定且对使用者而言操作简单。因此，在矿区地面控制测量、地形图绘制与工程距离量测等方面均常采用全站仪。同时在井下开采过程中以及废矿在开发土地复垦中也得到了广泛应用。

目前，结合计算机软件开发技术，可以建立矿区测量数据处理分析系统，实现测量数据的批量自动录入，使测绘人员从繁琐的数据录入、计算中解放出来，实现矿山测量的高效与准确。

2.2空间信息技术在矿山测量中的应用

GPS具有全天候不间断工作的特点，常被用于矿区地表沉陷、边坡稳定等矿区地质灾害的监测中。同时在车辆调度与控制网的建立方面也用广泛应用。近年来，随着其使用成本的不断降低，使其应用更加普及。

地理信息系统是为对某一区进行分析而对测绘数据进行集成的系统，通过对系统的分析处理，可以对矿山生产管理进行科学指导，实现矿山生产的科学化。应用于矿区的地理信息系统即为矿区地理信息系统， 或称为矿区资料源环境信息系统（ MRIES）。MREIS 已成为矿山测量的重要发展方向。矿山资料源环境信息系统仅为一个平台，需要通过各种先进测绘仪器获取基础测绘数据，进而根据不同目标对获取的测绘数据进行分析处理，获取所需的结论。此系统体现出数据处理的自动化与智能化，实现决策水平的提高。

遥感技术在矿山测量中主要应用于矿产资源勘查，在与地理信息系统技术结合使用时，可以对矿区土地进行动态监测，及时发现预防矿区坍塌等灾害信息；与GPS数据采集系统复合使用时，能实现对矿产资源开采动态监测以及对矿区表面生产运输的监控，实现科学有效的生产。

2.3惯性测量系统在矿山测量中的应用

惯性测量系统能提供测量对象的经纬度、方位角以及垂直偏差等测量数据，所以在对测量过程中对已布设控制点进行复核检验时会采用此项技术。惯性测量系统核心为卫星导航系统，主要是通过获取的矿产区域地面垂直方向的地质信息，对矿产区域内的地质进行分析勘察。目前，高精度导航和定位的需求促进了惯性测量系统与GPS导航系统的结合，这种组合系统使两种系统的可同步获取测量对象的三维坐标与大地水准面，利用大地测量模型对获取数据进行分析处理，并且大大提高了其稳定性与精确度。然而，在矿山领域的应用仅仅局限于矿山井下定位测量，地面测量工作尚未进行深入开展。

3.结论

现代测绘新技术的标致是智能化，自动化，是空间、电子、光学、计算机等技术的集成。对新测绘技术的使用，使矿山测量技术成以数据采集、处理、管理、传输、分析、表达、应用、输出为一体的集成化、智能化、自动化测量技术系统，为矿区生产信息系统的创建提供科学性理论指导，促进矿山持久、高效、节约发展。

【参考文献】

[1]叶志峰.测绘新技术在矿山测量中的应用[J].四川建材，2009，35（3）.

[2]叶尔兰别克.探析测绘新技术的发展及其在矿山测量中的应用[J].新疆有色金属，2010，33（z2）.

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关键词：激光晶体 激光器 应用

引言

激光的单色性、相干性、方向性和高亮度使得它能够广泛应用于工业、军事、医学、通信、科学研究等各个领域，并带动了一些新兴学科的形成和发展[1]。1960年世界第一台红宝石固态激光器的问世给古老的光学带来了新的生机活力。固体激光器具有可获得大功率激光和实现全固态化等优势。晶体的优点表现在热导率高、荧光谱线窄、硬度比较大等,因而在固体激光器中应用广泛。

1、激光晶体及其分类

激光晶体是可将外界提供的能量通过光学谐振腔转化为在空间和时间上相干的、具有高度平行性和单色性激光的晶体材料。激光晶体由发光中心和基质晶体两部分组成。大部分激光晶体的发光中心由激活离子构成，激活离子部分取代基质晶体中的阳离子形成掺杂型激光晶体。

激光晶体种类繁多，目前已知的激光晶体有三百多种，大致可分为：激光基质晶体、非线性光学晶体和电光晶体三类[2]。激光晶体按其性能又可以分为：高功率激光晶体（Nd : YAG）、中小功率激光晶体（Nd：YVO4）、超快激光晶体、可见光激光晶体（Nd：YLF）、中红外激光晶体。[3]

2、激光晶体的应用现状

激光晶体的发展十分迅速。到目前为止，实用化的激光晶体已从最初的几种基质材料发展到数十种，并在各个方面获得了实际应用。以下详细从四个方面介绍激光晶体的应用现状。

1，高平均功率密度激光晶体：工业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为泵浦源，多棒串接组合系统，以及发展了板条激光器和筒形激光器等新结构系统，使得Nd：YAG激光器输出达到千瓦级高平均功率密度。2003年日本Toshiba公司研制的Nd：YAG激光器采用六个串联的LD抽运模块，实现了12kW的激光输出，电光效率为23％，并把激光头的体积缩小到不足0.05m3。

Yb：YAG晶体与Nd：YAG晶体相比吸收带更宽、透镜效应更小、上能级荧光寿命更长。因此LD抽运的高功率Yb：YAG固体激光器成为新的研究热点。

2，可调谐激光晶体：可调谐激光晶体是近年来探索激光晶体的一个热点。其中Ti3+：A12O3激光器是一种目前发展最迅速、最成熟、应用最广泛的固体可调谐激光器，可调谐范围为600～1200nm，并可脉冲、准连续和连续等多种方式运转。目前已知激光晶体中，绝大多数是掺入稀土作为激活离子的。

例如：Ce3+掺杂的激光晶体，获得可调谐紫外以及真空紫外激光输出的最简单方法是抽运掺有稀土元素离子的激活晶体，其中最适合的稀土元素离子是三价铈离子，早期的基质晶体主要为：LiYF4、Y3A15O12和LaF3等，Ce3+掺杂的LuLiF4、Li—CaA1F6和LiSrA1F6也是近年来研制的紫外波段可调谐氟化物激光晶体[4]；Pr3+掺杂的激光晶体，在2007年，446 nm的GaN激光器泵浦新型晶体Pr：KY3F10，在谐振腔没有达到光学最优化的时候最高得到39 mW的连续输出，阈值是125 mW[5]；Tm3+掺杂的激光晶体，掺杂Tm3+的激光晶体的调谐波长在红外波段，应用最多的是Tm3+：YAG晶体。Tm：YAG激光器已实现LD泵浦连续可调谐及调Q运转。目前通过对Tm3+：YAG晶体的敏化实现室温运转是一个重要的研究方向[6]。

3，半导体激光器和小型激光器用激光晶体

半导体激光晶体有AlGaAs、InGaAiP、InGaAs等。半导体超晶格，量子阱材料在光电子技术中的一个重要应用就是半导体量子阱激光器（QWLD）。QWLD因具有效率高（60%），体积小，可靠和优廉等优点而获得广泛应用。

4，新波长激光晶体

过渡金属离子如Cr3+掺杂的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料的中红外激光晶体，表现出优良的室温荧光性能，且具有较宽的调谐范围及较高的量子效率，在中红外波段激光晶体的研究领域得到越来越多的关注。 波长在2～3 μm 的中红外晶体由于对水的吸收系数为1，因此在医学上有广泛应用。Er，Yb：YCOB是近几年迅速发展起来的一种新型的晶体。

5，氟化物激光晶体

氟化物激光晶体是混合无序结构的激光晶体，与其他激光介质相比,它具有自发荧光寿命长、折射率受温度影响小、热透镜效应小等优点,具有良好的热稳定性,决定了其在固体激光器领域特殊的应用价值。例如在Yb掺杂的氟化物激光晶体中, 开展研究的有Yb ∶YLF 和Yb ：Ca5( PO4 ) 3 F (Yb∶FAP)晶体。Yb∶FAP晶体的发射截面和吸收截面都明显优于Yb∶YAG晶体。另外，氟化物的低熔点决定了它比其他材料更具有能引起材料科学家的关注,设计和制备新型的复合氟化物激光基质材料将会成为氟化物激光晶体研究的热点。

3、激光晶体的应用展望

1，面向先进制造技术、激光武器等应用的高功率、大能量激光材料：以石榴石晶体和陶瓷为主，还有Nd：GGG晶体和Yb一玻璃光纤。探索复合石榴石结构的新晶体，进一步提高Yb：YAG晶体的其荧光寿命和增大发射截面，是主要的发展趋势。

2，LD直接抽运超快激光增益和放大介质晶体：飞秒激光以其特有的超短脉冲、高峰值功率和宽光谱等特点，在超快光谱学、微电子加工、生物医疗、计量、全息、高容量和高速光通讯等众多领域具有广泛的潜在应用。

3，面向人眼安全、光通讯、医疗、遥感等应用的中远红外激光材料

1.55μm的铒玻璃和掺Er、Tm、Ho的2 μm波段医疗用晶体激光已实用化，但更高效率的LD抽运1.55μm、2μm和3～5μm波段的新晶体和光纤材料是中红外激光发展的瓶颈。对Tm：YAG晶体性能以及相应的激光器件的研究和对Tm：YAG晶体的敏化研究是两个主要方向。通过对Tm：YAG晶体的敏化可实现室温下闪光灯泵浦，提高光转换效率，从而使得Tm：YAG晶体在相干激光雷达和激光外科医学等方面都有着重要的应用前景。

4、结束语

激光晶体的发展已经经历了半个世纪，呈现出良好的发展势头。任何领域的发展都不是孤立的，激光晶体的发展与各种技术的发展紧密相连，新技术的发展给激光晶体的发展带来新的机遇的同时也会带来挑战。相信在不久的将来我国一定会创造出具有中国特色的激光晶体。

参考文献：

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[2] 张中士.激光晶体的发展现状及趋势[J].科技向导，2010，35：18-20.

[3] 徐军，苏良碧，徐晓东，等.激光晶体的现状及发展趋势[J].无机材料学报，2006，23（5）：1025-1030.

[4] 曾峰，杜晨林，阮双琛. Ce：LiCaA1F6紫外激光器的研究[J] .光子学报，2005，34（8）：1121-1123.

篇8

关键词:惯性动作捕捉;影视动漫;应用;发展

惯性动作捕捉技术是基于惯性传感系统和较为尖端的传感器数据融合算法而研发的无需摄像机参与的人体动作捕捉系统。惯性动作捕捉技术的出现摆脱了传统的光学动作捕捉摄像技术的束缚，实现了动作捕捉技术新的飞跃。

1惯性动作捕捉技术概述

惯性动作捕捉技术是一种新型的动作捕捉技术，它的出现打破了光学动作捕捉在影视动漫中的市场主导格局。这种技术是基于传感器技术与人体动力学、无线传输技术和计算机技术的高度融合而研发的具有综合性的动作捕捉技术［1］。

2惯性动作捕捉技术在影视动漫中的应用

2．1惯性动作捕捉技术系统原理

惯性动作捕捉系统主要有数据采集系统、数据传输系统和数据处理系统构成。数据采集系统关键部件由加速度计、陀螺仪和磁力计构成惯性传感器对人体运动数据进行捕捉和采集，包括人体各部位在不同姿态下的姿态和方位信息，这些数据采集后传输到数据处理设备中，进行数据的矫正和处理，建立三维立体模型，使三维影像模型具有人体运动的真实、自然的运动效果［2］。

2．1．1惯性动作捕捉技术中加速度计的运用加速度计是惯性动作捕捉系统中主要构件之一，加速度计能够对来自人体运动产生的加速度和运动方向进行监测，监测过程主要通过对加速度计轴向受力情况检测实现的，通过建立三维立体坐标的方式，表现出加速度的方向和大小。加速度计所测量的数据是相对于地面作为参照而产生的运动姿态，需要通过陀螺仪的补偿才能够使测量精度更加精确。

2．1．2惯性动作捕捉技术中陀螺仪的运用陀螺仪是通过对陀螺转子在三维坐标内的垂直轴向与设备之间形成的夹角进行测量，对角速度进行精确计算得出人体在三维空间内的运动状态。陀螺仪在旋转运动中具有较好的测量效果。

2．1．3惯性动作捕捉技术中磁力计的运用惯性动作捕捉系统中，陀螺仪能够对设备旋转动作做出准确测量，但是在确定设备方位方面存在不足，磁力计能够对陀螺仪存在的不足进行有效的补偿，准确测量出设备在不同方向上的夹角。惯性动作捕捉系统通过加速度计、陀螺仪和磁力计的互相补偿协调应用，实现对人体运动的实时跟踪监测，从而得出人体运动信息数据。

2．2惯性动作捕捉技术传感器融合算法

2．2．1IK算法概述IK反向运动学理论是根据人体的形成各个动作的主关节最终角度确定人体骨架的运动，有不同运动约束的关节连接而成分级结构骨架，分级结构骨架由许多环节链构成，通过效应器来带动各个部位的同时运动，只要确定了动作起始位置和结束位置以及运动的途径，就能够按反方向运动学算出人体部位的运动信息数据。

2．2．2IK算法在惯性动作捕捉技术中的应用IK反向运动学通常被称作室内定位技术，在定位过程中，通过激光发生装置对佩戴者身上的传感器进行位置追踪，获得位置信息和方向数据，然后利用IK算法进行反向推算，得出人体的运动信息。由于激光定位过程会存在遮挡情况，需要用惯性动作捕捉技术进行补偿。

2．2．3惯性动作捕捉技术在影视动漫中的应用惯性动作捕捉系统在影视动漫制作中的应用极大程度上降低了后期制作处理中的难度，降低了后期制作成本，提高影视动漫的拍摄效率。惯性动作捕捉与光学动作捕捉相比，克服了时间和空间的限制，解决了光学动作捕捉技术存在对特殊动作不能实时还原的缺陷，使动作捕捉适应于更多场景下进行，智能化水平更高;惯性动作捕捉技术利用了无线传感器，演员的佩戴不受束缚，使演员的动作更加协调，动作更加平稳，捕捉的动作幅度更大。因此，这种技术受到各领域的关注和信任。

3惯性动作捕捉对影视动漫产业的影响和发展

3．1惯性动作捕捉技术扩大了故事讲述的发挥空间

惯性动作捕捉技术在影视动漫产业中的应用，让导演的创意能够得到更加淋漓尽致的发挥，尤其在科幻电影拍摄和制作过程中，能够将虚拟现实效果与实际拍摄效果有机结合起来，场面更加逼真，动作更加接近生活。在国外影视发达的国家，这种技术已经广泛应用到了影视拍摄中，带来了很高的社会效应和经济效益，影视动漫的故事讲述创造了更加广阔的发挥空间。

3．2惯性动作捕捉技术提高影视动漫制作效率

惯性动作捕捉技术带来了影视动漫制作的巨大变革，不仅在成本上具有更大的优势，还大幅度缩短了影视动漫拍摄和制作时间，提高了影视制作的工作效率，为实现影视行业市场竞争提供了更大的活力，促进影视行业的快速发展［3］。

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1、光电信息科学与工程的是冷门专业。

2、光电信息技术是由光学、光电子、微电子等技术结合而成的多学科综合技术，涉及光信息的辐射、传输、探测以及光电信息的转换、存储、处理与显示等众多的内容。光电信息技术广泛应用于国民经济和国防建设的各行各业。

3、近年来，随着光电信息技术产业的迅速发展，对从业人员和人才的需求逐年增多，因而对光电信息技术 基本知识的需求量也在增加。光电信息技术以其极快的响应速度、极宽的频宽、极大的信息容量以及极高的信息效率和分辨率推动着现代信息技术的发展，从而使光电信息产业在市场的份额逐年增加。在技术发达国家，与光电信息技术相关产业的产值已占国民经济总产值的一半以上，从业人员逐年增多，竞争力也越来越强。

（来源：文章屋网 ）

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关键词： SFP； VOA； MEMS； 可调光衰减器； 光通信

中图分类号： TN29?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）18?0134?02

0 引 言

可调光衰减器（VOA） 是光纤通信系统中的一种重要的光纤动态器件， 主要用于密集波分复用（DWDM） 系统中信道的功率平衡，实现增益平坦、动态增益平衡及传输功率均衡[1]。而数字可调光衰减器由于控制简单、体积小，较好的光学性能而得到了较大的发展[2]。

目前可调光衰减器已经广泛应用于光通信领域的通信设备中，通用的做法是在设备中集成了数字可调光衰减器，通过设备的软件根据系统的需要对可调光衰减器的衰减量进行调节，由于VOA集成到了设备中，光路也必须集成在设备中，并固定下来，这使得光路系统不能灵活的配置，而在DWDM系统中，不同的站点，不同传输容量都需要根据实际的网络情况进行灵活的配置，而VOA作为系统中重要的可配置器件，不能随着系统的配置而灵活的取舍，使系统设备的灵活性变差，增加了系统成本。在光通信领域中，SFP收发模块作为标准的可插拔器件，由于其体积小、机械和光电接口标准统一、可插拔等灵活可配置特性，已广泛在系统设备中得到应用。为了使VOA模块也能像SFP收发模块一样灵活可配置的应用到系统设备中，本文提出了一种将VOA模块集成到SFP封装中，采用SFP标准的机械和光电接口，使VOA模块也能像SFP收发模块一样即插即用，非常方便的实现光衰减功能的取舍。由于采用SFP封装，体积受到了很大的限制，而基于微电子机械系统（Micro?ElectroMechanical Systems，MEMS）技术的 VOA的相对其他类型的VOA的突出特点就是体积小，控制简单，而且具有较好的光学性能[3?5]。因此，本文采用MEMS VOA模块实现SFP封装的数字可调衰减器。

1 数字式MEMS VOA原理

常见MEMS VOA 有反射镜旋转型和位移遮挡型等。无论采用哪种类型实现光功率的衰减，都是通过光衰减量与MEMS芯片中机械片的旋转或移动呈一一对应的关系，而芯片中机械片的旋转或移动又与加在上下电极板上的电压呈一一对应关系，因此，衰减量与电压呈一一对应关系[6]，但是衰减量与驱动电压不是线性关系。为了实现数字化的衰减控制，需要增加控制电路，预先将衰减电压曲线数据保存在电路中，通过客户发送的衰减量自动查找对应的衰减的电压，再发送给VOA驱动电路，驱动电路再输出对应的电压给VOA，从而实现对应的衰减，这样便达到了数字式控制的目的。

2 基于SFP封装的可调光衰减器的实现

基于SFP封装的可调光衰减器由结构部分、光学模块MEMS VOA、LC光口、电控制单元CU、电接口等部分组成，其结构和组成示意图如图1所示。

SFP电接口主要包括I2C接口和电源接口。I2C接口实现上位机及可调光衰减器的通信，包括读取存储单元的相关信息、读取存储的电压衰减数据，下发衰减命令等；CPLD功能模块主要实现I2C接口驱动、数据存储和相关控制功能，I2C接口驱动实现与上位机的通信连接，控制单元接收上位机的命令，解码相关的协议数据并进行相应的操作，如果是衰减控制命令，则获取衰减量数据，从存储模块调取衰减电压数据，经过算法计算后，输出精确的电压数据给D/A转换器，D/A转换器对电压的数字信号转换为模拟信号经过放大器放大后驱动MEMS VOA，使其达到相应的衰减。在SFP标准中，对电接口进行了详细的规定，包括电接口的管脚数、管脚定义、机械尺寸等，在SFP VOA中，收发模块功能管脚都不需要使用，只保留I2C通信的相关管脚（PIN4/PIN5）、电源管脚（PIN15/PIN16/PIN20）及状态管脚（PIN6）。在光路方面，主要由LC光口和MEME VOA组成，为了减小体积，降低耦合损耗，采用VOA直接与LC光口耦合方式。

3 基于SFP封装的可调光衰减器的应用

基于SFP封装的可调光衰减器性能指标与MEMS数字式可调光衰减器的指标相似，具有反应速度快、线性度好、高稳定性、高衰减等光学性能，同时由于采用了SFP封装，使数字式可调衰减器成为了一个独立的光学模块，支持热插拔和即插即用，不需要集成到设备内部，设备只要预留出SFP接口，即可根据系统需要，灵活的配置需要的可调衰减器，使光路系统变得灵活和简单，同时，由于其灵活性的配置，节省了由于系统布网变化带来的成本增长，从而降低了光网络设备整体成本。

4 结 语

基于SFP封装的可调光衰减器符合光学设备中倾向于可插拔光学装置的趋势，具备了SFP模块的便携灵活特点，同时又具备了传统可调光衰减器类似的光学性能，非常适合应用于复杂的波分复用系统设备，灵活的组成各种网络应用，因此具有广泛的应用前景。

参考文献

[1] 金锡哲，王曦.可调光衰减器（VOA）技术发展综述[J].光通信技术，2003（12）：29?32.

[2] 曹钟慧，邹勇卓，吴兴坤.一种数字化可调光衰减器的设计[J].光电工程，2004，31（5）：17?23.

[3] 谢晓强，戴旭涵.一种基于 MEMS 技术的可变光衰减器[J].光电器件，2005，26（3）：183?186.

[4] 施向华，邱怡申.基于微电机械系统的反射式可变光衰减器的研究与设计[J].福建师范大学学报，2006，22（2）：46?48.