Оптоэлектронные технологии

Содержание Введение Глава 1. Направления деятельности оптоэлектронных технологий

1.1 Основные направления

1.2 Задачи деятельности оптоэлектронных технологий

1.3 Результаты направления деятельности оптоэлектронных технологий Глава 2. Приборы оптоэлектроники

2.1 Для преобразования света в электрический ток — фототранзистор

2.2 Для преобразования тока в световое излучение — электролюминесцентный индикатор

2.3 Для применения в различных электронных устройствах служат оптоэлектронные интегральные схемы Глава 3 Описание рынков и секторов экономики, на которые предлагается воздействие развиваемых оптоэлектронных технологий.

3.1 Аппаратура оптоволоконной связи

3.2 Лазерные и оптоэлектронные информационные системы для специальных применений

3.3 Аппаратура для технических измерений и диагностики Список используемых источников

Введение

Оптоэлектроника — бурно развивающаяся область науки и техники. Многие ее достижения вошли в быт: индикаторы, дисплеи, лазерные видеопроигрыватели. Разрабатывается твердотельное телевидение и многoe другое. В этой курсовой рассмотрены физические основы, устройство, характеристики основных элементов оптоэлектроники: лазеров, светодиодов, фотоприёмников. Описаны достижения в области индикаторов и плоских экранов, полупроводниковых видеокамер, волоконных линий связи, оптических компьютеров и запоминающих устройств.

Сегодня вообще трудно указать область человеческой деятельности, где эти технологии не дали бы мощный эффект — от фундаментальных научных исследований до шоу-бизнеса. По значению для технического прогресса, для модернизации экономики реализация возможностей современной фотоники Носов Ю. Р. Дебют оптоэлектроники/ Носов Ю. Р. — М.: Наука, 1992. 105 с. аналогична электрификации в начале прошлого века. Развитые государства предпринимают активные усилия для ускоренного развития фотоники как отрасли хай-тека.

Лазерно-оптические и оптоэлектронные технологии являются сегодня базовыми для систем связи и телекоммуникаций, записи, хранения и обработки информации, микроэлектроники, они вошли в отраслевые стандарты обработки материалов и диагностики изделий во многих отраслях машиностроения, стали определяющими для разработки специальных систем управления движением, нарастающими темпами осваиваются в медицине, открывая новые возможности диагностики лечения заболеваний, в светотехнике, экономическом мониторинге и др.

Объект исследования: оптоэлектроника Актуальность моей работы заключается в том, что на современном этапе развитие оптоэлектроники связано с изучением эффектов взаимодействия между оптическим излучением и электронами вещества, и охватывает проблемы создания оптоэлектронных приборов, в которых эти эффекты используются для генерации, передачи, хранения и отображения информации. Предстоящие задачи оптоэлектроники — миниатюризация элементной базы, интеграция элементов и функций, ориентация на специальные технологии и материалы.

Целью моей курсовой работы является изучение оптоэлектроники, ее развитие и достижения, в какой сфере человеческой деятельности можно использовать разработки оптоэлектроники.

Задачами моей курсовой работы будут:

1. Сферы применения оптоэлектроники

2. Основные направления деятельности

3. Значение развития данной области для технического прогресса

4. Построение базы данных по моей теме в MS Access

5. Создание сайта по моей работе с использованием базы данных

Глава 1. Направления деятельности оптоэлектронных технологий

1.1 Основные направления Исследование, разработка и серийное внедрение высокоэффективных светодиодных осветительных и светосигнальных устройств для транспортных систем, систем дорожной безопасности, радиоэлектронных измерительных приборов и нужд городского хозяйства.

Рис. 1 Основные направления оптоэлектроники Варианты:

1. Элементная база фотоники, включая создание новых источников, преобразователей и приемников оптического излучения, в т. ч. на основе наноструктур;

2. Базовые технологии производства элементов и узлов лазерно-оптической техники;

3. Подготовка кадров, организация непрерывного образования для создателей и пользователей фотонных технологий;

4. Информационные технологии, включая оптическую связь и телекоммуникации;

5. Лазерная обработка промышленных материалов, включая материалы судо — и авиастроения, атомной и космической техники, а также прецизионную обработку в микро — и наноэлектронике Борисенко В. Е. Наноэлектроника: Учебное пособие/ Борисенко В. Е., Воробьева А. И., Уткина Е. А. -М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. — 65 с.;

6. Техническое зрение и управление производственными процессами лазерно-оптические измерения и диагностика, включая экологический мониторинг, контроль рельефов и зеленых насаждений;

7. Фотонные технологии нанодиапазона, включая получение нанообъектов, их диагностику и манипулирование ими;

8. Биомедицинские технологии диагностики и лечения с использованием лазерного луча;

9. Энергоэффективное освещение с использованием светодиодов;

10. Лазерные агротехнологии;

11. Системы навигации и управления движением;

12. Оптоэлектронные и лазерные информационные системы для военных и специальных применений, включая локацию, дальномерию, целеуказание, контроль пространства;

13. Фотонные технологии обеспечения безопасности, включая распознавание образов, детектирование следовых количеств веществ, скрытые наблюдения;

14. Лазерные шоу и лазерные технологии для декоративно-прикладного искусства, музейной и реставрационной деятельности.

Исследование оптоэлектронной элементной базы для создания высокоэффективных фотосенсорных и дисплейных устройств, разработка новых технологий для их практической реализации.

1.2 Задачи деятельности оптоэлектронных технологий Повышение инновационной активности, гибкости и конкурентоспособности отечественной обрабатывающей промышленности в результате ее модернизации с широким использованием лазерно-оптического оборудования.

Стимулирование притока инвестиций в лазерно-оптическую отрасль — как со стороны компаний-пользователей, участвующих в ТП, так и со стороны финансовых структур — так же, как это имеет место в результате деятельности технологических платформ Евросоюза.

Развитие лазерно-оптической отрасли России до уровня, обеспечивающего ее доминирование на внутреннем лазерном рынке России и СНГ, импортозамещение в части лазерного оборудования, активное участие в мировом лазерном рынке и технологическую независимость страны в части обеспечения лазерно-оптической техникой критически важных для себя ВПК, авиакосмической промышленности, систем связи и др.

Превращение отечественной фотоники в отрасль, стимулирующую инновации в реальном секторе экономики, привлекательную для инвесторов, пользующуюся вниманием и поддержкой государства и общественности.

Разработка стратегической программы исследований, предусматривающей определение среднеи долгосрочных приоритетов в проведении исследований и разработок, выстраивание механизмов научно-производственной кооперации.

Разработка программы по внедрению передовых технологий в соответствующих секторах российской экономики, определяющей различные механизмы и источники финансирования, обязательства участников технологической платформы.

Разработка предложений, направленных на совершенствование регулирования в научно-технологической и инновационной сфере, разработка и развитие:

1) инновационной инфраструктуры;

2) программ обучения;

3) разработка предложений по направлениям и принципам развития стандартов и систем сертификации.

Массовое освоение фотоники, лазерно-оптических технологий в отечественном здравоохранении, сельском хозяйстве, системах связи, на транспорте, в экологическом мониторинге и других критически важных для страны отраслях с существенным повышением их технических и экономических возможностей, производительности труда, экологической безопасности.

1.3 Результаты направления деятельности оптоэлектронных технологий Мировой рынок фотоники составляет сегодня около 420 млрд. долл в год, темпы его роста — 6−8% в год. Россия, обладая большим научно-промышленным потенциалом в области фотоники, к сожалению, существенно уступает развитым странам по масштабам практического ее использования, что наносит стране заметный экономический ущерб и замедляет её модернизацию. При этом многочисленные примеры организации нашими соотечественниками в последние 10 лет за рубежом успешных предприятий лазерно-оптической специализации, весьма эффективных производств новейшей фотоники, примеры разработок на отдельных предприятиях ОПК свидетельствуют о наличии в России и большого научно-технического задела, и талантливых изобретателей и руководителей, необходимых для успешного развития отечественной лазерно-оптической отрасли, опто — и фотоэлектроники, фотоники в целом.

Нужна координация усилий, поддержка перспективных для страны разработок, организация подготовки нужных кадров и создание необходимой инфраструктуры для постоянного диалога создателей и пользователей продукции фотоники.

Для решения этих задач в России организована Технологическая платформа «Инновационные лазерные, оптические и оптоэлектронные технологии — фотоника» (сокращенное название: ТП «Фотоника»).

Отраслевая технологическая платформа «Фотоника» должна выработать стратегическую программу действий, обеспечивающую:

1) организацию поисковых НИОКР, которые должны создать базу для инноваций в фотонике и с использованием фотоники на 5−10 лет вперёд;

2) быстрое освоение предлагаемых фотоникой современных эффективных технологий во всех отраслях отечественной экономики;

3) производство в России критически важных видов лазерно-оптической и оптоэлектронной техники в номенклатуре, соответствующей прогнозируемым потребностям;

4) подготовку кадров, способных эффективно использовать фотонику в различных сферах ее применений.

После принятия этой программы и включения ее в общие рамки государственной промышленной политики ТП должна своими экспертными возможностями помогать проведению тендеров на проекты в рамках принятой стратегии и реализации проектов, которые победят на этих тендерах. Кроме того, ТП должна вести постоянный мониторинг состояния отрасли и спроса на ее продукцию со стороны других отраслей экономики, должна составлять прогнозы развития отрасли и ее рынков, должна регулярно вносить в государственные органы предложения по уточнению и корректировке программы развития и освоения лазерно-оптических технологий, должна, наконец, давать предложения по совершенствованию нормативно-законодательной базы инновационной деятельности.

При правильном выборе стратегии и постановке экономически разумных проектов ТП будет стимулировать приток инвестиций в лазерно-оптическую отрасль — как со стороны компаний-пользователей, участвующих в ТП, так и со стороны финансовых структур — так же, как это имеет место в результате деятельности технологических платформ Евросоюза.

Еще одна важная задача ТП — развитие взаимовыгодного международного сотрудничества — с Технологической платформой «Photonics21» Евросоюза, с коллегами в Китае и др. странах. Необходимо активное привлечение к сотрудничеству бизнес-структур и отраслевых предприятий и институтов из стран СНГ.

Основными результатами ее деятельности будут:

*повышение инновационной активности, гибкости и конкурентоспособности отечественной обрабатывающей промышленности в результате ее модернизации с широким использованием лазерно-оптического оборудования.

*массовое освоение фотоники, лазерно-оптических технологий в отечественном здравоохранении, сельском хозяйстве, системах связи, на транспорте, в экологическом мониторинге и других критически важных для страны отраслях с существенным повышением их технических и экономических возможностей, производительности труда, экологической безопасности.

*развитие лазерно-оптической отрасли России до уровня, обеспечивающего ее доминирование на внутреннем лазерном рынке России и СНГ, импортозамещение в части лазерного оборудования, активное участие в мировом лазерном рынке и технологическую независимость страны в части обеспечения лазерно-оптической техникой критически важных для себя ВПК, авиакосмической промышленности, систем связи и др.

*превращение отечественной фотоники в отрасль, стимулирующую инновации в реальном секторе экономики, привлекательную для инвесторов, пользующуюся вниманием и поддержкой государства и общественности.

В заключение к 1-ой главе. При правильном выборе стратегии и постановке экономически разумных проектов ТП будет стимулировать приток инвестиций в лазерно-оптическую отрасль — как со стороны компаний-пользователей, участвующих в ТП, так и со стороны финансовых структур — так же, как это имеет место в результате деятельности технологических платформ Евросоюза.

Глава 2. Приборы оптоэлектроники

2.1 Для преобразования света в электрический ток — фототранзистор Фототранзимстор — оптоэлектронный полупроводниковый прибор, вариант биполярного транзистора. Отличается от классического варианта тем, что область базы доступна для светового облучения, за счёт чего появляется возможность управлять усилением электрического тока с помощью оптического излучения.

Основу фототранзистора составляет монокристалл полупроводника со структурой п-р-пили р — п-ртипа. Кристалл монтируется в защитный корпус с прозрачным входным окном. Включение фототранзистора во внешнюю электрическую цепь подобно включению биполярного транзистора, выполненному по схеме с общим эмиттером и оборванным базовым выводом (нулевым током базы). При попадании излучения на базу (или коллектор) в ней образуются парные носители зарядов (электроны и дырки), которые разделяются электрическим полем коллекторного перехода. В результате в базовой области накапливаются основные носители заряда, что приводит к снижению потенциального барьера эмиттерного перехода и увеличению тока через фототранзистор по сравнению с током, обусловленным переносом только тех носителей, которые образовались непосредственно под действием света.

При увеличении положительного потенциала базы происходит усиление фототока за счёт инжекции электронов из эмиттера в базу.

Фототранзистор можно включать по схемам со свободным коллектором, со свободной базой и со свободным эмиттером. На фототранзистор можно подавать оптические и электрические сигналы. Без входного электрического сигнала, который обычно необходим для смещения, компенсирующего наводки, фототранзистор работает как фотодиод Филачев А. М. Твердотельная фотоэлектроника. Фотодиоды/ Филачев А. М., Таубкин И. И., Тришенков М. А. -М.: Физматкнига, 2011 г. 224 с. с высокой интегральной чувствительностью, небольшой граничной частотой и большим темновым током. Фототранзисторы целесообразно использовать для регистрации больших световых сигналов; при регистрации малых световых сигналов следует подать положительное смещение на базу. Применяют два варианта включения фототранзисторов: диодное — с использованием только двух выводов (эмиттера и коллектора) и транзисторное — с использованием трех выводов, когда на вход подают не только световой, но и электрический сигналы. Фототранзисторы используются в качестве фотоприемников и транзисторных оптопарах.

Биполярный фототранзистор — полупроводниковый прибор с двумя p-n переходами — предназначен для преобразования светового потока в электрический ток. При освещении фототранзистора в его базе генерируется электронно-дырочные пары. Неосновные носители зарядов переходят в область коллектора и частично в область эмиттера. При этом потенциалы эмиттера и коллектора относительно базы изменяются. Эмиттерный переход смещается в прямом направлении, и даже небольшое изменение его потенциала вызывает большое изменение тока коллектора, то есть фототранзистор является усилителем. Ток коллектора освещенного фототранзистора оказывается достаточно большим — отношение светового потока к темновому велико (несколько сотен). Фототранзисторы обладают значительной большей, чем фотодиоды, чувствительностью — порядка сотни миллиампер на люмен. Биполярный фототранзистор подобен обычному биполярному транзистору, между выводами коллектора и базы которого включен фотодиод. Таким образом, ток фотодиода оказывается током фототранзистора и создает усиленный в n раз ток в цепи коллектора. Если на фототранзистор подается только электрический сигнал, его параметры почти не отличаются от параметров обычного транзистора.

2.2 Для преобразования тока в световое излучение — электролюминесцентный индикатор Электролюминесцентный индикатор представляет собой плоский конденсатор, одной из обкладок которого является сплошной прозрачный электрод, а другой — электрически разделенные металлические площадки (мозаичный электрод).

Прибор для визуального воспроизведения информации, в котором для преобразования электрического сигнала в световое изображение используется свойство электролюминесцентного слоя излучать свет при воздействии на него переменного электрического поля; разновидность электролюминесцентного прибора отображения информации. Различают мозаичные и матричные.

Электролюминесценцией называется свечение веществ при воздействии электрического поля. Известны два принципиально различающихся вида электролюминесценции:

— предпробойная, которая возникает в микроучастках порошковых или пленочных электролюминофоров при напряженностях поля, близких или равных пробивным;

— инжекционная, происходящая при рекомбинации электронов и дырок на р-n-переходе полупроводникового кристалла, включенного в прямом направлении.

Электролюминесцентные индикаторные приборы характеризуются рядом специфических свойств, присущих твердотельным приборам. К этим свойствам относятся:

— малое потребление мощности;

— большой угол обзора;

— возможность получения различного цвета свечения за счет применения электролюминофоров разных типов;

— плоская конструкция и возможность вариаций конструктивных размеров, плотности расположения и форм светящихся знаков;

— большой срок службы;

— высокая надежность.

2.3 Для применения в различных электронных устройствах служат оптоэлектронные интегральные схемы Интегральной микросхемой (ИМС) называют миниатюрное электронное устройство, выполняющее определенные функции преобразования и обработки сигналов и содержащее большое число активных и пассивных элементов (от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч) в сравнительно небольшом корпусе. Часто под интегральной схемой (ИС) понимают собственно кристалл или плёнку с электронной схемой, а под микросхемой (МС) — ИС, заключённую в корпус.

Существование и развитие микроэлектроники обусловлено созданием нового сверхминиатюрного электронного элемента — интегральной микросхемы. Появление этих схем, основано на логике развития полупроводниковых приборов. Раньше каждый электронный компонент — транзистор, резистор или диод использовался по отдельности, обладал индивидуальным корпусом и включался в схему при помощи своих индивидуальных контактов. Но постепенно полупроводниковая электроника создала предпосылки для создания подобных устройств на общем кристалле, а не из отдельных элементов.

Благодаря применению данной технологии, в настоящее время можно сразу создать на одном кристалле законченную схему из нескольких десятков, сотен или даже тысяч электронных компонентов. Преимущества новой разработки очевидны:

Снижение затрат (стоимость микросхемы обычно гораздо меньше, чем общая стоимость всех электронных элементов ее составляющих).

Надежность устройства. Это имеет огромное значение, поскольку поиск неисправности в схеме из десятков или сотен тысяч электронных компонентов — довольно сложная и трудоемкая работа.

Ввиду того, что электронные элементы интегральной микросхемы в сотни и тысячи раз меньше своих аналогов в обычной сборной схеме, их энергопотребление намного меньше, а КПД гораздо выше.

Интегральные микросхемы в зависимости от функционального предназначения делятся на аналоговые и цифровые.

Аналоговые интегральные микросхемы (АИМС) предназначены для преобразования и обработки сигналов, непрерывно изменяющихся по уровню и во времени. Они широко применяются в аппаратуре звуковоспроизведения и звукоусиления, радиоприемниках и телевизорах, видеомагнитофонах, в аналоговых вычислительных машинах, и измерительных приборах, технике связи и т. д. АИМС позволяет создавать сложный завершенный функциональный узел в совокупности с ограниченным количеством внешних радиоэлементов (например, УПЧ изображения, видеоусилитель, генератор и т. п.). Функциональный узел — это группа радиоэлементов, объединенных конструктивно и технологически в модуль. Эта группа предназначена для создания какой-либо законченной части радиоэлектронной аппаратуры, например, усилителя, фильтра, источника питания и т. п. (стабилизаторы источников питания, операционные усилители, фильтры, преобразователи сигналов). Цифровые ИМС, служат для преобразования и обработки сигналов, выраженных в двоичном или другом цифровом коде. Широко применяются для разработки логических элементов, триггеров, регистров, счетчиков, дешифраторов, микрокортроллеров.

В заключение к главе 2. Сегодня фототранзисторы, электролюминесцентные индикаторы, интегральные микросхемы являются одним из самых массовых изделий современной оптоэлектроники. Микросхемы способны облегчать расчет и проектирование функциональных узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры, ускорять процесс создания новых аппаратов и внедрения их в серийное производство. Широкое применение фототранзисторов, электролюминесцентные индикаторов и микросхем позволяет повысить технические характеристики и надежность аппаратуры.

оптоэлектроника прибор связь лазерный

Глава 3. Описание рынков и секторов экономики, на которые предлагается воздействие развиваемых оптоэлектронных технологий

3.1 Аппаратура оптоволоконной связи Аппаратура оптоволоконной связи (оптоволокно, передатчики, приёмники излучения, системы спектрального уплотнения каналов DWDM с соответствующим программным обеспечением, аппаратура контроля). Отечественные разработчики занимают здесь лидирующие позиции по ряду приборов (волоконные усилители, DWDM — системы и др.), но из-за слабого спроса на эту технику в стране и агрессивной маркетинговой политики зарубежных производителей объёмы её производства и использования в России растут слабо.

Рис. 2 Структура аппаратуры оптоволоконной связи Аппаратура оптоволоконной связи при основном своем недостатке — высокой цене — имеет ряд преимуществ:

1) нечувствительность к электрическим и электромагнитным помехам;

2) гальваническая развязка узлов на любое требуемое напряжение;

3) исчисляемое километрами расстояние передачи без повторителей и тысячами километров — с промежуточными ретрансляторами;

4) высокая степень конфиденциальности каналов связи;

5) широкополосность каналов.

Оптоволоконная линия — это прямая проводная связь между подключаемой к Интернету машиной (компьютером либо маршрутизатором) и технической площадкой Интернет-провайдера. Могут использоваться как обычные (электропроводящие) провода, так и оптоволокно. Линия может быть непрерывной или же в неё могут быть включены усиливающие сигнал устройства, позволяющие увеличить дальность связи.

Оптимческое волокном — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

Волоконные усилители — это оптические усилители, основанные на явлении вынужденной эмиссии в волокнах в усиливающей среде.

Сейчас сильно возросли требования к ширине оптической несущей (точнее, к ее минимизации) после реализации идеи плотного спектрального уплотнения — английская аббревиатура DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing). А реализация ее стала возможной после прорыва в технологии изготовления полупроводниковых лазеров диапазона 1550 нм и оптических усилителей на основе волокон, легированных эрбием.

3.2 Лазерные и оптоэлектронные информационные системы для специальных применений К этой группе относятся самые разнообразные приборы, созданные в своё время для оборонных применений, но находящие сегодня всё большее распространение и в гражданских отраслях, а также в системах обеспечения безопасности:

Рис. 3 Системы для специальных применений

1) лазерные гироскопы

— оптический прибор для измерения угловой скорости, обычно применяется в системах инерциальной навигации. Лазерные гироскопы используют эффект Саньяка — появление фазового сдвига встречных световых волн во вращающемся кольцевом интерферометре Пантелеев В. Г. Компьютерная микроскопия. — М.: Техносфера, 2005 г. 30 с.;

2) дальномеры

— портативный измерительный прибор для быстрого и точного определения расстояний и простых вычислений. Для организации измерения требуется лишь навести лазер на исследуемый объект и нажать на кнопку «измерения». После этого на мониторе прибора отобразятся полученные данные;

3) обнаружители следовых количеств веществ

— прибор для определения следов (или следовых количеств), например: элементов, соединений, веществ;

4) бортовые системы управления движением ЛА.

Наглядны достижения в области построения систем управления подвижными объектами — летательными аппаратами различных классов и различного назначения. Современная теория управления представляет собой совокупность универсальных методов анализа и синтеза управляемых систем и опирается на хорошо разработанный математический аппарат, включающий в себя как классические математические дисциплины (теорию дифференциальных уравнений, вариационное исчисление, общую и линейную алгебру, теорию вероятностей, теорию функций комплексного переменного), так и математические теории, сформировавшиеся под влиянием задач, выдвинутых практикой в рамках самой теории управления (теорию устойчивости систем и процессов управления, теорию оптимальных процессов управления, теорию фильтрации и статистического оценивания, теорию игр).;

5) системы распознавания образов

— это отнесение исходных данных к определенному классу с помощью выделения существенных признаков, характеризующих эти данные, из общей массы несущественных данных. Создание искусственных систем распознавания образов остаётся сложной теоретической и технической проблемой. Необходимость в таком распознавании возникает в самых разных областях — от военного дела и систем безопасности до оцифровки всевозможных аналоговых сигналов.

Теория распознавания образов — раздел информатики, развивающий теоретические основы и методы классификации и идентификации предметов, явлений, процессов, сигналов, ситуаций и т. п. объектов, которые характеризуются конечным набором некоторых свойств и признаков. Такие задачи решаются довольно часто, например, при переходе или проезде улицы по сигналам светофора;

6) приборы ночного видения

— вакуумные фотоэлектронные приборы для преобразования невидимого глазом изображения объекта (в инфракрасном, ультрафиолетовом или рентгеновском спектре) в видимое либо для усиления яркости видимого изображения. Приборы ночного видения бывают: пассивные (работают в условиях естественной ночной освещённости), активные (работают с подсветкой, обычно в ближнем ИК диапазоне), активно-импульсные (работают с подсветкой в стробирующем режиме работы фотокатода), усиливающие (усиление яркости видимого изображения), преобразующие (преобразование ИК, УФ излучения в видимое);

7) геодезические приборы нового поколения

Сейчас их стало довольно много и они очень востребованы. О причинах столь высокой востребованности их на рынке можно не распространяться — ведь без них не обойтись даже в самых элементарных случаях. Современный рынок предлагает множество устройств, «специализация» которых — разметка линий или плоскостей с точной «привязкой» к горизонту или вертикали, измерение линейных размеров и т. д. Как правило, всех их роднит одна деталь — в качестве «точки опоры» выбран лазерный луч. Все это благодаря развитию оптоэлектроники. Лазерные уровни — самая простая «лучевая» разновидность. От обычных «ватерпасов» (то есть уровней с пузырьковыми индикаторами) они отличаются встроенным излучателем, «выдающим» яркий луч, параллельный основной рабочей плоскости;

8) охранные системы

— автоматизированный комплекс для охраны различных объектов имущества (зданий, включая прилегающую к ним территорию, отдельных помещений, автомобилей, водного транспорта, сейфов и пр.). Современные и эффективные системы безопасности основанные на разработках оптоэлектроники предназначены не только для поимки преступников, но и для предотвращения преступлений. Современные профессиональные охранные системы могут включать магнитные датчики открытия дверей и окон, датчики изменения объема, а также акустические датчики разбития стекла;

и многое другое.

Россия имеет в этой области уникальные достижения, по многим видам устройств сохраняет мировой уровень разработок, но наше представительство на мировых рынках соответствующего оборудования невелико. Учитывая прямую зависимость качества системы вооружения современной армии от уровня используемых в нем лазерных информационных систем, планируется мощно и целенаправленно развивать этот сектор отечественной лазерно-оптической отрасли, одновременно наращивая использование его возможностей и для внутренних потребностей, и для экспорта.

3.3 Аппаратура для технических измерений и диагностики Аппаратура для технических измерений и диагностики, включая информационные системы управления производственными процессами и экологического мониторинга.

Основное назначение информационной системы управления производственными процессами (ИСУ ПП) — обеспечение производственного персонала и руководителей всех уровней достоверной информацией, необходимой и достаточной для быстрого принятия правильных производственных и управленческих решений. Цель создания ИСУ ПП класса MES-систем — повышение общей производительности и эффективности работы промышленных, генерирующих, электросетевых предприятий.

К основным задачам ИСУ ПП относится мониторинг, оптимизация и управление производственными процессами. ИСУ ПП, обрабатывая данные в реальном времени, обеспечивает визуализацию основных производственных параметров, оперативный расчет ключевых показателей эффективности, анализ режимов работы оборудования и его фактического состояния. Долгосрочный архив позволяет накопить и использовать статистическую информацию для анализа и оптимизации регулярно повторяющихся или циклических процессов.

Система экологического контроля и мониторинга окружающей среды представляет собой рассредоточенную в пространстве многоуровневую измерительно-информационную систему, предназначенную для наблюдения, измерения, анализа, обобщения и визуализации данных об экологической обстановке, оценки экологической среды, оперативного обмена данными внутри системы и с внешними системами, мониторинга экологической среды, передачи данных соответствующим структурам власти, прогноза ожидаемого развития событий и подготовки вариантов рациональных управленческих решений.

Цель системы — обеспечение функционального единства всех подсистем экологического мониторинга Белов М. А Оптико-электронные системы экологического мониторинга природной средыМ.: МГТУ, 2002 г. 33 с., оперативного объединения информационных потоков, минимизации времени для принятия управленческих решений.

Такая аппаратура, обеспечивающая бесконтактные дистанционные измерения технических параметров (размеры, скорости и ускорения, расходы, вибрации и др.), экспресс — диагностику составов смесей и сплавов, состояния поверхностей, отклонения движений и форм от заданных и многое другое — от задания направлений при монтаже крупногабаритных объектов до анализа наночастиц и реализации технического зрения, изготавливается сегодня в большом разнообразии. Без такой аппаратуры, по существу, невозможно обеспечение качества промышленного производства, а в целом ряде отраслей — в атомной промышленности, химическом производстве и др., — где дистанционность и высокая точность измерений являются обязательными, лазерно-оптические технологии просто незаменимы.

В заключение к главе 3. Разработки и производство соответствующей техники занимают существенную часть мирового рынка фотоники, будучи активно востребованными и в производстве, и в научных исследованиях. Россия имеет большой научно-технический задел в этой области, целый ряд пионерских разработок (для железнодорожного транспорта, например). Необходимо активно использовать этот потенциал и для модернизации отечественной промышленности, и для развития экспорта в сфере хай-тека.

Глава 4. Проектирование БД

4.1 Построение информационно-логической модели данных Информационно — логическая модель (ИЛМ) отображает данные предметной области в виде совокупности информационных объектов и связей между ними. Эта модель представляет данные, подлежащие хранении в базе данных.

Информационный объект — это информационное описание некоторой сущности предметной области — реального объекта, процесса, явления или события.

Информационный объект образуется совокупностью логически взаимосвязанных реквизитов, представляющих качественные и количественные характеристики сущности.

В моей базе данных например используются: проекты, клиенты, задачи, важность, пользователи и т. п.

Информационный объект имеет множество реализаций — экземпляров объекта. Например в моей БД каждый экземпляр информационного объекта КЛИЕНТ содержит значения реквизитов по конкретному клиенту.

В ходе курсовой работы была создана база данных технологической платформы оптоэлектроники. Технологическая платформа получает заказы на выполнение проектов в сфере оптоэлектроники.

Таким образом, проектируемая база данных будет состоять из пяти таблиц: журнал проекта, задачи, клиенты, пользователи, проекты. На основании данных таблиц будут созданы запросы, формы и отчеты.

Информационно-логическая модель процесса разработки и изготовления наукоемких оптоэлектронных изделий строится с помощью подсистемы «Фотоника» и позволяет учесть входные, выходные данные, а также ресурсы и ограничения для каждой работы, что необходимо для осуществления управления данным процессом. Наглядное представление модели проектирования позволяет быстро оптимизировать процессы разработки и изготовления. Каждый функциональный блок может быть разукрупнен, что позволяет описывать процессы модели на любом уровне иерархии от наиболее крупных процессов до частных, отслеживать любые процессы модели, временное распределение процессов, трудоемкость процессов, распределять материально-финансовые ресурсы. На основе созданной модели подсистема «Фотоника» позволяет создать различные отчеты, связанные с планированием процессов.

4.2 Разработка форм конструирования отчетов Форма — созданный на экране шаблон, используемый, главным образом, для ввода, просмотра и редактирования записей БД.

Конструирование — деятельность по созданию материального образа разрабатываемого объекта, ему свойственна работа с натурными моделями и их графическими изображениями (чертежи, эскизы, компьютерные модели). Эти модели и изображения, а также некоторые виды изделий называют конструкциями.

Отчет — отображение на принтере или на экране информации из БД в виде, удобном для ее восприятия и анализа пользователем.

Отчет может создаваться с помощью мастера или в режиме конструктора отчетов. Во многих случаях при составлении БД по моей теме мне было удобно использовать мастера отчетов. Созданный мастером отчет можно доработать в режиме конструктора. При необходимости вывода в отчете результатов решения задачи, в качестве основы для отчета может быть использован многотабличный запрос. На запрос могут быть возложены наиболее сложные виды выборки и предварительной обработки данных. Разнообразные возможности конструктора отчетов позволяют легко структурировать и оформить полученные в запросе данные.

Отчет является важным средством извлечения информации из БД и вывода ее на экран или на печать в виде, удобном для восприятия и анализа пользователем. В отчете можно сортировать и группировать данные, осуществлять расчеты в строках и проводить итоговые вычисления над группами строк и над всеми строками с использованием статистических функций. Отчет может основываться на множестве таблиц и представлять сложные зависимости между различными наборами данных. Он может быть составным — включать другие отчеты.

Access предоставляет большие возможности по оформлению отчетов: шрифтовое, фоновое и цветовое оформление, обрамление, рисунки, деловая графика, вставка объектов других приложений. Все это позволяет создавать отчеты высокого качества.

Существует три способа создания отчета: с помощью Конструктора, с помощью Мастера отчетов и автоматическое создание — автоотчет. Конструктор дает возможность самостоятельного проектирования отчетов. Мастер отчетов позволяет создать отчет на основе ответов пользователя на вопросы, касающиеся структуры, содержания и оформления отчета. Автоотчет создает отчет в столбец и ленточный.

Отчет можно создать с помощью Мастера, а затем доработать с помощью Конструктора.

Сведения в отчете могут быть разбиты на разделы. Все отчеты содержат область данных, но отчет также может включать разделы заголовка отчета, верхнего колонтитула, нижнего колонтитула и примечания отчета. Каждый раздел отчета имеет свое предназначение и печатается в определенном порядке.

Режим конструктора отчетов во многом похож на режиме конструктора форм. Панель элементов аналогична панели элементов, используемой при разработке форм.

Использование в его качестве промышленной СУБД обеспечивает будущей системе надежный фундамент, неотъемлемую часть успешной разработки.

4.3 Разработка приложения пользователя Для организации эффективной работы пользователя я постаралась создать целостное приложение, в котором все компоненты базы данных будут сгруппированы по функциональному назначению. При этом сохранить и обеспечить удобный графический интерфейс пользователя. Приложение дает возможность пользователю работать с базой данных, затрачивая при этом меньше усилий.

При создании приложения пользователя главную роль играют формы, так как именно они являются основным диалоговым средством работы пользователя с базой данных.

Для объединения объектов в едином диалоговом приложении я создала кнопочные формы. В моем случае кнопочная форма представляет собой панель управления приложением. Кнопки такой формы отдельных объектов базы данных — отчетов, запросов, форм и т. д. Там же есть кнопка для выхода из базы данных.

Дополнительным элементом приложения пользователя является организация вызова главной кнопочной формы при открытии базы данных, что позволяет пользователю сразу же начать работу в среде приложения.

На своем сайте я постаралась хорошо организовать информацию о фотонике, сделать меню ясным и понятным, использовать яркие и ясные слова в заголовках и подзаголовках, простое и удобное управление, понятная любому пользователь навигация.

Схема моего сайта (часть):

Показать весь текст Стоимость уникальной работы