光電信息技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景分析

李 珣

（中南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長沙 410083）

光電信息技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景分析

李 珣

（中南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長沙 410083）

光電信息技術(shù)被應(yīng)用在輕武器、醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)藥、深海探測(cè)等領(lǐng)域中，給各個(gè)領(lǐng)域都帶來了前所未有的發(fā)展，光學(xué)信息技術(shù)的應(yīng)用情況已成為衡量一個(gè)國家綜合實(shí)力的標(biāo)志。文章就光電信息技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，研究其應(yīng)用狀況和發(fā)展前景。

光電信息技術(shù)；應(yīng)用策略；發(fā)展前景

1 光電信息技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

光電信息技術(shù)是一門集合了光學(xué)、光電子、微電子等技術(shù)的綜合性學(xué)科技術(shù)，涉及范圍較廣，如光信息的輻射、傳輸、探測(cè)以及光信息的轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存、處理、顯示等內(nèi)容。在我國光電信息技術(shù)的發(fā)展門檻比較高，很少能對(duì)光電信息技術(shù)進(jìn)行推廣，且普通民眾對(duì)光電信息技術(shù)的認(rèn)知度不太高，光電信息技術(shù)的發(fā)展也很難獲得社會(huì)大眾的關(guān)注與熟知。

光電信息技術(shù)在我國多被應(yīng)用在國防科技、應(yīng)用醫(yī)學(xué)、武器制造以及航天航空等領(lǐng)域中。近些年來，隨著發(fā)達(dá)國家對(duì)光電信息技術(shù)的深入挖掘，光電市場(chǎng)也有了前所未有的發(fā)展，國內(nèi)開始奮起直追，已經(jīng)拓展到了通信技術(shù)、信息、軍事、醫(yī)療、生物工程等科技領(lǐng)域中，光電信息技術(shù)在我國也有了很大的發(fā)展。光電信息技術(shù)在生物與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用涉及人類疾病的預(yù)防、診斷、監(jiān)護(hù)、治療、保健、康復(fù)等多個(gè)環(huán)節(jié)。光電信息技術(shù)被應(yīng)用在武器領(lǐng)域中，能推動(dòng)輕武器領(lǐng)域的發(fā)展，傳統(tǒng)輕武器是通過配備光學(xué)與光電瞄準(zhǔn)具等來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)進(jìn)度與殺傷力能力提高的目的。近些年來，我國光電技術(shù)得到了迅速發(fā)展，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，使得光電信息技術(shù)的產(chǎn)值也有了明顯的提升。光電信息技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家綜合實(shí)力的重要標(biāo)準(zhǔn)，研究光電信息技術(shù)的發(fā)展能給國家發(fā)展帶來巨大的效益，且光電信息技術(shù)又是一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，需要大量的人才作為支撐，來實(shí)現(xiàn)光電信息技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

2 光電信息技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1 光電信息技術(shù)在特種設(shè)備上的應(yīng)用

自20世紀(jì)以來，以光電信息技術(shù)為核心內(nèi)容的光電子產(chǎn)業(yè)有迅速的發(fā)展，在電子材料、器件、工藝、特種設(shè)備等方面有了很大程度上的應(yīng)用。光子與電子是未來信息社會(huì)的兩個(gè)重要微觀信息載體，光電信息技術(shù)與電子技術(shù)結(jié)合起來，同特種設(shè)備技術(shù)交叉滲透，發(fā)展成為特種設(shè)備使用的核心技術(shù)。在特種設(shè)備中應(yīng)用光電信息技術(shù)，使用單位要充分了解作業(yè)流程與步驟，各個(gè)行業(yè)對(duì)特種設(shè)備的使用也給各應(yīng)用單位帶來了一些安全隱患，特種設(shè)備的應(yīng)用安全是一個(gè)十分棘手的問題，解決了安全問題才能提高設(shè)備的應(yīng)用效率。

在醫(yī)療行業(yè)中光電信息技術(shù)在特種設(shè)備上的應(yīng)用，醫(yī)療行業(yè)與人們的日常生活有著密切的關(guān)系。在許多領(lǐng)域中會(huì)用到特種設(shè)備，如膠囊型內(nèi)窺鏡，一種帶有攝像機(jī)的膠囊型內(nèi)窺鏡，其直徑是0.9 cm，長是2.3 cm，病人在吞下之后可以在胃、十二指腸、小腸、大腸等位置進(jìn)行圖像拍攝，膠囊型內(nèi)窺鏡與一般內(nèi)窺鏡相比，能避免病人的檢查痛苦。膠囊型內(nèi)窺鏡在完成攝像任務(wù)之后，會(huì)隨著排泄物被排到體外，膠囊型內(nèi)窺鏡會(huì)使用電荷耦合元件（Charge-coupled Device，CCD）或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）攝像機(jī)，需要的電能由自身電池或者是直接從體外用微波的形式來進(jìn)行輸送，其運(yùn)行速度、方向等都可以從體外進(jìn)行控制。通過其拍攝出來的圖像可以使用微波，傳送到體外的控制裝置中，使得記錄、顯示系統(tǒng)呈現(xiàn)出來，或者是直接通過打印機(jī)來獲取圖像信息。由此可見，光電信息技術(shù)在特種設(shè)備上應(yīng)用為醫(yī)學(xué)提供了更大的發(fā)展空間。

2.2 光電信息技術(shù)在條形碼識(shí)別系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，條形碼系統(tǒng)應(yīng)用了多種技術(shù)，像計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，光電信息技術(shù)在條形碼識(shí)別系統(tǒng)中的應(yīng)用有光電檢測(cè)、整形電路。其中，光電檢測(cè)中的應(yīng)用，針對(duì)不同顏色的物體來說，受到每種顏色的發(fā)射光與物體本身材質(zhì)等因素影響，物體發(fā)射的可見光波長有著的明顯的差異。如黑色物體對(duì)各種波長的可見光是吸收的；而白色物體對(duì)各種波長可見光是反射的。由此，條形碼識(shí)別系統(tǒng)中應(yīng)用光電信息技術(shù)，條形碼掃描器光源發(fā)出光之后，利用光闌、凸透鏡的作用照射到黑白相間的條形碼上，再經(jīng)過另一個(gè)凸透鏡來進(jìn)行聚焦，照射到光電轉(zhuǎn)換器上。由此光電轉(zhuǎn)換器接收到信息之后，就能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將信號(hào)輸送出去，顯示并放大到整形電路中。

在整形電路中的應(yīng)用，一般情況下，白條、黑條寬度不一樣時(shí)，電信號(hào)持續(xù)的時(shí)間有著明顯的差異，光電轉(zhuǎn)換器輸出的電信號(hào)約10 MV，不能直接投入使用。由此在實(shí)際應(yīng)用中，需要將光電轉(zhuǎn)換器的輸出電信號(hào)放大。當(dāng)條形碼中出現(xiàn)污點(diǎn)、疵點(diǎn)式，可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)輸，放大電路后需要額外加一個(gè)整形電路，轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)，采用數(shù)字信號(hào)的方式呈現(xiàn)出來，使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能有效地進(jìn)行判讀。在整形電路中，脈沖數(shù)字信號(hào)不能直接傳達(dá)，借助譯碼器，將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字或者是字符信息。經(jīng)過識(shí)別起始、終止字符信息，整形電路可以將條形碼中符號(hào)的掃描方向進(jìn)行判別，并研制出一定方法。具體來說，可以將實(shí)施一定應(yīng)用機(jī)制，將測(cè)量脈沖數(shù)字電信號(hào)0，1的數(shù)目，判別條和空的數(shù)目；通過測(cè)量0，1的信號(hào)持續(xù)時(shí)間，識(shí)別條與空的寬度，這樣說來，根據(jù)碼制對(duì)應(yīng)的編碼規(guī)律，轉(zhuǎn)換成數(shù)字和字符信息，在接口電路的作用之下，輸送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，處理與管理有關(guān)信息，完成有效辨讀條形碼的作業(yè)。

2.3 光電信息技術(shù)在空間探測(cè)中的應(yīng)用

光電信息技術(shù)是一種新型技術(shù)，很多領(lǐng)域中需要不斷開發(fā)。在深空領(lǐng)域中光電信息技術(shù)顯得尤為重要，一望無際、深不可測(cè)的宇宙需要探測(cè)才能進(jìn)行方向識(shí)別與天體識(shí)別，為宇宙空間探測(cè)提供了可靠的數(shù)據(jù)，光電信息技術(shù)在深空探測(cè)中有著不可替代的作用。自19世紀(jì)70年代以來，光電處理技術(shù)就有了一定發(fā)展，利用光電信息技術(shù)設(shè)計(jì)深空探測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)也逐漸發(fā)展起來。當(dāng)時(shí)深空還是一個(gè)人類未涉足的凈土，其中蘊(yùn)含著許多寶藏備受人們的覬覦，直到現(xiàn)在廣電信息技術(shù)仍是人們進(jìn)行深空探測(cè)使用的重要技術(shù)。

軍用技術(shù)發(fā)展對(duì)深空探測(cè)用途是光電設(shè)備發(fā)展的重要參考依據(jù)，光電信息技術(shù)代表了現(xiàn)今探測(cè)技術(shù)的較高水平，體現(xiàn)出光電信息技術(shù)應(yīng)用的重要途徑，光電信息探測(cè)技術(shù)可以利用可見光、激光、紅外進(jìn)行探測(cè)。光電探測(cè)技術(shù)有很多種類，如利用光電技術(shù)進(jìn)行偵查、反偵察、抵御干擾等，就是以功能和技術(shù)進(jìn)行分類的。在實(shí)際操作過程中一般是根據(jù)接受頻率坡段來對(duì)坡段特點(diǎn)進(jìn)行分類和提取的，結(jié)合較為完整的光電對(duì)抗技術(shù)可以給波段分析帶來有用的信息，繼而保證不可見的深空能得到探測(cè)。光電偵察是利用光電器件信號(hào)的側(cè)向與定位來搜索不可見的物體存在，并對(duì)不可見物體進(jìn)行測(cè)量、分析與識(shí)別，為科學(xué)家的分析整理工作提供有力保障。

3 光電信息技術(shù)的發(fā)展前景

3.1 光電信息技術(shù)在特種設(shè)備上的日常化應(yīng)用

傳統(tǒng)制造業(yè)中在特種設(shè)備上應(yīng)用光電信息技術(shù)是會(huì)用到鍋爐，其實(shí)鍋爐是一種比較危險(xiǎn)的特種設(shè)備，近些年來因鍋爐特種設(shè)備的使用安全事故頻發(fā)，大部分事故是因水位計(jì)的失靈導(dǎo)致的。光電信息技術(shù)中雙通道比色溫度能有效解決這個(gè)問題。雙通道比色溫度計(jì)就是利用了光電器件、適當(dāng)電路，通過引入這兩個(gè)波段，測(cè)量出兩個(gè)光波段中的內(nèi)輻射能量比值，再經(jīng)過運(yùn)算一定關(guān)系之后，就能獲得被測(cè)物體的溫度值。在實(shí)際使用中，選擇兩個(gè)波段時(shí)，需要進(jìn)行高溫測(cè)量由于輻射能量比較大，可以選擇波段比較窄的位置來靠近；而進(jìn)行低溫測(cè)量時(shí)，因輻射能量比較小，可以選擇兩個(gè)較寬的、盡量靠近的、有部分重疊的波，盡量避免黑度系數(shù)的不良影響。雙通道比色溫度計(jì)有兩個(gè)通道與兩個(gè)光電器件，其優(yōu)點(diǎn)是很容易測(cè)量到物體的真實(shí)溫度，且準(zhǔn)確性高、穩(wěn)定性好。測(cè)量距離的遠(yuǎn)近，中間介質(zhì)存在與否，熱體大小等眾多因素都會(huì)對(duì)溫度產(chǎn)生一定影響，這個(gè)影響不是特別明顯。總之，企業(yè)在日常生產(chǎn)經(jīng)營中使采用鍋爐時(shí)可以采用雙通道比色溫度計(jì)進(jìn)行溫度測(cè)量，判斷溫度是否超標(biāo)。光電信息技術(shù)在特種設(shè)備上的應(yīng)用也逐漸日常化，對(duì)安全事故的減少作出一定貢獻(xiàn)。

3.2 條形碼識(shí)別系統(tǒng)中光電信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，光電信息技術(shù)也得到了一定的推廣，備受社會(huì)各界的重視與關(guān)注。現(xiàn)如今，條形碼識(shí)別系統(tǒng)中光電信息技術(shù)中的應(yīng)用使得產(chǎn)品的更新?lián)Q代變得更快。光電子器械的發(fā)展有著良好的狀態(tài)，在光電信息技術(shù)的影響下，光電子器械會(huì)變得愈加集成化與廉價(jià)化，這樣光電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代就會(huì)變得更快，也能更好地為人們的生活提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。另外，光電信息技術(shù)在條形識(shí)別系統(tǒng)中的應(yīng)用也逐漸與多種技術(shù)結(jié)合在一起，為棘手的問題解決提供了更多有效的方案，也實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的不斷更新，促使新技術(shù)的產(chǎn)生，相對(duì)應(yīng)的一些新領(lǐng)域被不斷開拓出來。在光電信息技術(shù)的未來發(fā)展中，光電信息技術(shù)結(jié)合其他技術(shù)是一個(gè)必然的趨勢(shì)。在經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展的大背景下，條形碼被廣泛應(yīng)用在各種商品上，能明確標(biāo)出商品的各項(xiàng)基本信息，如商品的制造廠商、生產(chǎn)日期、名稱、價(jià)格等內(nèi)容，與此同時(shí)，條形碼還被應(yīng)用在郵電、圖書管理的領(lǐng)域中，光電信息技術(shù)在條形碼上的應(yīng)用也愈加普及。

3.3 空間探測(cè)光電信息技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)階段，世界范圍內(nèi)各國都為深空探測(cè)系統(tǒng)配備了高科技深空探測(cè)裝置，如各種多用的宇宙飛船探測(cè)器。這些探測(cè)器的類型主要有深空激光探測(cè)裝置、深空紅外探測(cè)裝置、深空無線電探測(cè)裝置以及深空生命探測(cè)裝置等。我國只有擁有更強(qiáng)大的探測(cè)系統(tǒng)，提高不可見深空探測(cè)與測(cè)量的能力，才能在光電探測(cè)領(lǐng)域中有更大的突破。毫無疑問，利用光電信息技術(shù)探測(cè)系統(tǒng)，能全天候、智能化地進(jìn)行監(jiān)控，并擴(kuò)大監(jiān)測(cè)范圍，光電技術(shù)探測(cè)系統(tǒng)傳輸更加高效，信息傳遞更加安全。

4 結(jié)語

光電信息技術(shù)的應(yīng)用有著較好的發(fā)展前景，企業(yè)在應(yīng)用時(shí)要注意安全控制以及風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避的工作。光電信息技術(shù)是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，有著無法預(yù)估的巨大潛能，能為我國企業(yè)發(fā)展帶來不可預(yù)估的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，因此要加大對(duì)光電信息技術(shù)的應(yīng)用與推廣。

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Analysis of application and development prospect of optoelectronic information technology

Li Xun
（Chemistry and Chemical Engineering College of Central South University, Changsha 410083, China）

The optoelectronic information technology has been applied in the fi elds of light weapons, medicine, biomedicine and deep sea exploration, which has brought unprecedented development to various fi elds. The application of optoelectronic information technology has become a measure of national comprehensive strength. This paper analyzes the current situation of the development of optoelectronic information technology and studies its application status and development prospect.

optoelectronic information technology; application strategy; development prospect

李珣（1997— ），男，湖北陽新人，本科；研究方向：光電技術(shù)及應(yīng)用。