
0731-5261050
0731-5261050
九游会官网 J9平台九游会官网 J9平台测试技术作为有效的鉴定珠宝的手段与方式之一,能够准确地分辨出合成珠宝与天然珠宝,并分析珠宝的成分、结构以及特点等性质
九游会官网 J9平台九游会官网 J9平台测试技术作为有效的鉴定珠宝的手段与方式之一,能够准确地分辨出合成珠宝与天然珠宝,并分析珠宝的成分、结构以及特点等性质。同时在进行珠宝的交易中能够为消费者提供较好地质量保障,有效树立商家的良好形象与信誉;避免不法分子的以次充好或者以假乱真现象给消费者造成的损失;可有效国际非法珠宝贸易,促进国内珠宝行业的稳定发展。同时现代测试技术的运用能够有效提高对珠宝鉴定的准确性及可靠性;为较好地解决珠宝检测时遇到的难题或疑点现象;全面分析珠宝的内在成分、光学性质以及结构特点,有利于做好珠宝鉴定与分析评价等工作。
此外对珠宝的测试应确保珠宝的无损,尽量不改变珠宝的外观与形状;对珠宝的准确、客观测试对于维护消费者的合法权益、维护天然珠宝的商业价值具有重要的意义。
由于折光仪及宝石显微镜等传统测试工具仅能进行定性的鉴定结果,因此利用现代测试技术对珠宝矿物的光学性质与其他的物理性质进行测定,从而较好地辨别珠宝的成分、微量元素及其的含量、结构特点等方面进行详细的划分。用于珠宝的现代测试技术主要有:电子探针技术、X线衍射技术、拉曼光谱与扫描电镜分析技术、红外吸收光谱技术、可见光谱分析以及紫外光谱技术等。以下介绍几种主要的珠宝测试技术[1],为全面、客观地对珠宝进行鉴定提供有效的方式。
蓝宝石具有多种颜色,并具有刚玉晶体,即A1Z03;晶体内含微量的杂质元素,这些微量元素决定了宝石的颜色。例如蓝色是由于晶体含少量的钛(Ti)与铁(Fe);绿色者含有微量的钒(V)与Co;黄色者含微量镍(Ni)。天然的蓝宝石进行结晶之时通常会包入细线状的金红石包体;而人造的产品将会出现不同形态的氢气。天然蓝宝石与人工合成蓝宝石的拉曼特征峰也有显著性的差别:人工合成蓝宝石与天然的蓝宝石相比,人工合成宝石没有191cm-1、241cm-1以及341cm-1谱峰。因此能够根据这个特征准确地判别人工合成蓝宝石与天然的蓝宝石,图1中a表示天然的蓝宝石特征谱,b表示人工合成蓝宝石特征谱。
部分珠宝中有来自天然海水的珍珠以及人工养殖的淡水与海水珍珠,CaCO3在2000cm-1到6000cm-1范围内产生的荧光光谱可进行鉴别。例如天然的海水珍珠中的荧光谱在4200cm-1附近出现最大值,并且荧光谱比较平整与光滑;而对于人工养殖的珍珠(海水养殖或者淡水养殖)而言,其的荧光谱中的极大值出现于3000cm-1附近。因此运用光谱中峰位的不同,能够有效鉴别天然珍珠与人工养殖珍珠。
拉曼光谱技术运用于高档的翡翠鉴别具有重要的经济价值,市场上较多的填充AB胶或者是环氧树脂的翡翠(B货)较多,为翡翠的真伪鉴别造成较大的困难。由于环氧树脂、AB胶、石蜡以及石蜡油的化学结构以及成分各不相同,因此运用拉曼光谱技术,能够清晰地通过拉曼光谱特征峰清晰地显示出这些特性。
硬玉作为翡翠矿物的主要成分,硬玉的表示为(NaAl[Si2O6]),对于翡翠的不同品级采用激光拉曼仪扫描2个波段,同时使用200cm-1到1200cm-1的拉曼谱对翡翠是否含有硬玉成分进行测定。最后使用2800cm-1到3100cm-1波段检测翡翠是否含有环氧树脂有机基团,是否含有有机色素CH2以及有机配位基团CH3,以便有效区分A货翡翠与B货翡翠。
对于天然的A货翡翠而言,位于200cm-1到1200cm-1范围有代表硬玉晶体的2个尖锐的特征峰(结构Si-O伸缩振动及Si-O-Si弯曲振动的1041cm-1与701cm-1)。位于2800cm-1到3100 cm-1范围没有明显的拉曼谱峰,如图3所示;对于另外的一组翡翠出现硬玉晶体特征的拉曼谱峰,即1037cm-1与698cm-1。然而在2800cm-1以后也出现了2870cm-1、2916cm-1以及2940cm-1的拉曼谱峰,由此表明翡翠中含有有机胶,该组的翡翠是人工处理过的为B货翡翠。如图3所示,a表示天然翡翠即A货; b表示经漂胶处理后的翡翠即B货。
红外吸收光谱技术英文表示为IR,又可称为红外光谱,其的波长范围是0. 78μm到1000μm,波数的范围是12820到10cm-1。(见表1)
在天然以及合成祖母绿当中运用红外光谱技术进行测定,能够有效将祖母绿晶体当中结构水及其类型、CO2等成分鉴定出来,同时该测试技术也是准确区分合成祖母绿以及天然祖母绿的有效方法。此外天然祖母绿在2400cm-1到2500 cm-1范围出现吸收光谱;当处于3000cm-1到4000cm-1范围时出现水分子红外吸收光谱;此外由热液组合成的祖母绿处于3500cm-1附近时出现水分子红外吸收谱峰;而由熔剂法进行生产的合成祖母绿没有吸收峰,如图4(1表示熔剂法合成的祖母绿;2表示热液法合成的祖母绿;3表示天然祖母绿)。与此同时,红外光谱还可用于合成黄晶以及天然黄晶的区分,天然黄晶可见微弱的红外吸收峰,如图5所示(T表示天然的黄晶;S与 C及X表示热液合成的黄晶)[2]。
此外紫外光谱与可见光谱技术也用于珠宝的测试以及鉴定,通常紫外光谱用于测定珠宝所含的致色元素及元素的价态。例如有色的水晶大部分是由于水晶含有微量的致色元素:铁;而在紫晶当中铁是以Fe3+的形式存在的;绿水晶与蓝色水晶则是以Fe2+形式存在,均可采用吸收光谱技术进行测试。与此同时紫外光谱以及可见光谱测试技术可用于鉴别人工合成宝石、辐照改色宝石以及部分天然宝石。天然的翡翠与染色的翡翠在可见光范围中吸收光谱各不相同,在红光波段更加明显,该情况还可在分光镜当中得到较好地观察,图6中为天然翡翠与染色翡翠的可见光吸收光谱比对情况。
总而言之,随着经济和科学技术的快速发展,珠宝测试技术也将不断开发与完善,在今后的发展过程中珠宝的测试技术也更加简便、快速及准确,同时测试时也更能确保珠宝的完好无损。此外还能有效提高珠宝的测试技术水平以及鉴定的准确率,进一步全面推动我国珠宝行业的顺利健康发展。
[1]刘世敏.现代测试技术在宝玉石检测中的应用现状及前景[J].岩矿测试,2006,25(01):69-70.
多相流参数的测量是一项多学科融合复杂的理论和技术,在能源、环保、化工、冶金、生物医学工程等很多领域有极其重要科学意义和应用需求。由于多相流动的复杂性,在理论模型研究的同时,目前许多科研仍然是主要依靠实验研究。立志为中国多相流测试技术的发展添砖加瓦,他就是东南大学博士生导师王式民教授。
其实,早在上世纪70年代,王式民就开始从事多相流测试方面的研究。1982年作为高级访问学者赴美国密西西比大学进修激光光学测量技术,1995年赴俄罗斯科学院合作研究高温气固两相流测试技术,为其后来在多相流测量领域紧随国际研究奠定了基础。
在从事气固二相流研究过程中,王式民发现激光测量理论和技术与其有密切关系,他使激光和近代光学技术在更大的范围上应用到测量技术中,尤其是在激光颗粒散射理论和测试技术、激光光谱测量燃烧烟气组分等技术方面,取得了重大进展。他在《光学分层热成像法重建火焰三堆温度场分布的研究》一文,提出测量火焰三堆温度场分布的新方法――光学分层成像法,用一个固定位置的光学镜头实现了三维成像的方法,引起各个研究领域的注意,尤其在生物样本的三维成像中得到应用。
王式民在燃煤磁流体发电温度测量研究中,采用辐射吸收法。这其实质是一种推广的谱线发转法,用来测量磁流体发电的火焰温度,可以使测试系统不干扰燃烧场、可以用温度较低的光源,并且在较短的时间内得到测量值。它弥补了曾广泛采用的光学测量法的不足,开创了一种新型测量方式。他的这项研究被列入国家863项目,获得国家科研项目的支持。
他和同行促成东南大学建成一套多相流特种参数在线测试综合测量试验台。王式民教授已经是国内气固二相流测量研究学界的重要代表。
中国在多相流测试方面的研究一直落后于国际研究,努力加强与国际同行的交流以提高研究水平,成为业内研究者的共识。为了能更好地了解和学习国际先进理论,王式民曾出访日本,芬兰,德国,法国,意大利,韩国,英国及香港,澳门等进行学术交流和合作研究,与法国,日本,英国,德国多所大学和研究机构有密切的合作关系。曾多次被邀请在国际国内学术会议上做大会邀请报告,也曾被邀请在英国Teesside University,香港科技大学,法国Poitiers大学,芬兰Helsinki University of Technology等举办学术讲座。
从1995年开始,东南大学与中国计量测试学会联合日本多相流学会等国际学术组织发起创办国际多相流测试会议,为我国学者了解国际学术动态提供了重要交流平台。作为多相流测量技术的研究专家,王式民曾作为会议主席主持了第四届和第五届国际多相流测试技术会议。
王式民教授研究的另一个重要领域是燃烧测量与诊断,以及相关的电学,声学,图像处理技术等以及在密相气力输送,火焰温度场测量和环保测量诊断中的应用。
对于当前岩矿测试技术的研究,应该从宏观方面和微观方面进行研究。从宏观上讲,作为研究人员,应该围绕宏观地质学为出发点,开辟新的研究领域,这有异于用传统地质学对地球进行研究。例如:在宏观条件下改变研究对象的参照物,对比研究地球与宇宙中其他的星体,通过对比所得出的结论往往解决了很多之前困扰人类多年的问题。与此同时,开展地质工作对于唤醒人类认知过去、当前以及未来的环境意识均起到不可估量的作用。而相对于宏观方面来说,微观方面所涉及的研究方向是肉眼无法仔细观察的极其微小的世界,研究的面更广。从本质上看,微观研究与宏观研究基本上都是在研究中分析探寻、对比研究,得出递进或者以往结论的科学结论。因此,宏观研究与微观研究两者都是当前岩矿探测的研究方向。
我国从1970年起,岩矿测试技术就多以化学分析和经典显微镜为主,现有的传统岩矿探测方法已经无法精确无误地对除表层以外的深层地质进行分析探测。因此,地质学者纷纷转变地质探测方向,使得岩矿探测不再只局限于陆地,更延伸到海洋和天体这两大新兴领域。之后的30余年,岩矿测试技术在科学技术的推动下得到了明显提高,为地质工作者的工作带来了很多便利。与此同时,探测设备也得到了不断完善。
岩矿测试技术的日渐成熟,在国内也先后组建了岩矿测试技术研究室,国家对于岩矿测试技术的标准量化研究工作给予了高度重视。在国家科研院所岩矿测试项目的大力支持下先后修订了一系列岩矿测试技术方法标准,同时也制定了一系列重要的岩矿测试技术规范和一系列相应的标准。这些标准、规范在岩矿测试科研和岩矿调查中发挥了举足轻重的作用。从当前情况看,我国岩矿测试范围总共涉及到国土面积260万平方公里,完成的岩矿测试分析样品已经超过200万件,这也突显出我国岩矿测试技术在研究领域已经获得了较高水平的研究成果。
岩矿开采行业在不断的发展,岩矿测试技术也在不断的进步,测试的准确性越来越高。我国岩矿开采行业最早所采用的是物理法,主要有显微镜分析或化学分析法,尽管此方法比较经典,但是在测试过程中却显得比较复杂。90年代后,岩矿开采行业采用的测试物理法主要有晶体物理学测试法、量子力学测试法等。通过结合同射波谱学等原理,并应用红外光谱、电子谱、核磁共振谱等技术,全面提高岩矿测试的准确性。测试岩矿所含元素时,需用到较多的大型仪器,这些测试技术与传统测试相比来说,准确度有了明显提高,测试的流程也变得多了。在岩矿测试的过程中,晶体具有有序的特点,晶体晶介的分布呈现出了特定的规律,通过分析这些规律有利于对岩矿所含的矿物成分有更多了解,并能分析出晶体离子占位、化学键的性质,突破了岩矿研究事业的技术性。近几年来,岩矿测试技术的发展,应用于工农业研究中,不仅扩充了矿物岩石学科的基础知识,还改善了土地性质,从而使矿物资源也得到了充分的利用。
在岩矿开发中,Mpv-3显微光度计法是一种常用的测试技术,对测试条件有一定的要求,采用这一方法可以实现对色度学的研究,测试出矿物所有在主波长范围内的颜色,并进行相色谱测试,在此基础上分析出矿物质所含有机成分。
此方法作为新型岩矿测试技术,与传统的显微镜测试有着较大的区别。这项技术自应用以来发展最快,并且矿物测试过程中能细致的观察到矿物微区的结构以及形貌,能为地质研究提供重要信息。但是,电子显微镜作为一种新型的设备,尽管它能提高矿物观察的真实性,但是却在图像处理方面存在着较大的缺陷,图像处理时甚至会出现原子层叠加现象。而日本研发的高新显微镜可以分辨原子层,并具有透射效果,能在测试中清晰的看到原子。总之,电子显微镜在矿石领域、生物领域、化学领域都有着良好的应用前景,对岩矿测试有着重要的意义。
分子光谱法在岩石测试中应用比较多,也是普及速度较快的,同时应用的范围较广,效果较好。我们可以将分子光谱法分为多种类型,应用的频率最高的为红外光谱,利用红外分光光度计来代替红外光谱仪。因此,具有较高的灵活性。分子光谱法分析的速率比较高,最快可以达到0.05 s,在整个分析过程中,分辨率与频率范围内的数值相同。所以,用分子光谱法可以提高岩矿测试的准确性,有利于岩矿行业的更好发展。
四圆单晶x射线年来的最大进展。现今已经不再使用单晶x射线照相法,因为该法往往需要几个月来分析一个单晶结构,但配有旋进照相机的四圆x射线衍射仪则只需要一周甚至更短的时间,且通过照片可以直接读出精度很高的晶胞参数数据。正是这一优势,才使得很多矿物学家更加青睐该法,使其得到广泛的应用。如:在岩组分析、粒度分析、多重峰的解释等方面,均实现了计算机联网的拓宽使用,这在当前的岩矿测试中是不可忽视的。
综上所述,岩矿测试技术越来越多,也越来越先进,进而保证了测试的准确性。目前,岩矿测试技术在多个领域都发挥出了重要作用,确保了测试的整体效果。
[1]张小敏,姚福存.探讨岩矿测试技术状况分析及解决办法[J].科技创新导报,2015年04期.
国内的两组分定性定量研究主要集中在天然纤维与合成纤维的混纺。是否能解决同类纤维混纺的定性定量问题,还尚未有相关报道。本文综述了红外光谱在纺织定性和定量研究中的应用现状,对红外光谱在组分鉴别分析与成分含量测定等方面的应用进行了详细评述,并针对同类纤维混纺的问题,提出结合结晶度和差减光谱来定性分析的设想。
红外光谱(Infrared Spectroscopy,IR)的研究开始于20世纪初期。70年代,在电子计算机蓬勃发展的基础上,傅立叶变换红外光谱(FTIR)试验技术进入现代化学家的实验室,成为结构分析的重要工具。近几十年来一些新技术(如发射光谱、光声光谱、色-红联用等)的出现,使红外光谱技术得到更加蓬勃的发展。红外光谱的应用包括有机化合物基团的检测、有机化合物的定性分析、检查分离过程和分离产物的检杂、红外定量分析、研究化学反应历程和机理、未知物的结构剖析等。在纺织工业领域中,红外光谱分析主要应用于成分的定性。对于混纺织物,由于谱图的叠加,特征峰的位置模糊,限制了其在纺织检测中的发展。国内外的研究仅局限于天然纤维与合成纤维的混纺,即谱图差异较大的两种纤维的混纺。在实际生产中,同类纤维(例如棉、粘)的混纺占据着较大的比例。能否用红外光谱分析技术对此种混纺织物进行定性与定量,还尚未有相关报道。
不同的样品制备与测试方法得到的谱图基本相似,但谱图质量上存在差异[1,2,3]。对于定性、制样和测试方法的不同对其影响也许不会很大。相比于定量,干扰因素较多,谱图质量直接影响定量分析的准确度和灵敏度。因此,要根据测试目的和测试要求采用合适的制样方法,这样才能得到准确可靠的测试数据。
透射法是伴随着光谱仪的发明而率先采用的技术。这种方法检测结果稳定、实用,直到现在它仍是一项重要的应用手段。常规投射光谱制样方法分为压片法、糊状法和薄膜法。
溴化钾压片法是最早、最常用的纤维样品制备方法。氯化钾也可以用于压片法,但是由于氯化钾比溴化钾容易吸水,所以通常采用溴化钾。只有对分子结构中含有氯的样品,由于溴化钾和氯会发生离子交换影响谱图质量,才会使用氯化钾压片法。一般的纺织材料不涉及这一情况,因此在检测纤维混合物的混合比例等对制样技术要求很高的场合,常用的也是溴化钾压片法[1]。
糊状法又称糊剂法或矿物油法。此法是将固体样品与糊剂(如液体石蜡油)混合成糊状,然后夹在两片KBr盐片之间进行测定。由于夹在溴化钾晶片之间样品的量是无法确定的,所以,采用石蜡油研磨法制备样品不能用于红外光谱的定量分析。当然,如果采用内标法,还是可以进行定量分析的[4]。
采用卤化物压片法或糊状法制样时,稀释剂或糊剂对测得的光谱会产生干扰。薄膜法制样得到的样品是纯样品,红外光谱中只出现样品的信息。薄膜法大多用于高分子材料红外光谱的测定。厚度在50μm以下的高聚物薄膜,可直接进行红外光谱测绘;而大多数样品需采用挥发成膜、熔融成膜和热压成膜等方法制样,并主要用于定性分析。随着红外光谱附件的种类越来越多,薄膜法制备红外样品的技术应用得越来越少[4]。1.2 反射技术
透射光谱法在制样过程中会破坏聚合物的取向、结晶等物理性质,限制了红外光谱在聚合物物理结构表征中的应用。为解决透射光谱的这种局限性,一系列红外反射光谱技术在聚合物结构表征中得到应用,如镜面反射(SR)、漫反射(DRS)、光声光谱(PAS)及衰减全反射(ATR)等。
这个技术适合于不能或不便于用透射法测定的样品,如金属上的单层薄膜等,或具有强吸收带的聚四氟乙烯类聚合物。
理想的镜面反射光谱样品应该是光学平整、厚度无限大及均相。这在实际上是不可能满足的,但应尽量增强前表面反射光而减少漫反射和后表面反射光。镜面反射技术在聚合物的分子取向、分子构象、炭黑填充聚合物、表面改性聚合物及聚合物涂层等的结构表征中有着重要作用[5]。1.2.2 漫反射法(DRS)
漫反射法是把纤维样品剪碎压片,或把织物样品不破坏直接放在漫反射支架上,入射的红外光不透过样品而是在其表面发生漫反射,通过接收漫反射的信号形成光谱,也可研究其吸光规律。
A.C Hardy于1935年最早谈及漫反射法成为一种光谱测试技术,不过以前多是用来测定固体粉末和混浊液的紫外-可见光谱。70年代有了新型的傅立叶变换红外光谱仪,用迈克尔逊干涉仪代替了单色器,并采用了灵敏的硫酸三甘酞、汞镐磅等探测器,从而为该法延伸用于红外光谱区创造了条件[6]。
邵学广、赵贵文[7]通过比较得知光声光谱的质量不受样品物理形状的影响,分辨率、信噪比等都明显优于红外光谱。特别是对于天然纤维羊毛、丝绸、棉、麻的光谱分析,光声光谱比所有文献报道的红外光谱都具有明显的优越性。
光声光谱法是于1880年就发现、20世纪70年代初期复活、至80年代才获得重大发展的一种新技术,目前已成为分子光谱学的一个重要分支。至今,PAS的许多工作已用来解释处于分子态或物理态的结构。因此,物理化学家、生物物理学家、材料科学家、表面化学家会对这种技术产生兴趣。但在纺织领域应用的报道甚少[8]。
用红外光谱技术鉴别纺织材料在上世纪60年代就已成为一门成熟的技术。对纤维、织物定性研究,衰减全反射法可获得神奇的结果,而且不需要样品制备,即研磨、浇注薄膜、涂料萃取、涂层剥除等都不需要。样品直接放在 ATR附件上测定,是一种无损鉴定和快速的检测方法[9]。阎巍、张金庄[10]利用傅立叶红外光谱(ATR)法对同种颜色(红色)不同品牌不同厂家的毛绒纤维样品,同一品牌相近颜色的纺织纤维样品,同种颜色(红色)不同品牌不同厂家的羊绒、腈纶纤维样品进行种类上的区分。通过重复性试验,证实了其试验结果准确可靠。
红外显微镜按其光学性质不同,一般分为四大类产品,其主要区别是红外物镜。掠角式红外显微镜主要用于研究表面单分子层的取向,内反射式红外显微镜主要用于测定含有水分的样品,投射式红外显微镜用于测定可透过红外光的样品,反射式显微镜主要用于测定样品的表面和污染物[11]。显微红外光谱分析法对交通事故中的单丝纤维、进口显像管中石墨涂层材料中有机分散剂、玻璃纤维材料中粘合剂、覆合层高分子材料等混合物进行微区化学成分分析均取得了较为理想的测试结果[12]。
目前,鉴别纤维成分的方法有很多,物理方法有感官法、密度法、熔点法、色谱法等,化学方法有燃烧法、溶解法、热分解法、试剂着色法等。考虑到各种方法的实用性以及可操作性,对于纤维成分的鉴定,现在主要应用的方法为显微镜观察法、燃烧法以及溶解法。然而随着新型纤维不断应用在纺织品领域,仅仅用这几种方法很难断定纤维成分,这时,红外光谱法就显示了其优越性[13]。
不同的纤维具有不同的化学基团、不同的分子结构,因而在红外光谱中会出现不同的特征吸收,对已知纤维的红外光谱图与未知纤维的红外光谱图进行比较,就可以对纤维的种类进行定性[14]。
但纤维素纤维红外光谱特征相似,形状上一致,主要基团和键的位置基本上未发生位移,利用红外光谱法鉴别纤维素类纤维较困难[15]。
应用模式识别和可见及近红外光谱技术建立纺织纤维鉴别的模型。采用主成分分析和最小二乘支持向量机相结合的方法,优化了常规的模式识别方法,大大提高了识别的精确度[16]。红等[17]运用近红外反射技术与化学模式识别相结合,采用了主成分分析和判别分析方法来处理Tencel、棉、粘胶、铜氨等4种纤维的近红外光谱数据,建立分析模型,可以快速、准确、有效地对Tencel纤维与其他纤维素纤维作出鉴别。
对于麻类纤维的定性,可采用红外光谱、X-荧光光谱、观察纤维灼烧残渣的形态和纤维旋转方向等手段常用麻纤维
[19] 刘羽,邵国强,许炯. 竹纤维与其它天然纤维素纤维的红外光谱分析与比较[J]. 竹子研究汇刊, 2010, 29(3): 42-46.
《光电测试技术》是上海电力学院测控技术及仪器专业的重要专业选修课。它是一门综合性很强的课程,涉及了光学、电子和计算机等多门学科,也是现代检测技术重要的发展方向,对培养学生综合运用专业知识及创新能力起着非常重要的作用。如何在有限的学时内,通过该课程的学习,培养学生达到教学目标,这对教师提出了挑战。笔者从教学内容的选取和组织安排等方面进行了一定的探索和研究。
光电测试技术课程包涵的知识点很多,并且随着科技的进步,新的测试技术不断地出现,需要进一步扩充教学内容。而不同的院校有又不同的背景,在不同的领域上有所侧重,需要量体裁衣,合理选择教学内容。
上海电力学院的办学定位与培养目标是主要为社会培养和输出所需要的应用型技术人才,特别要为电力行业的科技进步服务,培养电力行业所需的第一线的应用型技术人才。为了突出本校的电力特色,尤其考虑到测控技术与仪器专业的部分学生在毕业后会进入电厂等相关电力领域工作,所以在教授内容中加入最新的电力知识是很有必要的。
近年来,光电测试技术的发展可以说是日新月异,新的科技成果不断涌现,在电力系统中的应用,主要体现在以下几个方面。
光学成像技术在燃煤火电厂煤粉炉炉膛火焰视频监视上的应用,可以直接地反映炉膛内的燃烧情况,给运行人员提供相对直观的判断依据,对锅炉的安全运行和操作起到及时的指导作用。安装好、调试好、使用好炉膛火焰电视设备,对锅炉的安全和节能经济运行都有着非常重要的意义。这部分内容可以和书本教材中的固体成像器件配合起来教学。
传统的煤场存煤量测量方法不仅需要耗费大量的人力和物力,其测量结果也极不准确,严重制约了电厂现代化管理水平的提高。目前新型的自动盘煤方法为激光盘煤仪,采用二维高频率激光扫描仪对料场的表面进行高频率断面扫描获得高密度的断面数据,结合行程测量器获得的料场长度和回程测量器获得的扫描仪偏转角度数据,实现料场体积的计算、料场三维模型的显示。在盘煤的实时性和准确性方面都有显著的改善,取得了比较满意的结果。[1]该部分内容可以和书本教材中红外辐射与红外探测器配合起来教学,还可结合数字信号处理、数字图像处理等课程对图像恢复重建等展开探讨。
光纤传感技术具有细而柔软、抗电磁干扰、绝缘性能好、防爆性能好、 耐腐蚀、导光性能好、信号衰减小等特点,可以解决常规检测技术难以完全胜任的测量问题。分布式光纤传感技术是随着“智能结构和智能材料”的需要而发展起来的一项新技术,集传感与信息传输于一体,广泛应用在电力行业中:电缆状态监测,如电力电缆的表面温度检测监控、事故点定位、电缆隧道、夹层的火情监测等;变电站监测,如母排、桥袈、变压器、电动机、发电机、配电盘的温度分布、测量及故障点检测等;水电站、发电厂监测,如加热系统、蒸汽、输油管道;送煤系统的温度监测和故障点的检测等等。
光纤传感技术正好和书本教材的光导纤维与光纤传感器匹配,在了解光导纤维与光纤传感器的基本原理后,引入大量的光纤传感技术在电力系统中应用的工程实例,更好地贯彻了理论联系实际这一原则,可以使学生思考如何学以致用。
光电测试技术内容多,知识面广,又是多学科交互融合、互相渗透的前沿科学。通常情况下,教材对基础知识、基本原理和基础效应介绍较多,对具体应用和设计方面则较少;对经典的光电器件介绍较多,新型光电器件较少;传统技术叙述较多,尖端技术和综合应用较少。由于种种限制,不可能找到一本非常完美、各方面都满意的书本教材,我们只能选择较合适的,在讲授基本内容的同时,一定要补充最新的相关内容,将新型的光电检测器件、新型的光电测试技术和手段、各种光电检测器件的最新进展和应用等最新相关科研成果融合在教学过程之中,不断进行教学内容的完善和改进,有效的引导学生了解最新的、最先进的科学内容。比如在中国第一个目标飞行器和空间实验室——天宫一号与神舟十号飞船实现对接时,激励学生关注其中所采用的最新光电测试技术。
以上的内容是书本教材所无法包括的,所以我们要结合时代科技的进步,与时俱进,不断深化教学内容,注意学校的行业特色,关注火电厂及电力设备等的光电测试技术,对于教材上没有提到的但是有益的内容,一定要在课堂上提出,或者给出相关概念引导学生自己查找所需资料,不断的通过自制多媒体课件、课外资料等来添加教学内容,给《光电测试技术》注入新的血液,来激发学生的学习兴趣。
上海电力学院将该课程核定为32学时,在短课时内,面对如此多的教学内容,需要根据本专业的特点精心组织安排,否则会使得内容杂乱无章,缺少完整性和系统性,让学生无所适从。
首先讲解课程的主要内容、结构和各章节的之间的联系,让学生对该课程有一个整体性的认识,然后具体到每一个章节。在开始学习前都列出教学要求,学完一章后都有复结,让学生清楚自己应该达到的标准,也方便期末考试。第一部分光电测试技术的理论基础是最基础的内容,尤其是我校未开设《物理光学》《应用光学》等相关课程,学生只是在《大学物理》中接触过有关光的知识,这部分必须详细讲解。第二部分是常用的光辐射光源,只有这一章是讲如何产生光信号的,其中光电测试用主要的光源发光二极管和半导体激光器都是从电信号转换成光信号,正好与第三部分光电检测器件是如何进行将光信号转换成电信号相对应,可以让学生更换地理解光电转换。第三部分是各种光电检测器件的结构原理及应用,要结合它们各自典型的应用系统的分析和设计,使学生对整个知识体系有个更全面、更深刻的理解。
光电测试技术涉及光、机、电、自动控制等许多领域。如在讲到光电器件和集成运算放大器连接时,模拟电子技术中运算放大器的三大特点:“虚短”“虚断”和“虚地”,如何运用它们来完成电压放大、电流放大和阻抗变换,而这牵涉深度负反馈的概念,又与自动控制相关。所以在教授新课程的时候,不断地回顾先前学习过的课程,可以较好地调动学生的参与积极性,不会觉得什么都是新的,都要从头开始学,能够温故知新。
《光电测试技术》又是一门实践性很强的学科,我们积极鼓励学生参加大学生科技创新活动,坚持课堂教学与课外创新实践活动相结合,提高学生的设计与综合分析能力。
例如讲解光敏电阻后,先采用浙江英联科技开发有限公司的YL系列传感器实验仪及系统实验台开设光敏电阻的特性测试实验,让学生先了解光敏电阻的光电特性、伏安特性和光谱响应特性,对书本知识深入掌握后,再鼓励学生从光敏电阻特点出发自己设计路灯自动点熄电路,通过查找阅读资料并与实际应用电路比较,能否进一步改进,使其更加智能化、自动化等,最后以小论文的形式提交。这样不仅加深了学生对基础知识的理解,拓宽了知识面,更是锻炼了学生独立思考和自主创新的能力。
在教学过程中,注意提出在日常生活中的一些光电检测系统应用实例,可以提高学生学习的热情。如讲到光电开关,就会提到在洗手时,是如何实现手到水出的?除了光电开关外,还有什么器件能够达到这种效果的?热释电器件可不可以?
对《光电测试技术》的教学内容进行了探讨,通过合理选择教学内容、注重结合我校电力特色、重视实践教学,将学生独立思考能力、动手能力和创新能力的培养融合到专业课教学中,培养适应21世纪全面发展的高素质人才。
Copyright © 2024 J9·九游会「中国大陆」真人游戏第一品牌 版权所有 备案号:湘ICP备19016940号 湘公网安备43019002001798号