翟瑞占++李英杰++李海明

光電技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、電信、醫(yī)療、偵察、測量等領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用，比如光電器件主要應(yīng)用在設(shè)備上。光電設(shè)備的安全性設(shè)計非常重要，這也就對其使用的光電器件提出了要求，為保證設(shè)備的安全，設(shè)備制造商通常要求光電器件按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安全認(rèn)證。本文簡要概述了光電安全認(rèn)證及安全應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】光電 安全認(rèn)證 安全應(yīng)用

光電安全認(rèn)證是安全生產(chǎn)機(jī)制能夠正常執(zhí)行的基礎(chǔ)和關(guān)鍵所在，是光電設(shè)備安全性設(shè)計的關(guān)鍵一環(huán)。為了更好地營造一個良好、安全的生產(chǎn)環(huán)境，有必要將光電安全認(rèn)證作為整個安全體系的基礎(chǔ)，并研究其應(yīng)用的可靠性和安全性，以保證設(shè)備的安全，使其符合安全運行要求和相應(yīng)的監(jiān)管要求。在光電安全認(rèn)證中，開展實效分析，分析應(yīng)到元件級而非部件級，根據(jù)元件失效機(jī)理提出改進(jìn)或加工方案，提高設(shè)備可靠性。

1 光電安全認(rèn)證的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 型式試驗

將150個同類型的光電器件作為試驗樣品，其分為5組，每組樣品單獨進(jìn)行測試。分組1進(jìn)行環(huán)境安全試驗，即檢測外界環(huán)境比如溫度、壓力、聲音、適度的變化，一方面，檢測外部環(huán)境是否超過設(shè)備所能承受的最大變化，另一方面，消除外界環(huán)境對光電信號采集的影響；分組2進(jìn)行輸入安全試驗，分組3進(jìn)行輸出安全試驗，使光電器件在最大耗散功率下工作，檢驗光電器件內(nèi)在安全性和可靠性；分組4進(jìn)行阻離電阻試驗，分組5進(jìn)行針焰試驗，并按照標(biāo)準(zhǔn)測量光電器件外部電氣間隙和爬電距離。其中，分組1、2、3試驗前，要首先對樣品進(jìn)行視檢、參數(shù)測試、局部放電等，試驗后則要進(jìn)行最終測試。

1.2 非破壞性試驗

非破壞性試驗是例行試驗的一種，是在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下，進(jìn)行出廠試驗、現(xiàn)場進(jìn)行交接試驗、運行中定期進(jìn)行試驗，在流程中發(fā)現(xiàn)光電器件可能存在的性能指標(biāo)或質(zhì)量方面的問題，從而加以糾正。針對光電器件開展的非破壞性試驗包括參數(shù)試驗和局部放電。試驗報告或記錄是進(jìn)行光電產(chǎn)品開發(fā)、制造和交付管理的可追溯信息。

1.3 破壞性試驗

破壞性試驗指的是需破壞樣品后才能進(jìn)行試驗，或是在試驗過程中受樣品被破壞或消耗的試驗。每個季度在一批產(chǎn)品中隨機(jī)抽取的一些部件上進(jìn)行試驗，包括視檢、參數(shù)測試、局部放電、耐焊接熱、隔離電阻等。

1.4 無損光電檢測技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無損檢測技術(shù)逐漸興起。無損光電檢測技術(shù)屬于非破壞性檢測技術(shù)，其與傳統(tǒng)物理化學(xué)分析方法不同，主要是運用光學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)等對產(chǎn)品進(jìn)行分析，對樣品無破壞性，在獲取大量第一手資料的同時，保證了樣品的完整性，不僅檢測速度快，還能有效判斷出樣品內(nèi)部品質(zhì)信息。無損光電檢測技術(shù)包括紅外光譜檢測技術(shù)、拉曼光譜檢測技術(shù)、機(jī)器視覺檢測技術(shù)、超聲波檢測技術(shù)、電子鼻和電子舌檢測技術(shù)等。在光電安全認(rèn)證中，可根據(jù)光電器件特性、場合、要求等采用不同的無損光電檢測技術(shù)和相應(yīng)檢測裝置，以達(dá)到全面檢測的目的。由于每種技術(shù)都存在優(yōu)點和缺陷，實際應(yīng)用中可將多種檢測技術(shù)結(jié)合起來，優(yōu)勢互補(bǔ)。當(dāng)然，無損光電檢測技術(shù)并不能完全替代破壞性試驗，必要時，應(yīng)采用破壞性試驗對無損檢測結(jié)果進(jìn)行對比驗證，

合格判定：一個試驗組的所有樣品均應(yīng)滿足單獨判據(jù)的要求，任何一個樣品不應(yīng)失效，若一個試驗組內(nèi)的某個試驗樣品失效，應(yīng)另取同樣數(shù)量樣品重復(fù)試驗，直至該組試驗不再發(fā)生失效。注重開展失效統(tǒng)計工作，統(tǒng)計工作中，考慮氣候環(huán)境、時間、地域等因素對光電設(shè)備相關(guān)構(gòu)成部件的影響，積累第一手資料，從而對光電器件開展有針對性的檢測，使光電器件在光電設(shè)備中始終能保持安全可靠的工作狀態(tài)。

2 光電安全應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

在光電安全應(yīng)用方面，需要考慮的一個重要問題是如何讓使光電器件的功能作用得以充分發(fā)揮，使其安全生命周期足夠長。這就要求光電設(shè)備設(shè)計者在安全限定值內(nèi)對光電元器件進(jìn)行使用。如國際電工委員會專門制訂了光電耦合器標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)對光電耦合器的電氣安全基本額定值如最大輸出電流、最大輸出功率、最大周邊安全溫度等做出了規(guī)定，只有與相關(guān)數(shù)值基本吻合，光電耦合器失效或出現(xiàn)故障時才不會導(dǎo)致絕緣擊穿。通常，根據(jù)設(shè)備制造商應(yīng)用的材料、電路設(shè)計參數(shù)決定安全限定值，保證不超過對應(yīng)數(shù)值，確保光電器件功能完好。

在電路設(shè)計中需要采取一系列安全措施，同時遵循光電器件應(yīng)用條件，可通過限制輸入、輸出電路的電壓和電流、電路熱管理、失效情況下限制外部電壓、減少振動沖擊、減少溫度沖擊等措施確保不超出安全限定值。

3 結(jié)語

根據(jù)光電特點和其使用場合，有針對性地采取型式試驗、非破壞性試驗、破壞性試驗等測試方法，保證通過設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的光電器件的安全性和可靠性符合使用要求，為設(shè)備的安全運行提供保證。隨著光電的應(yīng)用日趨廣泛以及相關(guān)檢測技術(shù)和試驗技術(shù)的不斷發(fā)展，我們需要不斷總結(jié)和探討光電安全認(rèn)證及安全應(yīng)用問題，以滿足設(shè)備整體可靠性的需要。未來，應(yīng)將智能光電檢測作為光電安全認(rèn)證及安全應(yīng)用中的一個重要方向，由軟件實現(xiàn)大部分檢測功能，以達(dá)到全面檢測光電器件安全性和可靠性的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]曹勇，陳永強(qiáng).光電耦合器的安全應(yīng)用和認(rèn)證[J].日用電器，2013（12）：22-25.

[2]劉剛.光電設(shè)備被動測距方法的研究[J].中國水運（下半月刊），2010，10（12）：155-156.

[3]劉燕德，郝勇，蔡麗君.無損光電檢測技術(shù)原理及應(yīng)用[J].華東交通大學(xué)學(xué)報，2010，27（6）：36-44.

[4]王立剛，李晶晶，建天成.智能光電檢測技術(shù)研究與電路設(shè)計[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報，2009，33（4）：99-100.

作者簡介

翟瑞占（1983-），男，山東省濟(jì)寧市人。現(xiàn)為山東省科學(xué)院激光研究所助理研究員。

李英杰（1980-），男，河北省唐山市人?，F(xiàn)為山東省科學(xué)院激光研究所工程師（中級）。

李海明（1981-），男，四川省三臺縣人?，F(xiàn)為山東省科學(xué)院激光研究所工程師。

作者單位

山東省科學(xué)院激光研究所 山東省濟(jì)寧市 272000endprint