導語：如何才能寫好一篇光電探測器，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關鍵詞】光電探測器 光電轉(zhuǎn)換 放大電路 PIN

1引言

隨著光纖通信的快速發(fā)展，光纖測試設備（光功率計，光時域反射儀，光纖故障診斷儀，光衰減器等）的需求也在逐漸增長[1]。這些儀器設備是光纖通信系統(tǒng)在日常維護中是必不可少的。這些儀器設備內(nèi)部都需要用到光電探測器電路，光電探測器及其設計優(yōu)良的檢測電路對于測量儀器性能來說尤為重要。

2光電探測器的應用分析

光電感應器件又稱光電探測器。光探測器就是把光脈沖信號轉(zhuǎn)換成為電信號。光探測器通過感受入射于其上的功率變化，并把這種光脈沖功率的變化轉(zhuǎn)換成為相應變化的電流信號[2]。目前常用的半導體光探測器主要有具有本征層的光電二極管（PIN）、雪崩光電二極管（APD）、光電晶體管等，其中前兩種應用最為廣泛。其中PIN光電二極管是在P-N結(jié)光電二極管的基礎上，為了得到高速響應，通過減小二極管的PN結(jié)電容，并在大量摻入雜質(zhì)的P型和N型硅片層之間插入高阻抗的本征半導體材料層，從而提高了靈敏度和響應速度，其性能指標均超過P-N結(jié)光電二極管，得到了廣泛使用；雪崩光電二極管APD，在同樣負載條件下，具有高靈敏度，雖然具有內(nèi)增益可大大降低對前置放大器的要求，但卻需要上百伏的工作電壓；另外，其性能與入射光功率有關，通常當入射光功率在1nW至幾W時，倍增電流與入射光具有較好的線性關系，但當入射光功率過大，倍增系數(shù)M反而會降低，從而引起光電流的畸變。測量表明，只有當入射光功率小于10-5W時，光電流二次畸變才小于-60dB。并且，其特性隨環(huán)境溫度的變化而變化。因此，PIN光電二極管可作為光功率和光纖故障診斷儀的光電轉(zhuǎn)換器。

3光電探測器的選擇

目前在光通信上被廣泛采用光波長為1310nm與1550nm，InGaAs型的PIN光電二極管更適合于此類波長。以武漢昱升光器件有限公司的YSPD728-G6型號光電二極管為例。該二極管是具有波長范圍800-1700nm ，F(xiàn)C/ST/SC三種適配器可更換，響應度大于0.85A/W等特點的插拔式同軸探測器，具有響應度高、暗電流小、線性度高、穩(wěn)定度高、FC/ST/SC三種適配器可更換等特點，這些特點在設計光功率計及光纖故障檢測儀中帶來很大的方便。

4 光電探測器放大電路設計

通過對光電探測器電路設計的測試，其電路增益達到100倍以上，電路帶寬50MHz，探測器靈敏度高，能探測到微弱的光信號，如光時域反射儀需要探測的背向瑞利散射光信號，其性能參數(shù)基本達到光功率計及光時域反射儀等光纖測量儀器的設計需求，具有一定應用價值。

參考文獻：

[1]張明德.光纖通信原理與系統(tǒng)[M].南京：東南大學出版社 2003.9.

[2]微弱激光功率計研究[D].河北工業(yè)大學.2007

篇2

關鍵詞：CPU；光電感煙；火災探測器；硬件；軟件

引言

為了避免火災的發(fā)生，火災自動報警及聯(lián)動控制技術(shù)歷經(jīng)150多年的發(fā)展，已進入廣泛應用階段。如今，火災探測器經(jīng)歷了開關量探測器、模擬量探測器和智能型探測器三個發(fā)展階段。

本文將介紹一種智能型火災探測器的設計過程。

光電感煙火災探測器的硬件設計

本文中光電感煙火災探測器硬件設計分為CPU選型、硬件電路和總線接口設計三個部分。

CPU選型

本文根據(jù)光電感煙火災探測器的實際需求，從CPU的性價比、功耗、開發(fā)難易程度等方面綜合考慮，選用了PIC系列單片機。該系列單片機采用RISC結(jié)構(gòu)，其高速度、低電壓、低功耗、大電流LCD驅(qū)動能力和低價位OTP技術(shù)等都體現(xiàn)出單片機產(chǎn)業(yè)的新趨勢。

PIC系列8位單片機共有三個系列，即基本級、中級和高級，通過對CPU的I／O口線、功耗、成本的比較，最終選擇了中級的PICl6C712。系統(tǒng)利用CPU的捕捉輸入端口接收控制器發(fā)來的地址、命令、數(shù)據(jù)，并將探測器的地址、報警閾值等信息存入E2PROM中，對接收放大電路輸出電壓進行A／D轉(zhuǎn)換。

硬件電路設計

本文設計的光電感煙火災探測器的電路系統(tǒng)主要由CPU、存儲器、發(fā)射電路、接收放大電路、總線接口電路、穩(wěn)壓電路、信號返回電路及確認燈電路組成，如圖1所示。

串行E2PROM存儲器用于存儲探測器的出廠序列號、地址編碼、報警閾值等信息，該存儲器可在線電擦除、電寫入，具有體積小、接口簡單、數(shù)據(jù)保存可靠、可在線改寫、功耗低等特點。

目前常用的串行EzPROM有兩線制、三線制兩種。兩線制產(chǎn)品用于需要12C總線、有抗噪聲性能、I／O口線受限制的應用中，三線制產(chǎn)品用于有限制規(guī)約要求，且采用SPI規(guī)約、需要有更高時鐘頻率要求，或需要16位數(shù)據(jù)字寬的應用中。

為節(jié)約CPU的I／O口線，本文選用兩線制串行EPROM芯片24LC01。

采用時鐘(sCL)和數(shù)據(jù)(sDA)兩根線進行數(shù)據(jù)傳輸，接口十分簡單。SDA是串行數(shù)據(jù)腳。該腳為雙向腳，漏極開路，用于地址、數(shù)據(jù)的輸入和數(shù)據(jù)的輸出，使用時需加上拉電阻。SCL是時鐘腳，該腳為器件數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐綍r鐘信號。

SDA和SCL腳均為施密特觸發(fā)輸入，并有濾波電路，可有效抑制噪聲尖峰信號，保證在總線噪聲嚴重時器件仍能正常工作。

總線接口設計

火災探測器與火災報警控制器之間采用總線連接，在直流24V電源上疊加7.5V脈沖信號，脈沖信號(包含地址與數(shù)據(jù))經(jīng)耦合后送至CPU進行譯碼、接收。

火災探測器利用CPU的捕捉輸入口接收控制器發(fā)來的地址、命令和數(shù)據(jù)信息，將探測器的地址、報警閾值等信息存入E2pROM中，對接收放大電路輸出電壓進行A／D轉(zhuǎn)換。

為了在通訊時使總線電壓保持相對恒定，采用高低電平交替發(fā)送信息的辦法，即通過高電平或低電平的不同寬度來表示不同的信息，可以有效利用總線的帶寬。在本系統(tǒng)中，為了減少脈沖個數(shù)，每個脈沖表示兩位2進制碼，如表1所示。

火災報警控制器在巡檢時最多發(fā)送16位數(shù)據(jù)、2位校驗位，其中前8位是地址或命令、后8位是數(shù)據(jù)，起始信號為5ms的低電平，校驗脈沖同時也是停止脈沖?？刂破鬟€向火災探測器等部件發(fā)送廣播信號，探測器根據(jù)不同的命令接收或返回相應的數(shù)據(jù)。

當探測器接收到與自身地址碼相同的尋址信號時，CPU控制信號返回電路以脈沖幅度固定的電流信號向控制器返回探測器的地址、檢測值、故障、火警狀態(tài)等信息，返回的數(shù)據(jù)共10位，其中8位數(shù)據(jù)、2位校驗，探測器在控制器發(fā)送數(shù)據(jù)完成1ms后立即返回數(shù)據(jù)，脈沖幅度為40mA。信號波形如圖2所示。

光電感煙火災探測器的軟件設計

報警廣播協(xié)議設計

為使火災報警控制器能快速響應探測器的報警信息，我們設計了報警廣播通信協(xié)議?；馂膱缶刂破鞫〞r向整個回路發(fā)送廣播信息，探測器收到廣播信號時，如該探測器有報警信號需要發(fā)送，則開始逐位發(fā)送自己的地址，此時可能有多個探測器有報警信號，例如兩個探測器的地址分別是1和2(以下稱1#和2#探測器)，探測器首先發(fā)送自己的最低位，如圖3中的A點，若最低位是1則發(fā)送脈沖寬度是1.024ms，如為0則寬度為0.768ms。

當兩個探測器同時發(fā)送時，返回的實際數(shù)據(jù)是1，控制器收到后，立刻通過總線把數(shù)據(jù)返回，如圖3中B點，當2#收到該信號l時，與自己剛才發(fā)送的0相比較，發(fā)現(xiàn)不一致即退出通訊，1#則繼續(xù)通訊，發(fā)送自己后邊的所有地址位，直到發(fā)送完成?？刂破髟谕ㄓ嵧瓿珊螅呀?jīng)獲知1#探測器有新報警，則通過巡檢該地址的方式獲得該探測器的報警信息。

1#探測器在成功進行一次報警廣播通訊后，不再進行廣播通訊，除非有新報警信息產(chǎn)生(所有信息有新的變化)。當控制器在下一個周期發(fā)送廣播通訊時，2#探測器繼續(xù)返回自己的信號，直到通訊完成。這樣控制器在兩個巡檢周期內(nèi)完成了兩個報警信息的查詢。

探測器發(fā)送的每個脈沖必須在收到脈沖0.5－1ms時返回，所有探測器必須保持一致。

由于每次廣播通訊的過程中低電平的脈沖寬度都小于5ms，因此其它探測器可以據(jù)此判斷通訊是否結(jié)束。

報警判據(jù)設計

本文設計的光電感煙火災探測器采用兩發(fā)一收的雙光路迷宮，微處理器實時計算與2個發(fā)射管構(gòu)成前向散射光路和后向散射光路的接收管，以響應輸出值的比值。根據(jù)不同顏色、粒徑粒子的響應輸出比值不同，對進入探測室煙霧顆粒進行分析、判斷，確認煙霧顏色及水霧、灰塵等非火警因素，并根據(jù)煙霧顆粒的顏色調(diào)整探測器響應閾值，實現(xiàn)對各種顏色煙霧的均衡響應。

前向散射、后向散射可各設一浮動閾值，其中后向散射閥值小，當檢測值變化量超過浮動閾值進行連續(xù)采樣判斷。當前向散射、后向散射有一路出現(xiàn)故障時，另一路可獨立進行火警判斷。

因為光學探測室的內(nèi)壁不可能成為絕對黑體，發(fā)光元件發(fā)出的光經(jīng)過內(nèi)壁多次反射后，必然在探測空間內(nèi)形成一定照度的背景光，通過對背景光變化信號的分析，判斷發(fā)光元件的發(fā)光強度、接收元件的接收靈敏度、探測室的狀態(tài)等，使探測器實現(xiàn)自診斷。

軟件設計實現(xiàn)

為了使軟件有良好的可維護性，本文采用模塊化設計，流程如圖4所示。

主程序功能

實現(xiàn)對該程序的初始化設置，檢查探測器的地址、閾值、傳感器故障，判斷火警，寫EEPROM等。

捕捉中斷功能

該模塊接收控制器發(fā)送的編碼信號。

比較中斷功能

該模塊向控制器發(fā)送返回信號。

定時器0中斷功能

該模塊對接收到的編碼信號進行分析處理，準備需向控制器返回的數(shù)據(jù)。

定時器2中斷功能

該模塊進行ACD采樣間隔、巡檢閃燈間隔的計時。

篇3

（1.中國69296部隊，陜西 西安 710000；2.中國68054部隊，陜西 西安 710000）

【摘　要】隨著通信行業(yè)的發(fā)展和進步，光纖通信技術(shù)與我們的聯(lián)系已越來越緊密。光纜作為一項十分重要的基礎通信設施之一，其完整性與通暢性將直接影響通信的連接與信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。淺析了光纜維護的特點及其對應策略。

關鍵詞 光纜維護；特點；對策

作者簡介：李傳峰（1970．01—），男，漢族，山東高唐人，本科，中國69296部隊，工程師，研究方向為光端通信。

王效洪（1972.05—），男，漢族，山東濰坊人，中國68054部隊，高級講師。

張毅（1985.05—），陜西渭南人，中國68054部隊，助理講師。

目前，我國科技在通信行業(yè)已經(jīng)取得了巨大的進步，在光纜維護的研究與實踐上也獲得了可喜的進展。光纜線路的完好與維護措施直接關乎網(wǎng)絡通信連接和信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。而維護的主要目的是能夠及時避免未發(fā)生的故障，對已發(fā)生的故障及時采取相應的解決措施，保障通信設備能正常使用及信息傳輸通暢。本文著重就光纜的維護特點及相關對策進行了探究與討論。

1　光纜維護的主要特點

1.1　項目繁瑣性

在難以檢測的地域鋪設的光纜，因為難以檢測可能會超過使用年限，甚至已經(jīng)出現(xiàn)老化和無法使用的現(xiàn)象。同時，因為光纜本身也存在著一些技術(shù)指標上的缺陷，建設過程中也會出現(xiàn)某些局部接線盒過于密集，都會大大增加檢測和維修方面的難度。生活中，光纜線路經(jīng)常會發(fā)生動物啃咬和鳥啄的情況，當一些工程項目動工地域的光纜分布過于密集且其施工未按照相關法律規(guī)定時，對地下的光纜會造成嚴重損壞。更嚴重的是不法分子故意對光纜線路進行的破壞或偷盜。這都會給光纜的維護增加了繁重的工作量和巨大的難度。應對這些情況就必須做到每日監(jiān)測與維護。為了保障通信及信息傳輸?shù)耐〞撑c安全，也應當做到日有維護、周有檢查、月有巡視。這是應對光纜維護項目繁瑣性必不可少的應對手段。

1.2　季節(jié)變化性

光纜的維護問題在季節(jié)性上也有許多的難點。比如，夏季，暴風暴雨、雷擊、電擊汛期、太陽直接暴曬；冬季，強霜、大雪、冰凍,這些自然災害都會對光纜線路進行大面積的破壞。為此，在這些惡劣季節(jié)到來之前，光纜維護的相關部門及維修的工作人員要加大對光纜線路的檢測與巡查的密度,一定要保障通信的正常。在某些法定節(jié)假日，可能會發(fā)生工作人員不夠的情況。但是即使是國家法定節(jié)假日也務必要做好對光纜線路的維護巡查工作。加強對光纜線路薄弱環(huán)節(jié)的檢修和加固，做好季節(jié)性問題的預防,采用切實有效的的手段，避免不必要的問題發(fā)生。

1.3　時效性

光纜線路維護工作中最主要的就是對光纜線路突然出現(xiàn)的故障修復，線路上一旦出現(xiàn)問題，相關部門就應當立刻派維修人員趕往修復。及時的搶修應以優(yōu)先通暢正在使用系統(tǒng)為目的，以減少故障時間為根本，不分白天黑夜、不分天氣好壞、不分維護限制，用最短的時間最有效的方法搶通正在使用的傳輸系統(tǒng)。故障處理的總原則是：“先搶通，后修復；先核心，后邊緣；先本端，后對端；先網(wǎng)內(nèi)，后網(wǎng)外，分故障等級進行處理。當兩個以上的故障同時發(fā)生時，對重大故障予以優(yōu)先處理。線路障礙未排除之前，查修不得中止?！保ㄗⅲ捍硕蝺?nèi)容出自光纜電纜維護管理條例第八十八條）光纜線路出現(xiàn)故障問題，應當把事故產(chǎn)生的損失最小化，及時處理，快速應對。此外，應對所有的用戶進行篩選。重要的用戶進行優(yōu)先處理，以將故障損失減小到最少。

1.4　及時預防性

光纜維護應采用“預防為主，防治結(jié)合”的方針。對線路故障問題的預防，以提高其維護水平，保證設備傳輸線路工作正常為目的。努力避免在線路設備維護調(diào)試上的疏忽所造成的設備故障，導致網(wǎng)絡通信中斷，給大量用戶帶來使用上的不便，或是對企業(yè)工廠帶來巨大的經(jīng)濟損失，甚至會造成政府重要信息的傳達通暢而產(chǎn)生的嚴重后果。由此可見光纜線路設備維護的重要性。

1.5　側(cè)重點性

在對光纜線路進行維護的時候，工作人員應當篩選重點和分清主要次要故障。光纜線路的很多線段深埋地下，光纜是在潮濕、陰暗、富含酸堿鹽的土壤環(huán)境之中，容易受到損壞。在維護工作中要把地下光纜的維護標記作為重點，及時巡查加以保證線路通暢和維修，除此之外可以給地下光纜保護層外面再加上復合材料保護層，使其和土壤、化學物質(zhì)隔離開來，從而確保光纜線路不易受損。光纖是光纜的關鍵部位，是信息傳播的主要介質(zhì)。光纖一旦被破壞，通信將遇到阻礙而不能通暢地傳輸，所以保護光纖是光纜維護的重中之重。

2　光纜維護的對策

2.1　設置線路避雷設施

在光纜線路經(jīng)過山區(qū)制高點，或在土壤電阻率較高的地域，我們要采取避雷的應對措施，如果條件允許，應避免將光纜線路鋪設在山頂和土壤中電子活動活躍的地域。城市中若采用光纜線路架空鋪設的方式，則在線竿與線路相連接的地方也要使用接地線避雷的方法。由于電磁感應，光纜中的金屬構(gòu)件、光纜接頭會產(chǎn)生電弧放電，所以也要在金屬構(gòu)件上加裝防雷設備及措施。在操作過程中，構(gòu)件應當前后切開，采用接地處理，將光纜金屬構(gòu)件短接以使電位達到均衡，同時也可以采用與電氣接通的方式來避雷。

2.2　光纜日常維護務實化

按時檢測光纜分配器、分支器、放大器的端口及插件松動脫落問題，查驗是否積水或被腐蝕，檢測每段線路是否出現(xiàn)老化、浸水或破損現(xiàn)象。戶外的光纜、終端頭、瓷套管要按時段來清理，一定要檢查終端的透水及銹蝕情況，及時檢查接線處的連接是否良好，如果出現(xiàn)這些問題必須及時保質(zhì)保量處理。為了避免土壤的腐蝕，要在特定路段預埋線管，至少也要將中性土壤填埋在光纜周圍。

2.3　對工程破壞，認為損壞的策略

光纜線路的鋪設大多是在地下，因此在鋪設光纜地段的路面每隔120米應當設置光纜標志，防止施工不注意造成光纜線路的破壞。當線路穿過人口稀少的區(qū)域時，因為居民的不認識，會發(fā)生光纜的誤傷害，此時就應在線路鋪設的周圍設置宣傳欄和警示牌加以宣傳警戒。針對人為的故意破壞及偷盜現(xiàn)象，要設置警示牌并加大處罰力度。

3　總結(jié)

自從改革開放之后我國網(wǎng)絡的飛速發(fā)展，在互聯(lián)網(wǎng)通信方面取得了巨大的成就。當然，這與我國光纜線路設施的良好維護密不可分。上述內(nèi)容是對當下關于光纜維護特點及相應對策的總結(jié)：保證光纜使用通暢和網(wǎng)絡通信的質(zhì)量，是維護工作者的分內(nèi)之事，第一時間發(fā)現(xiàn)故障，及時搶修是光纜維護的重中之重。

參考文獻

［1］鄭向偉,王占虎.光纜維護的支撐系統(tǒng)[J].電信科學,2005(06).

［2］魏學英.淺談光纜維護技術(shù)[J].軍事通信技術(shù),1995(01).

篇4

關鍵詞秸稈沼氣;優(yōu)點;制作方法;推廣對策;江蘇淮安;淮陰區(qū)

淮安市淮陰區(qū)位于蘇北平原腹部，地處亞熱帶和暖溫帶交界區(qū)，兼有南北氣侯特征。區(qū)內(nèi)氣侯溫和，年平均氣溫14 ℃，年降水量970 mm，四季分明，雨量充沛，適宜多種農(nóng)作物生長。全區(qū)區(qū)域面積1 264 km2，其中耕地面積6.5萬hm2，人口88萬人，其中農(nóng)業(yè)人口68萬人，是一個典型的農(nóng)業(yè)大區(qū)，秸稈資源極為豐富。

秸稈沼氣技術(shù)是一項農(nóng)村能源替代新技術(shù)，不僅拓寬了農(nóng)村秸稈資源利用的途徑，而且打破了沼氣建設對畜禽飼養(yǎng)的依賴性[1-2]。秸稈生物氣化，既有原料，又得肥料，是秸稈資源化利用的一個創(chuàng)新。推廣以秸稈為原料的沼氣生產(chǎn)技術(shù)，不僅可有效地解決原料不足的問題，還可以提高資源利用效率[3-4]?，F(xiàn)就秸稈沼氣技術(shù)的優(yōu)點、制作方法以及推廣方法作簡要介紹。

1秸稈沼氣技術(shù)的優(yōu)點

1.1改善衛(wèi)生條件

以農(nóng)作物秸稈作為沼氣生產(chǎn)原料，不僅來源充足、成本低廉，為沼氣建設提供原料保障，還能有效解決大量廢棄秸稈造成的環(huán)境污染[5-6]。使用封閉式化糞池，不僅改善了農(nóng)戶廁所的衛(wèi)生環(huán)境，消滅了寄生蟲卵等危害人們健康的病原菌，還解決了農(nóng)作物秸稈利用的問題。

1.2增加肥料

沼氣殘渣用作肥料與沒有經(jīng)過發(fā)酵的糞便相比，肥力提高了30%。通過沼氣發(fā)酵后的農(nóng)作物秸稈，能量利用效率比直接燃燒提高4～5倍;沼液、沼渣作飼料，營養(yǎng)物質(zhì)和能量的利用率增加20%;通過厭氧發(fā)酵過的糞便(沼液、沼渣)，氮、磷、鉀等營養(yǎng)成分沒有損失，且轉(zhuǎn)化為可直接利用的活性態(tài)養(yǎng)分。通過上述綜合利用，秸稈的氮素總利用率達到90%，總能量利用率達到80%。1個8 m3的沼氣池，1年提供的沼肥相當于50 kg硫酸銨、40 kg過磷酸鈣和15 kg氯化鉀，擴大了有機肥料的來源。

1.3促進農(nóng)作物增產(chǎn)，改善土壤結(jié)構(gòu)

使用沼肥能增強作物抗旱、防凍能力，并有促進增產(chǎn)、抗寒、抗病蟲的功能。實踐證明，施用沼肥能使所有的糧食作物、經(jīng)濟作物和果樹增產(chǎn)，增產(chǎn)幅度一般在5%～20%。長期施用沼肥的土壤，有機質(zhì)、氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素的含量明顯增加，土壤酶活性增強，土壤物理性狀得到改善，能提高土壤肥力，促進農(nóng)作物持續(xù)增產(chǎn)。

1.4省工節(jié)本增效

沼氣池首次投料需2～3 h，平時投料只需要20～30 min，原料為農(nóng)村廢棄的農(nóng)作物秸稈，成本極低，1個普通沼氣池足夠一個三口之家常年使用，隨開隨用，非常方便。秸稈在農(nóng)村量很大，麥稈、稻稈、玉米桿都可以作原料，人畜糞便加入秸稈后，增加了產(chǎn)氣量，延長了使用時間，一次投料可以使用8~9個月，效益高。

2秸稈沼氣技術(shù)制作方法

以8 m3的沼氣池為例:準備300 kg左右的秸稈，用鍘草機鍘成5～7 cm的長度。加水攪拌，攪拌到秸稈全部浸濕、用手抓起來不滴水為準。用1.0～1.5袋的綠秸靈加5.0～7.5 kg的化肥，混合攪拌。將準備好的秸稈和混合菌進行充分混合攪拌，拌好后做堆，秸稈堆高1.2～1.4 m，底寬0.9～1.0 m，上部呈半圓形。做好堆后蓋上農(nóng)膜，農(nóng)膜底邊距地面10～15 cm，以保持空氣流動，使沼氣菌充分繁殖。氣溫在10 ℃以上時覆蓋2～3 d，秸稈堆內(nèi)溫度可達50 ℃左右，一般5～7 d即可下池，投料。一般在下午投料，秸稈投入池后先壓實后加水，用地面水最好，溫度適宜(冬季除外)，加蓋封口。氣溫高時10～15 d放第1次氣，一般放2次氣即可試火。秸稈沼氣使用時要保持沼氣池內(nèi)有一定的水流，才能正常使用。

3秸稈沼氣技術(shù)推廣對策

3.1成立沼氣合作協(xié)會，與沼氣戶簽訂服務協(xié)議

每個示范點免費提供配備鍘草機1臺，并提供復合菌劑供前期試驗。采取政府引導、市場操作的方式，建立村級沼氣物業(yè)管理站，并免費提供1臺出料機，對參加協(xié)會的沼氣戶進行服務。

3.2采取村支部與沼氣物業(yè)管理站聯(lián)合進行推廣

針對秸稈沼氣出料難的問題，示范每個網(wǎng)兜裝10 kg發(fā)酵好的秸稈投放入池，用鋼筋鉤鉤出。對全區(qū)各沼氣項目村有關人員進行秸稈沼氣培訓，宣傳秸稈沼氣的綜合利用技術(shù)，取得了較好的效果。

3.3建立沼氣秸稈技術(shù)推廣示范村

在充分試驗論證的基礎上，堅持先示范后推廣的原則。2010年在市政府和市農(nóng)業(yè)局的領導下，結(jié)合全市秸稈禁燒和綜合利用工作，積極響應推廣秸稈沼氣技術(shù)，召開全區(qū)秸稈沼氣綜合利用技術(shù)培訓班，發(fā)動各沼氣項目村推廣秸稈沼氣技術(shù)。利用農(nóng)作物秸稈資源豐富的優(yōu)勢，積極支持單獨農(nóng)戶、聯(lián)戶和自然村推廣以秸稈為原料的沼氣技術(shù)，以解決好沼氣原料問題，已建成袁集鄉(xiāng)雙莊村、丁集鎮(zhèn)農(nóng)莊村秸稈沼氣技術(shù)推廣示范村。

3.4爭取政策及項目資金支持

結(jié)合新農(nóng)村建設，在康居示范村、集中居住點等人口較為稠密區(qū)域，積極向上爭取相關政策及項目資金支持，加快推進秸稈氣化和沼氣工程建設。利用全區(qū)已建成的戶用沼氣池、秸稈氣化集中供氣工程，大力推行秸稈沼氣處理，實現(xiàn)能源再生利用、農(nóng)村環(huán)境改善和土壤有機質(zhì)提高的良性循環(huán)。

4結(jié)語

以秸稈為原料生產(chǎn)沼氣，原料來源充足、分布廣泛，不受時間和空間限制，不產(chǎn)生焦油、廢水和廢氣等污染物，可實現(xiàn)秸稈的完全生態(tài)循環(huán)和高效利用。其不僅可以解決大量秸稈的環(huán)境污染問題，還可為沼氣生產(chǎn)開辟新的大宗原料來源，為在更大規(guī)模和更大范圍內(nèi)推廣沼氣提供原料保障，為正在深入發(fā)展的社會主義新農(nóng)村建設服務，具有十分廣闊的推廣應用前景。

5參考文獻

[1] 張培棟，楊艷麗，李光全，等.中國農(nóng)作物秸稈能源化潛力估算[J].可再生能源，2007(6):80-83.

[2] 韓魯佳，閆巧娟，劉向陽，等.中國農(nóng)作物秸稈資源及其利用現(xiàn)狀[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2002，18(3):87-91.

[3] 張榮成，李秀金.作物秸稈能源轉(zhuǎn)化技術(shù)研究進展[J].現(xiàn)代化工，2005(6):3.

[4] 石磊，趙由才，柴曉利.我國農(nóng)作物秸稈的綜合利用技術(shù)進展[J].中國沼氣，2005，23(2):11-14，19.

篇5

1實驗方法

1．1實驗材料及試劑Zn靶，純度為99．99%，尺寸為60mm×3mm;Ag靶，純度為99．99%，尺寸為60mm×3mm;丙酮，去離子水，電導率＜1．2μS/cm;石英襯底，尺寸為10mm×8mm×1mm，依次經(jīng)丙酮，去離子水，丙酮超聲清洗10min，經(jīng)紅外燈烘干后備用。

1．2ZnO紫外探測器的制備采用沈陽科儀FJL560型超高真空磁控濺射裝置，以Ar作為濺射氣體，O2為反應氣體，純度均大于99．999%，通過直流反應濺射在石英襯底上沉積ZnO薄膜。實驗中總氣體流量為50sccm，氬氧比為1∶1，工作壓強為1．5Pa，濺射電流1mA，濺射時間為30min。濺射前，在Ar氣氛中預濺射5min去除Zn靶表面氧化物。濺射反應結(jié)束后，對ZnO薄膜進行500℃×2h退火處理。隨后在樣品表面沉積厚度約為50nm的Ag薄膜，采用光刻技術(shù)得到Ag叉指電極，指長為8mm，指寬及指間距均為20μm。MSM結(jié)構(gòu)ZnO紫外探測器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1．3性能測試ZnO薄膜的微觀形貌由FEI-SIRION型掃描電子顯微鏡(SEM)觀測;晶體結(jié)構(gòu)采用X'PertPro型自動X射線衍射儀測試，輻射光源為Cu靶的Kα射線，掃描步長為0．02o/s;ZnO紫外探測器的光電特性由AgilentE5272A半導體參數(shù)測試儀測量。

2結(jié)果與討論

篇6

截止到2006年，已經(jīng)商業(yè)化的小動物PET機型有5個:eXplorerVista(GeneralElectricHealthcare)，microPETFocus(ConcordMicrosystemsInc．)，Quad-HIDAC(OxfordPositronSystemsLtd．)，MOSAIC(PhilipsMedicalSystems)，YAP-PET(I．S．E．Srl，Italy)［22］。Quad-HIDAC(4探頭HIDAC系統(tǒng))和YAP-PET在前文已有介紹，以下比較GE、Siemens和Philips三家公司的代表產(chǎn)品。MicroPETFocus是第三代microPET系統(tǒng)［23］。該系統(tǒng)晶體橫截面變大，長度變短，犧牲了一些空間分辨率，在保持系統(tǒng)靈敏度的同時改善了全視野分辨率的不均勻性;光纖長度減小，降低了光傳輸過程的損耗。InveonsmallanimalPET(SiemensMedicalSolutions)是microPETFocus的后續(xù)產(chǎn)品型號［24－25］。Inveon系統(tǒng)使用了與Focus系統(tǒng)一樣的晶體，晶體陣列變大，使用錐形多像素光導耦合到PS-PMT，其探測器單元如圖6所示。大面積晶體陣列耦合小面積PS-PMT能夠提高光子吸收效率，降低光電探測器數(shù)量，提高軸向視野。這樣，系統(tǒng)能夠進行小動物全身成像。eXploreVISTASmallAnimalPET［26］是GE公司開發(fā)的專門用于嚙齒類小動物PET的成像系統(tǒng)。系統(tǒng)使用雙層晶體Phoswich結(jié)構(gòu)修正DOI誤差，上層晶體使用LYSO，下層晶體使用GSO，根據(jù)兩種晶體的衰減時間不同來得到DOI信息。光電探測器使用PS-PMT。系統(tǒng)固有空間分辨率和靈敏度均達到較高水平，能量分辨率要比單層閃爍體探測器稍差。MOSAICsmallanimalPET系統(tǒng)在空間分辨率方面進行了一定的妥協(xié)，盡量提高視野范圍，其靈敏度在反映低比活度的放射性配體時表現(xiàn)仍可接受［27－29］。原型機使用GSO耦合PMTs的探測器結(jié)構(gòu)，后使用LYSO晶體替換GSO晶體，LYSO具有更高的阻斷能量和光輸出。閃爍晶體和PMTs之間采用連續(xù)帶溝槽的光導連接，如圖7所示。連續(xù)光導能夠最小化探測器死區(qū)的影響，溝槽結(jié)構(gòu)是為了更好地分辨晶體。MOSAIC系統(tǒng)由于具有高等效噪聲計數(shù)率(NoiseEquivalentCountRate，NECR)和大視野區(qū)域，可以進行高速全身小動物PET成像。商業(yè)化產(chǎn)品大多采取環(huán)形探測器結(jié)構(gòu)，使用比較成熟的技術(shù)，在分辨率、靈敏度、成本和系統(tǒng)穩(wěn)定性之間尋找平衡，尤其無法兼顧分辨率和靈敏度，但多以追求高的空間分辨率為主，如表3所示。

2小動物PET探測器技術(shù)挑戰(zhàn)與展望

2.1研究結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的DOI修正方法

目前，已經(jīng)有多種修正DOI誤差的方法提出，比如前面已經(jīng)提到的Phoswich結(jié)構(gòu)。同樣采用Phoswich結(jié)構(gòu)的還有Hyun等設計的高性能TraPET［30］，其探測器模塊由整塊錐形LSO晶體連接LuYAP晶體陣列組成，通過分析SiPM(SiPMT，硅光電倍增管)陣列輸出脈沖的波形獲取DOI信息。Nishikido等開發(fā)出基于4層LYSO晶體陣列一對一耦合PSAPD陣列的小動物PET原型機，通過識別伽馬射線穿過每層晶體的位置獲取DOI信息［31］。近年來，很多具有DOI能力的小動物PET采用錐形晶體陣列兩端耦合PSAPD的探測器模塊，錐形晶體陣列如圖8所示。錐形結(jié)構(gòu)可大大減小探測器間距，顯著提高系統(tǒng)靈敏度。StJames等設計的小動物PET探測器，在通道數(shù)不變的情況下，比采用傳統(tǒng)矩形晶體陣列的探測器靈敏度提高了64%［32］。Yang等設計的小動物PET探測器，靈敏度也實現(xiàn)了41%的提高，同時具有2.6mm的DOI分辨率［33］。Rodríguez-Villafuerte等提出的小鼠腦部PET，基于像素錐形晶體和PSAPDs雙端讀出方式，其深度編碼精度達到2mm，并且獲得(0.70±0.05)mm的超高分辨率。此外，還有基于連續(xù)晶體探測器模塊的DOI修正方法［34］。這些方法從實驗上證明DOI引起的誤差可以進行修正，但都會導致硬件成本增加［32］。因此，研究出能夠減少硬件消耗，尤其是通過軟件實現(xiàn)的方法，是一個很有潛力的方向。

2.2開發(fā)性能更好的新型半導體探測器材料

2.2.1SiPM(siliconphotomultiplier)

SiPM又稱蓋革模式雪崩二極管(Geigermodeavalanchephotodiode，GAPD)、SSPM(solidstatephotomultiplier，固態(tài)光電倍增管)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、增益高、響應迅速、偏壓低等優(yōu)點，近年來逐漸取代傳統(tǒng)PMT，在PET上得到應用。SiPM對磁場不敏感的特性使PET可與MRI結(jié)合［35］，其快速響應時間能夠滿足TOF-PET(timeofflight，飛行時間)技術(shù)的要求［36］。Kwon等提出LGSO晶體陣列耦合SiPM陣列的小動物PET探測器［37］。Llosá等提出基于連續(xù)LYSO晶體耦合集成SiPM陣列的PET探測器探頭設計，通過算法獲取DOI信息，使用5mm厚度晶體可實現(xiàn)0.7mm半高寬(fullwidthathalfmaximum，F(xiàn)WHM)的空間分辨率［38］。Cerello等提出基于連續(xù)LYSO晶體雙面耦合SiPM陣列的PET探測器模塊，該探測器可通過DOI信息去除視差，并獲得各向相近的高分辨率，而且能夠應用TOF技術(shù)精確地測量湮滅事件在響應線上的位置［39］。

2.2.2CdTe(碲化鎘)、CdZnTe(碲鋅鎘)

CdTe、CdZnTe等半導體材料能夠直接將伽馬射線轉(zhuǎn)換成電子，靈敏度高，能量分辨率好，阻止本領高，可用于制造不需閃爍晶體和光電倍增管的新型PET探測器。Ishii等開發(fā)的小動物PET探測器模塊由雙層毫米級帶狀CdTe探測器組成，具有DOI能力，可實現(xiàn)0.8mmFWHM的FOV中心分辨率［40］。該團隊又開發(fā)出基于二維位置敏感型帶狀CdTe探測器(見圖9(a))的高分辨率PET，并提出疊加這種新型CdTe探測器可獲得具有DOI能力的三維超高分辨率PET［41］。Ario等研究了一種肖特基CdTe二極管探測器，得到1.2%FWHM(511keV)的能量分辨率和6nsFWHM(500keV)的時間分辨率。這表明，CdTe探測器可用于開發(fā)新型PET等核醫(yī)學探測器［42］。CdZnTe探測器已實現(xiàn)在小動物PET中的應用［43］，并且體現(xiàn)出高性能特點。Yin等提出的高像素(350μm)CdZnTe小動物PET探測器(見圖9(b))，可獲得優(yōu)于700μm的高空間分辨率［44－45］。Gu等開發(fā)出基于CdZnTe晶體探測器的小動物PET，CZT晶體兩面為交叉帶狀電極，使探測器具有3D位置靈敏能力，能夠獲得(0.44±0.07)mm的分辨率和3.06%±0.39%(511keV)的能量分辨率［46］。Yoon等提出的CZTComptonPET探測器使用小像素CdZnTe，通過獲取康普頓散射信息的方法，使能量分辨率提高了2.75倍［47］。目前，SiPM已在PET探測器上得到部分應用，但由于其造價較高等因素未廣泛應用，因此開發(fā)新工藝、降低成本是其得到推廣的前提。CdTe、CdZnTe探測器的性能直接受其晶體工藝技術(shù)和電子學結(jié)構(gòu)的影響［48］，開發(fā)出具有較高電阻率、較好完整性和較大單片面積的晶體，對設計更高性能的半導體探測器具有十分重要的意義。2232.3通用的前端電子學設計在探測器單元中，前端電子學線路包括放大甄別電路和符合系統(tǒng)電路兩部分，分別對光電轉(zhuǎn)換部分輸出的電信號進行放大、時間及能量甄別和符合判斷等處理。目前開發(fā)的小動物PET系統(tǒng)，其探測器的前端電子學線路都是根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)特殊定制的，除少數(shù)同系列產(chǎn)品可以通用外(microPETP4與microPETII使用了基本相同的處理電路)，基本不具備跨平臺移植性。無論是位置譯碼讀出方式，還是像素獨立讀出方式，輸出信號處理過程具有一定的相似性，理論上可以進行跨平臺移植。設計具有一定通用性的前端電子學線路能夠節(jié)省大量重復工作，可將研究重心轉(zhuǎn)移到探測器組態(tài)、新材料研發(fā)和改進等方面，有利于小動物PET的快速發(fā)展。目前，已經(jīng)有適用于多種基于SiPM小動物PET探測器的讀出電路模塊設計［49］。

3結(jié)束語

篇7

此研究選取了某在建商場的一個防火分區(qū)為研究對象。實驗區(qū)尺寸為38m（長）×21m（寬）×5．4m（高）。采用感溫火災探測器和感煙火災探測器來測試火災的探測時間，實驗現(xiàn)場與探測器的布置，如圖1所示。根據(jù)DGJ08－88－2000《上海市民用建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》，對有自動噴水滅火系統(tǒng)的商場，火源大小考慮為3．0MW。由池火單位面積熱釋放速率計算可得，實驗需使用直徑為1．4m的柴油池火作為火源，放置在實驗區(qū)的中心位置。在汽油的引燃作用下，柴油很快迅速點燃并劇烈燃燒。實驗測得的各火災探測器的探測時間如表1和表2所示，所有探測器均在1min內(nèi)探測到火災，且基本上探測時間有隨探測器與火源中心距離的增加而增大的趨勢，但也發(fā)現(xiàn)了個別感溫火災探測器距離大反而先報警的情況。通過分析發(fā)現(xiàn)，這些探測時間較長的探測器與火源上方有結(jié)構(gòu)梁的分隔。這表明，結(jié)構(gòu)梁會減緩頂棚煙氣前期溫度的升高速度，使得其探測時間變長。

2火災探測器報警時間分析

2．1感溫火災探測器感溫火災探測器的原理主要是通過傳感器感知周圍氣體的溫度變化，以判斷火災的發(fā)生。當火災發(fā)生時，燃燒會產(chǎn)生大量熱量，使得空間內(nèi)溫度（尤其是頂棚附近）發(fā)生劇烈變化。因此，感溫火災探測器是對保護范圍中某一點或某一區(qū)域溫度變化進行響應的火災探測器。當探測器周圍溫度發(fā)生變化時，感溫火災探測器的探測部分與外界進行能量的交換，因此探測器應符合能量守恒定律，如圖2所示。熱量主要通過對流的形式進入感溫火災探測器內(nèi)部，因此其應滿足式（1）。假設傳感器原件的質(zhì)量為m，則溫度變化可以轉(zhuǎn)換為式（2）。為了便于計算，Heskestad和Smith提出了時間常數(shù)的概念，時間常數(shù)是傳感器質(zhì)量、比熱、熱對流系數(shù)和傳感器表面積的函數(shù)，如式（3）所示。通過實驗發(fā)現(xiàn)，時間常數(shù)與探測器感應元件的形狀、結(jié)構(gòu)及材料有關，同時還近似與速度的1／2次方成反比，因而定義了探測器的響應時間常數(shù)tRTI，如式（4）所示。式中：u為頂棚處羽流速度。探測器響應時間tRTI只是探測器的一種屬性，與外部參數(shù)無關，生產(chǎn)廠家在出廠時往往會給出探測器的響應時間常數(shù)。將式（4）代入式（2）得到式（5）。當t＝0時，探測器傳感器溫度與環(huán)境溫度相同，即：當探測器出現(xiàn)報警時，探測器傳感器溫度為感溫火災探測器動作溫度。由此可以解得感溫火災探測器的探測時間，如式（6）所示。式中：T∞為頂棚處溫度的最大值，℃；Tr為環(huán)境溫度，℃。Aplert通過大量的實驗發(fā)現(xiàn)，對于穩(wěn)態(tài)火源，羽流的溫度場是火源功率和幾何尺寸（包括空間高度H和與火源中心線的距離r）的函數(shù)。對于溫度分布，在火羽流撞擊頂棚的影響范圍內(nèi)，即：r／H≤0．18時，溫度分布由式（7）計算。式中：Q·為火源功率。當羽流撞擊頂棚后，運動方向發(fā)生改變，羽流溫度也隨著與火源中心線的增加而降低，即：r／H＞0．18時，溫度分布可由式（8）計算。根據(jù)對感溫火災探測器的理論分析，可以得到感溫火災探測器的探測時間隨與火源中心線距離的變化關系，如圖3所示。從圖3可以發(fā)現(xiàn)，當探測器距火源中心線2m時，探測器理論探測時間約為35s；當探測器距火源中心線6m時，探測器理論探測時間約為200s。與實驗結(jié)果相比，理論計算得到的結(jié)果明顯大于實驗結(jié)果，因此采用該理論來進行相關感溫火災探測器探測時間預測的結(jié)果偏于保守。2．2感煙火災探測器煙霧是早期火災的重要特征之一，感煙火災探測器就是基于這種火災特征，能夠?qū)馂漠a(chǎn)生的煙顆粒進行辨識的火災探測器。感煙火災探測器有各種各樣的形式，但最常見的是點式光電感煙火災探測器。這種探測器被廣泛用于住宅、商場、娛樂、倉庫等場所的火災探測。光電感煙火災探測器的原理是基于火災煙氣對光束的遮擋作用，當火災煙氣進入探測器腔體時，光束由于受到火災煙氣的遮擋，光路接收器上接收到的光強減弱，從而實現(xiàn)了光電信號的轉(zhuǎn)換。光電感煙火災探測器的響應時間與進入探測器腔體內(nèi)的火災煙氣量有關，但現(xiàn)有的火災模型并不能簡單地預測煙氣的分布。Brozovski研究發(fā)現(xiàn)，只有當感煙火災探測器附近的空氣流速達到某一臨界速度后，煙氣顆粒才能夠進入探測器感煙元件內(nèi)部，并很快使探測器觸發(fā)并報警。對大部分感煙火災探測器，臨界速度約為0．15m／s。Aplert同時發(fā)現(xiàn)，對于速度分布，在火羽流撞擊頂棚的影響范圍之內(nèi)，即r／H≤0．15時，速度分布可由式（9）計算。當羽流撞擊頂棚后，速度方向發(fā)生改變，羽流速度也隨著與火源中心線的增加而降低，即r／H＞0．15時，這時速度分布可由式（10）計算。基于這一理論，可以得到感煙火災探測器理論的保護范圍。根據(jù)上述分析，由式（9）和式（10）可以計算得到距火源中心線不同距離處的速度分布，如圖4所示。從圖4中可以看出，在這種工況下，據(jù)火源中心線20m范圍內(nèi)頂棚處速度都遠大于臨界速度0．15m／s，因此，從理論分析的角度，感煙火災探測器的保護范圍可以遠大于感溫火災探測器。但在實際的消防系統(tǒng)設計中，考慮到探測時間的影響，GB50116－1998《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》中規(guī)定了感煙火災探測器的最大保護半徑為5．8m。在這一范圍內(nèi)，感煙火災探測器都能較快速探測到火災。從實驗結(jié)果看，距離火源中心線5．5m處的感煙火災探測器僅需15s就能探測到火災，快于距離更近的感溫火災探測器；其他感煙火災探測器的探測時間也都在40s之內(nèi)。筆者對感溫火災探測器和感煙火災探測器的保護范圍進行了理論比較，感煙火災探測器的保護面積要遠大于感溫火災探測器，而感煙火災探測器的探測時間要明顯小于感溫火災探測器的探測時間。因此，在探測時間上感煙火災探測器比感溫火災探測器性能更優(yōu)。

3機械排煙系統(tǒng)啟動時間分析

防排煙系統(tǒng)的啟動時間通常應包括火災探測時間、報警延時時間和啟動延時。其中，火災報警延時時間和風機啟動延時時間在相關規(guī)范中已有較為明確的規(guī)定，而且這些參數(shù)都是系統(tǒng)可設置的參數(shù)。根據(jù)GB4717－2005第5．2．2．2條及GB16806－1997第4．2．4條規(guī)定，通過實驗測量與理論分析發(fā)現(xiàn)，所有的感煙火災探測器和感溫火災探測器都能在60s之內(nèi)探測到火災，在火災報警延時和風機啟動延遲時間總和設置不超過60s條件下，再考慮50％的安全系數(shù)，在層高不超過6m的建筑內(nèi)可以認為機械排煙啟動時間不超過180s。

4結(jié)論

篇8

關鍵詞GaN；肖特基結(jié)構(gòu)；紫外探測器；AlGaN

中圖分類號：TN23 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）12-0009-02

現(xiàn)階段，GaN紫外光探測器被認為是和藍光發(fā)光二極管、藍光激光器具有同樣作用的一種器具。早在20世紀末期，US就規(guī)定在寬禁帶半導體的生產(chǎn)目標，凡是壽命在1000 h的紫外光探測器和壽命為1000 h的藍光發(fā)光二極管、藍光紫光激光器都將成為GaN材料的主要研究對象。全球范圍內(nèi)已經(jīng)有很多個不同的國家對這種GaN紫外探測儀進行了各種結(jié)構(gòu)形式的探究和研制，如光電導結(jié)構(gòu)、p-n結(jié)構(gòu)、p-i-n、p-π-n結(jié)構(gòu)、肖特基結(jié)構(gòu)、MSM結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)構(gòu)等。在上面這些不同類型的探測儀當中，肖特基結(jié)構(gòu)由于具有勢壘高度高、回避p型等特征，成為業(yè)界最常使用的一種結(jié)構(gòu)類型，不過經(jīng)過一段時間的使用實踐我們也可以看到它有一個明顯的不足之處：很容易受到一些狀態(tài)的影響，筆者對此進行了專門的分析，詳細情況如下。

1結(jié)構(gòu)示意圖和結(jié)構(gòu)參數(shù)

圖1AlGaN肖特基型紫外探測器

圖1是GaN肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測儀結(jié)構(gòu)示意圖。20世紀末期的時候，就有專門的研究者對GaN的光電導性能展開了探究。在接下來的時間里，對于GaN基光電子器具的研究長時間受到下面兩個問題的困擾而不能順利進行下去：缺乏優(yōu)質(zhì)的單晶襯底材料（藍寶石襯底與GaN的晶格失配度很高）；找不到合適的措施對GaN完成p型摻雜這項工作。這項工作進行的步驟如下：用低壓（1.013×104 Pa）MOCVD方法在藍寶石（0001）襯底上生長六方相GaN，其他的幾種材料分別是三甲基鎵（TMGa）、氮源為高純氨氣（NH3）以及載氣為氫氣（H2）。在具體的研制過程中，用來對各種材料器件進行測試的一個APPS來自US的一所大學，通過這個軟件來完成模擬計算工作，通過這個工具我們可以完成對光伏特性的研究。在具體的測算過程中，主要的探究對象是AlGaN（在這里我們先假設Al組分約為15.1%）窗口層的數(shù)據(jù)會對器具產(chǎn)生一定的作用。第一步我們要在550.1℃生長一個低溫GaN緩沖層（buffer），厚度大概是20.1 nm，接下來我們要在1100.1℃生長高摻雜n型GaN外延層，厚度大概是1.1 μm，混合濃度為5.1×1018 cm-3；接著生長本征GaN外延層，厚度約為0.6 μm，電子濃度為1×10 cm-3。

在對該結(jié)構(gòu)類型的紫外探測儀的暗電流以及C-V特征進行檢測的時候我們使用的是HP4280檢測儀。通過該項檢測工作，最后我們可以得到該類型的紫外探測儀能夠產(chǎn)生的光響應曲線的類型。在具體的測試工作中我們使用到的光源為75 W的氙燈，它發(fā)出的光通過折射，返回進入單色器具，然后又反射到器具上。探測器串聯(lián)一個2 kΩ負載電阻，與電源形成一個回路，在它的作用之下獲取光電流信號，然后通過Si紫外探測儀來對目標進行確定，從而得到GaN肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測器的光響應曲線。使用的時間的長短是檢測體系光源使用過程中325.1 nm的He-Cd激光器，在對光線進行調(diào)整以后，由高速響應的Si紫外探測器測量得到光脈沖的上升時間約為2Ls。光線會照射到探測設備上，探測設備接2 kΩ負載電阻，示波設備與負載電阻設備遵循并聯(lián)的連接形式，從示波設備能夠看到探測設備的光信號波狀，從中可以獲得該紫外探測設備的響應所需的時間的長短。

2模擬計算結(jié)果與討論

2.1 新結(jié)構(gòu)與普通結(jié)構(gòu)器件的性能比較

一般情況下，一些比較普通的肖特基結(jié)構(gòu)類型的紫外探測設備中，表面態(tài)所引起的表面復合容易引起設備量子性能的變小，我們對不同的復合性能的結(jié)構(gòu)類型與比較常見的結(jié)構(gòu)類型的設備進行比較，發(fā)現(xiàn)它們之間在性能上的卻別。如圖2（a）、（b）所示，分別表示的是表面復合速度為1.1×107 cm/s，1.1×1010 cm/s時的結(jié)構(gòu)特點、一般的結(jié)構(gòu)類型，GaN紫外探測設備的響應光譜，在這種情況下，n型AlGaN層的薄厚是20.1 nm、載流子為1.1×1016 cm-3的濃度都可以看得出來，當表面復合速率為1.1×105 cm/s的情況下，不管是什么類型的結(jié)構(gòu)設備它的量子性能之間的區(qū)別性都沒有太大的顯現(xiàn)，同時其量子性能會隨隨著其波射的長度變化發(fā)生細微的變化，響應光譜很平；當表面復合速率為1×107 cm/s時，新結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了無論在長波、短波，新結(jié)構(gòu)的量子效率都高于普通結(jié)構(gòu)，但是兩者的響應光譜在短波處都有所下降；當表面復合速率為1×105 cm/s時，新的結(jié)構(gòu)體系與普通的結(jié)構(gòu)體系之間具有很大的區(qū)別性，新結(jié)構(gòu)器件的量子效率明顯高于普通結(jié)構(gòu)的探測器，涉及到的范圍值為331.1 nm到361.1 nm，該種類型的結(jié)構(gòu)體系的主要特點在于量子性能要比一般的性能好得多。

圖2

2.2 對該紫外探測器的暗電流和C-V特性的測試

根據(jù)上圖顯示的檢測體系，測量得到該紫外探測器的光響應曲線，這種類型的監(jiān)測體系使用的光源是75 W的氙燈，它所發(fā)出的光在經(jīng)過器調(diào)設備進行轉(zhuǎn)折調(diào)節(jié)以后射入單色設備，接著又反射到探測設備上，探測設備連接著2 kΩ負載電阻，和與電源共同形成一個回路系統(tǒng)，通過負載電阻取得的光電流信號，在通過Si紫外探測設備進行目標的明確以后，我們可以獲得GaN肖特基體系紫外探測設備的光響應曲線。響應時間檢測體系會讓光源為325.1 nm的He-Cd激光設備，該設備產(chǎn)生的光線經(jīng)過斬波設備調(diào)節(jié)以后，由高速響應的Si紫外探測器測量得到光脈沖的上升時間約為2Ls。

2.3 時間響應依賴于肖特基接觸面積、材料的摻雜和遷移率

在響應性能方面肖特基二極管具備一定的平滑性，適于寬帶光電探測器，響應效率的最大值要受到半透明頂部接觸的光反射狀態(tài)的限制。最初研制出來的肖特基GaN光電探測設備使用的是Ti/GaN二極管，通過這一點我們可以看到主要的限制范圍僅僅為20，而其具體的響應性能為130.1 mA/W，有專門的研究人員采用的是5nmPd在n型GaN上制成肖特基二極管，響應性能為180.1 mA/w，在RC電路的限制之下，反向偏壓為-1.35 V時，等效噪聲功率為4.0nw；E.Monroy等人。使用MOCVD該項工具的時候在藍寶石襯底上制備Au、Ni及半透明性質(zhì)的Si：AIGaN肖特基光電探測設備，最后的檢測結(jié)果顯示響應性能和設備尺寸與肖特基金屬不存在任何關系，AlGaN肖特基光電探測設備的響應性能在零偏壓的情況下是29.4 mA/W，通常情況下為14.1 ns，具有相同作用的噪聲性能為41.5nw。為了研制快速反應設備，可在未摻雜的頂層用肖特基接觸，在重摻雜的底層用歐姆接觸發(fā)展垂直結(jié)構(gòu)。

3結(jié)論

在研制藍光紫光和紫外光大功率短波長耐高溫設備這一項上，GaN材料已經(jīng)取得了一定的進步，GaN紫外探測設備現(xiàn)階段仍然處在研究過程中，這對于波長超過365.1 nm的可見光和紅外光不具有任何特殊的影響，但是對于那些波長不夠長，短于365.1 nm的紫外光就能夠產(chǎn)生很大的作用，能夠提高探測設備的靈敏性。目前主要面對一個問題還是材料問題，所以只要能夠找到合適的方式解決這個問題，那么固態(tài)紫外探測設備依靠它本身具備有的強大的特點將可以快速替代大部分的真空紫外探測設備，并能推廣其使用范圍。

參考文獻

[1]周梅，左淑華，趙德剛.一種新型GaN基肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測器[J].物理學報，2007（09）：5513-5517.

[2]劉萬金，胡小燕，喻松林.GaN基紫外探測器發(fā)展概況[J].激光與紅外，2012（11）：1210-1214.

[3]王俊，趙德剛，劉宗順，等.GaN基肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測器[J].半導體學報，2004（06）：711-714.

篇9

[關鍵詞]火災；報警系統(tǒng)；故障

中圖分陳類號：TU892 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）34-0211-01

在各種災害中，火災是最經(jīng)常、最普遍地威脅到公眾安全和社會發(fā)展的主要災害之一。它威脅著人們的健康、生命和財產(chǎn)安全，一旦引發(fā)火災，就能使成千上萬的財產(chǎn)瞬間變?yōu)榛覡a，其所造成的損失約為地震的5倍，僅次于干旱和洪澇災害。因此火災監(jiān)測預防工作已變得日益緊迫，及時尋找預防火災的有效方法。當前市面上的火災報警器種類很多、產(chǎn)量很大、通用很廣，但是由于傳統(tǒng)火災報警器本身的局限性、還有其只能對部分區(qū)域?qū)崿F(xiàn)報警，無法實現(xiàn)其整體聯(lián)動，現(xiàn)在越來越多廠家更加趨向于火災報警系統(tǒng)的研制。下文將對火災報警系統(tǒng)的相關內(nèi)容進行詳細的論述。

一、火災報警系統(tǒng)的概述

1.火災報警系統(tǒng)的組成

火災報警系統(tǒng)，一般由火災探測器、聯(lián)動單元和控制器三部分組成。由火災探測器首先探測到火災的萌芽而后通過聯(lián)動單元傳輸至控制器分析其形勢從而實現(xiàn)是否報警。火災報警系統(tǒng)除了具有預防報警之外，還有遙控檢測功能，它能夠根據(jù)總臺的監(jiān)測預防的要求而有所對其功能模塊進行遠程調(diào)節(jié)。

2.火災探測器的分類

火災探測器是火災報警系統(tǒng)的現(xiàn)場探測部件，它的好壞直接關系到整個系統(tǒng)是否正常運行，它是整個系統(tǒng)最為重要的部件，是識別火災是否發(fā)生的專門儀器。在發(fā)生火災時，探測器通過把火災發(fā)生時產(chǎn)生的各種非電量參數(shù)（如煙、氣體濃度等）轉(zhuǎn)化成電量參數(shù)從而得到統(tǒng)一測量參數(shù)，然后再傳送給控制器。其特點是實時性，準確性。其能夠?qū)崟r跟隨各種非電量參數(shù)的變化而變化。火災探測器根據(jù)火災發(fā)生時所產(chǎn)生的物理現(xiàn)象可以分為：感溫型、感煙型、圖光型、感聲型、氣敏型五大類。在日常生活中我們常用的火災探測器主要有感煙型、感溫型、感光型、可燃氣體型、復合型五大類。

第一，感煙型火災探測器

火災發(fā)生前兩個階段會產(chǎn)生大量氣溶膠和煙霧。早期階段的火災最重要的特征之一是產(chǎn)生很多煙霧，感煙型火災探測器是通過對可見的或不可見的煙霧粒子濃度的探測做出響應的儀器，其能夠把探測范圍的煙霧濃度變化轉(zhuǎn)換為相應的電信號以實現(xiàn)報警。感煙型火災探測器可以分為離子感煙型探測器和光電感煙型探測器。其中離子感煙型探測器是利用煙霧對具有放射性性質(zhì)的镅241的影響，從而通過檢測電路檢測其反應，并做出響應。但是由于含有放射性物質(zhì)，在一定程度上會污染環(huán)境，不利于彩色環(huán)保。光電感煙型探測器是基于煙霧粒子對光線產(chǎn)生散射、吸收原理而做成的煙霧探測器。

第二，感溫型火災探測器

在火災起火燃燒過程中會產(chǎn)生大量的熱量，使周圍的溫度急劇升高。通過對溫度變化轉(zhuǎn)換為電信號從而可以得到所測量范圍的溫度參數(shù)所作出響應的探測器就是感溫型火災探測器。根據(jù)測量依據(jù)的不同，可以把感溫型火災探測器分為定溫型、差溫型和差定溫型三種類型。

第三，感光型火災探測器

火災燃燒時會產(chǎn)生火焰，并伴隨著發(fā)射出各種輻射光線。根據(jù)所探測火焰輻射的光線不同，感光型火災探測器可以分為兩大種：一種對波長較長的光輻射敏感的紅外光輻射探測器，另一種對波長較短的光輻射敏感的紫外光輻射探測器。

第四，可燃氣體火災探測器

在火災起火燃燒的過程除了會產(chǎn)生煙霧、熱量、光三種產(chǎn)物外，還會產(chǎn)生多種可燃氣體?？扇細怏w火災探測器是對探測的單一或者多種可燃氣體濃度做出響應的探測器。

第五，復合型火災探測器

復合型火災探測器即使能夠?qū)煞N或兩種以上的火災參數(shù)做出響應的探測器。現(xiàn)在市面上常用地復合型火災探測器主要有有煙溫復合型探測器，煙溫氣三復合型探測器，光電、離子、感溫三復型合探測器等。

二、火警與故障處理方法的分析

1.火警的處理方法

第一，當發(fā)生火警時，首先應按“消音”鍵中止警報聲。當班員工佩戴好發(fā)毒面具等勞動保護，根據(jù)控制器的報警信息，趕往現(xiàn)場查看原因。確認是否有火災發(fā)生；若確認有火災發(fā)生，應根據(jù)火情采取相應措施：疏散人員；打報警電話等。

第二，若為誤報警，應采取如下措施：

檢查誤報火警部位是否有較大的灰塵、水蒸氣、溫度較大、溫度劇烈變化、氣流大、有較大的物體在移動等，確認是否是由于人為或者其它因素造成的誤報。

若確認現(xiàn)場是誤報，立刻回到控制室按“復位”鍵，使控制器恢復正常狀態(tài)；如果是有規(guī)律的發(fā)生誤報，報相關人員維修。

2.故障的處理方法

第一，如果是主電電源發(fā)生故障或停電時設備自動切換到“備電”工作，處于充滿狀態(tài)的備電可工作8小時，“備電”工作超過8小時后，應關閉主/備電源開關，否則容易造成備電電池損壞。設備正常運行時主/備電要同時工作，若關機主/備電必須同時關。使用過的備電供電以后，需要盡快恢復主電供電，并及時給備電充電48小時，以防備電損壞。

第二，如果是系統(tǒng)發(fā)生故障，應及時報維修人員維修，若需要關機，應做好故障發(fā)生的所有記錄。

第三，如果為現(xiàn)場設備故障，也應及時報維修人員維修，如因特殊原因不能馬上排除的故障，可利用系統(tǒng)提供的屏蔽功能將故障暫時屏蔽，待故障排除以后再將設備恢復。

三、火災報警器的日常維護與檢修

1.每日檢查和試驗

值班人員每日在交接班時應對火災報警控制器的下列功能進行檢查和試驗，并按要求填寫相應的記錄?？刂破鲌缶詸z功能；消音、復位功能；故障報警功能；火災優(yōu)先功能；報警記憶功能（打印機能否正常工作）；主、備電源自動轉(zhuǎn)換功能；屏蔽、隔離設備情況。

2.季度檢查和試驗

每季度應檢查和試驗系統(tǒng)的下列功能，并按要求填寫相應的記錄。

探測器報警功能：用探測器試驗器或其它方法對火災探測器進行加煙、加溫等試驗。手動火災報警按鈕試驗；火災顯示盤、火災警報裝置的聲光顯示；對主電源和備用電源進行1-3次自動切換試驗。

3.年度檢查和試驗

每年應用專用檢測儀器對所安裝的全部探測器和手動報警裝置試驗至少1次，并按要求填寫相應的記錄。

4.探測器的清洗

感煙火災探測器投入運行2年后，應每隔3年至少清洗1遍。清洗時應由有相關資質(zhì)的單位人員進行。

四、結(jié)束語

綜上所述，正確使用和維護火災報警系統(tǒng)，不僅能降低系統(tǒng)的故障率，減少誤報警，同時還能延長系統(tǒng)的使用壽命，切實提高火災報警系統(tǒng)運行的可靠性。另外，要提高相關人員的應急反應和處置能力，真正發(fā)揮好火災報警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和控制初期火災的作用，從而降低火災的發(fā)生幾率，促進生產(chǎn)的安全運行。

參考文獻

[1] 徐曉虎，鄭欣，趙海榮，許開立，張培紅.火災自動報警系統(tǒng)可靠性研究[J].安全與環(huán)境學報，2012（3）.

[2] 馬鑫，黃全義，疏學明，趙全來.新型無線火災報警系統(tǒng)的設計與應用[J].消防科學與技術(shù)，2011（1）.

篇10

關鍵詞：溢油探測；紫外熒光；溢油厚度；背景光屏蔽

引言

我國是一個河流眾多的國家，如果把我國的天然河流連接起來，總長度可達43萬公里。然而在這樣豐富的水資源背景下，不容忽視的是由于各種原因所帶來的河流污染，惡意的偷排漏排，油品存儲與運輸中的泄漏，都危害著水資源的安全，特別是飲用水源的安全。油污染事故危害時間長，影響范圍廣，給沿岸生產(chǎn)、生活帶來巨大的經(jīng)濟損失，也給河流及海洋生態(tài)環(huán)境造成極大的破壞，生態(tài)恢復困難。及時發(fā)現(xiàn)溢油的存在并預警對水資源的保護具有重要的意義。

1 水面溢油探測方法

從探測方法的角度討論，目前可用于溢油探測的方法有5類，分別為：（1）被動紅外遙感；（2）被動紫外遙感；（3）微波輻射遙感；（4）機載雷達遙感；（5）紫外熒光遙感[1]。

被動探測方法的特點是操作簡單，但是虛警率較高，并且易受氣候影響，提供的油膜信息較少，目前主動遙感分為兩大類，雷達遙感與紫外熒光遙感，前者主要用于大面積海域的溢油檢測，載具通常為飛機，造價昂貴但覆蓋面積廣，分辨能力強。紫外熒光遙感主要特點是體積小，成本低，適用于定點監(jiān)測，測量精度可達微米級厚度的油膜（0.3μm），并且可以探測海岸線以及冰面上的油膜。

2 激發(fā)光源的選擇

從激發(fā)光源的角度討論，目前常用的激發(fā)光源有以下三種。

目前實驗室中常用的激發(fā)光源為激光光源，因為光源無需濾波，準直擴束后即可發(fā)射到溢油表面，激發(fā)熒光的量子效率較高，相應的獲得的熒光光譜也相對準確，如果利用光譜特性來分析區(qū)別油膜的種類，該光源更適用于這樣的定性實驗。

氙氣燈是目前較為成熟的工作光源（例如InterOcean 公司研發(fā)的SS300 溢油探測系統(tǒng)），工作時需要保持35v的穩(wěn)定工作電壓，而觸發(fā)電壓則需要瞬間到達35kv。由于這種光源光強度高，相應的激發(fā)熒光的強度也較高，在利用200nm-300nm的紫外光源照射柴油及油時，可得到熒光發(fā)射光譜，熒光波段主要集中在400nm-600nm[4]。

由于氙氣燈的發(fā)光光譜全覆蓋可見光波段且在熒光波段也有很強的發(fā)射光譜，故其在溢油表面的反射光也形成了一種背景光干擾，使用該光源時對背景光的屏蔽要求很高。

LED是一種新型光源，其特點是光強穩(wěn)定性高，啟動電壓為0.7v 耗能低，噪聲小，目前作為一種新型光源正用于實驗當中，隨著LED功率的不斷提高，光強增大，其優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)，LED將替代傳統(tǒng)氙氣燈，作為激發(fā)光源使用。

3 望眼鏡系統(tǒng)的背景光屏蔽

從屏蔽背景光的角度討論，由于背景光在整個探測過程中始終存在，并且強度隨日光的改變而變化，同時光電探測器本身的暗電流與散粒噪聲也對實驗的結(jié)果造成一定的影響，所以背景光的屏蔽可分為兩部分，（1）反射式望遠鏡遮光結(jié)構(gòu)的設計。（2）光電信號的采集與處理。常見的反射式望眼鏡有牛頓系統(tǒng)、卡塞格林系統(tǒng)、格雷戈里系統(tǒng)等，采用反射式望遠鏡的優(yōu)勢在于其主鏡與副鏡的焦距相互重疊，使得鏡筒的長度縮短，實驗中我們采用卡塞格林望遠鏡系統(tǒng)，其便于垂直水面觀測目標區(qū)域，望遠鏡系統(tǒng)遮光結(jié)構(gòu)分為三大部分[5]，其屏蔽作用歸納如表3。

穩(wěn)壓電路及信號采集電路的設計是屏蔽背景信號的關鍵，首先應設計穩(wěn)壓電源，為光電探測器、集成運放等元件提供穩(wěn)定的工作電壓。其次在探測系統(tǒng)中外加反向偏壓的PIN光電二極管將探測到的光信號轉(zhuǎn)化為光電流，其中包括直流光電流和交流光電流，分別通過電感與電容傳輸，在取樣電阻上呈現(xiàn)電壓差，直流分量隨入射光強度變化而變化，反應入射光強度的大小，噪聲光電流通過電容傳輸，從而達到降低噪聲的目的。

4 紫外熒光探測溢油實驗

實驗采用波長為365nm的LED紫外光源作為激發(fā)光源，對光源進行濾光，紫外光垂直照射在油膜表面，在暗室環(huán)境下分別探測，機油、汽油、食用油的熒光強度，對照組為純水，如圖1。

由于探測器及激發(fā)光源放置高度與位置的不同，會導致數(shù)據(jù)的整體變化。在實驗中為了保證激發(fā)強度以及探測效率，設定探測器與光源等高平行，互不遮擋。

由于探測器距離油面垂直距離越遠，探測光強越弱，實驗選定探測器距離油膜5cm作為探測高度進行實驗，如圖2所示，在探測器中，光強的變化可以直接反應為光電流的大小，而電流通過取樣電阻產(chǎn)生電壓差值，通過讀取取樣電阻兩端的電壓值則可以判斷光強的大小，光強與電壓值成正比[6]。實驗中，探測純水的電壓值為激發(fā)光在水面反射后的光強。

在實驗室環(huán)境下，即有背景光的條件下，不改變其他測量條件，再次探測不同油類的電壓值。如圖3所示，此時探測純水的電壓值為0.0087v，其中包括背景光與激發(fā)光源的反射光。此時背景光的電壓值為0.0040v，而通過照度計探測到背景光的強度為45.6lx。由此可見，通過改變?nèi)与娮璧闹导纯墒固綔y電壓值與光強近似相等[7-8]。

通過反復實驗，對比實驗數(shù)據(jù)可以得出如下結(jié)論。

（1）探測器與光源位置的變化將整體改變實驗數(shù)據(jù)。