光電安全認證及安全應用中的關鍵技術研究

翟瑞占++李英杰++李海明

光電技術在工業、農業、電信、醫療、偵察、測量等領域都有著廣泛應用，比如光電器件主要應用在設備上。光電設備的安全性設計非常重要，這也就對其使用的光電器件提出了要求，為保證設備的安全，設備制造商通常要求光電器件按照相關標準進行安全認證。本文簡要概述了光電安全認證及安全應用中的關鍵技術。

【關鍵詞】光電 安全認證 安全應用

光電安全認證是安全生產機制能夠正常執行的基礎和關鍵所在，是光電設備安全性設計的關鍵一環。為了更好地營造一個良好、安全的生產環境，有必要將光電安全認證作為整個安全體系的基礎，并研究其應用的可靠性和安全性，以保證設備的安全，使其符合安全運行要求和相應的監管要求。在光電安全認證中，開展實效分析，分析應到元件級而非部件級，根據元件失效機理提出改進或加工方案，提高設備可靠性。

1 光電安全認證的關鍵技術

1.1 型式試驗

將150個同類型的光電器件作為試驗樣品，其分為5組，每組樣品單獨進行測試。分組1進行環境安全試驗，即檢測外界環境比如溫度、壓力、聲音、適度的變化，一方面，檢測外部環境是否超過設備所能承受的最大變化，另一方面，消除外界環境對光電信號采集的影響；分組2進行輸入安全試驗，分組3進行輸出安全試驗，使光電器件在最大耗散功率下工作，檢驗光電器件內在安全性和可靠性；分組4進行阻離電阻試驗，分組5進行針焰試驗，并按照標準測量光電器件外部電氣間隙和爬電距離。其中，分組1、2、3試驗前，要首先對樣品進行視檢、參數測試、局部放電等，試驗后則要進行最終測試。

1.2 非破壞性試驗

非破壞性試驗是例行試驗的一種，是在標準規定下，進行出廠試驗、現場進行交接試驗、運行中定期進行試驗，在流程中發現光電器件可能存在的性能指標或質量方面的問題，從而加以糾正。針對光電器件開展的非破壞性試驗包括參數試驗和局部放電。試驗報告或記錄是進行光電產品開發、制造和交付管理的可追溯信息。

1.3 破壞性試驗

破壞性試驗指的是需破壞樣品后才能進行試驗，或是在試驗過程中受樣品被破壞或消耗的試驗。每個季度在一批產品中隨機抽取的一些部件上進行試驗，包括視檢、參數測試、局部放電、耐焊接熱、隔離電阻等。

1.4 無損光電檢測技術

隨著科學技術的發展，無損檢測技術逐漸興起。無損光電檢測技術屬于非破壞性檢測技術，其與傳統物理化學分析方法不同，主要是運用光學、電學、聲學等對產品進行分析，對樣品無破壞性，在獲取大量第一手資料的同時，保證了樣品的完整性，不僅檢測速度快，還能有效判斷出樣品內部品質信息。無損光電檢測技術包括紅外光譜檢測技術、拉曼光譜檢測技術、機器視覺檢測技術、超聲波檢測技術、電子鼻和電子舌檢測技術等。在光電安全認證中，可根據光電器件特性、場合、要求等采用不同的無損光電檢測技術和相應檢測裝置，以達到全面檢測的目的。由于每種技術都存在優點和缺陷，實際應用中可將多種檢測技術結合起來，優勢互補。當然，無損光電檢測技術并不能完全替代破壞性試驗，必要時，應采用破壞性試驗對無損檢測結果進行對比驗證，

合格判定：一個試驗組的所有樣品均應滿足單獨判據的要求，任何一個樣品不應失效，若一個試驗組內的某個試驗樣品失效，應另取同樣數量樣品重復試驗，直至該組試驗不再發生失效。注重開展失效統計工作，統計工作中，考慮氣候環境、時間、地域等因素對光電設備相關構成部件的影響，積累第一手資料，從而對光電器件開展有針對性的檢測，使光電器件在光電設備中始終能保持安全可靠的工作狀態。

2 光電安全應用的關鍵技術

在光電安全應用方面，需要考慮的一個重要問題是如何讓使光電器件的功能作用得以充分發揮，使其安全生命周期足夠長。這就要求光電設備設計者在安全限定值內對光電元器件進行使用。如國際電工委員會專門制訂了光電耦合器標準，標準對光電耦合器的電氣安全基本額定值如最大輸出電流、最大輸出功率、最大周邊安全溫度等做出了規定，只有與相關數值基本吻合，光電耦合器失效或出現故障時才不會導致絕緣擊穿。通常，根據設備制造商應用的材料、電路設計參數決定安全限定值，保證不超過對應數值，確保光電器件功能完好。

在電路設計中需要采取一系列安全措施，同時遵循光電器件應用條件，可通過限制輸入、輸出電路的電壓和電流、電路熱管理、失效情況下限制外部電壓、減少振動沖擊、減少溫度沖擊等措施確保不超出安全限定值。

3 結語

根據光電特點和其使用場合，有針對性地采取型式試驗、非破壞性試驗、破壞性試驗等測試方法，保證通過設備安全標準認證的光電器件的安全性和可靠性符合使用要求，為設備的安全運行提供保證。隨著光電的應用日趨廣泛以及相關檢測技術和試驗技術的不斷發展，我們需要不斷總結和探討光電安全認證及安全應用問題，以滿足設備整體可靠性的需要。未來，應將智能光電檢測作為光電安全認證及安全應用中的一個重要方向，由軟件實現大部分檢測功能，以達到全面檢測光電器件安全性和可靠性的目的。

參考文獻

[1]曹勇，陳永強.光電耦合器的安全應用和認證[J].日用電器，2013（12）：22-25.

[2]劉剛.光電設備被動測距方法的研究[J].中國水運（下半月刊），2010，10（12）：155-156.

[3]劉燕德，郝勇，蔡麗君.無損光電檢測技術原理及應用[J].華東交通大學學報，2010，27（6）：36-44.

[4]王立剛，李晶晶，建天成.智能光電檢測技術研究與電路設計[J].大慶石油學院學報，2009，33（4）：99-100.

作者簡介

翟瑞占（1983-），男，山東省濟寧市人。現為山東省科學院激光研究所助理研究員。

李英杰（1980-），男，河北省唐山市人。現為山東省科學院激光研究所工程師（中級）。

李海明（1981-），男，四川省三臺縣人。現為山東省科學院激光研究所工程師。

作者單位

山東省科學院激光研究所 山東省濟寧市 272000endprint