光子和电子的区别范文

光子和电子的区别篇1

关键词：压强；辉光放电；演示仪；设计

中图分类号：G633.7　文献标识码：A　文章编号：1003-6148(2012)2(S)-0048-3

1引言

辉光放电属于气体低气压放电。工作压力一般都低于1x10(h3)a，它的构造是在封闭的容器内放置两个平行的电极板，利用电子将中性原子和分子激发，当粒子由激发态降回至基态时会以光的形式释放出能量。我们利用辉光放电原理以及其现象对辉光放电和压强的关系进行研究，并进行设计适合中学物理教学的实验器材。

2真空知识基础

2.1真空基本概念

在真空科学中，真空是指在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态。真空状态与人类赖以生存的大气状态相比较。主要有如下基本特点：

真空状态下的气体压力低于一个大气压，因。此，处于地球表面上的各种真空容器中，必将受到大气压力的作用，其大小由容器内外的压差值而定。

2.2真空区域的划分

真空状态下由于气体稀薄，单位体积内的气体分子数，即气体的分子密度小于大气压力的气体分子密度。处于真空状态下的气体稀簿程度。通常用真空度表示。我们按照不同真空状态下气体压强的不同，对真空区域进行划分以及其对应的气体辉光放电现象(如表1)

3气体辉光放电

3.1气体辉光放电的定义：

通俗的讲，气体辉光放电就是原来不导电的气体经过电子电离、激发变成、导电，同时放出不同光的现象。

3.2气体辉光放电的原理

通常情况下气体不导电，但是在大约为几毫米汞柱(1毫米汞柱约为133.32Pa)的气压下，再利用高压电场，将电子加速，高速电子轰击到稀薄的气体原子上，便使得每个气体原子被分裂为一个带正电的离子和一个或数个自由电子。[4]这样气体原子电离后，便可以形成正负离子。

正离子被反向加速，获得足够大的动能去轰击阴极，这时阴极会产生大量的电子(二次电子)，经过簇射过程使大部分的气体原子被电离，从而产生更多的带电粒子，使得气体导电。

气体分子被电离后不稳定，粒子由激发态降回至基态时会以光子的形式释放出能量，于是我们便看到了辉光。每种气体都有其典型的辉光放电颜色，荧光灯的发光即为一种辉光放电。

3.3气体辉光放电现象及其特点

辉光放电时，电子和正离子分别向阳极、阴极运动，并堆积在两极附近形成空间电荷区，从而形成电流。但是电流强度较小(约几毫安)，电管内有特殊的亮区和暗区，呈现瑰丽的发光现象。而且在正常辉光放电时，两极间电压不随电流变化而变化。

气体发光是由于分子被激发后，激发态的电子不稳定，要向低能及跃迁，同时放出光子。”而看到的颜色更亮度跟放出光子的能量和密度有关系。故不同气体的辉光颜色一般不一样，同种气体放电是也会呈现出明暗不相间的8个大区域：阿斯顿暗区：阴极辉区：阴极暗区：负辉区：法拉第暗区：阳极区或正辉区：阳极暗区；阳极辉区。

4压强与气体辉光放电关系演示仪的设计

4.1演示仪设计方案1

4.1.1设计制作方案

它适用于中学物理实验室实验教学。材料采用K9玻璃管，它们分别由：机械泵(抽至低真空区域)；热偶真空计；被抽玻璃管；K(m1)K(m3)玻璃阀门及高频火花检漏仪构成。所有管道在制作时需检查无漏气且管道内部经过清洁处理然后烧制成如下图1所示设计图。

4.1.2设计制作方案2。

它适用于中学物理课堂教学。它们分别由：被抽玻璃瓶，玻璃活塞，真空橡皮管，真空抽气筒(可抽至粗真空区域)构成。所有玻璃器件在制作时需检查无漏气且管道内部经过清洁处理。然后进行烧制并用环氧树脂粘接而成，如下图2所示设计图。

4.2演示仪的使用说明

4.2.1方案1的演示说明

根据方案l设计图(如图1)，玻璃活塞K(m1)，k，关闭，热偶规管与热偶真空计连接好并开启电源，开启机械泵电源对被抽容器抽真空，当真空度达到5.0x10-1Pa时，用高频火花检漏仪激发玻璃被抽容器，观察辉光放电区域的范围及颜色；关闭活塞K2，缓慢开启活塞K3使被抽容器真空度由低真空缓慢变为粗真空，与此同时用高频火花检漏仪激发玻璃被抽容器仔细观察压强的增加与辉光放电区域的范围及颜色变化情况。重复上述过程并将这些现象加以解释。

演示结束后，关闭热偶计电源一关闭活塞K(m2),K(m3),关闭机械泵电源一打开活塞K(m1)给机械泵进气口充气(让机械泵进气口与排气口均处在大气压，以免由于机械泵进气口与排气口存在压强差，大气将机械泵油压人真空系统中)。

4.2.2方案2的演示说明

根据方案2设计图(如图2)，开启玻璃活塞K、将真空橡皮管与真空抽气筒紧密相连，真空抽气筒对玻璃被抽容器抽气(粗真空区域)，再关闭玻璃活塞K，用高频火花检漏仪激发玻璃被抽容器，观察辉光放电区域的范围及颜色。从真空橡皮管拔出真空抽气筒，缓慢开启活塞K，使被抽容器压强逐渐升高，与此同时用高频火花检漏仪激发玻璃被抽容器仔细观察压强的增加与辉光放电区域的范围及颜色变化情况。解释这些实验现象。

4.3演示仪的特点

设计制作方案1的成套性好，真空系统直观性强，演示效果非常好，操作方便同时还可以拓展真空的获得与测量等知识。不足之处：制作难度稍大，成本相对较高。

设计方案2制作简单，成本低廉，体积小携带方便。不足之处：演示效果不及设计制作方案1。

5结语

随着时代的发展，教育不断在改革创新，国家对中学教师的要求越来越高。现在的中学物理教学已然不是以往的一味灌输。只注重“教”而忽视“学”，已经发展到了要以学生为出发点，注重生活中的物理。“从生活中来，到生活中去”更符合当代的物理教学，这也要求了物理教师不仅要懂得“教”，更要懂得将学生从生活中引向物理课堂，再将物理课堂中的知识运用到生活中去。

作为一名即将走上讲台的准中学物理教师更应该有远见。在不断学习理论知识的基础上对中学物理实验仪器应多加关注。尤其是一些演示仪器。能设计并尽力制作一些演示仪器。以便日后的教学中提高课堂及实验教学质量，增强学生学习物理的热忱显得尤为重要。

我们经过实验观察。对气体辉光放电与压强的关系进行分析，设计出了“压强与气体辉光放，电演示器”。对于设计方案2，我们可以利用实验室现有的材料加以制作；对于方案1，我们可以将玻璃管烧制部分交由专业人员制作，其余部分自己安装调试。

总之，设计制作演示实验教具，可以不断培养青年教师的创新思维，对提升青年教师的综合素质将起到积极的作用。

参考文献：

[1]迈克尔，A.力伯曼、阿伦J.里登伯格，等离子体放电原理与材料处理科学出版社2007

[2]华中一编著。真空技术基础[M]。上海，科学技术出版社，1958

[3]赵宝升编著，真空技术[M]。北京，科学出版社，1998

[4]彭国贤，现代化知识文库之气体放电――等离子体物理的应用[M].上海，知识出版社，1982

[5]刘学惑，阴极电子学[M].北京，科学出版社，1980

[6]R，enchtli RCI，Hollow cathode gas discharge device；U SPatent,3831052[p]，2005-01-08

光子和电子的区别篇2

关键词：高职院校，电子档案，纸质档案，措施

 

随着计算机和网络技术的发展，电子档案已成为高职院校发展运行中档案内容的一部分。电子档案在高职院校档案运行管理中已经是客观存在，但电子档案在高职院校中的管理还比较混乱。现结合我校电子档案管理实际，阐述高职院校电子档案管理的必要性和重要性，分析电子档案与纸质档案保存管理的区别，探讨了加强高职院校电子档案管理的措施，为高职院校电子档案管理提供思考。

1．高职院校电子档案管理的必要性和重要性

1.1必要性

随着信息技术和通信技术的飞速发展以及各种信息处理新技术、新设备大量在档案管理中的应用，使得高职院校现阶段的档案工作发生了深刻变化。自动化、数字化、网络化是现代档案工作的发展方向。我国“信息高速公路”的实现以及新的办公方式的利用，以电子文件和电子数据为重要形态的档案生成过程将在信息网络中进行，因此，电子档案的出现和存在，也就成为现代化社会发展的必然。作为现代社会中的高职院校，当然要适应新时期档案管理的要求，有必要加强电子档案管理，发挥电子档案的凭证参考作用及提高其综合利用。

1.2重要性

电子档案的出现，将引起档案工作内容的变革。以网络技术、多媒体技术、大型数据库技术为热点的计算机应用技术，已经或正在逐步引入到档案管理工作中，档案的形成、鉴定、整理、利用都受到深刻影响。从长远的发展的角度审视电子档案管理的重要性，将历史地落在我们档案管理者肩上。电子档案，作为人类记忆的一部分是否能够得到合理安排，是否能够使之最大限度地发挥作用，将考验着新时期的每一位档案管理工作者。档案工作者将从全社会角度，认识和鉴别电子档案的价值。实现电子档案管理流程的科学化、规范化、专业化、以及档案信息资源开发一体化，是电子档案管理重要性的体现。因此高职院校要结合自身实际，充分认识电子档案管理的重要性，努力开展好电子档案管理工作。

2．电子档案与纸质档案保存管理中的区别

2.1载体寿命不同

电子档案的载体材料主要是磁盘、磁带和光盘。纸质档案的载体是各种纸张。硕士论文，措施。磁盘和磁带的粘和剂易热胀冷缩、磨损、脱落、粘连、生霉等，直接影响电子信息再现。同时磁盘、磁带由于其聚酯底基易产生静电作用，导致磁盘磁带卷曲、与磁粉脱离、伸长后不易恢复、吸引尘埃从而影响电子档案的保存。光盘是利用激光进行信息存取的，其常用的记录介质主要有碲、碲合金、硒、碳铝化合物等材料，由于光盘材料不稳定、易氧化、易与碱液发生反应，因此，电子档案的载体寿命一般仅为5—15年。与纸质档案载体相比，电子档案载体材料的寿命要短得多。纸张的耐久性取决于纤维素的性质，纤维素在一定的条件下，可发生水解和氧化反应，在档案保护过程中，只要排除纤维素发生水解和氧化反应所需的条件，纸质档案的寿命就可达到数百年甚至上千年。

2.2环境条件影响的差异

2.2.1 温、湿度条件对电子档案与纸质档案保存管理影响的区别

温、湿度条件对电子档案和纸质档案保存均有影响，但由于二者载体材料的不同，因此影响方式迥异。高温高湿，可促进纸张发生水解和氧化反应，加速纸张内部不利化学成分对纸张的影响，还可使字迹材料发生扩散、洇化现象，同时高湿环境，纸质材料易发生霉变和形成纸砖。硕士论文，措施。电子档案磁性载体材料在温度不适宜的条件下，其聚酯底基易变形，影响信息再现，光盘载体中使用的塑料、铝和多碳材料易弯曲变形，影响激光束精确定位和数据的读写。实验和经验证明，保存纸质档案的标准温度为14℃—24℃，相对湿度为45％—60％，而保存电子档案的理想温度为16℃—20℃，相对湿度为35％—45％。

2.2.2 灰尘对电子档案与纸质档案保存管理影响的区别

灰尘中含有霉菌的孢子，霉菌是纸质档案霉变的主要生物因素。霉菌在生长代谢过程中分泌的酶以及有机酸是引起纸张和电子档案载体材料生物损坏的主要原因。灰尘对纸张的危害主要是机械磨损纸张、使纸张发生粘结而形成“档案砖”、引起纸张霉变等。灰尘对电子档案载体的损坏主要有物理损坏、化学损坏和生物损坏。物理损坏是指污染、划伤磁盘、磁带、光盘表面，造成记录信息的损毁；化学损坏是指灰尘中所含的化学成分会不同程度地引起磁盘、磁带、光盘载体腐蚀、降解等化学作用造成记录信息消失；生物损坏是指灰尘中霉菌孢子在其生长代谢过程中分泌的酶和有机酸会损坏磁性载体和光盘，使数据丢失。总之：灰尘对电子档案与纸质档案载体材料都有损坏作用，二者的区别主要在于对损坏的修复上。对纸张而言，即使灰尘已经对其产生实质性的损害，也可通过修复手段在很大程度上恢复其所记录信息；而灰尘一旦对电子档载体造成危害，载体上所记录的信息就可能会局部丢失，很难甚至无法读出原始信息，使电子档案失去保存价值。因此，采取严密的防灰尘措施，防止灰尘对电子档案载体的危害在电子档案形成和使用过程中有特别重要的意义。

2.2.3 外磁场和机械震动对电子档案与纸质档案保存管理影响的区别

磁场和机械震动对纸质档案无任何影响，而对电子档案的载体—磁性物质，则是最重要的影响因素。硕士论文，措施。外来磁场作用于电子档案的磁性载体，易发生消磁或磁化，造成信号失落或失真，破坏记录信息，影响读出效果。同时强烈的机械震动，影响电子档案磁性载体材料中磁分子的排列次序，造成剩磁衰减，从而破坏记录信号，此外，强烈的机械震动，易引起光盘的机械破坏。硕士论文，措施。因而电子档案在保存管理中要防止外磁场的影响，避免强烈的机械震动。

2.2.4 光和有害气体对电子档案与纸质档案保存管理影响的区别

光和有害气体对纸张的危害主要是促进纸张发生水解氧化反应，导致纸张强度降低。对电子档案载体材料而言，光线能使电子档案载体材料发生光氧化反应，使盘基、带基老化，强度下降。硕士论文，措施。同时，紫外线的能量足以破坏电子档案磁性载体剩磁的稳定性，导致信号衰减，影响磁性记录信息的读写效果。有害气体主要是指具有酸性和氧化性的二氧化硫、硫化氢、二氧化氮和氯气等，这些气体在一定条件下，腐蚀、破坏电子档案磁性载体和光盘，使电子档案信息失真或丢失。

2.3 技术寿命的区别

纸质档案一旦形成，它的寿命与其内部诸因素和保护环境条件有关。电子档案的寿命不仅与其内部诸因素和保护环境条件有关，还与技术革新有关。因为电子档案是通过计算机将信息与载体结合在一起而形成的，必须通过计算机才能识读。一旦技术过时，则载体上的信息就无法读出。技术过时主要体现在两个方面：一是技术革新，使旧的存贮技术消失。二是由于生产厂商的原因，使得生产或销售的电子档案设备由于厂家的破产或产品升级换代而难找到配套产品。大多数电子档案载体的预期寿命都超过了识读它的硬件和软件的技术期限，因此，技术革新对电子档案寿命的影响显得更为重要。因此，电子档案的寿命还与技术革新有关。在电子档案保存中，要针对技术过时，采取合理的解决措施，保证电子档案的安全性。

2.4信息保护的差异

纸质档案因为其载体和记录的信息是结为一体的，保住了纸质档案形体，其记录的信息就得以保存。电子档案因其信息与载体是可分离的，电子档案信息与载体的可分离性使其文件信息随时面临着被修改、盗窃，甚至被销毁的危险。同时，电子档案信息保护方面还面临感染电脑病毒的危险。因此，如何保护电子档案信息不受损害是电子档案保护的重要课题。

3．加强高职院校电子档案管理的措施

3.1强化档案管理人员的计算机专业知识

培养一批既懂档案业务又精通计算机专业知识的档案管理专业人才已是档案部门的当务之急。档案管理人员要更新档案管理观念，紧跟时代步伐，加紧学习计算机技术，学习电子档案形成和管理知识，在加强全员计算机知识培训的同时，通过招考、继续深造等多渠道选拔、培养档案管理专业人才，使他们不仅精通计算机技术而且熟悉档案业务，热爱档案事业，能够正确履行现代档案管理人员的基本职能和历史使命，在档案管理工作中维护好文件、档案的原始性，最大限度地延长档案的寿命，并在在电子档案的生成、传输、保管、利用等各个环节中切实保障电子档案的安全和便于社会各方面利用。

3.2把握好电子档案的特性

电子档案，首先，它是文件、档案，具有文件、档案的一般特征和性能。管理文件、档案的一些带规律性的工作、原则、完整系统性要求等一般都是适用的。硕士论文，措施。绝不能把原来一些行之有效的办法简单取消。其次，电子档案与纸质档案不同，它依赖于机器，按数字编码，在机器上形成、传输、利用，在机器上可以随意增删改动等等。电子档案的特性，使文件的生成、积累、整理、保管、归档以及今后向档案馆移交等工作与纸制档案大不相同，因此在管理中必须按照电子档案的特性，结合档案工作基本要求来考虑和寻求电子档案的管理办法。

3.3 建立健全制度规范，维护电子档案的真实和安全

电子文件很容易被删改，且改后不留任何痕迹，在使用计算机形成文件材料的过程中，拟稿者无法留下自己的笔迹，单位负责人也无法在形成的文件材料磁盘上签发，即使有人出于自己的目的将电脑或盘中存的内容进行了删改，也难以发现和确定。因此日后难以确定该份材料是否具有真实性和权威性。加之电脑病毒的存在和网络技术，使得电子档案在形成、处理、归档，保管、利用等各个环节，信息都有被更改、丢失的可能，即使拥有完善的信息安全技术，也需要有相应的管理措施来保证其得以实施。因此，建立健全相关法规和管理制度，对于维护电子档案的原始性、真实性，保证其安全具有重要的意义。

3.4实行纸质文档与电子档案长期并存，双轨运行

在具体的电子档案管理工作中，为了方便电子档案的利用、永久保存和维护其原始性，可以实行纸质文档与电子档案长期并存，双轨运行。结合我校实际，一些需要长期、永久保存和维护其原始性的电子档案，需要及时转换成纸质文件，并脱机保存。电子档案与纸质文件的互相转化，长期并存，双轨运行，在我校电子档案管理中将在一定时期内长期存在。

总之，加强高职院校电子档案管理，是科学技术发展的必然结果，是电子信息规范管理的客观要求，分析电子档案与纸质档案保存管理的区别，探讨加强高职院校电子档案管理的措施有利于电子档案的检索、利用和共享，有利于电子档案管理的统筹安排规划，有利于高职院校档案工作的现代化进程。

参考文献：

[1]范文霞，加强高职院校电子阅览室的安全管理的思考，内蒙古电大学刊，2007.09，77—78

[2]宋筠，高职院校电子化档案应用初探，考试周刊，2008.47

[3]丁海斌，论电子文档革命的本质含义[N]，中国档案报;2000年

[4]马学华，高职院校电子档案管理工作发展探讨，黄河水利职业技术学院学报，2008（20），01，83—85

 

光子和电子的区别篇3

1、吸收损耗

制造光纤的材料能够吸收光能。光纤材料中的粒子吸收光能以后，产生振动、发热，而将能量散失掉，这样就产生了吸收损耗。我们知道，物质是由原子、分子构成的，而原子又由原子核和核外电子组成，电子以一定的轨道围绕原子核旋转。这就像我们生活的地球以及金星、火星等行星都围绕太阳旋转一样，每一个电子都具有一定的能量，处在某一轨道上，或者说每一轨道都有一个确定的能级。距原子核近的轨道能级较低，距原子核越远的轨道能级越高。轨道之间的这种能级差别的大小就叫能级差。当电子从低能级向高能级跃迁时，就要吸收相应级别的能级差的能量。在光纤中，当某一能级的电子受到与该能级差相对应的波长的光照射时，则位于低能级轨道上的电子将跃迁到能级高的轨道上。这一电子吸收了光能，就产生了光的吸收损耗。根据吸收材料的不同，吸收损耗又分为本征吸收损耗和杂质吸收损耗。

1.1本征吸收损耗

本征吸收损耗是制造光纤的基本材料二氧化硅（SiO2）的吸收而引起的，分为紫外吸收和红外吸收。目前光纤通信一般仅工作在0.8～1.6μm波长区，因此我们只讨论这一工作区的损耗。石英玻璃中电子跃迁产生的吸收峰在紫外区的0.1～0.2μm波长左右。随着波长增大，其吸收作用逐渐减小，但影响区域很宽，直到1μm以上的波长。不过，紫外吸收对在红外区工作的石英光纤的影响不大。例如，在0.6μm波长的可见光区，紫外吸收可达1dB／km，在0.8μm波长时降到0.2～0.3dB／km，而在1.2μm波长时，大约只有0.ldB／km。石英光纤的红外吸收损耗是由红外区材料的分子振动产生的。在2μm以上波段有几个振动吸收峰。由于受光纤中各种掺杂元素的影响，石英光纤在2μm以上的波段不可能出现低损耗窗口，在1.85μm波长的理论极限损耗为ldB／km。

1.2杂质吸收损耗

在光纤中除了二氧化硅（SiO2）外还含有一定量的杂质，这些杂质也是由原子构成也会引起吸收损耗。光纤中的杂质可以分为两类，一类是过渡的金属粒子，另一类是氢氧根（OHˉ）。通过对制造光纤的材料进行严格的化学提纯，就可以大大降低由金属离子引起的损耗。石英光纤中的另一个吸收源是氢氧根（OHˉ），经过长期研究，人们发现氢氧根在光纤工作波段上有三个吸收峰，它们分别是0.95μm、1.24μm和1.38μm，其中1.38μm波长的吸收损耗最为严重，对光纤的影响也最大。在1.38μm波长，含量仅占0.0001的氢氧根产生的吸收峰损耗就高达33dB/km。

2、散射损耗

根据引起机理的不同，散射损耗分为瑞利散射损耗和波导散射损耗。

2.1瑞利散射损耗

瑞利散射是指光波在传输过程中遇到直径比光波长还小的微小颗粒时向四面八方散开的现象，由于瑞利散射而引起的损耗叫瑞利散射损耗。光纤中的瑞利散射损耗是由光纤材料内部的密度和成份变化而引起的。光纤材料在加热过程中，由于热骚动，使原子得到的压缩性不均匀，使物质的密度不均匀，进而使折射率不均匀。这种不均匀在冷却过程中被固定下来而成为“孤岛”，它们的尺寸比光波波长要小。光在传输时遇到这些“孤岛”改变了传输方向，产生散射，引起损耗。另外，光纤中含有的氧化物浓度不均匀以及掺杂不均匀也会引起散射，产生损耗。鉴于目前的光纤制造工艺水平，可以说瑞利散射损耗是无法避免的。但是，由于瑞利散射损耗的大小与光波长的4次方成反比，所以光纤工作在长波长区时，瑞利散射损耗的影响可以大大减小。

2.2波导散射损耗

光纤结构不完善，如光纤中有气泡、杂质，或者粗细不均匀，特别是芯-包层交界面不平滑等，光线传到这些地方时，就会有一部分光散射到各个方向，造成损耗。这种损耗是可以想办法克服的，那就是要改善光纤制造的工艺。

3、弯曲损耗

在施工中会不可避免的弯曲光纤，当光纤弯曲到一定程度后，光纤虽然可以导光，但会使光的传输途径改变。由传输模转换为辐射模，使一部分光能渗透到包层中或穿过包层成为辐射模向外泄漏损失掉，从而产生弯曲损耗。光纤的这种弯曲可以分为大弯和微弯。大弯：指弯曲半径比光纤直径大得多的弯曲。微弯：光纤轴产生微小不规则的弯曲。光纤在成缆、铺设过程中受到不均匀作用力，如受到侧压力或光纤遇到温度变化时产生的。微弯损耗是造成弯曲损耗的主要原因。

4、接续损耗

光子和电子的区别篇4

影视艺术是光与影的艺术，是流动的绘画与生动的叙事结合起来的一种艺术门类。由于光直接决定着电视、电影画面的质量与效果，所以它是也决定影视制作水平与观赏性的重要因素。尤其是对于电视剧照明来说，随着电视制作的方式、艺术构思与电影制作的差别越来越大，相对于电影照明设计来说，逐渐形成了自己的独特艺术规律。因此，电视剧灯光照明对于电视剧艺术来说，决不是一个枝节的辅助手段，而是建构电视剧艺术本体的关键因素之一。

各种表演艺术都不同程度地需要灯光照明的介入，否则表演者的肢体语言、丰富的表情、特定的场景气氛都不能得到很好的展现。更不必说，为了特定的艺术效果与表达需要，尤其需要灯光增添画面的主体景物所不具备的意味与气韵。好的灯光设计的作用不仅仅在于使用画面的增色，而是根本性地改变一个画面的意义，从而具有不同的审美效果与情感冲击力。

但是，电视灯光与舞台艺术、电影艺术的灯光照明又有一些重要的区别。从渊源上讲，点数据照明植根于舞台照明，这和电影艺术是一样的。因为早期的影视照明都是针对一个个相对封闭、静态的空间及舞台上的表演而设计的。我国电视制作刚刚兴起的时候，大都是比较初级的舞台小品为主要内容，灯光相对简单，只要能满足画面的基本构图的要求，能够保证拍摄出来的画面清晰可看就算基本上达到要求了。大多数灯光设计基本上还缺乏一种自觉的艺术追求。但舞台灯光与电视灯光毕意很不相同，这一点随着我国电视艺术的发展而日益显露。二者的最主要差别即在于舞台灯光相对单一，场景变化比较少，因为舞台表演比起电视艺术来所借助的媒介与表意工具不同，即拿舞台艺术的主要样式话剧、戏曲及各种舞剧、小品等来说，它们借助的是人物与场景的直接呈现而不是像电视剧那样是二级呈现（Secondary Rrp-resentation），即要先转成电视画面才能呈现于观赏者眼前，这一转换直接决定了两种灯光的不同要求，甚至两种艺术思维方式。所以，对于电视剧灯光设计者来说，首先要具备一定的专业技术知识与操作能力。同时，更重要的，还要有一种对画面生成后的想象力，能够在设计之初就预期到它的效果并在实践中去完美地实现它，从而很好地体现导演的创作要求与意图。另外，电视照明比舞台照明更细致、更具体，要有更高的专业与严格的操作规范，它和其他创作部门的协作也更复杂与有机，也有更大的空间去容纳不同的照明风格。这和舞台剧照明设计都有很大的区别。电视照明和电影照明也有区别，虽然这种区别比起它和舞台照明的区别要小得多。电影气魄宏大、场面开阔，资金与器械上比较有保证，而且电影用胶片拍摄，而电视剧大多用磁带拍摄，效果不同，因此二者讲究的侧重点与构思上也有差别，这里不再细述。

电视剧，尤其是电视连续剧往往人物众多，场景多变，情节复杂，这样，对照明的要求也就比较苛刻。所以在灯光设计上，既要俯冲全剧的总体艺术风格，又要与各种的处理手法相吻合；既要整个画面协调统一，又要突出单个人物的特征。作为一个电视剧照明工作者，根据多年的艺术经验，我以为应该把握的基本原则是：朴实自然、不露痕迹；精心处理、突出个性。每部电视剧一般要涉及内景、外景和夜景。内景用光上，追求真实合理，表现出一定的气氛，同时反差也要稍大；外景用光讲究协调统一，又要有层次感；在夜景用光上，追求敢于开亮透黑，留有足够的曝光余地。电视剧《孔子》的灯光照明就运用了这些用光原则。根据剧中主要历史人物孔子的年龄跨度大，要求灯光能区别不同年龄阶段的人物照明：在孔子的青年时期，用眼神光来表现青年的孔子，精神焕发、神采飞扬，很好地表现了未涉艰险之前志向远大、意欲实现自己的政治理想与文化理想的雄心，也表现他涉世未深的单纯，从而与后来困顿落魄形成强烈的反差，突出孔子虽经历艰辛仍不改初衷的人格。而在孔子的老年造型上，则较多运用顶光，以突出人物的面部结构，使面部皱纹、泪囊更明显，眼窝稍有下陷，使本来年轻的演员显得苍老一些，也反映孔子多年来所遭受的内外打击与世事沧桑。这样的照明处理，使人物造型逼真，形象更加生动，从而隐喻了一个人的生命变化规律。“宫廷大殿”是一折大场面的内景戏，主光采用了一盏五千瓦的泛光灯，作太阳光入射大殿的效果，另外同时用了三百六十多台聚光灯在泡沫板上反射，造成大面积柔和的底子光，照亮整个大殿内部，这样层次有了，反差也有了，看不出用光的痕迹，很自然。孔子“说大同”一场夜景戏中，演员多、场面大。在照明上采用全方位布光、突出重点的手段进行处理。其中一个镜头要求摄像机旋转三百六十度，这样灯光很容易入画。我们就用一台聚光灯突出。戏中子路遭遇碎尸之祸后，孔子与众弟子相聚，告诫弟子“勿复食肉”一场戏，气氛凝重、肃穆，同时戏中画面只有一盏油灯，我们就用一组灯吊在演员上方，这样光线集中统一，自然地勾画出每个人物的面部表情，恰当地表现整个戏的气氛，又符合导演的意图与要求。而目前我们正在制作的现场互动版的栏目剧《本山快乐营》则是电视剧和电视栏目相结合的一种布光方式。

以上的例子只是用来说明电视照明的一般程式与种种灵活变通的情况。电视照明是一种技术性、艺术性很强的工作，但仅有熟练的技术是远远不够的，它要求照明设计者兼具导演与摄像的眼光，灵活地运用多种物质的与思维的手段和方法去实现种种构思。这是电视灯光的挑战性所在，也是其魅力所在。

光子和电子的区别篇5

摘 要：该文在分析比较了LED与冷光线的异同点后，采用EL冷光线技术进行智能化舞台表演服饰的设计。文中描述了智能化舞台表演服饰的结构与功能设计过程，并详细阐述了控制器硬件设计与软件设计过程。该智能化舞台表演服饰将电子信息技术与艺术进行完美结合，具有很好的表演效果。同时控制器具有较好的通用性，具有推广应用价值。

关键词：EL冷光线 智能化 舞台表演服饰

中图分类号：TS94 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）09（c）-0001-02

随着科技发展，人们发掘出越来越多的形式来表现小说的故事情节， 例如话剧、电影、电视剧，甚至还出现了新型表演形式，如舞台剧、水幕电影、灯光秀等，但仍然没有出现一种形式是完全用灯光来表现电影或舞台剧的情节。人们对光源的利用仅仅停留在道具和舞台布景上，还未出现任何一种表演是以灯光为主体来表现一个故事的。

要实现对连续的光源进行控制，该设计中先后选用了三种方案。第一种方案采用了LED灯带方式，LED灯带是指把LED组装在带状的FPC（柔性线路板）或PCB硬板上，这种方式可以实现基于线的多个LED控制，但由于带状本身具有硬度，故要实现多种弯曲形态不容易实现。第二种方案采用了多个直插封装的LED自己通过连线进行串并组合，来实现基于线的LED控制，但这种方案中由于LED的颗粒比较大，远看效果尚可，但一旦近距离观赏则颗粒分离比较明显，线条的连贯性不好，对于故事情景表达过于抽象。考虑到以上两个方案的不足，在该设计中采用了EL冷光线技术来构成表演服饰中的基本线条。

EL冷光线利用电能转化为光能的工作原理，通过加在两极上的交流电压驱动而产生的交流电场，通过启动发光原子，使其被加速而获得足够能量，被电场激发的电子碰撞发光中心及荧光物质，引致电子能极的跳跃变化复合而导致发射出高效率的冷光。作为一种均匀整体的面发光机体，EL冷光线不会对视觉造成刺眼，具有很高的发光效率、光线柔和发光强度极高的特点。在该设计中，EL冷光线最大的特点是可以任意弯曲，做成各种舞台表演形态，达到满意的表演效果。

1 舞台表演服饰结构与功能设计

该设计的舞台表演服饰整体采用一件透明雨衣，在雨衣上下两部放置两个光源区域，分别为情景区一与情景区二。其中，情景区一设置在于雨衣上部，由19根EL冷光线组成分别标号a--s，这些按一定的图形分布。情景区二位于情景区一的下部，由5根EL冷光线构成。该设计可以通过光源的变幻，组成电影《黑天鹅》内容情景。舞台表演服饰结构如图1所示。

情景区一由19根EL冷光线组成分别标号a～s，这些光线按一定的图形分布，能够随着音乐的不同变化而发光，从而进一步展示故事情节。其中EL冷光线a、b、c、d、e、f、g、i、j、l、m、n、s组成情节1象征着芭蕾舞裙，是整个故事的开端，阐明故事主角的身份；EL冷光线f、h、i组成情节2象征着舞鞋，预示着导演托马斯决定为新一季《天鹅湖》挑选新演员，而女主角则觊觎黑天鹅的角色； EL冷光线a、b、c、d、o、p、q、r组成情节3象征着黑天鹅的邪恶，女主角为了演出黑天鹅的诡诈与，开始鲁莽、不顾一切地探索起自己黑暗的一面；EL冷光线j、k、m组成情节4象征着白天鹅的纯洁，女主角本是白天鹅的完美化身，无辜而优雅；EL冷光线a、b、c、j、k、o、r组成情节5象征着内心的矛盾，是黑与白的决裂，女主角在这两面中游离；EL冷光线a、o、p组成情节6象征着欲望的巅峰，音乐达到高潮，舞台上的分裂促成了现实中隐性人格的曝露，现实中的裂变反过来成就了舞台上两种极端角色的塑造；EL冷光线g、h、i、s组成情节7象征着纯洁的泪滴，是分裂人格残留的本来面目。

情景区二由5根EL冷光线灯管构成，弯曲折叠成波浪状，象征着湖水，随着情节的发展，水波此起彼伏。5根EL冷光线分别代表5个等级，会随着音乐音量的升高、频率的加快而层层递增发光，例如，音量极低、频率极慢时， 仅有第一个EL冷光线发光，当音量增加或频率加快，后一个EL冷光线会随着前一个EL冷光线一起发光，以此类推，直至音量极高、频率极快时，EL冷光线同时发光。

2 智能化舞台表演服饰控制器设计

从功能上分析，该舞台表演服饰主要需控制两个光源区域，其中情景区一由19根EL冷光线组成，分别根据剧情变幻需要变化7个情节。由于舞剧本身是确定的，在这里情景区一中的7个情节变化可以采用定时进行控制，根据各个情节的时间长度来进行情节间的光源变化。而情景区二的5根EL冷光线不是同时亮起，主要是根据外部的音乐音量变化来进行切换，故控制器需要有拾音传感器输入接口。

根据多根EL冷光线的组合，可以将情景区一中的a作为1路，b、c、d作为1路，e、f作为1路，g、h、i、j、k、l、m、n、o、p、q、r、s分别作为1路，情景区二中的5根冷光线分别为1路，这样共需要21个I/O进行分别控制。

根据以上分析，可以获得图2所示的表演服饰控制器框图。

（1）电源模块：由于表演时人是会移动的，要求电源也是可以移动的，故本设计中采用了锂电池模块作为供电电源，或者也可以直接采用外接的充电宝模块作为控制器总体电源。

（2）处理器模块：该模块是整个系统的控制中心，负责对各个功能模块进行调度，因而需要具有系统所用功能模块的接口。此外，还有实时性和运算能力等性能要求。处理器模块包括MCU处理器、SDRM与FLASH等存储单元。在该设计中，采用ST公司推出的一系列性价比较高的STM32F103VET6芯片作为核心MCU。该芯片以ARM 32位的Cortex-M3为内核，可提供最高72 MHz的工作频率。片上集成并行LCD接口、I2C、SPI、USART、ADC和SDIO等丰富的控制接口，因此可以满足该系统的功能需求。

（3）实时时钟模块：该模块为系统提供RTC时钟，包括年、月、日、时、分、秒、周等信息，当系统主电源断电时，仍可以进行工作。该模块在表演时可以精确定时，进行情节变化。

（4）拾音传感器模块：传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒，声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压，这一电压随后被转化成0～5 V的电压。该传感器模块通过A/D转换电路与处理器模块相连。

（5）EL冷光线驱动模块：由于冷光线驱动是交流驱动，故EL冷光线驱动模块需要完成直流转交流功能，实现处理器模块通过GPIO接口对多路冷光线的直接控制。

3 结语

EL冷光线具有超省电、短波光、无幅射、夜间特别明亮、醒目等特点，对于完成该设计中较复杂的表演效果起到了决定性的作用。该设计中将电子信息技术与艺术较完美地进行结合，增加了艺术表演的可观赏性。该设计中的控制器本身有一定通用性，既可以实现EL冷光线的控制，也可以实现多路LED的控制，对于不同的表演风格都可以通过二次编程方便地实现，具有很好的推广应用价值。

参考文献

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[2] 陈鑫，秦宏伟，陈春雨，等.基于Cortex-M3内核的STM32微控制器研究与电路设计[J].大庆师范学院学报，2013（6）：44-47.

光子和电子的区别篇6

关键词：电子技术；灯光控制；运用

中图分类号：TM923 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 08-0000-02

随着经济不断的发展和人们生活水平的提高，对灯功能要求越来越高，不仅能满足基本使用需求，也要满足节能、环保、舒适性和性价比需求。这就要对灯光控制技术进行改进，根据时展需求改进灯光控制技术，电子技术的发展为灯光技术的改进创造了条件，以电子技术为基础的灯光控制智能开关系统的出现，可以通过智能化调节为人们生活和工作提供舒适的视觉环境。为了对电子灯光控制技术进行进一步了解，下文进行了如下分析。

一、基于电子技术智能开关种类、原理及优势

（一）声光控延迟开关

声光开关是以声音和光线为依据来实现特定功能的电子技术灯光控制法，其原理是在特定光线条件下，用声响激发拾音器实现声电转换，控制用电器的启动，并利用延时自动断开电源的节能型电子开关，一般由光控电路、声控电路和延时电路三部分组成。实际使用过程中可被话筒声音、脚步声、掌声等声音激发，并将声音转化成电信号，通过耦合和放大处理转化成电子开关的开关动作。这种开关对光敏电阻依赖性相对较强，白天光线较强时，光敏电阻阻值相对较小，两端的电压可能为零，声光开关元器件识别声音能力较弱，无法有效的对整个电路进行光控，电子开关处于断开状态，灯不亮；黑夜光敏电阻相对较强，光控电路呈现通导状态，能识别到的外界声音信号并对其进行声控处理，使电子开关处于闭合状态，灯亮。再通过延时电路，灯会持续亮一段时间之后断开电路，灯熄灭。声光控延时开关优势是节能环保、安装简单、价格理想、能延迟电灯使用寿命，符合我国国情，被广泛应用于建筑楼道、走廊、厂房、庭院和厕所灯场所。

（二）触摸式延迟开关

触摸式延迟开关是一种用手指触及开关电极，灯便会自动变亮并自动延迟一段时间熄灭的开关。这种控制开关一般是由电源电路、晶闸管开关电路和延时电路构成的。平压时，整个电路处于断开状态，灯不亮，当人手触摸到开关外壳金属片时，人体的漏电会形成回路并产生触电压，使电路触发器发生变化，此时电灯变亮并为电路中的电容充电。当人手离开开关后，电路触电压会消失，使开关处于断开状态，电容放电，持续灯亮一段时间后，电容量会被放尽，灯熄灭。使用时如需要在延长或缩短时间，可以通过调节电容值来实现。触摸式延迟开关属于无触点电子开关，使用寿命长；开关能自动检测对地绝缘电阻，控制性好，能减少误动作；触及的电极接地零线，电压不超过36V，对人体无危害；设计独特，可直接替代普通开关使用，并带动不同负载的日光灯、节能灯、白炽灯和风扇。触摸式延迟开关凭借其节能、安全、方便等优势，在建筑走廊、楼道、地下室和车库等场所中使用的比较广。

（三）红外线感应开关

红外线感应开关是一种人处在红外线感应区内或从感应区内经过时能够自动开启的开关，其是以人体恒定的体温为依据设计的热释电红外传感器。工作中，元件接收到人体红外辐射温度后便会电荷平衡，向外释放电荷，经过后续电路检测处理后可实现触发开关动作。当人在感应范围内，开关会处于持续接通状态，人不在感应区或离开感应区时，开关会自动延时或关闭负载。红外线感应开关也是无触点电子开关，使用寿命相对较长，可用光敏控制开关，自动测光，光线强时无感应、安全节能、使用方便，但其安装复杂、价格高和需要在特定环境下才能实现。出于安装和价格因素只能在管理完善的宾馆、大饭店或家庭长廊中应用，而不能广泛应用于一般住宅和办公楼中。

（四）光电感应开关

光电感应开关也叫光电接近开关，其是利用被检测物对光束遮挡和反射，通过同步电路回路选通电路，来实现检测物体有无的控制开关。光电感应开关实际应用中，能将输入的电流在发射器上直接转换为光信号射出，通过接收器接收光线，并根据光线的强弱对目标物体进行探测。因光电感应开关输出回路和输入回路为电隔离，使用过程中有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠性高、工作区稳定和自我诊断智能化等优势，被广泛应用于物位检测、液位控制、产品计数、速度检测、信号延时、自动门传感、安全防护及商场、银行、办公室等重要场合。

二、基于电子技术灯光控制技术的应用

电子技术未在灯光控制中应用前，我国建筑物内使用的灯光控制技术多为电子开关控制技术和定时开关控制技术，随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，这种传统控制模式已经无法满足时展需求，一种新型的节能、环保、舒适的智能化控制系统发展起来，并能更好的满足于人们的需求。智能化照明系统是以电子技术为依据，通过计算机系统实现照明控制的，整个灯光控制过程中，更具人性化，能根据室内外光线将室内光线调至人们视力可以接受的亮度，人进入室内或离开会启动自动化开关闭系统。实际应用中，不仅能减少电源浪费，也能节省用户费用。现在来看，智能化照明系统主要分为集中控制系统和区域控制系统。

（一）集中控制系统的应用

智能化照明系统可以在不同场景中灵活应用，实现集中控制。迪尼斯公园的整个操作系统是利用先进的网络技术、用户自定义的控制输入等级技术和可扩展操作技术共同实现。迪斯尼主题公园的灯光控制系统为集中控制系统，系统开启后能对整个公园的演艺、木偶仿真动物动作等节目灯光和每一个景点灯光进行照明。公园集中控制是用基于中央控制台来同步控制整个公园内部处理器来实现的，系统使用之初会将公园开放和关闭时间设入系统中，按照固定的时间对园内每一个景区、景点的具体灯具进行开关灯控制。园内活动区一般由IonPRU控制，Unison处理器将开始指令程序发送至IonPRU设备处，实现对活动区灯光的控制；各个地方的灯光控制则由Unison控制板面来实现；园内表演、巡游及一些特别的节目是由控制台和CAN共同完成的。

（二）区域控制系统的应用

对区域照明控制系统进行分析时，可以以日常工作场所建筑为例，这类建筑可分为会议厅、展厅、办公厅和多功能厅，且每一个厅对灯光都有明确的要求。以办公厅为例，其是企业人员办公的场所，对光源的需求并不是很大，以白炽灯和荧光灯为主，白天因有自然光，可以将自然光融入照明系统中，只需适时的用灯具辅助即可，这样不仅能节约电能，同时也能为企业员工提供一个易于视力保护的环境。正常办公建筑按时间可分为白天、午休、晚上和清扫时间，利用智能化系统可以事先对不同时间进行预约，早上员工进入办公区内后，系统会自动开灯，并配合太阳光将光线调节至合理程度。阴天室内光线较弱时，智能灯光系统能将室内光线调至人眼可以接受的亮度，以满足员工视觉需求；中午午休为员工休息时间，智能灯光控制系统可以将光线调得柔和些，使工作人员可以放松、休息；晚上员工离开，智能灯光控制系统会将一些区域内的灯光调暗或关闭，这时的智能灯光控制系统也可以根据声音启动探测功能，以便办公室内有人进出，为其提供足够的照明，减少不安全隐患；员工都走后，保洁人员会进来打扫，为方便其打扫，智能化灯光控制系统在传感器的配合下，能为不同打扫区域提供适当的亮度，当清扫人员离开后，系统会将灯关闭，以达到节省电源的效果。

三、结束语

综上所述，在传统灯光控制技术无法满足现代化灯光控制需求时，需要采用新技术以提高灯光控制技术。上文为了使灯光控制能更好的发挥其作用，将以电子灯光为基础的智能化控制技术应用于实际灯光控制中，取得了节能、减少电源浪费的效果。然而随着时代的变化，人们对灯光的需求也会有所变化，需要相关专业人员对灯光控制技术进行进一步分析，能研究出更多满足人们节能、环保和舒适度等需求的灯光控制方法。

参考文献：

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[6]郭旭生.电子技术在灯光控制中的应用探讨[J].商品与质量・建筑与发展，2013（02）.

[7]陈世民.舞台灯光控制技术发展历史研究[J].大科技・科技天地，2010（09）.

光子和电子的区别篇7

关键词：智能化系统 周界报警

中图分类号：TP212文献标识码： A

引言

随着科技的发展，智能化越来越多的被应用到安防系统中，而周界报警是安防系统重要的组成部分。周界报警是根据建筑物的安全防范管理的需要，对设防区域的非法入侵、盗窃、破坏和抢劫等进行实时有效的探测和报警。市场上的周界报警产品种类繁多，在外观、工作原理及安装使用上也大不相同。

一、根据现场情况分类

1、依附金属护栏网

现场具有金属护栏网、铁艺栅栏或者围墙上加装铁丝网。现场采用铁丝网的围栏一般考虑报警和阻挡相结合，充分利用物理障碍。产品类型会选择振动电缆或振动光缆。

2、埋地安装

现场开放，无物理阻挡物；同时因绿化或者安全等原因要求隐蔽的现场。现场要求往往高度隐蔽，不影响周围原有景观，也提高了安全性，更不易破解。产品类型会选择泄露电缆、埋地振动光缆或压差探测系统。

3、自由安装

现场一般设置围墙，围墙顶部开阔无任何物理阻挡（包括绿化），这种现场环境安装位置相对灵活，布线简单。产品类型会选择红外对射、微波对射、脉冲式电子围栏或张力式电子围栏。

二、各产品类型的工作原理。

1、振动电缆

又称电磁感应式振动电缆探测器。传感电缆由芯线、压敏膜、屏蔽膜、外套组成。这种电缆的特性是感测压力和形变。当这种电缆按设计要求附在金属护栏网上时，就能感测任何真正的企图攀爬，切割，掀起或打破围墙的行为，都将会被探测并且报警器将被激活报警。

2、振动光缆

光纤振动的工作原理是发射激光器发出直流单色光波，通过光纤耦合器分别沿正向和反向耦合进入两芯传感的光纤，形成正，反向环路干涉光信号；当光纤受到沿线外界震动干扰后，将会引起光波在光纤传输中相位的变化，通过光纤耦合器和光环行器传送至光电探测器，检测干涉光信号的光强变化，实现光纤振动报警。

3、泄露电缆

在敷设的两个泄漏电缆之间形成了一个看不见的柱形电磁场防护区域，当人体和金属体在这个区域移动时，就引起了电磁场扰动而被探测器检测到，产生报警信号。对于非金属体或非人体，比如树枝等，由于对电磁场的干扰极弱，虽然在该防护区域移动，却不能引起电磁场的扰动，因此不会报警。通过对探测器灵敏度的调整，可以将小动物，如小狗、小猫等在防护区域移动的干扰滤掉，达到有效防护的目的。

4、压差探测系统

压差探测系统是根据两根平行埋地软管内的压力变化来进行信号分析和判断。将两根内注防冻液和水的平行埋地软管两端分别与压力传感器和微通阀门链接形成一个闭合回路，当入侵者进入探测区域时，软管受压，引起橡皮管的压力差异，信号处理器即可识别这种压力，并通过总线连接至机房实现报警管理。

5、红外对射

全名叫主动红外入侵探测器，其基本的构造包括发射端、接收端、光束强度指示灯、光学透镜等。其侦测原理是利用经LED红外光发射二极体发射的脉冲红外线，再经光学镜面做聚焦处理使光线传至很远距离，由受光器接受。当红外脉冲射束被遮断时就会发出警报。

6、微波对射

微波对射工作时，发射器定向地发射微波能量，这些微波束或者直接到达接收器，但是更多的是经环境发射到达接收器。当侵入者进入探测区时，接收器接收的能力发生变化，信号处理器将对其进行分析，并给出预警或者报警信号。

7、脉冲式电子围栏

电子围栏是由脉冲发生器（主机）和前端围栏组成的智能型周界系统。脉冲电子围栏主机可随意调节输出的脉冲电压，适用于各种不同防范等级要求的场所。脉冲电子围栏主机可通过控制键盘或控制软件，实现多级联网，以确保某一区域出现临时情况而不影响其它防区的正常使用。

8、张力式电子围栏

张力式电子安全围栏周界报警系统由报警控制器（主机）和电子围栏两部分组成。主机探测入侵者，并能发出报警信号；电子围栏附件包括：拉力探测器、控制杆、承力杆、中间柱、合金线、线夹、警示牌（选购）、固定件等。由于其采用全新的探测方式和特殊的信号处理方法，确保环境的变化不会引起张力报警阈值（张力报警门限值）的变化，彻底改变了以往周界报警探测器环境适应性差、易误报的缺点。张力式电子围栏可以在风霜、雨雪、浓雾、沙尘、高温、低温等恶劣的环境下始终忠于职守，全天候稳定可靠地工作。

三、针对每种现场环境对产品进行全方面的比较

1、金属护栏网安装周界

可以看出在周界采用金属护栏网时，振动光缆和振动电缆在各方面性能上都比较相近，振动光缆在扛雷电干扰上比振动电缆稍显优势，所以在选择的时候，可能更多的考虑造价方面的因素。

2、埋地隐蔽周界

当周界没有围墙及护栏时，埋地式的产品即能提高美观度，又有足够的隐蔽性，是最好的选择。泄露电缆做为早期的埋地周界产品，在使用上暴露出了抗干扰能力的不足，而振动光缆和压差探测系统，能更好的弥补这些缺陷。

3、自由安装周界

对于自由安装的周界产品是目前工程上使用最广泛的。虽然红外对射产品存在很多的不足，如干扰性差，误报严重等，但它低廉的造价仍是大部分的住宅小区，学校以及工厂等工程项目的首选。微博对射产品更多的被用在围墙周围较开阔的区域，而电子围栏由于外观上的限制，更多的被应用在工厂、仓库、机场及监狱等工程中。

结束语

周界报警的产品虽然种类繁多，但只要清楚工程的需求，也不难做出选择，每种类型的产品都有各自的优缺点。市场在不断完善，也将会有越来越多的新产品被研发出来，我们的生活也将因为科技而变得更加美好。

参考文献

[1].《脉冲电子围栏及其安全装和安全运行》GB/T 7946-2008

光子和电子的区别篇8

关键字：光纤传输 光探测器 光电二极管

中图分类号： TN913 文献标识码： A 文章编号：

发射机发射的光信号经光纤传输后，不仅幅度衰减了，而且脉冲波形也展宽了。光接收机的作用就是检测经过传输后的微弱光信号，并放大、整形、再生成原输入信号。它的主要器件是利用光电效应把光信号转变为电信号的光探测器。对光探测器的要求是灵敏度高、响应快、噪声小、成本低和可靠性高，并且它的光敏面应与光纤芯径匹配。用半导体材料制成的光探测器正好满足这些要求。

1 光探测器的原理

1.1光功率和电信号

发光二极管和半导体激光器的输出频谱是随机起伏的。严格说来具有非相干性。但是，如果利用将光功率变为电信号电压的普通的光探测器，以进行包络线检波，即使改变光频谱，也能准确地读取调制的电信号，这种普通的光探测器是把功率（与电压的平方成正比）转换为电信号，因而叫做平方律检波。值得注意的是，应该解调的电信号大小所受损耗与光损耗的平方成正比。与此相反，正在研究的外插方式是利用相位干涉的方式，被认为是未来方式。

1.2光探测器的条件

光通信接收装置需要将光信号变为电信号的光探测器（平方律检波）。这种光探测器需要有如下特点：灵敏度要高（要与光的波长相对应）；频带要宽（或要高速相应）；附加噪声要小；特性不因外界条件而变；不需要高压电源。

这种光探测器中有半导体光探测器，它使用PIN光电二极管（PD）、雪崩电二极管（APD等。

1.3 PIN光电二极管

（1）PIN光电二极管的原理

PIN 二极管与 PN 二极管的主要区别是，在 P 和 N 层之间加入了一个 I 层，作为耗尽层。I 层的宽度较宽，约有（5 ~ 50）μm，可吸收绝大多数光子，使光生电流增加。

当光入射到P+区，则生成的电子或空穴对分别流向（+），（-）电极，形成光电流。为加快响应速度而施加反偏压，但不能产生雪崩放大。虽无电流倍增作用，但有噪声小的特点。

1.4雪崩光电二极管（APD）的原理

雪崩光电二极管（APD）是利用雪崩倍增效应使光电流得到倍增的高灵敏度探测器。APD的结构设计，使它能承受高的反向偏压，从而在 PN 结内部形成一个高电场区。APD能提供内部增益，工作速度高，已广泛应用于光通信系统中

在APD中，因为在pn结有反偏压，所以p+区或耗尽层P区所形成的载流子因电场而漂移，向电极方向汇集，以产生电流。此时若加大反偏压，则产生雪崩效应，而使光电流倍增。在雪崩放大过程中，在光电流放大的同时产生过电流噪声。

2 MSM光电探测器

金属-半导体-金属（MSM）光电探测器与PN结二极管结构不同，然而，它的光/电转换的基本原理却仍然相同，即入射光子产生电子-空穴对，电子-空穴对的流动就产生了光电流。

2.1MSM光电探测器原理

象手指状的平面金属电极沉淀在半导体的表面，这些电极交替地施加电压，所以这些电极间存在着相当高的电场。光子撞击电极间的半导体材料，产生电子-空穴对，然后电子被正极吸引过去，而空穴被负极吸引过去，于是就产生了电流。

2.2 MSM光电探测器特点

与PIN和APD探测器相比，这种结构的结电容小，所以它的带宽大，这种器件很有可能工作在300GHz。另外它的制造也容易。但缺点是灵敏度低（0.4 ~ 0.7A/W），因为半导体材料的一部分面积被金属电极占据了，所以有源区的面积减小了。

3 单向载流子探测器(UTC-PD)

按光的入射方式，探测器可以分为:面入射光电探测器 (a) , 如一般的PIN, 响应速度慢；边耦合光电探测器 (c) ，如UTC-PD/TW-PD, 效应速度快。

3.1面入射光电探测器

在面入射光电探测器中，光从正面或背面入射到探测器的光吸收层中，产生电子空穴对，并激发价带电子跃迁到导带，产生光电流。所以，在面入射光电探测器中，光行进方向与载流子的渡越方向平行，如一般的PIN探测器。

3.2边入射光电探测器

在边耦合光电探测器中，光行进方向与载流子的渡越方向互相垂直；很好地解决了吸收效率和电学带宽之间对吸收区厚度要求的矛盾。边耦合探测器比面入射探测器可以获得更高的3dB响应带宽。

3.2.1波导探测器 (WD-PD)

面入射光电探测器的固有弱点是量子效率和响应速度相互制约；一方面可以采用减小其结面积来提高它的响应速度，但是这会降低器件的耦合效率。另一方面也可以采用减小本征层（吸收层）的厚度来提高器件的响应速度。但是这会减小光吸收长度，降低内量子效率，因此这些参数需折衷考虑。

波导探测器正好解除了PIN探测器的内量子效率和响应速度之间的制约关系，极大地改善了其性能，在一定程度上满足了光通信对高性能探测器的要求。

WG-PD的光吸收是沿波导方向进行的，其光吸收长度远大于传统型光电探测器。WG-PD的吸收长度是探测器波导的长度，一般可大于10m，而传统型探测器的吸收长度是InGaAs本征层的厚度，仅为1m。所以WG-PD结构的内量子效率高于传统型结构PD的。

另外，WG-PD还很容易与其他器件集成。但是，和面入射探测器相比，WD-PD的光耦合面积非常小，导致光耦合效率较低，同时也增加了和光纤耦合的难度。光垂直于电流方向入射到探测器的光波导中，然后在波导中传播，传播过程中光不断被吸收，光强逐渐减弱，同时激发价带电子跃迁到导带，产生光生电子空穴对，实现了对光信号的探测。

3.2.2行波探测器（TW-PD）

行波探测器是在波导探测器的基础上发展起来的，它的响应不受与有源面积有关的RC常数的限制；响应主要由光的吸收系数以及光的群速度和电的相速度不匹配决定。这种器件的长度远大于吸收长度，但它的带宽基本与器件长度无关，所以具有更大的响应带宽积。然而这种器件不能得到较高的输出电平值，难以实用化。

参考文献：

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