光学应用技术范例(3篇)

光学应用技术范文

关键词：高职教育；虚拟实验；光纤熔接

1前言

高职教育就是要培养过硬的实践技能，培养一技之长，实现就业零过渡。通信事业日新月异，《光纤通信》作为通信专业主干课程，近年来也得到了长足发展，培养学生操作能力，掌握光纤技能对于培养高级应用型通信人才有十分重要的意义。光纤通信实践教学中使用的光纤熔接机和OTDR（光是域反射计）等仪器设备都比较昂贵，技术又更新很快。一般院校不会配置很多，这些设备相对学生数量而言是远远不够的，那么人均学生实践时间就更少了。使用虚拟实验辅助实践教学可以提高设备使用效率，实现更好的教学效果。

2虚拟实验

虚拟实验是通过利用计算机输入操作，在计算机上用各种设备模拟虚拟的仪器代替实际操作中的实验仪器设备，再按照实验目的，原理和所需实验仪器组装成一套虚拟的完整的实验系统，并在此系统上进行实验操作和完成实验[1]。我们选用了Flash制作矢量图和动画、用Javascript脚本实现交互，dw编辑网页。制作好的课件安装在服务器，学生在机房里可以通过网页进入虚拟实验操作虚拟仪器，完成实验[2][3]。建立基于网络的虚拟实验室，用虚拟实验配合实验教学不仅可以降低实验成本，还可以提高学生的动手能力和教学效果。以下以光纤的熔接课程为例，具体过程如下：所需设备，工具，材料：光缆熔接机，光纤切割刀，光纤剥线钳，酒精泵，脱脂棉（或无尘纸）第一步：去涂覆层——光纤开剥去掉涂覆层包括去掉二次涂覆层(尼龙)和一次涂覆层(硅树脂)。去掉二次涂覆层可使用光纤剥线钳等工具。一次涂覆层和光纤结合得较牢固，采用机械方法剥离很困难，也容易损坏光纤，所以采用浸透无水酒精或丙酮的纱布（棉球）多次擦拭的方法，如果涂覆层去除不干净会影响光纤切割时端面效果。剥除光纤涂敷层长度大约35mm—50mm。图1光纤熔接课程主界面图2光纤熔接过程第二步：光纤切割光纤的接续，其关键在于光纤端面的制备。光纤端面平滑，没有毛刺或缺陷，熔接机很容易接受确认，并能做出合格的接头，若光纤端面不合格，熔接机会拒绝工作，或者接头损耗很大。切割光纤时，使用端面切割刀要做到切割长度准、动作快、用力巧，确保光纤是被拉断的；取出光纤时，确保端面不碰伤，要避免光纤碰到任何物体。使用切割刀切割光纤时，约保留16mm左右。切割机价格昂贵，要严格按照规程来操作。第三步：光纤接续熔接前光纤的处理对熔接损失值有直接影响，因此熔接前必须留意光纤端面是否切割良好、V型槽是否干净。纤熔接机能自动推定光纤端面位置，自动对芯熔接，通过垂直和水平摄像机画面，可以从两个方向观察光纤的对芯和熔接情况。熔接完成后，熔接机通过图像根据芯轴偏差和倾斜角度估算出熔接损耗，然后在屏幕上显示出来。光纤接续虚拟实验的三种模式：1.演示模式：按操作步骤演示，并配有语音和文字讲解和操作注意事项；2.手把手教学：学生按步骤操作，点击提示时可以单步演示；3.操作模式：学生按步骤操作，没有讲解提示，如果操作错误或操作位置不正确则会提示错误信息。比如光纤切割时长度不规范时会提示：“切割长度不规范应该是16mm左右，请注意V型槽上的刻度！”直到光纤放置到正确位置。

3结论

学生在虚拟平台上练习，掌握后再使用设备操作，虚拟实验与真实实验相结合，可以提高实验教学的效果，提高效率。光纤虚拟实验不仅每年辅助完成学院通信及相关专业的实验、实训和光纤技能鉴定，同时也是我院省级精品课《光纤通信精品课程》中的一部分。经过多年的使用感受如下：1．变相增加设备数量，节省资金2．有助于培养学生的实验技能，提高学生兴趣3．有利于学生快速熟悉操作步骤和注意事项，规范动作。4．可以减少学生分组实验等待的时间，更有效地利用设备5．减少设备使用损耗，节省维护费用6．光缆现场的施工教学场景如果用Vr（虚拟现实）实现，效果更佳。

参考文献

[1]陈传波，张立峰，陈平南一个远程虚拟实验教学平台的研究[J].华中科技大学学报，2002,12(30):12-14

[2]李凌云.基于三层体系结构的网络虚拟实验系统的设计与开发[D].浙江师范大学,2006

[3]刘艳玲.基于Flex的中学化学虚拟实验系统的设计与实现[D].东北师范大学,2010

光学应用技术范文篇2

关键词：三维建模教学光电设备模拟训练

中图分类号：G71文献标识码：A文章编号：1672-3791（2017）01（c）-0144-03

Abstract：Withvirtualthreedimensionmodelingtechnique，thispaperaimtosolvetheconflictoflimitedteachingdeviceandtrainingtimeinthecourseofoptoelectronicdeviceteachingwhichisconsiderablydifficultforjuniorcadet.Applicationrequirementsofthistechniqueandprocessofdesigninganddevelopingareintroduced.Finally，thistechniqueisusedtosimulatetroubleshootingtrainingofoptoelectronicdevice.

KeyWords：Threedimensionmodeling；Teaching；Optoelectronicdevice；Simulationtraining

随着装备信息化程度的不断提高，基于前沿探测技术和干扰技术的光电设备越来越多地得到应用。光电设备具有功能模块单元多、光路结构精密以及装配连接复杂等特点，因而对光电设备的教学训练提出了更高的要求。

目前士官技师作为装备和技术保障的一线人才，存在着专业领域较窄、知识面不够宽广、前沿技术了解不够等突出问题。由于光电设备对光电技术原理基础要求较高，士官技师对于新型光电装备普遍不熟悉、不敢用、不会用，因而光电设备相关的院校教学和任职培训面临任务紧、需求大的现实要求。针对上述矛盾需求，该文提出采用虚拟三维建模技术来解决光电设备教学中所面临的现实难题。

1虚拟三维建模技术在光电设备教学中的应用需求分析

目前对于光电设备教学培训面临着较大困难，主要表现在如下几个方面。

（1）目前使用的光电设备普遍价格昂贵，配发供教学使用的数量有限，学员在校学习期间安排的操作使用课时较少。在岗技师的装备学习往往仅凭借设备技术说明书和相关培训文档，在没有系统教学和指导的条件下，在岗位工作中重新学习认识设备单元及其器件，降低了学员培养的效益。

（2）光电设备属精密仪器设备，其中的光路和光学器件精密复杂，且一般需要密封安装，难以进行实物拆开单元讲解。而从事技术保障岗位的士官技师，对于设备实物特别是内部单元结构认识较浅，难以判断故障及其成因，因而无法对设备进行修理和有效维护。

（3）教学参考资料往往是机械设计二维平面图纸，对于复杂结构的光电设备没有空间可视性，教学使用不直观，也不便于空间想象力差的学员理解。而任职培训课时紧、信息量大，难以在有限的课堂教学时间内，达到使学员深入透彻理解前沿技术和设备的教学效果。

（4）教学训练缺乏对抗性和实战情景。通过虚拟技术虚拟对抗目标和对抗手段，可以设置交互性较强的对抗训练内容；立体维度包含声光视觉效果的情景能够有效地模拟实战环境，促进学员实战环境的认知和适应性。

随着虚拟现实、三维建模和仿真交互等技术的不断发展与应用，在传统课堂的演讲式教学方法基础上，辅以各种形式的现代教育技术，正逐步形成新的教学手段。采用计算机虚拟三维建模技术可以克服目前教学实装少、缺口大的问题，同时三维模型使得教学的内容更直观、更具启发性，虚拟现实技术还可以有效地帮助学员进行操作维护训练和对抗训练，因而可以有效地提高教学授课的效率与操作训练的质量。

2光电设备虚拟三维模型设计开发与实现

这里以光电设备配电箱为例，介绍虚拟三维模型教学库的设计开发与实现过程：采用SolidWorks和CAD等建模软件建立设备单元与环境单元模型库（包括该配电箱的按钮、液晶屏显示、空气开关、拨动开关单元等），根据该设备结构以及训练科目要求采用虚拟现实软件3D-quest建立原型模型，然后添加设备运行数据以及环境和视觉合成数据到虚拟引擎中（如按钮和空气开关的拨动以及屏幕的数码显示等），最后采用桌面式虚拟现实集成系统来模拟设备工作状态，通过系统调试后，将不同的训练科目以及相关的数据进行存储归档便于后续的开发和应用，即可完成光电设备教学三维模型库的开发，如图1所示。

根据该开发流程进行光电设备配电箱的设计开发效果如图2所示。基于该模型即可以直观地进行该配电箱结构和功能模块以及操作流程的讲解，并可以结合3D-quest等虚拟现实软件引擎进行开关机流程及运行操作训练，使学员在虚拟模拟器上熟练掌握装备的操作要领。

3模拟训练光电设备内部故障维修

采用虚拟三维模型技术并结合虚拟引擎可实现设备故障及维护维修训练。通过在光电设备各个单元的数据库中建立较为典型和常见的故障现象，在虚拟环境下利用动画视频、声音合成、仪表指示、对话框提示等方式来模拟操作维护及其效果，通过反复自主训练使学员能够掌握光电设备故障现象和排除方法的一般规律和特点。

光路传输装置一般结构复杂精密，表面密封，难以进行拆卸练习。图3为光路传输装置的虚拟三维模型，通过虚拟三维模型来模拟其详细的内部结构，使学员通过模型熟练掌握设备单元的内部结构及其主要特点，可模拟其中光电器件单元装配和维护的顺序、方法以及注意事项，通过反复自主的训练使学员掌握拆卸方法、器件特点以及维护要领。

如图4所示，可对其中的电机及轴连接部件设置故障现象并进行分析排故训练，通过模拟训练，可以熟练掌握设备各功能单元的常见故障现象及处理方法，从而能有效判断故障成因并进行针对性的修理和日常维护。

4结语

针对目前光电设备教学中存在的教学条件限制与岗位任职能力要求之间的矛盾问题，提出了采用虚拟三维模型技术来进行光电设备的教学和模拟训练，有效提升了教学质量和学员岗位任职能力，为培养学生成为光电设备保障和维护技师打下良好基础。

参考文献

[1]涂望明，魏友国，谢存，等.可视化教学系统在装备教学中的应用[J].科技创新导报，2008（30）：244-245.

[2]胡亚敏，邓斌，方其庆，等.装备教学中分布式交互模式的设计[J].空军预警学院学报，2014，28（6）：447-450.

[3]胡晓琴，李晓峰，焦晓丽.视频反馈在士官雷达装备教学中的应用[J].空军预警学院学报，2014，29（4）：307-309.

[4]周建钊，王斌，胡成贺.虚拟现实技术在机械课程教学中的应用[J].机械管理开发，2011（3）：177-183.

[5]张平霞，朱永强.虚拟现实技术在《汽车造》教学中的应用研究[J].拖拉机与农用运输车，2010，37（2）：78-79.

[6]郭光立，段雪涛，刘万强，等.采用三维软件Solidworks的工程图学教学实践[J].科技资讯，2009（32）：149-150.

[7]印松，童梁，陈竞新，等.基于Solidworks的机器人离线示教方法[J].上海电机学院学报，2012，15（2）：111-114.

光学应用技术范文

[关键词]化学发光免疫分析技术；研究进展；应用

章编号：1004-7484（2014）-03-1787-01

化学发光免疫分析起源于1977年，化学发光免疫分析主要利用了化学发光测定技术和免疫反应，化学发光测定技术有着非常高的灵敏性同时免疫反应有着非常高的特异性，通过两者的结合使得化学发光免疫技术成为现今最新的免疫分析技术。化学发光免疫分析技术较其他免疫分析技术而言拥有着高灵敏度、价格低以及操作简便等多种优点，正因为这些优点使得化学发光免疫分析技术被广泛的运用。

1化学发光免疫分析技术的基本原理

化学发光免疫分析最关键的步骤就是化学发光以及免疫，免疫分析技术就是对分析的抗原进行标记，而化学发光分析技术就是对所产生的微观反应进行检测，以此来达到分析的目的。免疫分析就是利用抗原与抗体之间的特异性结合所产生的明显现象来检测所检测物质，而采用标记免疫分析就是通过对抗原进行放射性的标记，这样就能够更好的检测微观物质所发生的化学反应[1]。化学发光技术则是化学反应中的一种现象，化学反应必然伴随着能量的迁移，而具备能量的分子为了达到稳定的状态就要释放多余的能量，能量则是通过光形式释放出来，对所发出的光和能量迁移进行分析便可以知道内部所发生的化学变化。

2化学发光免疫分析技术的应用

由于化学发光免疫分析技术不仅拥有较好的灵敏度以及较高的自动化程度，而且其还有较高的精密程度，所以得到了较多的应用。化学发光免疫分析技术在兽医学、临床医学以及食品分析中都得到了相当多的应用，下面将进行详细介绍。

2.1化学发光免疫分析技术在兽医学中的应用化学发光免疫分析技术在兽医学中的应用还处于早期阶段，因此没有得到较多的应用。主要原因则是化学发光免疫分析技术在兽医学的应用中会跨越化学、兽医以及生物学科方面的知识，而这样加大了化学发光免疫分析技术的应用难度，因此没有在兽医学中得到较多的应用。但是化学发光免疫分析技术仍然是兽医学中一项疾病快速检测的方法，即通过化学发光免疫分析技术可以精准快速的判定动物所发生疾病的原因，而且通过这项技术的运用还可以监测动物体内的疾病发生概率[2]。化学发光免疫分析技术在我国没有较多的应用到兽医学中，而且技术也没有国外先进，这进一步制约了化学发光免疫分析技术在我国的应用。国外化学发光免疫分析技术在兽医学中的应用较多，比如国外利用化学发光免疫分析技术来进行动物肠道病毒检测试验、猪肉中沙门菌抗体检测以及评价胰岛素浓度对奶牛繁殖性能的影响，并且取得了较好的成果。

2.2化学发光免疫分析技术在临床医学中的应用化学发光免疫分析技术在临床医学中有较多的应用，比在兽医学中的应用要更加广泛，而且在临床医学的应用中非常重要。美国通过对化学发光免疫分析技术进行改进，使得其具备更好的灵敏性以及精准性，现今化学发光免疫分析技术在临床医学中主要用来检测甲状腺系统、性腺系统、血液系统以及心血管系统中激素浓度。后来有科学家利用金刚烷衍生物在碱性磷酸酶的条件下可产生长时间辉光的特性将其运用到化学发光免疫分析技术中，即通过碱性磷酸酶来作为标记物，完善后的化学发光免疫分析技术科用来检测心脏病、传染病、糖尿病以及过敏症状，另外还可以用于血液系统和胰岛素的检测中。现今将化学发光免疫分析技术运用的最好的就是Roche公司，其所创造的ECL分析系统可以检测到及其细微的反应信号，并且特异性反应极为强烈，操作过程也非常快捷。

2.3化学发光免疫分析技术在食品分析上中的应用现今食品安全已成为人们越来越关注的问题，检测食品中含有的违规成分也有一定的难度。但是通过化学发光免疫分析技术的运用可以快速精确的测定食品中违规成分的含量，使得食品检测部门可以更好的测定食品中含有成分的含量。化学发光免疫分析技术可以用于鸡肉样品中CAP的检测以及牛奶中黄曲霉毒素的检测，国外科学家还利用化学发光免疫分析技术来测定牛奶、牛肉以及鸡蛋中肉毒梭菌毒素A的含量，由于化学发光免疫分析技术有着较高的灵敏度，所以所测定的结果非常准确，而且极大的节省了测试所需要的时间[3]。YangM等科学家将增强型化学发光免疫检测技术以及电荷耦合器件结合起来创造了检测食品中葡萄球菌肠毒素B的技术，其灵敏度非常高、方法实用而且检测成本非常低。

3化学发光免疫分析技术的新研究进展

3.1新的标记物化学发光免疫分析技术运用的重点就是检测内部微观化学反应的情况，而为了达到更好的检测效果就需要发光物质发光时间更加持久发光更加明亮，而这可以通过标记新的标记物来得以实现。各国科学家都致力于研究标记物的发光时间以及发光强度，标记物发光需要特定酶的催化，这需要科学家通过长时间的实践才能够证明哪一种标记物在哪一种酶的催化下才能够达到长时间的发光以及高强度的发光，另外对于标记物发光过程还需要较高的稳定性。目前科学家通过大量实验得到luminol-H2O2在HRP2A的催化下可以发出高强度而且长时间的光，而且发光的稳定性非常好。化学发光免疫分析技术能够快速、灵敏、精准的测定非常细微的物质含量，对于医学检测以及食品安全检测都有着较多的应用，通过不断的研究会使得该技术得到更广泛的运用。

参考文献

[1]魏光伟，余永鹏，魏文康.化学发光免疫分析技术及其应用研究进展[J].动物医学进展，2010-03-20.

[2]农天雷.常用化学发光免疫分析技术及其特点[J].现代医药卫生，2011-07-30.