光電信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)

1、光電信息實(shí)驗(yàn)（二）學(xué)生姓名：代中中雄專業(yè)班級：光電電1001學(xué)生學(xué)號：U22010133351指導(dǎo)老師：黃鷹鷹&陳晶田實(shí)驗(yàn)一 阿貝貝原則實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜ぐ⒇愒瓌t在在光學(xué)測長儀儀中的應(yīng)用?；驹戆⒇惐容^原則 萬能工具顯顯微鏡結(jié)構(gòu)及及實(shí)物圖所示示。萬能工具顯微鏡鏡的標(biāo)準(zhǔn)件軸軸線與被測件件軸線不在一一條直線上，而處于平行狀況。產(chǎn)生的阿貝誤差如下： 一階誤差，即阿阿貝誤差2結(jié)論 1）只有當(dāng)導(dǎo)軌存存在不直度誤誤差，且標(biāo)準(zhǔn)件與被被測件軸線不不重合才產(chǎn)生生阿貝誤差（一一階誤差）。 2）阿貝誤差按垂垂直面、水平平面分別計(jì)算算。 3）在違反阿貝原原則時，測量量長度為的工件件所引起的阿阿貝誤差是總總阿貝誤差的的

2、。 4）為了避免產(chǎn)生生阿貝誤差，在測量長度時，標(biāo)準(zhǔn)件軸線應(yīng)安置在被測件軸線的延長線上（阿貝原則）。 5）滿足阿貝原則則的系統(tǒng)，結(jié)結(jié)構(gòu)龐大。3.阿貝測長儀儀阿貝測長儀中，標(biāo)準(zhǔn)件軸線與被測件軸線為串聯(lián)形式，無阿貝誤差，為二階誤差，計(jì)算形式如下：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容萬能工具顯微鏡鏡進(jìn)行測長實(shí)實(shí)驗(yàn)1）儀器：萬能能工具顯微鏡鏡，精度：1微米。用1元、5角、1角的硬幣，分分別測它們的的直徑，用數(shù)字式計(jì)量光光柵讀數(shù)及傳傳統(tǒng)的目視法法讀數(shù)法。每每個對象測88次，求算數(shù)平均值值和均方根值值。2）實(shí)驗(yàn)步驟： 瞄準(zhǔn)被測測物體一端，在讀數(shù)裝置上讀一數(shù)；瞄準(zhǔn)被測物體另一端，在讀數(shù)裝置上再度一數(shù)（精度1微米）；兩次讀數(shù)之差即為物體長

3、度。3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：次數(shù)12345678均值結(jié)果/mm11.45311.45111.45611.45811.46411.43811.44511.450數(shù)據(jù)處理：由8次測量結(jié)果果可以算出硬硬幣的平均直直徑，算數(shù)平均值：求均方根值：實(shí)驗(yàn)小結(jié) 通過本次實(shí)實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)了了阿貝原理以以及產(chǎn)生阿貝貝誤差的原因因，并且具體運(yùn)用用其測量了光光學(xué)儀器實(shí)際際物品，從而而熟悉阿貝原原則在測長儀儀器中的應(yīng)用用，也明白了串聯(lián)聯(lián)式測量儀的的有點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)二 激光平平面干涉儀實(shí)實(shí)驗(yàn)基本原理 儀器：PGG15-J44型激光平面面干涉儀1臺 內(nèi)容：玻璃璃材料的平面面度測量 精度：1000nm激光平面儀原理理圖儀器結(jié)構(gòu) 平面干涉儀儀基于

4、雙光束束等厚干涉原原理進(jìn)行精密密觀測。如圖圖3.1所示，圖中s是擴(kuò)展光源源，位于準(zhǔn)直透鏡鏡L1的前焦面面上，發(fā)出的光束經(jīng)經(jīng)透鏡L1準(zhǔn)直后射射向玻璃片MM，再從玻璃片反反射垂直投射射到楔形平板板G上。入射光束在楔楔形平板下表表面的反射光光透過平板上上表面和玻璃璃片反射向LL2.按照確定定域域面的作圖法法，可知定域面在在楔形平板內(nèi)內(nèi)部的BB的位置。如果果平板不是太太厚，且平板兩表面面的楔角不是是太大時，定定域面非常接接近平板下表表面，這樣如調(diào)節(jié)顯顯微鏡L2對準(zhǔn)平板板下表面，就就可在顯微鏡鏡像平面E上觀察到楔楔形平板產(chǎn)生生的等厚條紋紋。 平面干涉儀儀結(jié)構(gòu)如圖33.2所示。由由組合星點(diǎn)G1發(fā)出的單單色

5、光經(jīng)棱鏡鏡G2后，投向主鏡表面面折射為平行行光后，射向向主鏡下表面面（A面）及被測光學(xué)學(xué)表面，A面和被測光光學(xué)平面反射射回來的光重重疊相干后，經(jīng)棱鏡G2反射，進(jìn)入接收件。星點(diǎn)可由激光管G5、棱鏡G6、光源強(qiáng)度調(diào)節(jié)發(fā)散鏡G7組成。接收件可以由人眼G10，成像物鏡G15和測微目鏡G11，或由分光棱鏡G12、可動小孔G13和攝像頭G14組成的攝像。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.玻璃材料的的平面度測量量。測量局部誤差 測量整個面形誤誤差（用） 光圈數(shù)數(shù) 不足一一個光圈數(shù)平面度測量2.實(shí)驗(yàn)步驟： 參考圖33.1和3.2，1）移開成像物物鏡G15和測微微目鏡G111，旋轉(zhuǎn)調(diào)整左右右螺旋8，使平板繞水平平面的橫軸或或縱軸微

6、小擺擺動，出瞳S2繞S1轉(zhuǎn)動直到到S2和S1接近重合合。2）裝上成像物物鏡G15和測微微目鏡G111，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)調(diào)整整左右螺旋88，直到G11視場中中干涉條紋清清楚。3）測量e和HH，計(jì)算平面度和和粗糙度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)起始位置（格數(shù)）He對準(zhǔn)位置（格）距離（mm）對準(zhǔn)位置（格）距離（mm）80.5116.00.356135.00.5453.540.00.36554.50.51091.5124.00.325141.50.50010.042.00.32058.00.48069.099.00.300114.00.450數(shù)據(jù)處理：局部誤差：面形誤差：實(shí)驗(yàn)小結(jié) 通過本次實(shí)實(shí)驗(yàn)，熟悉了了激光干涉儀儀的基本原理理

7、機(jī)器結(jié)構(gòu)，掌握了利用其測量面形誤差的方法。實(shí)驗(yàn)三 原子力力顯微鏡一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解AFMM的基本使用用方法二、實(shí)驗(yàn)流程1.樣品清洗2.開機(jī)3.水平調(diào)節(jié)和和偏差調(diào)節(jié)4.手動下針5.自動下針6.關(guān)機(jī) 1.樣品品清洗一般情況下，根根據(jù)材料的不不同進(jìn)行不同同的處理方式式。目的都是是為了去除表表面的污染物物，使表面潔潔凈。對于半半導(dǎo)體材料，根根據(jù)材料的不不同采取以不不同的腐蝕液液進(jìn)行洗片。一般步驟為：用去離子水做初初步清洗；放入腐蝕液中浸浸泡并用超聲聲波清洗一段段時間（時間間視材料不同同自定）；用去離子水洗掉掉材料表面殘殘留腐蝕液；用N2進(jìn)行吹干干；吹干后放入干凈凈樣片袋中暫暫時保存并準(zhǔn)準(zhǔn)備測試；工作原

8、理如下圖圖所示： 探針形貌 開機(jī)開啟設(shè)備電腦開開關(guān)及雙屏顯顯示器；開啟顯微鏡光源源；開啟光學(xué)顯微鏡鏡 CRT 顯示器電源源；將設(shè)備主部隔塵塵罩小心地取取下，將顯微微鏡調(diào)整至設(shè)設(shè)備主機(jī)方向向，光斑打到到載物臺中心心處；打開設(shè)備主機(jī)電電源，在主機(jī)機(jī)contrrollerr 的控制板板上，確認(rèn)AAFM 模式式；打開pc中的 軟件，激活活軟件與設(shè)備備主機(jī)連接圖圖標(biāo)；水平調(diào)節(jié)水平調(diào)節(jié)完后擰擰松探針固定定旋鈕，傾斜斜著取下 AAFM 針夾夾具，倒置輕輕放在濾紙上上，放于衣袖袖碰觸不到的的地方，以免免碰傷懸臂；放樣品，樣片粘粘于專用樣品品臺片上，用用鑷子夾好樣樣片輕推到樣樣品臺上（注注意：樣品臺臺片與底座是

9、是磁鐵，有一一定吸引力，要要小心放置）；放好樣片后，調(diào)調(diào)節(jié)顯微鏡，觀觀察CRT使顯微微鏡聚焦到樣樣片表面。用鑷子直接調(diào)整整樣品位置，在在CRT上觀察察確定樣品測測試點(diǎn)位于下下針位置附近近；3.2偏差設(shè)定定 1.放置 AFFM 測試夾夾具，一定要要小心，注意意觀察懸臂與與樣品表面的的距離，若相相距太近，則則將測試夾具具小心取出，放放置妥當(dāng)后， 使用手動抬針方法將三個支柱抬高，同時保證三支柱設(shè)備光路臺面水平； 2.高度調(diào)調(diào)節(jié)到安全距距離以后，小小心地放入AAFM 針測測試夾具，用用肉眼結(jié)合CCRT 上觀觀察確定樣品品與針的保持持一段距離，調(diào)調(diào)節(jié)顯微鏡使使其聚焦到探探針； 3.擰緊夾具具固定旋鈕來來

10、固定夾具，此此時主機(jī)顯示示屏上，標(biāo)定定激光器電壓壓的SUM 值為（6.77.3)左右右則正常。先先調(diào)節(jié)垂直偏偏差旋鈕使垂垂直偏差（VVert）讀讀數(shù)接近0.0V，再調(diào)調(diào)節(jié)水平偏差差旋鈕使探測測器的水平偏偏差值（Hooriz）接接近0.0VV。若第一次次不能保證同同時為0，則重復(fù)調(diào)調(diào)節(jié)保證兩個個值在0.00V附近；4.手動下針 開始手動下針，先先輕扒微調(diào)鈕鈕進(jìn)行DOWWN操作，同同時順時針（由由下往上看）旋旋轉(zhuǎn)如上圖標(biāo)標(biāo)注的兩旋鈕鈕，并且調(diào)節(jié)節(jié)顯微鏡聚焦焦到探針，如如此反復(fù)多次次調(diào)節(jié)。注意意每操作一次次后觀察光學(xué)學(xué)顯微鏡CRRT保證探針針沒有接觸樣樣片（觀察方方法：使顯微微鏡聚焦到探探針，若調(diào)節(jié)

11、節(jié)顯微鏡可迅迅速得到清晰晰樣片的像，表表明探針和樣樣片距離很近近）；當(dāng)樣品表面與懸懸臂焦距接近近時，調(diào)節(jié)使使此時的水平平偏差值（HHORZ）和和垂直偏差值值(VERTT)分別至0V 和（-0.6-0.88）5.軟件自動下下針掃描在軟件中設(shè)置當(dāng)當(dāng)前樣品需要要的掃描范圍圍（scann sizee)，臺階高高度(datte scaale)，掃掃描速度(sscan rrate)等等參數(shù)；臺階高度不可超超多1m，掃描速度度設(shè)置在5m/s 以內(nèi)內(nèi)為宜；（即即scan sizescan rate 5）單擊啟動軟件中中自動下針控控件，下針過過程中注意觀觀察主機(jī)中的的水平偏差值值（Horiiz）和垂直直偏差（V

12、eert），示示值趨勢是減減小的為正常常；若要移動掃描區(qū)區(qū)域，下針完完成后，將掃掃描頻率調(diào)低低（即降低掃掃描速度），設(shè)設(shè)置X 軸與Y軸的offsset 值（offsset 范圍圍不得超過770m），確定掃掃描位置和范范圍后，重新新開始從上往往下或從下往往上掃描，并并拍取圖象。測試5*5umm的形貌1.設(shè)置scaan sizze 55um(1:1), 設(shè)置 scann ratee 0.11Hz,設(shè)置Date scalee 1000nm(觀察察樣品表面形形貌覺得，粗粗糙則設(shè)大點(diǎn)點(diǎn)）2.點(diǎn)擊下針設(shè)置 scann ratee 0.33Hz,點(diǎn)擊擊再設(shè)置 scaan ratte 0.5Hz，觀觀察波形范

13、圍圍在調(diào)節(jié)最佳佳的Datee scalle3.最大設(shè)置 scan rate 0.7Hz，點(diǎn)擊 進(jìn)行切切換到掃描界界面，點(diǎn)擊 由上到到下進(jìn)行掃描描，點(diǎn)擊 進(jìn)行行實(shí)時保存，掃完后點(diǎn)擊 抬針。6.關(guān)機(jī)關(guān)閉激光器；關(guān)閉設(shè)備主控電電源；關(guān)閉光學(xué)顯微鏡鏡 CRT 電源源、光源；將光學(xué)顯微鏡置置于原本所在在方向，蓋上上物鏡蓋；將主機(jī)隔塵罩小小心的罩于主主機(jī)上；關(guān)閉計(jì)算機(jī)電源源及雙屏顯示示器電源。實(shí)驗(yàn)四 光電直直讀光譜儀實(shí)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆展鈻攀焦庾V譜儀分光的基基本原理。熟悉光電直讀光光譜儀光電系系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)結(jié)構(gòu)。掌握光電直讀光光譜儀的基本本光譜實(shí)驗(yàn)。基本原理平面衍射光柵的的分光原理光柵方程式如圖5.1所示示，

14、當(dāng)一束平行的的復(fù)合光入射射到光柵上，光柵能將它按波長在空間分解為光譜，這是由于多縫衍射和干涉的結(jié)果。光柵產(chǎn)生的光譜，其譜線的位置是由多縫衍射圖樣中的主極大條件決定的。相鄰兩刻線對應(yīng)的光線22和光線11的光程差為： （1）相干光束干涉極極大值的條件件為： （2）入射與出射光在在光柵法線同同側(cè)取”+”號，在異側(cè)取”-”號。 由式（1）和（2）可得相鄰兩兩光線干涉極極大值的條件件-光柵方程為： （33）式中 -入入射角 -衍射角角 -刻痕間距，通常常稱為光柵常常數(shù) -光譜譜級次， （3）式可改寫寫為： （44）光柵式單色儀光光學(xué)系統(tǒng)切爾尼-特納系系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)原理圖圖光柵中心位于入入射光線與出出射光線

15、的對對稱軸上，兩兩個球面反射射鏡的焦距均均為300mm，入射與出射狹狹縫位于球面面鏡的焦面。平面反光鏡作為折光鏡將出射光線折轉(zhuǎn)90，以使出縫與入縫90的垂直分布，可以避免因?yàn)楣庠磁c光電接收器距離過勁=近而互相干擾。復(fù)色光源經(jīng)入射狹縫照明在球面鏡（一）上，此鏡將平行光投射到光柵上，光柵將復(fù)色光衍射分光，分成不同波長的平行光束以不同的衍射角投向球面鏡（二）上，此鏡將接收的平行光束聚焦在出縫處，從而得到一系列按波長排列的光譜。透過出縫射出的光束只是光譜寬度很窄的一束單色光。掃描機(jī)構(gòu)運(yùn)行時，光柵隨之旋轉(zhuǎn)，這樣就可以得到所選擇的單色光。光路中的光闌和擋光板起限制視場外多余光束的作用，以利于減少儀器的雜散

16、光。CCD作探測器器的光電直讀讀光譜儀如圖所示光譜儀結(jié)構(gòu)圖入射狹縫及調(diào)焦焦筒 2.平面反射鏡3.光柵旋轉(zhuǎn)手手輪 4.波長計(jì)數(shù)器5.球面反射鏡鏡（一） 6.球面反射鏡（二二）7.CCD探測測器 8.調(diào)焦螺母9調(diào)焦筒緊固螺螺釘線 10.濾光片（CB5500）主要參數(shù)及技術(shù)術(shù)指標(biāo)波段范圍：3330-11000nm焦距： 1880mm平面光柵：3000線/mm；閃耀波長:5000nm 6000線/mm；閃耀波長:5000nm 12200線/mm；閃耀波長:5000nm相對孔徑：D/f=1/33.8實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分析光柵式光電電直讀光譜儀儀基本光學(xué)系系統(tǒng)，繪制光路圖和和機(jī)構(gòu)圖，記記錄基本參數(shù)數(shù)。了解編VC+采

17、集軟件，及及計(jì)算機(jī)界面面設(shè)計(jì)。用CCD探測器器的光電直讀讀光譜儀進(jìn)行行光源光譜采采集。用光電池做探測測器的光電直直讀光譜儀進(jìn)進(jìn)行光源采集集。實(shí)驗(yàn)步驟 進(jìn)行汞燈燈光譜實(shí)驗(yàn) 開啟汞燈燈高壓電源，調(diào)整聚焦透鏡使光源像聚焦到調(diào)整光譜儀輸入狹縫，調(diào)整狹縫大?。ù蠹s0.5mm）使輸出電壓在合適范圍內(nèi)；用VC+采集汞燈光譜曲線。用數(shù)據(jù)文件記錄光譜曲線，根據(jù)光譜曲線確定汞燈峰值波長。 由上圖可知知汞燈光源在在可見光段較較為平坦，在在此段中光功功率分布均勻勻。實(shí)驗(yàn)小結(jié) 本次實(shí)驗(yàn)使使用光電直讀讀光譜儀測量量了數(shù)種光源源的光譜，掌掌握了常見光光源的光譜特特性和光電直直讀光譜儀的的結(jié)構(gòu)和操作作方法，達(dá)到到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡?/p>

18、。實(shí)驗(yàn)五 光譜法法物質(zhì)成分分分析實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜び霉怆姳对鲈龉茏鱾鞲衅髌鞯墓怆娭弊x讀光譜儀的基基本結(jié)構(gòu)和光光學(xué)系統(tǒng)。掌握光電直讀光光譜儀的基本本光譜實(shí)驗(yàn)。了解光電倍增管管傳感器的前前置放大電路路，單片機(jī)A/DD轉(zhuǎn)換程序，以以及串行通訊訊電路。熟悉分光光度計(jì)計(jì)基本原理。掌握吸收光譜法法檢測物質(zhì)濃濃度。基本原理平面衍射光柵分分光原理光電倍增管式光光電直讀光譜譜儀原理圖光電直讀光譜儀儀主要技術(shù)參數(shù) 波長范圍圍 （可可擴(kuò)展為） 光柵 平面面光柵 ，刻線面積， 閃耀波長長 （可按用用戶要求選配配其他規(guī)格的的光柵） 波長準(zhǔn)確確度 波長重復(fù)復(fù)性 焦距 相對孔徑徑 分辨率 （光柵） 線色散倒倒數(shù) （） 雜散光

19、 （He-Ne激光光器，在處測定） 狹縫 寬度度 連續(xù)可調(diào)整整，高度共分五檔檔 外形尺寸寸 長*寬*高 （主機(jī)） （控制器器）分光光度計(jì)如圖所示，分光光光度計(jì)是in性物質(zhì)熒熒光光譜光強(qiáng)強(qiáng)研究或物質(zhì)質(zhì)分子吸收光光譜的研究。主要由光源（氘燈D、鎢燈W），發(fā)射單色器（光柵C、球面發(fā)射鏡、）、調(diào)制盤CH、光電倍增管B、試樣池及組成。分光光度計(jì)光學(xué)學(xué)系統(tǒng)分光光度計(jì)實(shí)物物圖 為了實(shí)現(xiàn)線性性化測量，光光柵光譜儀中中設(shè)計(jì)了正弦弦機(jī)構(gòu)。如圖圖所示光柵垂垂直定位于一一個轉(zhuǎn)盤上，光柵、轉(zhuǎn)盤以及搖桿桿（正弦桿）連接成一體體形成一個構(gòu)構(gòu)件，搖桿和絲桿組組成正弦機(jī)構(gòu)構(gòu)。掃描機(jī)構(gòu)原理圖圖分光光度計(jì)掃描描機(jī)構(gòu)透過率測試原理理

20、：讓進(jìn)行波長掃描描（保持同樣樣的波長接收收），可得試樣在不同波波長下的透過過率曲線其中：為透過試試樣的光強(qiáng)（探測測器接收），為入射光強(qiáng)強(qiáng)（探測器接接收），為透過率。吸收光譜測量原原理：吸收光譜反映了了物質(zhì)本質(zhì)特特性，特定的氣體、液體體物質(zhì)有特定定的吸收光譜譜。吸收度的定義義為：和的定義同上。用分光光度計(jì)測得和，自動計(jì)算可得吸收光度曲線，它就反映了物質(zhì)的吸收光譜。分光光度法檢測測溶液濃度-朗伯比爾爾定律：式中為溶液濃度度，、和的定義同上上，為常數(shù)，它它與入射光波波長以及溶液液的性質(zhì)、液液層厚度和溫溫度有關(guān)，為為溶液厚度。 分光光度計(jì)計(jì)可測得溶液液濃度，用相對法 已知標(biāo)準(zhǔn)溶液濃濃度，再測得、就可算

21、得。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分析光柵式光電電直讀光譜儀儀基本光學(xué)系系統(tǒng)，繪制光路圖和和機(jī)構(gòu)圖，記記錄基本參數(shù)數(shù)（焦距、主要要尺寸）。了解VC+采采集軟件，以以及計(jì)算機(jī)界界面設(shè)計(jì)，包包括：對話框框、光譜曲線線顯示。用雙光束紫外可可見分光光度度計(jì)進(jìn)行高錳錳酸鉀溶液濃濃度測定。吸收光譜法檢測測高錳酸鉀溶溶液濃度。 首先配置已知濃濃度的高錳酸酸鉀溶液，再再配置另一濃濃度的高錳酸酸鉀溶液，用用分光光度計(jì)計(jì)獲得高錳酸酸鉀溶液的吸吸收度曲線，以確定最大吸光度的波長值（繪制下圖）。在波長處進(jìn)行溶溶液濃度相對對測量法 。如圖所示為低濃濃度高錳酸鉀鉀溶液的吸光光度曲線圖如圖所示為高濃濃度高錳酸鉀鉀溶液的吸光光度曲線圖以上兩圖可以

22、看看出，高濃度度高錳酸鉀溶溶液的吸光度度約為低濃度度的2倍。選取400nm波長作為為參考點(diǎn)，高高濃度高錳酸酸鉀溶液吸光光度約為0.25，而低低濃度溶液的的吸光度約為為0.125，由A1/A22=C1/CC2，可以計(jì)算出高高濃度高錳酸酸鉀溶液的濃濃度約為低濃濃度的2倍，與實(shí)際相符合合。如圖為塑料片的的透過率曲線線 實(shí)驗(yàn)小結(jié) 本實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了通通過吸收光譜譜測量溶液濃濃度的原理，并成功檢測了兩種高錳酸鉀溶液的濃度因子，測定了塑料片的透過率曲線，基本掌握了吸收光譜法檢測物質(zhì)濃度和光電直讀光譜儀的使用方法。光電信息實(shí)驗(yàn)（一一）學(xué)生姓名：代中中雄專業(yè)班級：光電電1001學(xué)生學(xué)號：U22010133351指

23、導(dǎo)老師：陳晶晶田&黃鷹實(shí)驗(yàn)一 光電透透過率測量實(shí)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 學(xué)習(xí)典典型光電系統(tǒng)統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法法2. 理解激激光透過率測測量的原理3. 設(shè)計(jì)激激光透過率測測量系統(tǒng)的各各部分電路二、實(shí)驗(yàn)原理 透過率的測量是是光學(xué)測量的的一項(xiàng)重要內(nèi)內(nèi)容， 在物質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)分析、 物體的化學(xué)學(xué)性質(zhì)、 生物醫(yī)學(xué)等等領(lǐng)域得到了了廣泛的應(yīng)用用。 一般情況下， 輻射源的輻輻射要受到中中介媒質(zhì) （大氣， 光學(xué)系統(tǒng)元元件等） 的吸收，輻輻射等，只有有一部分輻射射功率透過媒媒質(zhì)， 最后被探測測器接受。 當(dāng)以平行輻輻射束在媒質(zhì)質(zhì)中傳播時， 若媒質(zhì)有吸收，則在傳播一段距離之后，在垂直于傳播方向單位面積上的輻射能通量將減少。 實(shí)驗(yàn)

24、證明，對于在均勻吸收媒質(zhì)，如果不考慮散射時，被吸收的輻射能通量的相對值m 距離時， 輻射能通量就衰減為原來值得1/ e 。 除去吸收外， 散射也是輻射衰減原因之一。 設(shè)有一輻射能通量為f 的平行輻射束， 入射到包含許多微粒質(zhì)點(diǎn)的非均勻媒質(zhì)上， 由于媒質(zhì)內(nèi)微粒的散射而衰減的相對值 / dff 與通過的距離 dx 成正比，即： 將上式從 0 到 x 積分，得到在 x 處的輻射能通量： 該式稱為散射定律，式中 (0) f 為在 x=0 處的輻射功率，m 為散射系數(shù)，與吸收情況相似，媒質(zhì)散射也是輻射能通量按指數(shù)規(guī)律衰減。 如果傳播媒質(zhì)中同時存在吸收和散射，則輻射能通量為f 的入射輻射在傳播 x 距離之

25、后，透過的輻射能通量為： 上式稱為比爾朗伯定律律。式中，激激光透過媒質(zhì)質(zhì)后的光強(qiáng)與與透過前的光光強(qiáng)的比值稱稱為透過率。 又稱透射率或透射系數(shù)。如前所述，其計(jì)算公式為： 三、系統(tǒng)組成框框圖與說明1.系統(tǒng)框圖 激光透過率測量量系統(tǒng)得原理理框圖如下：由經(jīng)過調(diào)制的激激光器發(fā)出的的一定波長的的激光經(jīng)過介介質(zhì)后衰減，光光強(qiáng)減小，分分別測量出激激光通過介質(zhì)質(zhì)前后的光強(qiáng)強(qiáng)， 即可測出激激光通過此介介質(zhì)的透過率率。 光電傳感器器將入射的光光信號轉(zhuǎn)變成成電信號，經(jīng)經(jīng)信號處理電電路，如 IIV 轉(zhuǎn)換電路路、濾波電路路、積分電路路，將交流信信號變成直流流信號， 該直流信號號的大小與入入射到光電傳傳感器上的光光信號的強(qiáng)

26、度度成正比， 通過測量該該直流電流的的大小即可測測量出激光通通過介質(zhì)的透透過率。 各部分電路說明明 驅(qū)動與調(diào)制電路路：為滿足半半導(dǎo)體激光器器對驅(qū)動信號號的頻率要求求，可以設(shè)計(jì)計(jì)一個可調(diào)諧諧的方波發(fā)生生器。方波發(fā)發(fā)生頻率從 32KHZZ 到 125HHZ.。方波波發(fā)生器實(shí)際際上是由以 NE 5555 為核心心的組成。 555 時時基電路和 R16、R13、C12 等組組成一個無穩(wěn)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩蕩器，它的振振蕩頻率此多多諧振蕩器產(chǎn)產(chǎn)生的波形是是具有一定占占空比的方波波，其中 將原理圖中中的參數(shù)帶入入公式可計(jì)算算出從 5555 產(chǎn)生的的方波信號頻頻率為 322KHZ.。參參考電路如下下： 本實(shí)驗(yàn)中，半

27、導(dǎo)導(dǎo)體激光器的的調(diào)制頻率采采用 1KHHz。 光電傳感 II/V 轉(zhuǎn)換換電路： 光電傳感器器采用光電池池， 由于光電池池采用無偏置置電路， 輸出信號為為電流，所以以后續(xù)的電路路采用低噪聲聲、低偏置電電流放大器 CA31440 設(shè)計(jì)了了如圖 3 所示的 I/V 轉(zhuǎn)換電電路。由電路路的虛短與虛虛斷特性計(jì)算算可知： 帶通濾波電路: 本方案設(shè)設(shè)計(jì)一個 22 階壓控電電壓源帶通濾濾波器，要求求中心頻率 f=1khhz,增益Av =2，品質(zhì)質(zhì)因數(shù) Q=10，原理理圖如圖所示示。帶通濾波器的性性能參數(shù)：積分電路：積分分電路的作用用是將輸入的的交流信號變變成直流信號號，可以采用用 AD5336A 芯片片。AD

28、5336A 能夠夠計(jì)算直流和和交流信號的的真有效值。在在工作時，如如果輸入的是是幅值緩慢變變化的直流信信號，則它可可以進(jìn)行精確確的轉(zhuǎn)換。當(dāng)當(dāng)輸入直流信信號的幅值變變化較快時，由由于直流誤差差(平均誤差)和紋波誤差差的存在，AAD536AA 的實(shí)際輸輸出值將與理理想的輸出值值略有差異。 當(dāng)采用如圖 5 所示的兩極濾波電路時， 在不增加穩(wěn)定時間的情況下， 可更有效地減小紋波。 對于恒定的紋波， 可以通過減小 C6、C4 和 C5 的值來進(jìn)一步縮短穩(wěn)定時間。 由于直流誤差與濾波器無關(guān)，而僅與 C6 有關(guān)，所以在選擇 C6 時，只要考慮其直流誤差即可。經(jīng)過 AD5336 后輸出出的是直流信信號，與入射

29、射到光電傳感感器上的光信信號的強(qiáng)度成成正比。 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 理解光電法測量量介質(zhì)透過率率的原理與方方法， 按上述要求求熟悉各集成成電路的原理理與應(yīng)用方法法， 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 1、 實(shí)驗(yàn)背背景介紹和整整體演示； 2、 學(xué)生自自己動手調(diào)節(jié)節(jié)光路，電路路不作設(shè)計(jì)由由已經(jīng)有的模模塊來完成，記記錄不同波片片的透過率。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品0.90.790.50.320.1電壓（mV）888.9840527359123透過率0.88890.840.5270.3590.123 載物臺上無無樣品時，VV0=1100mV測出 T1=0.88889 TT2=0.884 T3=0.527 T4=0.3599 TT5=0.1

30、123誤差分析相對誤差可能誤差原因：1.電阻阻值與標(biāo)標(biāo)稱值不相符符；2.探測器受外外界擾動；3.探測器的靈靈敏度有限。 實(shí)驗(yàn)小結(jié) 本次實(shí)實(shí)驗(yàn)通過測量量并計(jì)算樣品品的光譜透過過率，了解了光電探探測系統(tǒng)的基基本組成，掌掌握了透過率率的測量原理理及方法，并并且基本完成成了測量任務(wù)務(wù)。實(shí)驗(yàn)二 攝像像機(jī)原理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 理解攝攝像機(jī)的工作作原理2 掌握視視頻信號的構(gòu)構(gòu)成3 設(shè)計(jì)簡簡單的疊加圖圖形二、電視攝像原原理 一幅圖像，根據(jù)據(jù)人眼對細(xì)節(jié)節(jié)分辨力有限限的視覺特性性，總可以看看成是由許多多小單元組成成。在圖像處處理系統(tǒng)中， 這些組成畫面的的細(xì)小單元稱為象素， 象素越小， 單位面積上的象素數(shù)目就

31、越多，由其構(gòu)成的圖像就越清晰。 電視系統(tǒng)中， 把構(gòu)成一幅圖像的各象素傳送一遍稱為一個幀處理， 圖像的每幀由許多象素轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電信號， 再分別用各個相應(yīng)信道把這些信號同時傳送出去， 接受端接收后又同時進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 恢復(fù)出原發(fā)射的信號。 1.電視掃描 只有對一幅圖象象進(jìn)行分解和和同步掃描之之后，才可能能對這幅圖象象進(jìn)行傳遞和和再現(xiàn)。因此此，一個完整整的電視信號號不但應(yīng)有反反映象素亮度度的視頻信號號還應(yīng)有保證證與攝象管內(nèi)內(nèi)電子束進(jìn)行行同步掃描的的復(fù)合同步信信號，以及在在掃描逆程時時關(guān)閉電子束束的復(fù)合消隱隱信號！ 根據(jù)人眼的的生理特點(diǎn)，在在不產(chǎn)生亮度度閃爍感和保保證有足夠的的清晰度的情情況下，掃描描頻

32、率應(yīng)該在在 48Hzz 以上， 掃描行數(shù)須須在 5000 以上，為為了使圖象清清晰度不下降降，又要減小小系統(tǒng)的帶寬寬， 人們又提出出了隔行掃描描技術(shù)！隔行行掃描方式是是將一幀（一一幅）電視圖圖象分成兩場場進(jìn)行掃描。第第一場掃出光光柵的第 11，3，5，7等奇數(shù)行行，稱為奇數(shù)數(shù)場；第二場場掃第 2，4，6，8等偶數(shù)行行，稱為偶數(shù)數(shù)場。每一幀幀圖象經(jīng)過兩兩場掃描，所所有象素即可可掃完，電視視電子束的掃掃描軌跡也稱稱為掃描光柵柵，如上圖所所示。下圖所所示為行掃描描電流波形及及水平(行)掃描示意圖圖。場掃描鋸齒電流流及場偏轉(zhuǎn)軌軌跡如上圖所示 2.亮度視頻信信號 視頻輸出的電壓壓大小， 反映了一行行中對

33、應(yīng)象素素的明暗程度度， 視頻信號具具有正負(fù)極性性之分，對于于正極性視頻頻信號， 象素越亮信信號的幅度越越大， 而對于負(fù)極極性視頻信號號則相反， 象素越亮，信信號的幅度越越??！ 3.復(fù)合消隱信信號 電視系統(tǒng)中掃掃描正程期間間傳送圖像信信號，逆程期期間不傳送圖圖像信號。電電子束逆程掃掃描在熒光屏屏上出現(xiàn)回掃掃線， 將對正程的的圖像造成干干擾， 影響圖像的的清晰度。 因此需使電電視機(jī)在行、場場掃描逆程期期間電子束截截止，以消除除行、場逆程程回掃線，即即實(shí)現(xiàn)消隱。行行消隱脈沖的的寬度一般為為 12uss,場消隱脈脈沖寬度一般般為 25TTH，如下圖圖： 4.復(fù)合同步信信號 在電視系統(tǒng)中 為了使電視視機(jī)

34、重現(xiàn)的圖圖像與攝像機(jī)機(jī)拍攝的圖像像完全一致， 要求接收端與發(fā)送端的電子束掃描必須同步。如果收、發(fā)端掃描不同步，則重現(xiàn)的圖像變形或不穩(wěn)定，嚴(yán)重時圖像混亂不能正常收看。完整的同步信號如下： 視頻同步信號同步脈沖疊加在消隱脈沖之上，亮度視頻信號則是插在相連的消隱脈沖之間。5.開槽脈沖 從上述說明中， 我們可以看到場同步信號的寬度遠(yuǎn)比行同步的要寬的多， 同時要比行周期還要寬， 這對于接受方獲取同步信號是很不利的。因此， 為了解決這個問題， 作到準(zhǔn)確同步， 我們將場同步信號開槽， 信號形成一系列的鋸齒形狀。 這些鋸齒脈沖中也包含有行同步信號，稱為“開槽脈沖”。6.均衡脈沖 另外， 電視視視頻信號中的的行

35、場同步信信號的提取是是不同。 行同步信號號是幅度比較較法獲得的，通通過限幅電路路來獲得同步步； 我們看到， 場同步信號號脈寬比行的的要大的多， 因此通過對符合同步信號進(jìn)行積分后，用比較電路就可以獲得場同步信號。 為了保證奇偶場的場同步積分后波形相同，在場間又引入均衡脈沖！ 三、電視信號圖圖象疊加原理理視頻信號及時間間疊加是視頻頻信號中混入入一定形狀的的圖形或時間間信號， 從而在屏幕幕的特定位置置上與圖象信信號同時進(jìn)行行顯示的設(shè)備備。 本實(shí)驗(yàn)是要在視視頻信號中疊疊加一個十字字線， 其基本原理理如下： 首先提取視視頻信號中行行場同步信信號， 然后對行、 場同步信號號進(jìn)行計(jì)數(shù)， 產(chǎn)生一個與行場同步信

36、號有穩(wěn)定關(guān)系的控制信號， 用這個控制信號控制模擬開關(guān)， 模擬開關(guān)的輸出就在 2 路輸入信號 （十字線與視頻信號） 間的快速切換， 由于人眼視覺的暫留效應(yīng)， 在顯示器屏幕上看起來就是一幅疊加了十字線的圖像！ 下面是電視信號號疊加圖像的的原理框圖： 普通攝像頭輸出出的是復(fù)合視視頻信號，因因而首先必須須進(jìn)行分離。 1、視頻信號同同步分離電路路（1）、LM11881 芯芯片簡介 為了使用方便， 我們使用集成視頻信號同步分離電路 LM1881， 下面簡單說明 LM1881 的功能。 LM1881 視頻信號同步分離器能夠從幅度為 0.5V 到 2V 的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)同步 NTSC、PAL 和 SECA信號中提取定

37、時信號，包括混合和場的同步脈沖定時和奇偶場信息。LM1881 的工作原理如下圖：LM1881 的使用十分分方面，只需需要直流 55V 到 12V 的單電源提提供電壓，在在使用的過程程中，除了在在 8 腳用電電容耦合電源源和在 6 腳用耦合電電容設(shè)置電流流外， 只僅僅需要要在 2 腳耦合合信號輸入耦耦合一個電容容和在 6 腳設(shè)置一個個電阻， 他們是用來來確定內(nèi)部電電流的； 如果輸入信信號掃描頻率率不是 155.734kkHz，那么么通過調(diào)節(jié) 6 腳可以以保證 LMM1881 器件能夠使使用。從該芯芯片中我們可可以得到四種種主要的同步步信號： 混合同步信信號 （包括場行行掃描時間信信息）， 場同步

38、脈沖沖， 沖激或鉗位位脈沖和奇偶偶輸出。 實(shí)驗(yàn)儀器電路板板中使用集成成芯片 LMM1881 分離出行場場同步信號的的電路如下： LM1881 構(gòu)成的行場場分離電路其其中：hs 表示復(fù)合合同步輸出vs 表示場同同步輸出EVEN/ODDD 表示奇奇偶場同步輸輸出2、控制電路 控制電路的功能能是要計(jì)算出出疊加圖像的的場、行位置置值。實(shí)際上上使用計(jì)數(shù)器器就可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。本實(shí)驗(yàn)儀儀使用大規(guī)模模可編程邏輯輯電路 EPPM71288SLC844 來實(shí)現(xiàn)對對 hs、vs 信號的的計(jì)數(shù)。 3、疊加圖形 模擬開關(guān)工作原原理示意圖： 假設(shè)模擬開關(guān)有有二路輸入信信號 VideooIn 1、VideooIn 2， 當(dāng)選擇

39、信號號 VideooSe 為高電平時時，模擬開關(guān)關(guān)輸出為 VideooIn 1，當(dāng) VideooSe 為低電平時時，模擬開關(guān)關(guān)輸出為 VideooIn 2。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用示波器觀察復(fù)復(fù)合視頻信號號的波形。用示波器觀察場場同步、行同同步信號的波波形并畫出這這兩個波形圖圖。按動S1S55，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象象。（4）在實(shí)驗(yàn)儀儀的面包板上上，用中小規(guī)模集集成電路實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在監(jiān)視屏幕幕上任一位置置的疊加一橫橫線或豎線。具體實(shí)現(xiàn)過程：用兩片74HCC161通過過并行方式組組成一個2556進(jìn)制計(jì)數(shù)數(shù)器，用此計(jì)數(shù)器對對hs信號進(jìn)行行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)數(shù)器的進(jìn)位輸輸出與CD44053的第第10腳相連，通過過控制CD40053的輸出

40、出在原圖像和和橫線的快速速切換，就可可以在顯示器器上疊加一條條橫線的圖像像。實(shí)驗(yàn)小結(jié) 通過觀察實(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，我我充分的理解解了攝像機(jī)的的工作原理和和視頻信號的的組成。掌握握了視頻信號號中疊加圖像像，文字的原理和和方法。并在在視頻信號中中疊加了時間間和日期，十十字線等圖像像，基本完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。實(shí)驗(yàn)三 光譜透透過率測試實(shí)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解單色色儀結(jié)構(gòu)、原原理和使用方方法；進(jìn)一步步了解鎖定放放大器的工作作原理以及其其使用方法。（2）掌握單色色儀的定標(biāo)方方法及用單色色儀測定濾光光片光譜透過過濾的方法。深入理解微弱信號檢測的原理。（3）學(xué)會設(shè)計(jì)計(jì)檢測試樣的光譜透透過率的方法法。二、實(shí)驗(yàn)原理單色儀

41、工作原理理光柵單色儀的光光路結(jié)構(gòu)如圖圖1所示，入入射到光柵單單色儀的自然然光或復(fù)色光光，經(jīng)入射狹狹縫S1后投投射到球面反反射鏡M1上上。S1處于于M1的聚焦焦面上。因此此反射光為平平行光束。這這束平行光束束經(jīng)閃耀光柵柵G分光后，分分成不同波長長的平行光束束以不同的衍衍射角投向球球面反射經(jīng)MM2。球面鏡鏡M2起照相相物鏡的作用用，這些平行行光束經(jīng)過MM2、M3反反射后成像在在他的聚焦面面上，從而得得到一系列的的光譜。出射射狹縫位于球球面鏡M2的的聚焦面上。根根據(jù)它開啟的的寬度大小，允允許波長間隔隔非常狹窄的的一部分光束束射出狹縫SS2。圖 SEQ 圖表 * ARABIC 1 WDGG30型光柵柵

42、單色儀原理理圖當(dāng)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪帶動動光柵旋轉(zhuǎn)時時，可以在狹狹縫S2處得得到光譜純度度高的不同波波長的單色光光束。這樣單單色儀就起到到了將入射的的復(fù)色光分解解成一系列獨(dú)獨(dú)立的單色光光的作用。使用單色儀時首首先要用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)光源對單色色儀的讀數(shù)進(jìn)進(jìn)行校準(zhǔn)，本本實(shí)驗(yàn)光源采采用的是高壓壓汞燈，它有有404.77nm、4007.8nmm、435.8nm、5546.1nnm、5777nm、5779.1nmm幾條特征譜譜線，根據(jù)這這些譜線可以以對單色儀的的讀數(shù)進(jìn)行校校準(zhǔn)。鎖定放大器工作作原理本實(shí)驗(yàn)選用南京京大學(xué)生產(chǎn)的的HB-2111型精密雙雙相鎖定放大大器，它是一一種新型正交交鎖定放大器器，能精確地地測量被淹沒沒在嗓

43、聲、干干擾背景中的的微弱信號。該該鎖定放大器器采用了多點(diǎn)點(diǎn)信號平均和和相敏檢波聯(lián)聯(lián)合使用的技技術(shù)，完成對對被測信號同同相分量和正正交分量的檢檢測。并具有有動態(tài)范圍大大、漂移小等等特點(diǎn)。儀器原理框圖如如圖2所示，主主要包括以下下幾大部分：輸入信號部部分、參考信信號部分、信信號處理部分分、單片機(jī)功功能控制及測測量值顯示PPC機(jī)接口部部分、電源及及其它部分。圖 SEQ 圖表 * ARABIC 2 HB-211型精精密雙相鎖定定放大器原理理框圖（1）輸入信號號通道輸入信號通道由由低噪聲前置置放大器，量程控制放放大器，高通、低通通濾波器三部部分組成。高通、低通濾波波器，是由運(yùn)運(yùn)算放大器和和R,C組成成的

44、二階高通通、低通濾波波器，原理圖圖如圖3所示示。由高通、低低通濾波器組組成帶通濾波波器，根據(jù)待待測信號的頻頻率選擇高通通、低通濾波波器的載止頻頻率，組成以以待測信號頻頻率為中心的的帶通特性，抑抑制干擾，提提高儀器的過過載能力和動動態(tài)范圍。高高通、低通濾波波器通截止頻頻率可調(diào)。組組成的濾波器器只能放大被被測信號及其其頻率附近帶帶寬內(nèi)的噪聲聲，使遠(yuǎn)離信信號頻率的噪噪聲或干擾被被抑制，達(dá)到到減小干擾或或解除過載的的目的。圖 SEQ 圖表 * ARABIC 3 高通、低低通濾波器原原理圖（2）參考信號號通道鎖定放大器是利利用相關(guān)接收收原理，從噪噪聲或干擾背背景中檢測微微弱信號，因因此，他必須須要有一個

45、參參考信號通道道。參考通道道的作用是將將外部輸入的的參考信號(同步信號)，加工成信信號處理部分分要求的同頻頻方波。經(jīng)鎖鎖相環(huán)和分頻頻器組成的倍倍頻電路。對對輸入信號進(jìn)進(jìn)行倍頻(22f工作模式式)或不倍頻頻(f工作模模式)。f,2f工作模式式根據(jù)測量要要求，由單片片機(jī)控制。ff,2f電路的輸輸出去觸發(fā)寬寬帶相移電路路。相移量00,90,180,270由單片機(jī)控控制，調(diào)節(jié)面面板旋轉(zhuǎn)能產(chǎn)產(chǎn)生01000的相移移量，此相移移器調(diào)節(jié)的相相移量是移動動方波的上升升沿，用此上上升沿去觸發(fā)發(fā)由鎖相環(huán)構(gòu)構(gòu)成的倍頻和和分頻電路。（3）信號處理理部分信號處理部分是是本儀器的核核心，對信號號進(jìn)行多點(diǎn)平平均和相關(guān)處處理，

46、從而能能達(dá)到從噪聲聲或干擾背景景中檢測信號號，信號處理理部分的原理理框圖如圖44所示。圖 SEQ 圖表 * ARABIC 4 信號處處理部分原理理框圖由信號通道輸出出的信號，設(shè)設(shè)為,為輸入信號號的振幅，為為相對于參考考信號的相位位差。此信號號經(jīng)由參考信信號通道輸出出的f,2ff方波控制的的四點(diǎn)平均器器進(jìn)行信號平平均。多點(diǎn)信信號平均器相相當(dāng)于一個帶帶通放大器，帶帶通的中心頻頻率由參考方方波的頻率決決定，當(dāng)參考考信號頻率發(fā)發(fā)生變化時，此此帶通放大器器的中心頻率率也隨著變化化。因此，多多點(diǎn)信號平均均器相當(dāng)于一一個跟蹤濾波波器，能抑制制干擾和噪聲聲。本儀器采采用的多點(diǎn)信信號平均器是是由一個電阻阻和四個

47、由開開關(guān)控制的電電容器組成，在在一個周期內(nèi)內(nèi)四個開關(guān)輪輪流接通，即即每一個電阻阻電容組成的的積分器在四四分之一的周周期內(nèi)對信號號進(jìn)行積分。把把與參考信號號(觸發(fā)開關(guān)關(guān)的同步信號號)同頻率的的正弦波在四四個電容器上上積分，在電電容上的穩(wěn)態(tài)態(tài)電壓分別為為:式中為放大倍數(shù)數(shù)，為輸入信信號的幅值，為輸入信號相對于參考信號的相位差。多點(diǎn)信號平均器器的輸出信號號,通過放大大后，與參考考信號的調(diào)相相方波進(jìn)行相相敏檢波，相相敏檢波器是是開關(guān)式的相相敏檢波器，對對于控制開關(guān)關(guān)的同頻信號號相對于的相相位差分別為為0、900、1800、2700的輸出波波形對應(yīng)的直直流分量分別別是: 、。是放大倍數(shù)數(shù)。相敏檢波器的開

48、開關(guān)同步信號號是參考信號號輸出的調(diào)相相方波。與的相位差分分別為0、990、1880、2770四個頻頻率為10224Hz的周周期依次改變變，每一種相相位占四分之之一周期，因因此，相敏檢檢波器的同步步開關(guān)用控制制，輸出信號號通過低通濾濾波和放大后后，在多點(diǎn)信信號平均器中進(jìn)行同步步積累，由于于模擬多點(diǎn)信信號平均器的的同步開關(guān)信信號與調(diào)相同同步開關(guān)是同同一個10224Hz的信信號控制的，能能保證嚴(yán)格同同步。如圖44所示。多點(diǎn)點(diǎn)信號平均器器的輸出波波形，多點(diǎn)信信號平均器內(nèi)內(nèi)四個電容上上輪流輸出的的電壓分別為為、。其中K為為總放大倍數(shù)數(shù)。這波形中中包含了被測測信號的同相相分量和正交交分量。（4）同相、正正

49、交分量測量量電路被測信號用直角角坐標(biāo)分量表表示，就需測測量出同相分分量和正交分分量信號平均均器的輸出出信號，通過過兩個電位器器進(jìn)行分壓后后，分成兩路路，分別輸給給同相分量通通道和正交分分量通道的相相敏檢波器(PSD)，兩兩通道的電路路完全一樣，由由相敏檢波器器(PSD)和低通濾波波器組成，所所不同的正交交PSD只響響應(yīng)多點(diǎn)信號號平均器輸出出波形中的電電壓，同相PPSD只響應(yīng)應(yīng)電壓。通過過低通濾波器器后，最后的的輸出的直流流電壓為：同同相分量，正正交分量，很很顯然，這兩兩個量是相敏敏的，可以作作為矢量電壓壓表使用，或或任何一路都都可以作為單單通道鎖定放放大器使用。上上述兩通道的的低通濾波器器的時間常數(shù)數(shù)，通過單片片機(jī)控制。本本儀器的測量量顯示是由AA/D變換及及單片機(jī)處理理后。在液晶晶屏上同時顯顯示，兩分量。三、實(shí)驗(yàn)儀器鎖定放大器、光光柵單色儀、溴燈、斬光器、高壓汞燈、會聚透鏡、濾光片等。鎖定放大器的使使用1.信號輸入2.接地端子3.時間常數(shù)的的選擇4.參考模式ff，2f的使用