光电技术实验课件.ppt
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- 光电 技术 实验 课件
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1、光电技术实验实验课内容实验课内容1、CdS光敏电阻的性能测试。2、硅光电池负载特性测试。3、光电二极管及光电三极管光照特性测试。4、光电倍增管特性和参数测试。5、光电耦合器件的应用。6、单通道红外遥控系统的制作与应用。7、热释电器件在光电技术中的应用。8、面阵CCD的工作原理和应用。实验课要求实验课要求 1)作好预习,结合已学的理论知识,明确实验目的、实验原理与方法。2)保证人身安全,爱护实验器材,严格按实验操作方法动手实验。3)细心观察,实事求是作好实验记录;进行结果分析和验证。4)按要求按时完成实验报告。实验报告要求实验报告要求 按规定格式整洁的书写,按时交给实验指导教师。实验报告的内容包
2、括:1、实验目的、原理及方法(简述)。2、实验电原理图、仪器连接方框图,测试点位置。3、实验过程(简述)、实验记录(数据、现象及发 现的问题)。4、实验数据整理、有关曲线以及实验结果分析。5、思考题的讨论。例:小实验例:小实验 1.5VD1 D2V1 V2用500型万用表DC2.5V档(表内阻50K)分别测试 V1和V2,得三结果:1.V1=0V V2=1.5V2.V1=0V V2=1.3V3.V1=0V V2=0V试分析:三个实验结果是否正确呢?如何验证呢?实验一实验一 CdSCdS光敏电阻的性能测试光敏电阻的性能测试 光敏电阻的工作原理、电路符号及常用蛇形结构 CdSCdS光敏电阻光敏电阻
3、的光照特性曲线和伏安特性曲线的光照特性曲线和伏安特性曲线 光照特性曲线 伏安特性曲线 实验暗箱的外观及控制旋钮实验暗箱的外观及控制旋钮 电压表插口电压表插口 电流表插口电流表插口 示波器测试端口示波器测试端口 电源插口电源插口上盖上盖实验暗箱的照度控制旋钮实验暗箱的照度控制旋钮 固定部分固定部分 调整部分调整部分 十位与个位读数刻度十位与个位读数刻度百位百位读数窗读数窗 读数标记点读数标记点实验暗箱的照度控制刻度对照实验暗箱的照度控制刻度对照表表 CdSCdS光敏电阻性能测试装置光敏电阻性能测试装置 注:1、盖好实验暗箱上盖以避免外界光照的影响。2、照度值按“照度调节”旋钮的读数参照对应表格决
4、定。CdSCdS光敏电阻的时间响应光敏电阻的时间响应CdSCdS光敏电阻时间响应测试时光敏电阻时间响应测试时示波器的使用注意点示波器的使用注意点 1、示波器CH1接“Lightwave”,探头应置“X10”。2、示波器CH2接“Iout”,探头置“X10”或置“X1”。3、同步置于“CH1”。4、两个输入端应该置于“DC”档。5、“MODE”选择先置于“CH1”,调节出稳定的波形;再置 于“CH2”或置“DUAL”(“CHIP”按下)来观测。6、注意“SWP.VOR”旋钮顺时针转到底(CAL位置)。实验二实验二 硅光电池负载特性测试硅光电池负载特性测试工作原理及电路符号工作原理及电路符号 伏安
5、特性曲线伏安特性曲线 硅光电池硅光电池硅光电池的负载特性硅光电池的负载特性 在某一照度下,硅光电池的输出端电压 U U 及输出电流I I 随着负载电阻而变化,因此,其输出功率 P PUI UI 与负载电阻 RL RL 的阻值有关。当 RLRL 等于最佳负载电阻 RoptRopt情况下可获得最大的输出功率。在工程计算中,常按照经验公式,即当负载电阻为最佳负载电阻值时,输出电压U(0.6 0.7)Uoff。最佳负载电阻值与入射光通量有关,它随入射光通量的增大而减少。硅光电池的负载特性测试装置硅光电池的负载特性测试装置 注:RL的电阻值由调节旋钮的位置读出。实验三实验三 光电二极管及光电三极管光电二
6、极管及光电三极管光光 照照 特特 性性 测测 试试光电二极管光电二极管工作原理及电路符号 伏安特性曲线 光电三极管光电三极管工作原理及电路符号 伏安特性曲线 光电二极管的负载特性测试装置光电二极管的负载特性测试装置 注:电流指示用200mV电压表并联取样电阻的方法,因 取样电阻值为10K,故电压表指示10mV等效为1A。光电三极管的负载特性测试装置光电三极管的负载特性测试装置 注:电流指示用200mV电压表并联取样电阻的方法,因 取样电阻值为100,故电压表指示1mV等效为10A。实验四实验四 光电倍增管特性和参数测试光电倍增管特性和参数测试 光电倍增管的工作原理及典型各极供电电路 93193
7、1A A光电倍增管(侧窗管)光电倍增管(侧窗管)倍增极系统结构:倍增极系统结构:9 9级鼠笼形级鼠笼形 主要性能数据主要性能数据:光谱响应范围光谱响应范围 300300650650nmnm 最大响应波长最大响应波长 400 400nmnm 光阴极(不透明)光阴极(不透明)锑铯光阴极锑铯光阴极 阴极最小有效尺寸阴极最小有效尺寸 8 8x24mmx24mm 阳极脉冲上升时间阳极脉冲上升时间 2.2 2.2nSnS极限工作条件极限工作条件 阳极与阴极间的电压阳极与阴极间的电压 1250 1250 VDCVDC 第第1 1倍增极与阴极间的电压倍增极与阴极间的电压 250 250 VDCVDC 平均阳极
8、电流平均阳极电流 0.1 0.1 mAmA 环境温度范围环境温度范围 -80-80+50 +50 光电倍增管光电倍增管阴极和阳极伏安特性曲线阴极和阳极伏安特性曲线 阴极伏安特性曲线 阳极伏安特性曲线 光电倍增管阴极灵敏度的测量电路光电倍增管阴极灵敏度的测量电路 注意:施加的电压不得超过注意:施加的电压不得超过250V,以免损坏光电倍增管。以免损坏光电倍增管。光电倍增管阳极灵敏度的测量电路光电倍增管阳极灵敏度的测量电路 光电倍增管实验仪面板光电倍增管实验仪面板 光电倍增管实验仪内部结构光电倍增管实验仪内部结构 实验五实验五 光电耦合器件的应用光电耦合器件的应用 一、对射式光电耦合开关的结构及电路
9、符号 光电耦合器件进行信号的传输实验电原理图光电耦合器件进行信号的传输实验电原理图 要求:在传输正弦信号时调整VR02、VR03使信号输 出最大而失真最小,分析此时分析此时“信号输出信号输出”点的点的正正 弦信号幅度和其直流电压的关系。弦信号幅度和其直流电压的关系。使用光电耦合器件模拟人员进出自动计数控制使用光电耦合器件模拟人员进出自动计数控制 模拟人员进出自动计数控制实验的要求模拟人员进出自动计数控制实验的要求 1 1、观察并分析如果小动物通过人员进出自动、观察并分析如果小动物通过人员进出自动 计数控制系统时,由于不能同时遮挡计数控制系统时,由于不能同时遮挡 K1K1、K2 K2,是否会造成
10、误计数?是否会造成误计数?2 2、观察并分析人员进出时于半途退回的情、观察并分析人员进出时于半途退回的情 况下系统是否会误计数?况下系统是否会误计数?CD4013CD4013双双D D触发器的连接图与真值表触发器的连接图与真值表 CD40193CD40193二进制可预置可逆计数器二进制可预置可逆计数器 CD40193的连接图CD40193CD40193的工作波形图的工作波形图 加计数 减计数MRPLP0P1P2P3CPUCPDQ0Q1Q2Q3TCUTCD注意:可控硅一般应用于交流的控制,在注意:可控硅一般应用于交流的控制,在 直流电路中接通后不能控制其断开。直流电路中接通后不能控制其断开。光控
11、双向可控硅光控双向可控硅使用光控双向可控硅控制灯光照明使用光控双向可控硅控制灯光照明 实验六实验六 单通道红外遥控系统的制作与应用单通道红外遥控系统的制作与应用 红外线发射单元红外线接收及信号处理单元受控制单元红外线红外线遥控系统工作原理 555555集成电路集成电路 V VR RVctVct(即即2 2VccVcc/3/3)时,时,R R1 1,VoVo0 0,D D对地短路;对地短路;VsVsVccVcc/3/3时,时,S S1 1,VoVo1 1,D D对地断路。对地断路。/MRMR为优先复位端,为优先复位端,/MRMR为为“0”“0”时,时,VoVo0 0,D D对地短对地短路;路;5
12、55555多谐振荡器电原理图多谐振荡器电原理图 振荡频率f=1.49/(2R1R2)C占空比D(R1R2)/(2R1R2)单通道红外线遥控系统发射单元电原理图单通道红外线遥控系统发射单元电原理图 元器件参数:R1、R2:RJ-4K3 R3:RJ-1K2 R4:RJ-33 VR1:3323-10K C1:2200p(涤纶)C2:103(涤纶)C3:10F(电解)U1:NE555(DIP8)Q1:2SA1015(TO92)D1:PH303(5)SW1:按键微动开关 6x6x7单通道红外线遥控系统接收单元电原理图单通道红外线遥控系统接收单元电原理图 CD4017CD4017及其工作波形图及其工作波形
13、图 直流电机正反向驱动电原理图直流电机正反向驱动电原理图 实验七实验七 热释电器件在光电技术中的应用热释电器件在光电技术中的应用 热释电红外传感器的结构及内部电气连接 热释电红外探测热释电红外探测/控制系统的组成框图控制系统的组成框图 活动人员发出的红外辐射经菲涅尔透镜聚焦至热释电探测器,输出交变的超低活动人员发出的红外辐射经菲涅尔透镜聚焦至热释电探测器,输出交变的超低频信号(一般为频信号(一般为0.10.11010HzHz););由于信号非常微弱,必须经过高增益的低噪声放由于信号非常微弱,必须经过高增益的低噪声放大器进行放大,同时为了抑制其它物体辐射来的红外干扰信号,放大器设计为大器进行放大
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