淺談光電工程的可靠性設(shè)計和控制

張梓豪

摘要：隨著光電工程技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，我國各個領(lǐng)域都應(yīng)用了光電工程，也為人們的生活帶來了許多便利。光電工程的可靠性設(shè)計容易受到環(huán)境因素的影響，許多問題層出不窮?；诖?，本文首先闡述了光電工程的基本概述，講述了光電工程的概念、組成以及作用，然后對光電工程的可靠性設(shè)計和控制展開了詳細的探討，以此供相關(guān)人士參考借鑒。

關(guān)鍵詞：光電工程；可靠性；設(shè)計和控制

一、光電工程的基本概述

1.1光電工程概念

何為光電工程？從字面意思來看就是光學(xué)和電學(xué)的有機結(jié)合，也就是研究光電之間相互轉(zhuǎn)換的內(nèi)容，其中光電效應(yīng)是光電工程的核心。光電工程作為新型熱門的學(xué)科之一，契合時代發(fā)展的需求，在未來有著較大的上升空間。但是起步時間較晚，從1954年首臺微波量子放大器的發(fā)明開始進入到人們的視線中。隨著光電工程技術(shù)的成熟，越來越多領(lǐng)域都有光電工程的身影，LED照明燈在人們的日常生活中隨處可見。現(xiàn)代光電工程所涉及的工程也越來越多，包括電子科學(xué)技術(shù)、儀器科學(xué)技術(shù)以及物理學(xué)等工程，光電工程技術(shù)也在不斷改善人們的生活品質(zhì)。

1.2光電工程的組成

光電工程已經(jīng)出現(xiàn)在人們生活的各個領(lǐng)域，不僅能夠應(yīng)用到國家空間站的控制系統(tǒng)，還能在人們?nèi)粘Ｉ钪杏邪l(fā)揮的空間，比如節(jié)能環(huán)保理念下的太陽能熱水器、光電二極管等。對于常用光電工程的組成成分，其中包括了光電接收系以及光電控制系統(tǒng)等。但是光電工程實現(xiàn)的功能不同，還有其他特殊的組成成分，比如光電制導(dǎo)系統(tǒng)。光電接受系統(tǒng)主要完成光電信號的轉(zhuǎn)換工作，借助光纖電纜將轉(zhuǎn)換過程中信息儲存下來。

1.3光電工程的作用

相比于其他工程的應(yīng)用，光電工程能夠有效的降低肉眼疲勞出現(xiàn)的錯覺，提高夜晚環(huán)境下人眼觀察的可見范圍。同時在特殊惡劣環(huán)境，光電技術(shù)能夠有效的替代人工作，去完成人們想要探測的信息。光電工程中的光電成像系統(tǒng)主要完成電信號變成光信號，從而達到成像的目的。光電工程中控制系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)代計算機技術(shù)，就能夠完全替代人工作，從而將光電工程中所有信息有序的整理匯總，然后派送的目的地。

二、光電工程的可靠性設(shè)計

2.1光電工程可靠性設(shè)計的重要意義

可靠性設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計中重要的一環(huán)，能夠確保產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量和效率，同時在特定的時間和條件下，實現(xiàn)預(yù)先設(shè)計的性能。光電工程可靠性設(shè)計能夠保障整個系統(tǒng)有序的進行，確保所有組成系統(tǒng)的效率和質(zhì)量，進而減少光電工程運行中的故障率，是光電工程實用性的有效保障。所以可靠性設(shè)計在光電工程中有著不可替代的意義，同時可靠性設(shè)計還關(guān)系到整個系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，也是評價光電工程質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)。

2.2光電工程可靠性設(shè)計遵從的原則

光電工程有著各種類型的設(shè)計理念和設(shè)計方法，所以在設(shè)計過程中多多少少存在一些質(zhì)量上和性能上的缺陷。因此對于工程技術(shù)人員而言，需要通過可靠性設(shè)計盡可能減少質(zhì)量和性能上的缺陷，選出最優(yōu)的設(shè)計方案和理念。經(jīng)過筆者長期的經(jīng)驗和光電工程理論積累，設(shè)計中需要遵從以下幾點原則：第一，設(shè)計適用性原則，可靠性設(shè)計必須結(jié)合光電工程的實際功能以及應(yīng)用領(lǐng)域，設(shè)計符合生產(chǎn)需求的光電工程的產(chǎn)品；第二，完整性原則，光電工程的所有環(huán)節(jié)應(yīng)該完成可靠性設(shè)計，把控好所有環(huán)節(jié)的質(zhì)量，進而能夠?qū)崿F(xiàn)光電工程的所有功能；第三，優(yōu)先原則，可靠性設(shè)計首先在工作人員熟悉的崗位完成，比如元件的可靠性設(shè)計，這樣能夠減少劣質(zhì)元件，提高光電工程的質(zhì)量和延長工作壽命；第四，經(jīng)濟性原則，可靠性設(shè)計的宗旨為了實現(xiàn)光電工程的所有功能，但是必須符合經(jīng)濟性原則，盡可能減少資源利用率，元件使用之前必須經(jīng)過可靠性檢測才能使用。

2.3提高可靠性設(shè)計的方法

光電工程的可靠性受到諸多因素影響，包括光電工程系統(tǒng)工作的環(huán)境、光電工程生產(chǎn)工藝、元件的質(zhì)量等。為了提高光電工程的可靠性，使用最多的方法為數(shù)據(jù)統(tǒng)計法，收集好所有元件的類型和數(shù)量，然后根據(jù)元件的數(shù)據(jù)手冊分析其中的故障率，進而大致估算出光電工程系統(tǒng)中的錯誤率，將其作為可靠性評估的指標(biāo)，對比優(yōu)化系統(tǒng)中存在錯誤率的元件，從而能夠顯著的提高光電工程的可靠性。此外，光電元件容易受到環(huán)境的因素影響，比如工作溫度以及環(huán)境濕度都會影響元件的性能參數(shù)，使得系統(tǒng)的精確度受到影響，所以在提高光電工程可靠性設(shè)計時，需要考慮環(huán)境因素的影響，做好必要的防護措施，同時還可以借助計算機技術(shù)和軟件仿真技術(shù)，提高信息采集處理的準(zhǔn)確性，也是現(xiàn)階段使用較多的方法。

三、光電工程的控制

3.1制定合理的工藝流程

光電工程中工藝流程的如何將直接決定光電工程的質(zhì)量，一個合理有效的工藝流程能夠讓光電工程的質(zhì)量和效率得到顯著的改善，還能保證光電工程各個環(huán)節(jié)有序的串聯(lián)起來，使得光電工程能夠按時按質(zhì)完成，同時合理的工藝流程能夠給光電工程錦上添花。合理工藝流程的制定需要做好以下幾點：第一，工藝流程設(shè)計者必須具備專業(yè)的知識，熟知光電工程中所有環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制點；第二，設(shè)計的流程必須遵從國家工藝生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，保障光電工程的可靠性和安全性。

3.2 選擇質(zhì)量較好的元件

元件的性能參數(shù)影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，是光電工程可靠性控制的關(guān)鍵內(nèi)容。所以必須把控好元件的質(zhì)量，使用更多性價比較高的光電元件。需要相關(guān)人員做好以下幾點：第一，元件的采購點必須得到國家認證，同時按照光電控制中元件的用量采購；第二，元件的規(guī)格型號、性能參數(shù)必須和設(shè)計方案一致，切記不匹配的元件現(xiàn)象出現(xiàn)；第三，采購的元件必須經(jīng)過可靠性測試，達到光電工程使用的可靠范圍之內(nèi)。

3.3 完成合理的電路設(shè)計

電路設(shè)計是光電工程中重要的工作，光電信號的轉(zhuǎn)換是在合理的電路設(shè)計后完成的。光電信號轉(zhuǎn)換過程中容易受到外界因素的影響，導(dǎo)致光信號中的信息丟失，出現(xiàn)信號錯亂的現(xiàn)象。尤其是光電成像系統(tǒng)中，一旦光信號中攜帶的信號出現(xiàn)損壞或者丟失的現(xiàn)象，系統(tǒng)無法識別光信號，也就不能實現(xiàn)成像的功能。所以在電路設(shè)計中，需要考慮電磁干擾、光電干擾等，優(yōu)化整個系統(tǒng)的電路設(shè)計，在具備較好的工作效率時，盡可能減少轉(zhuǎn)換中光電信號的干擾，使得光電信號攜帶的信息完整，從而光電工程系統(tǒng)中的可靠性得到了有效的控制。

四、結(jié)語

光電工程作為新興產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)有了很大的進步。隨著人們需求的不斷提升，光電工程技術(shù)需要得到不斷的更新完善，通過經(jīng)驗的積累的技術(shù)的創(chuàng)新，設(shè)計更加可靠的光電工程，進而為人們帶來更多的福利。

參考文獻：

[1]饒瑞中，李玉杰.非Kolmogorov大氣湍流中的光傳播及其對光電工程的影響[J].光學(xué)學(xué)報，2015，35（05）：26-36.

[2]肖蕾.淺談光電工程的可靠性設(shè)計和控制[J].科技展望，2014（14）：28.

[3]易茂麗.光電顯微測量系統(tǒng)的光學(xué)及軟件設(shè)計與實現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2013.