CSY2000G光電傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指南

1、 CSY2000G光電傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí) 驗(yàn) 指 南浙江大學(xué)浙江高聯(lián)科技開(kāi)發(fā)有限公司杭州高聯(lián)信息技術(shù)有限公司前 言CSY2000G光電傳感器實(shí)驗(yàn)儀 ，是本公司多年生產(chǎn)傳感技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀的基礎(chǔ)上，為適合光電子、信息工程、物理等專(zhuān)業(yè)教學(xué)內(nèi)容的需要，最新推出的光電類(lèi)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，是光電子技術(shù)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。 激光器的出現(xiàn)，解釋了光頻載波的產(chǎn)生問(wèn)題，從此電子技術(shù)的各種基本概念（如放大與振蕩、調(diào)制與解調(diào)、直接探測(cè)與外差探測(cè)、信頻、和頻與差頻等等）幾乎都移植到了光頻段。電子學(xué)與光學(xué)之間的鴻溝在概念上消失了，產(chǎn)生了光頻段的電子技術(shù)。習(xí)慣稱(chēng)為光電子技術(shù)。 其優(yōu)點(diǎn)在于：1、 本實(shí)驗(yàn)儀目前選用的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，大部份是光電基礎(chǔ)

2、實(shí)驗(yàn)。重點(diǎn)分析光敏器件和光電傳感器的特性和應(yīng)用場(chǎng)合。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)應(yīng)學(xué)會(huì)合理地選擇傳感器，掌握檢測(cè)的原理和方法。為培養(yǎng)動(dòng)手能力，還安排有儀器的裝拆實(shí)驗(yàn)。2、 該實(shí)驗(yàn)儀集中了目前常用的光敏元件和傳感器，采用了模塊式組合，不同專(zhuān)業(yè)可以有不同的菜單。為適應(yīng)技術(shù)發(fā)展需要，本公司可以根據(jù)用戶要求，補(bǔ)充新型的傳感器和模塊。3、 主機(jī)箱備有常用的穩(wěn)壓電源和電壓、電流顯示單元。備有光功率計(jì)和光照度計(jì)，可便于學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)和課題制作。*本實(shí)驗(yàn)指南盡力舉一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，便于學(xué)生熟悉使用本實(shí)驗(yàn)儀，學(xué)生可通過(guò)主機(jī)箱提供的各種顯示單元開(kāi)發(fā)做其它實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)指南不作為教材，謹(jǐn)供學(xué)校參考。目 錄前言2目錄3第一章 產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)

3、4第二章 實(shí)驗(yàn)指南6實(shí)驗(yàn)一 光電基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)驗(yàn)6實(shí)驗(yàn)二 光敏電阻實(shí)驗(yàn) 12實(shí)驗(yàn)三 光敏二極管的特性實(shí)驗(yàn) 16實(shí)驗(yàn)四 光敏三極管特性實(shí)驗(yàn) 20實(shí)驗(yàn)五 光開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)（透射式） 24實(shí)驗(yàn)六 紅外線光電開(kāi)關(guān) 26實(shí)驗(yàn)七 光電池實(shí)驗(yàn) 28實(shí)驗(yàn)八 熱釋電紅外傳感器實(shí)驗(yàn) 31實(shí)驗(yàn)九 光源及光調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn) 34實(shí)驗(yàn)十 PSD位置傳感器實(shí)驗(yàn) 37實(shí)驗(yàn)十一 光纖位移傳感器實(shí)驗(yàn) 40實(shí)驗(yàn)十二 光纖溫度傳感系統(tǒng)特性實(shí)驗(yàn) 42實(shí)驗(yàn)十三 光纖壓力傳感系統(tǒng)特性實(shí)驗(yàn) 47實(shí)驗(yàn)十四 光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量 49實(shí)驗(yàn)十五 *CCD電荷藕荷器件測(cè)定直徑實(shí)驗(yàn)（選配） 50實(shí)驗(yàn)十六 *光柵位移傳感器實(shí)驗(yàn)（選配）55第一章 CSY2000

4、G光電傳感器實(shí)驗(yàn)儀說(shuō)明 CSY2000G光電傳感器實(shí)驗(yàn)儀主要有主機(jī)箱、傳感器裝置、實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、?shí)驗(yàn)桌四大部分組成（一）主機(jī)箱：供電電源AC220V，50HZ。額定功率200W。1、有實(shí)驗(yàn)所需的電源、壓力源0-12V連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。0-5V連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。15V、+12V、+5V穩(wěn)壓電源。 2、顯示壓力源：氣壓量程4-20KPa（通過(guò)調(diào)節(jié)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)、旋鈕、氣壓輸出大小可調(diào)）電流表：DC20A-20mA(量程三檔切換)電壓表：DC200mV-20V（量程三檔切換)光功率計(jì)：1999mW光照度計(jì)：1999Lx頻率/轉(zhuǎn)速表：f： 0-9999Hz、 n：0-9999 r/min計(jì)時(shí)器（秒

5、表）：9999S氣壓表:4-40 KPa3、溫控儀：PID位式調(diào)節(jié)儀：0-2000C（二）傳感器裝置 光學(xué)傳感器由底座，升降支架、遮光筒、滑軌等組成，可卸式活動(dòng)安裝各種光電器件探頭，光源等。1、 光敏器件及傳感器光敏電阻光敏二極管光敏三極管紅外光敏二極管（光接受）硅光電池反射式光耦（紅外發(fā)射與紅外光敏三極管組合）紅外線熱釋電探頭光照度計(jì)探頭光功率計(jì)探頭2、傳感器光纖傳感器、（位移、壓力、溫度）PSD位置傳感器線陣CCD測(cè)徑系統(tǒng)（可選）光柵位移傳感器（可選）3、光源普通白熾燈、普通發(fā)光二極管、紅外發(fā)射管、半導(dǎo)體激光管、各種濾色鏡。（三）實(shí)驗(yàn)?zāi)０骞怆娖骷?shí)驗(yàn)（一）模板光電器件實(shí)驗(yàn)（二）模板光電器件

6、實(shí)驗(yàn)（光開(kāi)關(guān)）模板光電器件實(shí)驗(yàn)（光調(diào)制）模板光電傳感器轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)０骞饫w傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０錚SD傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０鍦囟葌鞲衅鳎ㄋ模?shí)驗(yàn)桌 放置主機(jī)箱、實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、各種實(shí)驗(yàn)器件實(shí)驗(yàn)臺(tái)尺寸為：1600800740（mm）第二章 實(shí)驗(yàn)指南實(shí)驗(yàn)一 光電基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生對(duì)光源分光原理，輻射量與光度量、光的不同波長(zhǎng)等基本概念有具體的認(rèn)識(shí)。第一部分 光源和光波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)原理：以電磁波形式或粒子（光子）形成傳輸?shù)哪芰?，它們可以用光學(xué)條件反射、成像或色散，這樣能量傳輸及其傳播過(guò)程稱(chēng)為光輻射。 為了對(duì)光輻射進(jìn)行定量描述，存在著輻射單位和光度單位兩套不同的體系，下表是常用的輻射度量和光度量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)

7、系。表（一）、常用輻射度量和光度量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系輻射度量物理量光度量物理量名稱(chēng)符號(hào)定義成定義式單位物理量名稱(chēng)符號(hào)定義成定義式單位輻射能QeJ光量QQ=Qdt1m s輻射通量ee=de/dtW光通量=Id1m輻射出射度ee=de/dsW/m2光出射度MM=d/ds1m/ m2輻射強(qiáng)度ee=de/dsw/sr發(fā)光強(qiáng)度I基本量cd輻射亮度LeLe=de/(ds cos)w/(m2 sr)（光）亮度LI=dI/ds coscd/m2輻射照度EeEe=de/dAw/ m2（光）照度EE=d/dALX 在光度單位中，發(fā)光強(qiáng)度是基本單位，定義為一個(gè)光源發(fā)出頻率為5401012 HZ的單色輻射。若在一給定方向

8、上的輻射光度為1/683 （W/S），則該光源在該方向上的的發(fā)光強(qiáng)度為1 cd（坎德拉）。 本實(shí)驗(yàn)中備有普通光源和激光光源兩種，普通光源（探熾燈）的光譜為連續(xù)光譜。利用濾色片或色片或通過(guò)分光鏡后，可以提供紅橙黃綠青藍(lán)紫多種波長(zhǎng)的光輻射。激光光源是半導(dǎo)體激光器，發(fā)射的激光波長(zhǎng)630-680納米。激光顏色為紅色。 三棱鏡的分光原理: 三棱鏡的分光作用原理基于以下幾點(diǎn)：（1）、三棱鏡表面對(duì)光線的折射作用。三棱鏡對(duì)不同波長(zhǎng)的各色光具有不同的折射率。因此當(dāng)三棱鏡中入射的光（白光為各種不同波長(zhǎng)的復(fù)合光，從波長(zhǎng)為400納米（m m）紫光至760納米的紅光）則三棱鏡對(duì)不同色光具有不同折射率。各色光經(jīng)折射后的折

9、射角將不同。因此通過(guò)三棱鏡出射時(shí)，各色光的偏角也隨之不同。所以，白光經(jīng)過(guò)三棱鏡折射以后將分解成各種色光并呈現(xiàn)出一片按序排列的顏色。這種現(xiàn)象稱(chēng)為光的色散。（2）、圖1-1畫(huà)出了三棱鏡表面產(chǎn)生折射的情況。 如入射光（某一單色光）經(jīng)三棱鏡AB進(jìn)入玻璃介質(zhì)后，光線產(chǎn)生一偏角1該光束在B面出射時(shí)，又產(chǎn)生一偏角2光線經(jīng)二次折射后入射光與出射光產(chǎn)生的偏角 0 =1+2對(duì)三棱鏡兩個(gè)折射面AB導(dǎo)出折射定律為：SinI1=nSinI1 SinI2=nSinI2利用兩式相減，并根據(jù)= I1-I2，=1+2= I1-I2+ I2- I2經(jīng)過(guò)具體運(yùn)算得Sin1/2(+)=n-Sin/2*Cos(I1+I2)/Cos1/

10、2(I1+I2)由式可見(jiàn)，光線經(jīng)棱鏡折射后，產(chǎn)生的偏角 是光線入射角I1 。棱鏡折射角和折射率n的函數(shù)，對(duì)于給定的三棱鏡和n為定值，因此 隨I1 而變。圖1-2表示的光通過(guò)三棱鏡時(shí)的色散現(xiàn)象，由于介質(zhì)的折射率隨波長(zhǎng)的的變短而增大，尤其是短波部分，折射率增加的更快。 由圖1-2可知紅色的波長(zhǎng)長(zhǎng)，折射率小，產(chǎn)生較小的偏角，而紫色的波長(zhǎng)短，折射率大，產(chǎn)生的偏角也大，這樣的光經(jīng)三棱鏡折射后，形成一條按紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫順序的連續(xù)光譜，本實(shí)驗(yàn)用于演示這一現(xiàn)象。 利用濾色片也可以從白光中獲取單色光，常用濾色片有二類(lèi)，一類(lèi)是塑料片，它只能透射某一波長(zhǎng)的光，而對(duì)其它波長(zhǎng)具有吸收作用，對(duì)玻璃濾光片，玻璃

11、片上鍍某種顏色（例如紅色）的薄膜，它利用光的頻率效應(yīng)。則它對(duì)紅色的光是干涉相長(zhǎng)。對(duì)其它顏色的光則干涉相消。衡量濾色質(zhì)量?jī)?yōu)劣的是色純度。2、實(shí)驗(yàn)器材 ： CSY2000G主機(jī)箱、普通光源、分光裝置（三棱鏡）、半導(dǎo)體激光器、濾色片、光照度計(jì)及探頭。3、 實(shí)驗(yàn)步驟：（1） 根據(jù)圖1-3將普通光源插進(jìn)安裝架上，把光源的兩個(gè)插孔分別連接到主機(jī)箱的“012V”可調(diào)電壓源上，調(diào)節(jié)“012V”的可調(diào)旋鈕，可改變光源的亮度（調(diào)節(jié)電源012V必須從最低電壓起始慢慢調(diào)到12V，否則沖擊電流大，電源自動(dòng)截止保護(hù)，要正常工作必須重新開(kāi)機(jī)）。（2） 將光源升降桿的固定螺釘旋松，旋轉(zhuǎn)光源180后擰緊固定螺釘。在光源的前方適

12、當(dāng)?shù)奈恢冒卜欧止馊忡R，旋轉(zhuǎn)棱鏡，觀察投射出的連續(xù)的帶狀分光光譜（紅紫七色，如圖1-3）。圖1-3 光電實(shí)驗(yàn)裝置示意圖（白色光的光色散）（3） 關(guān)閉電源，旋下光源前蓋，裝上不同顏色的濾色片，觀察不同波長(zhǎng)（顏色）的光。（4） 把普通光源取下，換上半導(dǎo)體激光光源，連接5v電源（注意1.二極管保護(hù)；2光源注意極性），重復(fù)（2）。（5） 把分光裝置對(duì)太陽(yáng)觀察太陽(yáng)光，用一白紙作受光面。從出射的受光面上觀測(cè)帶狀光譜（如圖1-4）。圖1-4 太陽(yáng)光的光色散第二部分 輻射度與光度學(xué)1、 基本原理： 光輻射的探測(cè)和計(jì)量,在輻射度單位和光度單位兩套不同的體系。輻射度單位適用于整個(gè)電磁波段。光度學(xué)只適用于可見(jiàn)光波段

13、。本實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生理解兩種概念體系的區(qū)別和聯(lián)系。 2、實(shí)驗(yàn)器材：CSY2000G主機(jī)箱、普通光源（含遮光筒）、半導(dǎo)體激光光源、各種濾色片，光照度計(jì)探頭3、 實(shí)驗(yàn)步驟：（1） 根據(jù)圖1-5裝置圖將照度計(jì)探頭代替光敏探頭，把照度計(jì)探頭的兩個(gè)插孔與主機(jī)箱的光照度計(jì)兩個(gè)插孔正負(fù)對(duì)應(yīng)相連，再按下主機(jī)箱照度計(jì)的按紐（1）。打開(kāi)主控箱電源，測(cè)量當(dāng)前環(huán)境下的照度。圖1-5 輻射度與光度學(xué)的接線示意圖（2） 關(guān)閉主控箱電源，把普通光源的兩個(gè)插孔與主控箱的012V的可調(diào)電源的兩個(gè)插孔相連，逆時(shí)針調(diào)節(jié)可調(diào)電源旋鈕到底。把主機(jī)箱的電壓表輸入端（+、）分別與012V的可調(diào)電源的+、 相連，監(jiān)測(cè)可調(diào)電源的輸出大小。按表1-

14、1慢慢旋轉(zhuǎn)可調(diào)電源旋鈕，按表1-1記錄數(shù)據(jù)。 表11輸入電壓（v）234567光照度（Lx）（3）關(guān)閉主機(jī)箱電源，取下實(shí)驗(yàn)裝置的遮光筒，旋下普通光源的前蓋，分別旋上不同顏色的濾光片，裝上遮光筒，按上面的方法分別測(cè)量不同濾色片下的照度。并作記錄，把數(shù)據(jù)填入表1-2。表12濾色片顏色()紅橙黃綠青藍(lán)紫光照度（Lx）（4）在（3）中，用眼睛觀察不同顏色光的亮度情況，感覺(jué)同一照度下不同顏色的光，感受一下眼睛對(duì)光顏色的敏感度。（5）關(guān)閉主機(jī)箱電源，將普通光源撤下?lián)Q上半導(dǎo)體激光器，將半導(dǎo)體激光器的兩個(gè)插孔（+、）分別與主機(jī)箱05V的可調(diào)電源的+、 相連。開(kāi)主機(jī)箱電源，同上面方法用照度計(jì)測(cè)量激光器發(fā)出的光的

15、照度，作記錄把數(shù)據(jù)填入表1-3。表13輸入電壓（v）2.5V3V3.5V4V4.5V5V光照度（Lx）（6） 關(guān)閉主機(jī)箱電源，用光功率探頭代替照度計(jì)探頭，將光功率探頭的兩個(gè)插孔（+、）分別與主機(jī)箱的光功率計(jì)輸入端的+、 相連，打開(kāi)主機(jī)箱電源，方法同上用光功率計(jì)測(cè)量激光器的光功率，并作記錄，把數(shù)據(jù)填入表1-4。表14輸入電壓（v）33.544.55光功率(mw)實(shí)驗(yàn)二 光敏電阻實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饷綦娮璧墓庾V響應(yīng)特征、光照特性和伏安特性等基本特性 二、 基本原理：在光線的作用下，電子吸收光子的能量從鍵合狀態(tài)過(guò)渡到自由狀態(tài)。引起電導(dǎo)率的變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光電導(dǎo)效應(yīng)。光電導(dǎo)效應(yīng)是半導(dǎo)體材料的一

16、種體效應(yīng)。光照愈強(qiáng)，器件自身的電阻愈小?；谶@種效應(yīng)的光電器件稱(chēng)光敏電阻。光敏電阻無(wú)極性，其工作特性與入射光光強(qiáng)、波長(zhǎng)和外加電壓有關(guān)。三、 需用器件與單元： CSY2000G主機(jī)箱、光源、濾色片、 光電器件實(shí)驗(yàn)（一）模板 、cds光敏電阻、光照度探頭。四、 實(shí)驗(yàn)步驟：1、亮電阻和暗電阻測(cè)量（1） 圖2-1是光敏電阻實(shí)驗(yàn)原理圖圖2-1 光敏電阻實(shí)驗(yàn)原理圖（2） 按圖2-1的光學(xué)系統(tǒng)裝置圖，安裝好普通光源和光照度計(jì)探頭及遮光筒，將主機(jī)箱的012V的可調(diào)電源與普通光源的兩個(gè)插孔相連，將可調(diào)電源的調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針?lè)较蚵{(diào)到底。將照度計(jì)探頭的兩個(gè)插孔與主機(jī)箱照度計(jì)輸入端“+”、“”相應(yīng)連接。打開(kāi)主機(jī)箱電

17、源，順時(shí)針?lè)较蚵黾?12V可調(diào)電源，使主機(jī)箱照度計(jì)顯示100LX（按下按鈕1）。 圖2-2光敏電阻實(shí)驗(yàn)接線圖（3） 撤下照度計(jì)連線及探頭，換上光敏電阻。將光敏電阻的一個(gè)插孔連到主機(jī)箱固定穩(wěn)壓電源+5V的“+”插孔上。光敏電阻的另一個(gè)插孔連到主機(jī)箱電流表輸入端的“+”插孔上，電流表輸入端“”插孔與+5V穩(wěn)壓電源的“”相連。（4） 在光敏電阻與光源之間用遮光筒連接后，10秒鐘左右（可觀察主機(jī)箱上的定時(shí)器）讀取電流表（可選擇電流表合適的檔位20mA檔）的值為亮電流I亮。（5） 將012V可調(diào)電源的調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針?lè)较蚵降缀螅?0秒鐘左右讀取電流表（20A檔）的值為暗電流I暗。（6） 根據(jù)以下

18、公式，計(jì)算亮阻和暗阻（照度100LX 、U測(cè)5V） R亮=U測(cè) / I亮 ； R暗=U測(cè) / I暗（7） 光敏電阻在不同的照度下有不同的亮阻和暗阻；在不同的測(cè)量電壓（U測(cè)）下有不同的亮阻和暗阻。如有興趣可重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟做實(shí)驗(yàn)。2、光照特性測(cè)量 光敏電阻的測(cè)量電壓（U測(cè)）為+5V時(shí)，光敏電阻的光電流隨光照強(qiáng)度變化而變化，它們之間的關(guān)系是非線性的。調(diào)節(jié)光源012V電壓得到不同的光照度(測(cè)量方法同以上實(shí)驗(yàn))，測(cè)得數(shù)據(jù)填入表21，并作曲線圖。表21強(qiáng)度（LX）100300500700900110013001500電流mAI光照度 （LX）圖23光敏電阻光照特性實(shí)驗(yàn)曲線3、伏安特性測(cè)量 在一定的光照強(qiáng)

19、度下，光電流隨外加電壓的變化而變化，測(cè)量時(shí)，在給定光照強(qiáng)度100LX時(shí)，光敏電阻輸入0-5V可調(diào)電壓，調(diào)節(jié)0-5V電壓（由電壓表監(jiān)測(cè)），測(cè)得流過(guò)光敏電阻的電流,測(cè)得數(shù)據(jù)填入表2-2，并作不同照度的三條伏安特性曲線。 表2-2型號(hào)：MT5528電壓（U）1.252345照度LX100電流（mA）300電流（mA）500電流（mA）光電流VCC 圖24光敏電阻伏安特性 4 、光譜特性測(cè)量 （1）光敏電阻對(duì)不同波長(zhǎng)的光，接收的光靈敏度是不一樣的，這就是光敏電阻的光譜特性。實(shí)驗(yàn)時(shí)線路接法同圖2-2，在光路裝置中先用照度計(jì)窗口對(duì)準(zhǔn)遮光筒，然后撤下光源前蓋,更換不同的濾光片，得到對(duì)應(yīng)各種顏色的光。作光譜特

20、性時(shí)，需調(diào)節(jié)光源強(qiáng)度（調(diào)012V電壓），得到相同的照度。光敏電阻在某一固定工作電壓下（+5V），在同一照度下（例如100LX），在不同波長(zhǎng)（顏色）時(shí)測(cè)量流過(guò)光敏電阻的電流值，就可作出其光源特性曲線。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示： 表2-3顏色波長(zhǎng)(nm)型號(hào)MT5528100LX照度下的電流紅650橙610黃570綠530青480藍(lán)450紫400實(shí)驗(yàn)三 光敏二極管的特性實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解光敏二極管工作原理及光生伏特效應(yīng)。二、 基本原理： 光敏二極管和光電池均是一種光伏探測(cè)器。利用了Pn結(jié)的光伏效應(yīng)，對(duì)光伏探測(cè)器總的伏安特性可表達(dá)為i=iD-i=isoexp(eu / kBT)-1-i 式中i中是

21、流過(guò)探測(cè)器總電流，iso二極管反向電流，e是電子電荷，u是探測(cè)器兩端電壓，kB為玻耳茲曼常數(shù)，T器件絕對(duì)溫度。 光敏二極管的具有光生伏特效應(yīng)，當(dāng)入射光的強(qiáng)度發(fā)生變化，通過(guò)光敏二極管的電流隨之變化，于是在光敏二極管的二端電壓也發(fā)生變化。光照時(shí)導(dǎo)通，光不照時(shí)，處于截止?fàn)顟B(tài)，并且光電流和照度成線性關(guān)系。三、 需用單元器件： 光敏器件實(shí)驗(yàn)（一）模板、主機(jī)箱、光敏二極管、光源、光照度計(jì)探頭、濾色片四、 實(shí)驗(yàn)步驟： 圖3-2 光敏二極管特性實(shí)驗(yàn)接線圖1、光照特性的測(cè)量 根據(jù)圖32接線，測(cè)量光敏二極管的暗電流和亮電流。（1） 暗電流測(cè)試：將主機(jī)箱中的012V可調(diào)穩(wěn)壓電源的調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針?lè)较蚵降?，打開(kāi)主

22、機(jī)箱電源，讀取主機(jī)箱上電流表（20uA檔）的值即為光敏二極管的暗電流。（2） 亮電流測(cè)試：a.關(guān)閉主機(jī)箱電源，撤下光敏二極管，換上光照度計(jì)探頭。用連接線將照度計(jì)探頭的兩個(gè)插孔與主機(jī)箱上的照度計(jì)輸入的兩個(gè)插孔“”、“”分別相應(yīng)連接；照度計(jì)探頭與光源之間用遮光筒連接。b.打開(kāi)主機(jī)箱電源，順時(shí)針?lè)较蚵卣{(diào)節(jié)012V可調(diào)電源（光源電壓），使主機(jī)箱上照度計(jì)的讀書(shū)為100LX。c.撤下照度計(jì)探頭，換上光敏二極管，讀取電流表值，即為100LX，U測(cè)5V（光敏二極管工作電壓）時(shí)的亮電流。重復(fù)a、b、c實(shí)驗(yàn)步驟，把測(cè)量值填入表3-1，并作出曲線。表3-1照度LX100200300400500600700800

23、I亮（mA） I(mA) LX 圖3-3光敏二極管光照實(shí)驗(yàn)特性 2、光譜特性測(cè)試光譜特性測(cè)試用七種顏色的濾光片代替不同波長(zhǎng)的光。實(shí)驗(yàn)方法與亮電流測(cè)試方法基本一樣，不同點(diǎn)就是擰下光源前蓋，更換不同顏色的濾色鏡，調(diào)節(jié)光源電壓，在不同照度下，測(cè)得光電流，填入表3-2，并作出曲線。表32 顏色(nm) 光電流I照度LX紅(650)橙(610)黃(570)綠(530)青(480)藍(lán)(450)紫(400)10100I 圖3-4光敏二極管光譜實(shí)驗(yàn)特性 實(shí)驗(yàn)四 光敏三極管特性實(shí)驗(yàn)一 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解光敏三極管結(jié)構(gòu)、性能和V-I特性。二、 基本原理：在光敏二極管的基礎(chǔ)上，為了獲得內(nèi)增益，就利用晶體三極管的電流

24、放大作應(yīng)，用Ge或Si單晶體制造NPN或PNP型光敏三極管。其結(jié)構(gòu)使用電路及等效電路如圖4-1所示。光敏三極管可以等效一個(gè)光電二極管與另一個(gè)一般晶體管基極集電極并聯(lián) ：集電極-基極產(chǎn)生的電流，輸入到共發(fā)三極管的基極在放大。不同之處是，集電極電流（光電流）有集電結(jié)上產(chǎn)生的i控制。集電極起雙重作用；把光信號(hào)變成電信號(hào)起光電二極管作用；使光電流再放大起一般三極管的集電結(jié)作用。一般光敏三極管只引出E、C兩個(gè)電極，體積小，光電特性是非線性的，廣泛應(yīng)用于光電自動(dòng)控制作光電開(kāi)關(guān)應(yīng)用。三、 需用單元與器件： 光電器件實(shí)驗(yàn)（一）模板、主機(jī)箱、光敏三極管、光源、光照度計(jì)探頭四、 實(shí)驗(yàn)步驟： 1、光敏三極管伏安特性

25、光敏三極管在不同的照度下的伏安特性就象一般晶體管在不同的基極電流輸出特性一樣。光敏三極管把光信號(hào)變成電信號(hào)。 （1） 根據(jù)圖3-2把光敏二極管換成光敏三極管，按圖接線，將光敏三極管的兩個(gè)插孔接到實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓墓饷羝骷斎氲牟蹇字?，?shí)驗(yàn)?zāi)０宓碾娏鞅砗碗妷罕聿蹇追謩e與主機(jī)箱的電流表輸入和電壓表輸入插孔分別相連接。將實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系腣cc插孔與主機(jī)箱的+5V電源相連。（2） 首先慢慢調(diào)節(jié)012V光源電壓,使光源的光照度到某一照度(用照度計(jì)測(cè)量),再調(diào)節(jié)光敏三極管的工作電壓,測(cè)量光敏三極管的輸出電流和電壓。填入表4-1表4-4，并作出一定光照度下的光敏三極管的伏安特性曲線表41 在100lx照度下U(V)1.

26、52.02.53.03.54.0I(mA)表42 在500lx照度下 U(V)1.52.02.53.03.54.0I(mA) 表43 在1000lx照度下 U(V)1.52.02.53.03.54.0I(mA) 表44 在1500lx照度下 U(V)1.52.02.53.03.54.0I(mA)I(mA)外加電壓(V) 圖4-2光敏三極管伏安特性實(shí)驗(yàn)曲線 2、光敏三極管的光照特性測(cè)量 暗電流與亮電流測(cè)試實(shí)驗(yàn)方法同實(shí)驗(yàn)三（參照實(shí)驗(yàn)三）。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表4-5，并作出光照特性曲線。表4-5照度LX100200300400500600700800I亮（mA） I(mA) LX 圖4-3光敏三極管光照

27、特性實(shí)驗(yàn)曲線3、 光敏三極管的響應(yīng)波長(zhǎng)（光譜特性） 光敏三極管對(duì)不同波長(zhǎng)的光，接收靈敏度光不一樣的，它有一個(gè)峰值響應(yīng)波長(zhǎng)。當(dāng)入射光的波長(zhǎng)大于峰值響應(yīng)波長(zhǎng)時(shí)，相對(duì)靈敏度要下降。光子能量太小，不足以激發(fā)電子空穴對(duì)。當(dāng)入射光的波長(zhǎng)小于峰值響應(yīng)波長(zhǎng)時(shí)，相對(duì)靈敏度也要下降，這是由于光子在半導(dǎo)體表面附近就被吸收，并且在表面激發(fā)的電子空穴對(duì)不能到達(dá)PN結(jié)，因而使相對(duì)靈敏度下降。實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)濾色片的得到不同波長(zhǎng)的光，不同波長(zhǎng)的光在相同的照度下，檢測(cè)出對(duì)應(yīng)的光敏三極管的電流大小，則得到不同波長(zhǎng)的靈敏度。 光敏三極管響應(yīng)波長(zhǎng)（光譜特性）的實(shí)驗(yàn)方法同實(shí)驗(yàn)三光譜特性測(cè)量，參照實(shí)驗(yàn)三做實(shí)驗(yàn)。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列入表4-6，并作出

28、光譜特性曲線。表46 顏色(nm) 光電流I照度LX紅(650)橙(610)黃(570)綠(530)青(480)藍(lán)(450)紫(400)10100I 圖4-4光敏三極管光譜實(shí)驗(yàn)特性實(shí)驗(yàn)五 光開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)（透射式）一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馔干涫焦怆婇_(kāi)關(guān)組成原理及應(yīng)用。二、 基本原理：光電開(kāi)關(guān)可以由一個(gè)光發(fā)射管和一個(gè)接收管組成（光耦、光斷續(xù)器）。當(dāng)發(fā)射管和接收管之間無(wú)遮擋時(shí)，接收管有光電流產(chǎn)生，一旦此光路中有物體阻擋時(shí)光電流中斷，利用這種特性可制成光電開(kāi)關(guān)用來(lái)工業(yè)零件計(jì)數(shù)、控制等。三、需用器件與單元：光電實(shí)驗(yàn)裝置、光電器件實(shí)驗(yàn)?zāi)K（一）、普通發(fā)光二極管、光敏二極管、主機(jī)箱 見(jiàn)圖5-1光敏器件實(shí)驗(yàn)裝置圖 。

29、 四、實(shí)驗(yàn)步驟：（1） 根據(jù)圖5-1接線：將發(fā)光二極管兩端接入實(shí)驗(yàn)?zāi)０骞饷羝骷斎雰啥耍ㄗ⒁鈽O性），將實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系碾娏鞅淼膬蓚€(gè)插孔用線短接，再將光敏二極管（接收管）兩端引入實(shí)驗(yàn)?zāi)K的光敏接收器件兩端，再將實(shí)驗(yàn)?zāi)K上的VCC插孔與“”插孔接到主機(jī)箱的+5V電源的相應(yīng)插孔上。（2） 開(kāi)啟主機(jī)箱電源，用手或者其他物體擋住發(fā)光二極管與光敏二極管之間的光路，接收管接收不到光，實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系陌l(fā)光二極管不點(diǎn)亮，當(dāng)光路中無(wú)物體阻隔暢通時(shí)，實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系陌l(fā)光二極管亮，由此形成了開(kāi)關(guān)功能。*利用這個(gè)開(kāi)關(guān)功能，學(xué)員們可以自己組建計(jì)數(shù)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。圖5-1光開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)連接圖實(shí)驗(yàn)六 紅外線反射式光電開(kāi)關(guān)（光耦）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解

30、紅外線光耦開(kāi)關(guān)的組成及基本原理。二、基本原理 紅外線開(kāi)關(guān)模塊（OW2152反射式光耦）中有一個(gè)紅外發(fā)射二極管和紅外三極管組成。當(dāng)物體接近時(shí)，發(fā)射管發(fā)射的紅外線被物體反射回來(lái)接收管上，被接收管接收。接上放大和控制電路，常用做樓道口等處作電燈自動(dòng)開(kāi)關(guān)。當(dāng)有人經(jīng)過(guò)時(shí)，控制樓道燈亮。通過(guò)延時(shí)電路控制，經(jīng)過(guò)若干秒后，樓道燈自動(dòng)熄滅。三、需用器件和單元光電器件實(shí)驗(yàn)（光開(kāi)關(guān)）模板、主機(jī)箱、反射光耦四、實(shí)驗(yàn)步驟（1）按照?qǐng)D61接線：反射光耦（反射式光電開(kāi)光）有四個(gè)插孔，紅、黑色插孔接實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓募t外發(fā)射二極管的正端和“”端，黃、藍(lán)色插孔接實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓募t外線接收三極管集電極和發(fā)射極插孔。再將實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓腣CC插孔和“

31、”插孔接到主機(jī)箱的+5V電源和“”插孔。（2）打開(kāi)主機(jī)箱電源，用手接近或離開(kāi)光耦探頭，觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系拈_(kāi)關(guān)指示燈工作現(xiàn)象。（3）發(fā)射式光電器件（光發(fā)射、光接受）作開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)。將光發(fā)射管和光接收管分別引入實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械募t外發(fā)射二極管和紅外發(fā)射三極管處（注意極性）。調(diào)整發(fā)射和接收之間的相對(duì)位置，觀察光路遮擋與暢通時(shí)的現(xiàn)象。圖61光電器件實(shí)驗(yàn)（光開(kāi)關(guān)）實(shí)驗(yàn)接線圖實(shí)驗(yàn)七 光電池實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤怆姵氐墓庹?、光譜特性，熟悉其應(yīng)用。二 基本原理當(dāng)光照射到光電池P-N結(jié)上時(shí)，便在P-N結(jié)兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象叫“光生伏特效應(yīng)”，將光能轉(zhuǎn)化為電能。該效應(yīng)與材料、光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)等有關(guān)。 三 需用器件與單元光電

32、器件實(shí)驗(yàn)（一）模板、主機(jī)箱、濾色片、普通光源、照度計(jì)、硅光電池、光照度計(jì)探頭 四、內(nèi)容1 光照特性 光電池在不同的照度下，產(chǎn)生不同的光電流和光生電動(dòng)勢(shì)。它們之間的關(guān)系就是光照特性。（1） 按圖7-1接線：將光源兩個(gè)插孔接入主機(jī)箱012V可調(diào)電源的相應(yīng)插孔上（逆時(shí)針?lè)较蛘{(diào)節(jié)可調(diào)電源的旋鈕到底），將光電池的兩個(gè)插孔接到實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓墓韫怆姵厣希ㄗ⒁鈽O性）。圖7-1 光電池實(shí)驗(yàn)接線圖（2） 將照度計(jì)探頭兩個(gè)插孔接到主機(jī)箱的照度計(jì)輸入端的相應(yīng)插孔上，打開(kāi)主機(jī)箱電源，將照度計(jì)探頭用遮光筒與光源連接起來(lái)，調(diào)節(jié)接入光源的012V可調(diào)電源,使照度計(jì)顯示100LX。拿去照度計(jì)探頭，把硅光電池連到遮光筒上，將主機(jī)箱的

33、電壓表接到光電實(shí)驗(yàn)器件模板的硅光電池的電壓表接口上，測(cè)出100LX照度下的開(kāi)路電壓。把電壓表的引線斷開(kāi)后，將主機(jī)箱的電流表串接到實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳稀⒐韫怆姵氐碾娏鞅斫涌谏?，測(cè)出100LX照度下的短路電流。重復(fù)以上方法，測(cè)出照度為200LX.600LX時(shí)的硅光電池的開(kāi)路電壓和短路電流，將數(shù)據(jù)填入表7-1，并作出曲線圖。表71強(qiáng)度（lx）電流（mA）電壓（mV）電流 電壓 光強(qiáng)度圖7-2硅光電池開(kāi)路電壓 短路電流實(shí)驗(yàn)特性 2 光譜特性 光電池在不同波長(zhǎng)的光照下，產(chǎn)生不同的光電流和光生電動(dòng)勢(shì)。用不同顏色的濾色片得到不同波長(zhǎng)的光。濾色片更換：擰下光源前蓋，分別擰上紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種濾色片。在相同的

34、照度之下，將測(cè)量結(jié)果填入表7-2，并在圖7-3作出曲線圖。表7-2波長(zhǎng)（nm）紅橙黃綠青藍(lán)紫電動(dòng)勢(shì)（mv）電流（mA） 電動(dòng)勢(shì) 波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)八 熱釋電紅外傳感器實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解熱釋電紅外傳感器基本原理和在實(shí)際中的應(yīng)用二 基本原理： 當(dāng)已極化的熱電晶體薄片受到輻射熱時(shí)候，薄片溫度升高，極化強(qiáng)度下降，表面電荷減少，相當(dāng)于”釋放”一部分電荷，故名熱釋電。釋放的電荷通過(guò)一系列的放大，轉(zhuǎn)化成輸出電壓。如果繼續(xù)照射，晶體薄片的溫度升高到Tc(居里溫度)值時(shí)，自發(fā)極化突然消失。不再釋放電荷，輸出信號(hào)為零,見(jiàn)圖8-1。8-1熱釋電效應(yīng)因此，熱釋電探測(cè)器只能探測(cè)交流的斬波式的輻射（紅外光輻射要有變化量）。當(dāng)

35、面積為A的熱釋電晶體受到調(diào)制加熱，而使其溫度T發(fā)生微小變化時(shí)，就有熱釋電電流。，A為面積，P為熱電體材料熱釋電系數(shù)，是溫度的變化率。 圖8-2 熱釋電實(shí)驗(yàn)接線圖圖8-3 成品實(shí)驗(yàn)接線圖三 需用器件與單元： 光電器件實(shí)驗(yàn)（二）模板、主機(jī)箱、紅外熱釋電探頭、紅外熱釋電探測(cè)器。四 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 光電器件實(shí)驗(yàn)（二）模板分兩部分，分為器件原理實(shí)驗(yàn)圖（左），傳感器實(shí)驗(yàn)圖（右） 1 原理實(shí)驗(yàn)（1） 按圖8-2接線：將紅外熱釋電探頭的三個(gè)插孔相應(yīng)地連到實(shí)驗(yàn)?zāi)０鍩後岆娂t外探頭的輸入端口上（紅色插孔接D；藍(lán)色接S；黑色接E），再將實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系腣CC+5V和“”相應(yīng)的連接到主控箱的電源上，再將實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓挠疫叢糠值奶綔y(cè)

36、器信號(hào)輸入短接。（2） 打開(kāi)主機(jī)箱電源，手在紅外熱釋電探頭端面晃動(dòng)時(shí)，探頭有微弱的電壓變化信號(hào)輸出，經(jīng)兩級(jí)電壓放大后，可以檢測(cè)出較大的電壓變化，再經(jīng)電壓比較器構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電路，使指示燈點(diǎn)亮。觀察這個(gè)現(xiàn)象過(guò)程。 2 傳感器實(shí)驗(yàn)（1） 紅外熱釋電探測(cè)器有四個(gè)接線，按圖8-3接線：將探頭的1、3號(hào)線相應(yīng)的連接到實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓?12V與“”上，再將紅外熱釋電探測(cè)器2、4號(hào)線分別接到實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓奶綔y(cè)器信號(hào)輸入端口上，再將實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓?12V和“”接到主機(jī)箱+12V電源和“”上。（2） 打開(kāi)主機(jī)箱電源，需延時(shí)幾分鐘模板才能正常工作。當(dāng)人體或動(dòng)物移動(dòng)后，蜂鳴器報(bào)警。逐點(diǎn)移遠(yuǎn)人與傳感器的距離，估計(jì)觀察能檢測(cè)到的紅外物體

37、的探測(cè)距離。 實(shí)驗(yàn)九 光源及光調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解光調(diào)制解調(diào)的原理二、基本原理：光束是一種電磁波，具有振幅、相位、強(qiáng)度和偏振等參量和良好的相干性。如果能夠應(yīng)用某種物理方法改變光波的這些參量之一，使其按照調(diào)制信號(hào)（如聲音信號(hào)）的規(guī)律變化，那么該光束就受到了調(diào)制，達(dá)到“運(yùn)載”信息的目的。實(shí)現(xiàn)光束調(diào)制的原理有振幅調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制、強(qiáng)度調(diào)制、脈沖調(diào)制、脈沖編碼調(diào)制。從方法來(lái)說(shuō)，即有電光調(diào)制、聲光調(diào)制、磁光調(diào)制、直接調(diào)制等。本實(shí)驗(yàn)用的是電光調(diào)制和聲光調(diào)制。三、需用器件與單元 ： 光調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、主機(jī)箱、光發(fā)射管、光接收管四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1 紅外光的脈沖調(diào)制（1） 按照?qǐng)D91接線：

38、在光脈沖調(diào)制實(shí)驗(yàn)部分，將光發(fā)射管探頭的兩個(gè)插孔與光電器件實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓墓獍l(fā)射的輸入插孔相連，光接收探頭的兩個(gè)插孔與實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓墓饨邮蛰斎肟谙噙B。再將實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓腣cc+5V電源和“”插孔與主機(jī)箱的+5V電源和“”的插孔相連。圖9-1 光脈沖調(diào)制（2） 打開(kāi)主機(jī)箱電源，將兩個(gè)探頭（發(fā)射和接收探頭）對(duì)準(zhǔn)，可以看到實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系妮斎朊}沖指示和輸出脈沖指示一起發(fā)亮。如果兩個(gè)探頭中間被擋住或沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)，不同時(shí)發(fā)光。2 用聲音調(diào)制紅外光按圖92接線：將光脈沖實(shí)驗(yàn)的接線相應(yīng)的移到光音頻調(diào)制實(shí)驗(yàn)上，對(duì)準(zhǔn)發(fā)射管和接收管的光路，對(duì)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系脑捦仓v話，調(diào)節(jié)音頻調(diào)制強(qiáng)度和靈敏度電位器旋扭，使模板上的揚(yáng)聲器發(fā)出說(shuō)話聲實(shí)現(xiàn)了光調(diào)

39、制，燈干擾或其它光線干擾時(shí)，需要加上遮光筒擋住外界的雜散光的干擾。若用紙或手擋住光路，再對(duì)著話筒講話時(shí)，模板上的揚(yáng)聲器不發(fā)出聲音，調(diào)制中止。圖9-2 聲音調(diào)制 *試分析紅外光的脈沖調(diào)制和聲調(diào)制改變光波電場(chǎng)強(qiáng)度什么參數(shù)？實(shí)驗(yàn)十 PSD位置傳感器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私釶SD光電位置敏感器件的原理與應(yīng)用二、基本原理：PSD為一具有PIN三層結(jié)構(gòu)的平板半導(dǎo)體硅片。其斷面結(jié)構(gòu)如圖101所示，表面層P為感光面，在其兩邊各有一信號(hào)輸入電極，底層的公共電極是用與加反偏電壓。當(dāng)光點(diǎn)入射到PSD表面時(shí)，由于橫向電勢(shì)的存在，產(chǎn)生光生電流，光生電流就流向兩個(gè)輸出電極，從而在兩個(gè)輸出電極上分別得到光電流和，顯然。而和的

40、分流關(guān)系則取決于入射光點(diǎn)到兩個(gè)輸出電極間的等效電阻。假設(shè)PSD表面分流層的阻擋是均勻的，則PSD可簡(jiǎn)化為圖102所示的電位器模型，其中、為入射光點(diǎn)位置到兩個(gè)輸出電極間的等效電阻，顯然、正比于光點(diǎn)到兩個(gè)輸出電極間的距離。圖10-1 圖10-2因?yàn)?所以可得 當(dāng)入射光恒定時(shí)，恒定，則入射光點(diǎn)與PSD中間零位點(diǎn)距離X與成線性關(guān)系，與入射光點(diǎn)強(qiáng)度無(wú)關(guān)。通過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚黼娐罚涂梢垣@得光點(diǎn)位置的輸出信號(hào)。三、需用器件與單元：PSD傳感器及位移裝置、PSD傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉⒅鳈C(jī)箱 四 、實(shí)驗(yàn)步驟：1 觀察PSD結(jié)構(gòu)，它有四只管腳，其中有一邊為園弧狀附近的管腳加反偏電壓，其對(duì)角線部位管腳為空腳（如圖103）。P

41、SD接線中黑線接端，其中兩個(gè)為輸出端可隨意接入。圖1032 按圖10-4接線，將實(shí)驗(yàn)?zāi)K的和“”插孔與主機(jī)箱中的穩(wěn)壓電源和“”分別相連，再將實(shí)驗(yàn)PSD傳感器裝置中的半導(dǎo)體激光器的兩個(gè)插孔與實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓募す怆娫吹牟蹇紫鄳?yīng)連接。實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓腜SD I2接PSD傳感器的藍(lán)色插孔，vref基準(zhǔn)源接PSD傳感器的白色插孔，PSD I1接PSD傳感器的紅色插孔。3 將PSD傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０鍐卧娐愤B接起來(lái)，即與接，與接（注：V03、Vi3、Vi4、V05不用接線）與接，與接，將實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳霞す怆娫吹摹啊迸c的“”及輸出的“”連接起來(lái)。將主機(jī)箱的電壓表接到實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓腣07或“”上。 圖104 4.打開(kāi)主機(jī)箱電源，實(shí)驗(yàn)

42、模板開(kāi)始工作。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭使激光光點(diǎn)在PSD上的位置從一端移向另一端。此時(shí)電壓變化可在之間，若未達(dá)到此值，可調(diào)輸出增量旋紐。 5.從PSD一端開(kāi)始旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，使光點(diǎn)移動(dòng)，取，即轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭一轉(zhuǎn)，讀取數(shù)顯表示值。填入表101 表101 PSD傳感器位移值與輸出電壓值位移量（mm）輸出電壓（V） 6. 根據(jù)表10-1所列的數(shù)據(jù)，計(jì)算中心量程2mm、3mm、4mm時(shí)的非線性誤差五 思考題入射光點(diǎn)大小對(duì)測(cè)量有什么影響？實(shí)驗(yàn)十一 光纖位移傳感器實(shí)驗(yàn)一 、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饫w位移傳感器的工作原理和性能二 、基本原理：本實(shí)驗(yàn)采用的傳光型光纖，它由兩束光纖混合后組成Y型光纖，半圓分布即雙D型一束光纖端部與光源相接

43、發(fā)射光束，另一束端部與光電轉(zhuǎn)換器相接接收光束。兩光束混合后的端部是工作端亦稱(chēng)探頭，它與被測(cè)體相距X，由光源發(fā)出的光傳到端部出射后再經(jīng)被測(cè)體反射回來(lái)，由另一束光纖接收光信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電量，而光電轉(zhuǎn)換器的電量大小與間距X有關(guān)，因此可用于測(cè)量位移。三 、需用器件與單元：光纖傳感器、光纖傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、主機(jī)箱、測(cè)微頭、反射面四 、實(shí)驗(yàn)步驟： 1 根據(jù)圖111安裝光纖位移傳感器，光纖二束插入實(shí)驗(yàn)板上的座孔上。其內(nèi)部已和發(fā)光管D及光電轉(zhuǎn)換管T相接。 圖111 光纖位移傳感器2.將光纖實(shí)驗(yàn)?zāi)０遢敵龆伺c主機(jī)箱的電壓表相連，見(jiàn)圖112圖1123 調(diào)節(jié)測(cè)微頭，使探頭與發(fā)射面圓平板接觸4 實(shí)驗(yàn)?zāi)０褰尤腚娫矗?/p>

44、合上主控箱電源開(kāi)關(guān)，調(diào)使數(shù)顯表顯示為零5 旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，被測(cè)體離開(kāi)探頭，每隔0.1mm讀出數(shù)顯表值，將其填入表111 表111 光纖位移傳感器輸出電壓與位移數(shù)據(jù)X（mm）V（v） 測(cè)量的時(shí)候注意回程差，即不要小范圍來(lái)回調(diào)節(jié)位移，最好順著單方向調(diào)節(jié)位移。 6 根據(jù)上表，作光纖位移傳感器的位移特性曲線，計(jì)算在量程1mm時(shí)靈敏度和非線性誤差。五 思考題 光纖位移傳感器測(cè)位移時(shí)對(duì)被測(cè)物體的表面有些什么要求？實(shí)驗(yàn)十二 光纖溫度傳感系統(tǒng)特性實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饫w溫度傳感的原理和性能二、基本原理：光纖溫度傳感器有功能型和傳導(dǎo)型兩種。功能型光纖溫度傳感器是利用光纖本身的特性把光纖直接作為敏感元件，即感知信

45、息又傳輸信息。例如利用光的構(gòu)位變化，使溫度變化時(shí)，單模光纖的纖維長(zhǎng)度折射率與路徑均發(fā)生變化。使傳輸光的構(gòu)位也發(fā)生變化，此時(shí)可利用干涉儀將相位變化換為振幅變化，當(dāng)相位滿足諧振條件時(shí)，輸出光出現(xiàn)峰值。 本實(shí)驗(yàn)提供的是傳導(dǎo)型溫度傳感器，它由兩部分組成，一部分是溫度位移敏感元件（雙金屬片），通過(guò)它將溫度轉(zhuǎn)變成位移量。另一部分是光纖位移傳感器，它測(cè)量出溫度變化產(chǎn)生的位移變量。通過(guò)系統(tǒng)的溫度和位移關(guān)系標(biāo)定就可以測(cè)量相應(yīng)的溫度量。三、 器件與單元：光纖探頭、光纖傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉囟葌鞲心０澹訜崞髂０澹?、主機(jī)箱四、 溫度控制儀（PID位式控制）說(shuō)明：儀表面板說(shuō)明：1設(shè)定鍵3設(shè)定值減少鍵4設(shè)定值增加值5設(shè)定值顯示器6測(cè)量值顯示器7控制輸出指示燈 8自整定指示燈 圖12-1 溫控儀面板圖9第一報(bào)警指示燈10第二報(bào)警指示燈參數(shù)設(shè)定表：序號(hào)提示符名稱(chēng)設(shè)定范圍說(shuō)明出廠值1SP控制點(diǎn)設(shè)定全范圍系統(tǒng)預(yù)大達(dá)到值隨機(jī)2AL -1上限報(bào)警全范圍測(cè)量值大于上限報(bào)警時(shí)有觸點(diǎn)輸出同時(shí)報(bào)警燈亮隨機(jī)3AL -2下限報(bào)警全范圍測(cè)量值小于下限報(bào)警燈亮，同時(shí)無(wú)觸點(diǎn)輸出（XMT例外）隨機(jī)4P比例帶0-200%0時(shí)位式控制45Ti積分時(shí)間1-3600STi