光電檢測試驗(yàn)說明書

1、CSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書儀器說明CSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀是為了適應(yīng)現(xiàn)代光電傳感器實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程所需而研制的實(shí)驗(yàn)儀器。其特點(diǎn)是將各種光電傳感器、被測體、信號源、儀表顯示、信號采集、處理電路及實(shí)驗(yàn)所需的溫度、位移、光源、旋轉(zhuǎn)裝置集中于一機(jī)，可以方便地對十種光電傳感器進(jìn)行光譜特性、光電特性、溫度特性等二十余種實(shí)驗(yàn)。并可根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理自主開發(fā)出更多的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)儀主要由實(shí)驗(yàn)工作臺、光電器件、信號源及儀表顯示、圖象和數(shù)據(jù)采集、光電轉(zhuǎn)換、處理電路組成。位于實(shí)驗(yàn)儀頂部的工作臺部分，分別布置有熱釋電紅外傳感器、溫度源、慢速電機(jī)、衍射光柵、固體激光器、PSD光電位置傳感器、CCD電荷

2、圖象傳感器、位移平臺、光電器件安裝板、莫爾條紋光柵位移傳感器、光纖傳感器、光電斷續(xù)器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)等。（詳見實(shí)驗(yàn)儀工作臺布局圖）傳感器：（十種）1、 光敏二極管：由具有光敏特性的PN結(jié)制成，不同的二極管光譜范圍是不同的。2、 光敏三極管：具有NPN或PNP結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體光敏管，引出電極二個，較之光敏二極管具有更高的靈敏度。3、 光敏電阻：CdS材料制成，其電阻值隨光照強(qiáng)度而改變。4、 光電池：根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理制成的半導(dǎo)體PN結(jié)，光譜響應(yīng)范圍在50-100科m光波長之間。5、 光斷續(xù)器：透過型的紅外發(fā)射-接收器件。6、 光纖傳感器：導(dǎo)光型紅外發(fā)射-接收傳感器，可測位移、轉(zhuǎn)速、振動等。7、 PSD光

3、電位置傳感器：一維半導(dǎo)體光點(diǎn)位置敏感傳感器，測試范圍w10mm,靈敏度0.01mm。8、 CCD電荷耦合圖象傳感器：物體輪廓與圖象監(jiān)測，光敏面尺寸4mnK3.5mm。9、 熱釋電紅外傳感器：工作范圍波長510紅外光，探測距離5m。10、 光柵傳感器：光柵衍射及光柵距測試、光柵莫爾條紋精密位移測試。溫度源：電加熱器，溫升W100Co光源：12V安全電壓，高亮度鹵鴇燈；各色高亮度LED發(fā)光管。慢速電機(jī)：控速電機(jī)及遮溫葉片組成。位移裝置：位移范圍25mm,精度1m。旋轉(zhuǎn)電機(jī)：轉(zhuǎn)速02400轉(zhuǎn)/分。直流穩(wěn)壓電源：土12V、2V10V、激光電源、CCD電源。數(shù)字電壓/頻率表：31/2位顯示，精度1%。微

4、安表：0100wA精度2.5%。試件插座：位于光電器件模板上，可供實(shí)驗(yàn)者插入隨機(jī)所帶附件中提供的光電器件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較，試件插座上的傳感器與儀器下部面板上的傳感器接口處的接線端是相通的，實(shí)驗(yàn)時傳感器接線可從下部面板端口引出。另外，“光敏電阻n”、“光電池n、”光敏二極管n、”發(fā)光二極管出”與備用插座相并接，實(shí)驗(yàn)時接入的其他試件可插入試件插座，也可插入相關(guān)傳感器的備用插座。實(shí)驗(yàn)選配單元：實(shí)驗(yàn)者可利用儀器提供的電源、電位器、三極管、部分光電器件、儀表及實(shí)驗(yàn)連接線組成光電器件的光譜、照度、伏安特性等測試電路。實(shí)驗(yàn)時，傳感器接入光電轉(zhuǎn)換/處理電路相應(yīng)的傳感器接口，（按照傳感器與處理電路的相應(yīng)圖形對應(yīng)接入

5、即可）按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容正確操作，確認(rèn)無誤后開啟電源。實(shí)驗(yàn)者可利用儀器提供的試件插座和實(shí)驗(yàn)方法對相同種類不同型號的光電傳感器CSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行性能測試比較。請按照說明安裝好圖象卡及實(shí)驗(yàn)軟件，（安裝圖象卡時計(jì)算機(jī)內(nèi)不能有其它圖象卡驅(qū)動程序，否則要引起文件沖突）。按照安裝說明正確安裝圖象卡的驅(qū)動程序和應(yīng)用程序，正確進(jìn)行選項(xiàng)設(shè)置，視頻源的制式一定要選為PAL_B，這樣才能獲得清晰穩(wěn)定的圖象，在詳細(xì)了解了實(shí)驗(yàn)軟件內(nèi)容和操作方法后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查儀器的工作電壓是否正常，實(shí)驗(yàn)連接線是否完好，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)避免電源之間相互短路。圖象卡的視頻線及數(shù)據(jù)采集卡的通信線務(wù)請連接正確。請注意當(dāng)

6、高亮度光源打開時對儀器有一定的干擾，特別是在小信號數(shù)據(jù)采集時應(yīng)避免開燈，光源燈頭及電源線接頭應(yīng)注意保持接觸良好。儀器工作臺上的具體布局請見布局示意圖。CCD攝象機(jī)及一體組裝的移動導(dǎo)軌可以按照實(shí)驗(yàn)需要靈活安裝，實(shí)驗(yàn)時請根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要按布局圖安裝在相應(yīng)的導(dǎo)軌基座支柱上。請?zhí)貏e注意：固體激光器插頭（3V）不要插入CCD12V電源插孔，否則會燒壞激光器。光電實(shí)驗(yàn)儀器在實(shí)驗(yàn)時應(yīng)注意背景光的影響，必要時許多實(shí)驗(yàn)都應(yīng)在暗光下進(jìn)行。請注意本儀器為實(shí)驗(yàn)性儀器，大多實(shí)驗(yàn)主要是對光電傳感器進(jìn)行定性的分析演示，而非應(yīng)用工程中的定量測試。通過完成本實(shí)驗(yàn)儀的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，期望能對實(shí)驗(yàn)者在光電傳感器方面的認(rèn)識有所加深，為以后的工

7、程應(yīng)用打下基礎(chǔ)。儀器使用前應(yīng)對各項(xiàng)傳感器、公共電路進(jìn)行檢查，如能完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的相應(yīng)內(nèi)容，則儀器性能正常。間選用，分別在暗光和正常環(huán)境光分別測出兩個光敏電阻的亮電流，并做性能比較。圖（2）幾種光敏電阻的光譜特性IfCSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一光敏電阻特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理：光敏電阻又稱為光導(dǎo)管，是一種均質(zhì)的半導(dǎo)體光電器件，其結(jié)構(gòu)如圖（1）所示。由于半導(dǎo)體在光照的作用下，電導(dǎo)率的變化只限于表面薄層，因此將摻雜的半導(dǎo)體薄膜沉積在絕緣體表面就制成了光敏電阻，不同材料制成的光敏電阻具有不同的光譜特性。光敏電阻采用梳狀結(jié)構(gòu)是由于在間距很近的電阻之間有可能采用大的靈敏面積，提高靈敏度。實(shí)

8、驗(yàn)所需部件：穩(wěn)壓電源、光敏電阻、負(fù)載電阻（選配單元）、電壓表、各種光源、遮光罩、激光器、光照度計(jì)（由用戶選配）實(shí)驗(yàn)步驟：1、測試光敏電阻的暗電阻、亮電阻、光電阻觀察光敏電阻的結(jié)構(gòu)，用遮光罩將光敏電阻完全掩蓋，用萬用表測得的電阻值為暗電阻R暗,移開遮光罩，在環(huán)境光照下測得的光敏電阻的阻值為亮電阻，暗電阻與亮電阻之差為光電阻，光電阻越大，則靈敏度越高。在光電器件模板的試件插座上接入另一光敏電阻，試作性能比較分析。2、光敏電阻的暗電流、亮電流、光電流按照圖（3）接線，電源可從直流穩(wěn)壓電源+2+8V照下測出輸出電壓V暗和V亮則暗電流L暗=丫暗爪亮電流L亮=V亮/RL,亮電流與暗電流之差稱為光電流，光電

9、流越大則靈敏度越高。圖M光鉞電阻的測量電路3、光敏電阻的光譜特性:用不同的材料制成的光敏電阻有著不同的光譜特性，見圖（2）光敏電阻的光譜特性曲線。當(dāng)不同波長的入射光照到光敏電阻的光敏面上，光敏電阻就有不同的靈敏度。按照圖（3）接線，電源電壓可采用直流穩(wěn)壓電源的負(fù)電源。用高亮度LED（紅、黃、綠、藍(lán)、白）作為光源，其工作電源可選用直流穩(wěn)壓電源的正電源。發(fā)光管的接線可參照圖（15）。限流電阻用選配單元上的1K700K檔電位器，首先應(yīng)置電位器阻值為最大，打開電源后緩慢調(diào)小阻值，使發(fā)光管逐步發(fā)光并至最亮，當(dāng)發(fā)光管達(dá)到最高亮度時不應(yīng)再CSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書減小限流電阻阻值，確定限流

10、電阻阻值后不再改變。依次將各發(fā)光管接入光電器件模板上的發(fā)光管插座，（各種光源的發(fā)光亮度可用照度計(jì)測得并可調(diào)節(jié)發(fā)光管電路使之光照度一致）。發(fā)光管與光敏電阻頂端可用附件中的黑色軟管連接。分別測出光敏電阻在各種光源照射下的光電流，再用激光教鞭、固體激光器作為光源，測得光電流，將測得的數(shù)據(jù)記入下表，據(jù)此作出兩種光電阻大致的光譜特性曲線：光源激光紅黃綠藍(lán)白光電阻I光電阻II4.伏安特性：光敏電阻兩端所加的電壓與光電流之間的關(guān)系。按照圖（3）分別測得偏壓為2V、4V、6V、8V、10V、12V時的光電流，并嘗試高照射光源的光強(qiáng)，測得給定偏壓時光強(qiáng)度的提高與光電流增大的情況。將所測得的結(jié)果填入表格并彳出V/

11、I曲線。偏壓2V4V6V8V10V12V光電阻I光電阻II5 .溫度特性：光敏電阻與其他半導(dǎo)體器件一樣，性能受溫度影響較大.隨著溫度的升高電阻值增大，靈敏度下降。請按圖（3）測試電路，分別測出常溫下和加溫（可用電烙鐵靠近加溫或用電吹風(fēng)加溫，電烙鐵切不可直接接觸器件）后的伏安特性曲線。6 .光敏電阻的光電特性:4）所示。+；lmi圖（4）光敏電阻的光電特性在一定的電壓作用下，光敏電阻的光電流與照射光通量的關(guān)系為光電特性見圖（圖（3）的實(shí)驗(yàn)電路電源也可選用+12V穩(wěn)壓電源，適當(dāng)串入一選配單元上的可變電阻，阻值在10K左右。作為光源的發(fā)光LED接直流穩(wěn)壓電源的210V電壓檔，調(diào)節(jié)電路使發(fā)光管剛好發(fā)光

12、，將發(fā)光管與光敏電阻頂端相連接，蓋上遮光罩，測得光電流,然后依次將發(fā)光管工作電壓提高為4V,6V,8V,10V,提高發(fā)光強(qiáng)度，用照度計(jì)（自備或另購）依次測得光強(qiáng)，并測得光電阻的光電流。將所測數(shù)據(jù)記入下表：發(fā)光管偏壓4V6V8V10V光電阻I光電阻II或：置于暗光條件下，打開高亮度光源燈光，調(diào)節(jié)光源與光敏電阻的距離和照射角度,改變光敏電阻上入射光的光通量，觀察光電流的變化。注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)時請注意不要超過光電阻的最大耗散功率PMAX,PMAX=LV光源照射時燈膽及燈杯溫度均很高，請勿用手觸摸，以免燙傷。CSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)時各種不同波長的光源的獲取也可以采用在儀器上的光

13、源燈泡前加裝各色濾色片的辦法，同時也須考慮到環(huán)境光照的影響。實(shí)驗(yàn)二光電阻的應(yīng)用-一暗光亮燈電路圖5光敏電阻暗光燈控電路原理實(shí)驗(yàn)原理：圖（5）所示即為“光敏燈控”實(shí)驗(yàn)單元內(nèi)的實(shí)際電路，在放大電路中，當(dāng)光照度下降時晶體管T基極電壓升高，T導(dǎo)通，集電極負(fù)載LED流過的電流增大,LED發(fā)光，這是一個暗通電路.。實(shí)驗(yàn)所需部件：光敏電阻、光敏燈控電路（或?qū)嶒?yàn)選配單元卜電壓表實(shí)驗(yàn)步驟：1 .按照儀器面板所示，將光敏電阻對應(yīng)接入“光敏燈控”單元的“光敏入”，“發(fā)光管”端口與工作臺上實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系陌l(fā)光管相接。調(diào)節(jié)“暗光控制”電位器，使在實(shí)驗(yàn)室光照環(huán)境下發(fā)光管不亮。2 .然后改變光照條件，分別用白紙、帶色的紙、書本

14、和遮光罩改變光敏電阻的光照，當(dāng)光照變暗到一定程度時發(fā)光管跳亮。這就是日常所用的暗光街燈控制電路的原理。3 .根據(jù)圖（5）暗通電路原理，試設(shè)計(jì)一個亮通電路實(shí)驗(yàn)三光敏二極管特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理：，其管芯是一個具有光敏特征的PN結(jié)，具圖6坨敏二極詈工作原理光敏二極管與半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是類似的有單向?qū)щ娦?，因此工作時需加上反向電壓。無光照時，有很小的飽和反向漏電流，即暗電流，此時光敏二極管截止。當(dāng)受到光照時，飽和反向漏電流大大增加，形成光電流，它隨入射光強(qiáng)度的變化而變化。光敏二極管結(jié)構(gòu)見圖（6）。實(shí)驗(yàn)所需部件：光敏二極管、穩(wěn)壓電源、負(fù)載電阻、遮光罩、光源、電壓表（自備41/2位萬用表）.、微安表、（照

15、度計(jì)，自備或另購）實(shí)驗(yàn)步驟：按圖接線,要注意光敏二極管是工作在反向工作電壓的。由于硅光敏二極管的反向工作電流非常小，所以應(yīng)視實(shí)驗(yàn)情況逐步提高工作電壓，如有必要可用穩(wěn)壓電源上的土10V或12V串接。1、暗電流測試用遮光罩蓋住光電器件模板，選擇合適的電路反向工作電壓，選擇適當(dāng)?shù)呢?fù)載電阻。打開儀器電源，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻值，微安表顯示的電流值即為暗電流，或用41/2位萬用表200mVCSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書檔測得負(fù)載電阻RL上的壓降V暗，則暗電流L暗段暗/Rl。一般錯光敏二極管的暗電流要大于硅光敏二極管暗電流數(shù)十倍?？稍谠嚰遄细鼡Q其他光敏二極管進(jìn)行測試做性能比較。2、光電流測試：緩

16、慢揭開遮光罩，觀察微安表上的電流值的變化，（也可將照度計(jì)探頭置于光敏二極管同一感光處，觀察當(dāng)光照強(qiáng)度變化時光敏二極管光電流的變化）或是用41/2位萬用表200mv檔測得Rl上的壓降V光,光電流L光=丫光/Rl。如光電流較大，則可減小工作電壓或調(diào)節(jié)加大負(fù)載電阻。3、靈敏度測試：改變儀器照射光源強(qiáng)度及相對于光敏器件的距離，觀察光電流的變化情況。4、光譜特性測試：圖7光敏二極管測試電路圖（8）光敏管的伏安特性曲線如IODO20W不同材料制成的光敏二極管對不同波長的入射光反應(yīng)靈敏度是不同的。由圖（8）可以看出，硅光敏二極管和褚光敏二極管的響應(yīng)峰值約在80700dm，試用附件中的紅外發(fā)射管、各色發(fā)光LE

17、D、光源光、激光光源照射光敏極管，測得光電流并將測試數(shù)據(jù)填入下表：光源照&流紅外紅黃綠藍(lán)白由21（tl1-*_*ET北忸一安圖（9）光敏二極管的光譜特性曲線注意事項(xiàng)：本實(shí)驗(yàn)中暗電流測試最高反向工作電壓受儀器電壓條件限制為土12V（24V）,硅光敏二極管暗電流很小，雖然提高了反向電壓，但還是有可能不易測得。測試光電流時要緩慢地改CSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書變光照度，以免測試電路中的微安表指針打表。實(shí)驗(yàn)四光敏管的應(yīng)用-光控電路實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簉Q圖10光敏二極管光控電路了解光敏管在控制電路中的具體應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)所需部件：光敏二極管或光敏三極管、光控電路、光源、電壓表、電阻器、三極管實(shí)驗(yàn)步驟：

18、1 .圖（10）為一常用的由光敏管組成的光控電路，其原理與前述光敏電阻光控電路相似，電路接線時須注意光敏管的極性。接通電源后調(diào)節(jié)控制電路，使其在自然光下負(fù)載發(fā)光管不亮。2 .分別用白紙帶色的紙書本和遮光罩改變光敏管的光照，觀察控制電路的亮燈情況。實(shí)驗(yàn)五光敏三極管特性測試實(shí)驗(yàn)原理：光敏三極管是具有NPN或PNP結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體管，結(jié)構(gòu)與普通三極管類似。但它的引出電極通常只有兩個，入射光主要被面積做得較大的基區(qū)所吸收。光敏三極管的結(jié)構(gòu)與工作電路如圖（11）所示。集電極接正電壓，發(fā)射極接負(fù)電壓。實(shí)驗(yàn)所需部件：光敏三極管、穩(wěn)壓電源、各類光源、電壓表（自備41/2位表）、微安表、負(fù)載電阻（實(shí)驗(yàn)選配單元）、照

19、度計(jì)（用戶選配）圖11光敏三極管測試電路實(shí)驗(yàn)步驟：1、判斷光敏三極管C、E極性，方法是用萬用表20M電阻測試檔，測得管阻小的時候紅表棒端觸腳為C極，黑表棒為E極。2、暗電流測試：按圖（11）接線，工作電源用12V穩(wěn)壓電源，調(diào)整負(fù)載電阻RL阻值，使光敏器件模板被遮光罩蓋住時微安表顯示有電流，這即是光敏三極管的暗電流，或是測得負(fù)載電阻Rl上的壓降V暗，暗電流Lceo=V暗/Rl。（如是硅光敏三極管，則暗電流可能要小于10-9A,一般不易測出。）3、光電流測試：I光的變化情況，并將所測數(shù)據(jù)填入7緩慢地取開遮光罩，觀察隨光照度變化測得的光電流CSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書1+HFE）倍,

20、通過實(shí)驗(yàn)比較可以看出，光敏三極管與光敏二極管相比能把光電流放大（具有更高的靈敏度。3、伏安特征測試：光敏三極管在給定的光照強(qiáng)度與工作電壓下，將所測得的工作電壓Vce與工作電流記錄，工作電壓可從土4V12V變換，并作出一組V/I曲線。4、光譜特性測試：對于一定材料和工藝制成的光敏管，必須對應(yīng)一定波長的入射光才有響應(yīng)。按圖（11）接好光敏三極管測試電路，參照光敏二極管的光譜特性測試方法，用各種光源照射光敏三極管，測得光電流，并做出定性的結(jié)論。5、光電特性測試:小H1加。蟲由4M31irHr圖（12）光敏三極管的溫度特性圖（13）光敏三極管的光電特性曲線在外加工作電壓恒定的情況下，照射光通量與光電流

21、的關(guān)系見圖（13）,用各種光源照射光敏三極管，記錄光電流的變化。6、溫度特性測試：光敏三極管的溫度特性曲線如圖（12）所示，試在圖（11）的電路中，加熱光敏三極管,觀察光電流隨溫度升高的變化情況。思考題：光敏三極管工作的原理與半導(dǎo)體三極管相似，為什么光敏三極管有兩根引出電極就可以正常工作？實(shí)驗(yàn)六光敏三極管對不同光譜的響應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理：在光照度一定時，光敏三極管輸出的光電流隨波長的改變而變化，一般說來，對于發(fā)射與接收的光敏器件，必須由同8CSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書LED）、試件插座、直流穩(wěn)壓電源、電壓表（自備41/2位）實(shí)驗(yàn)步驟：1、按圖（14）接好光敏三極管測試電路，電路中的光敏

22、三極管為紅外接收管，電路中的光源采用紅外發(fā)光二極管，必須注意發(fā)光二極管的接線方向。發(fā)光二極管的光都是通過頂端的透鏡發(fā)射的，因此實(shí)驗(yàn)時必須注意二極管與三極管的相對位置。（頂端透鏡相對）2、接好如圖（15）所示的發(fā)光二極管電路，注意發(fā)光二極管限流電阻阻值的調(diào)節(jié)（電位器阻值的調(diào)節(jié)一定要按從大到小的原則），發(fā)光二極管可插在試件插座上。實(shí)驗(yàn)中發(fā)光源可用多種顏色的LED。3、用黑色膠管將發(fā)光二極管與光敏三極管對頂相連，并用遮光罩將它們罩住，如果光譜一致的話則測試電路輸出端信號變化較大，反之則說明發(fā)射與接收不配對，需更換發(fā)光源。4、調(diào)整發(fā)光二極管發(fā)光強(qiáng)度（可調(diào)節(jié)電位器）或改變與光敏管的相對位置，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)

23、。注意事項(xiàng)：發(fā)光二極管限流電阻一定不能太小，否則將損壞發(fā)光源管。實(shí)驗(yàn)七光電池特性測試實(shí)驗(yàn)原理：徽安表微安表圖16光電池結(jié)構(gòu)原理及測試電路光電池的結(jié)構(gòu)其實(shí)是一個較大面積的半導(dǎo)體PN結(jié)，工作原理即是光生伏特效應(yīng)，當(dāng)負(fù)載接入PN兩極后即得到功率輸出。實(shí)驗(yàn)所需器件：兩種光電池、各類光源、測試電路、電壓表（41/2位）自備、微安表、激光器、照度計(jì)（用戶選配）實(shí)驗(yàn)步驟：圖（16）為光電池結(jié)構(gòu)原理及測試電路。1 .光電池短路電流測試：光電池的內(nèi)阻在不同光照時是不同的，所以在測得暗光條件下光電池的內(nèi)阻后，應(yīng)選用相對小得多的負(fù)載電阻。（這樣所測得的電流近似短路電流），試用阻值為1、5、10、20、30的負(fù)載電阻

24、接入測試電路。打開光源，在不同的距離和角度照射光電池，記錄光電流的變化情況，可以看出，負(fù)載電阻越小，光電流與光強(qiáng)的線性關(guān)系就越好。2 .光電池光電特性測試：光電池的光生電動勢與光電流和光照度的關(guān)系為光電池的光電特性。用遮光罩蓋住光電器件模板，用電壓表或41/2位萬用表測得光電池的電勢，取走遮光罩，打開光源燈光，改變燈光投射角度與距離（可用照度計(jì)測照），即改變光電池接收的光通量，測量光生電動勢與光電流的變化情況，并將測試數(shù)據(jù)填入下表：光強(qiáng)光生電勢光電流可以看出，它們之間的關(guān)系是非線性的，當(dāng)達(dá)到一定程度的光強(qiáng)后，開路電壓就CSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書趨于飽和了。光電池光譜特性測試：

25、光電池的光譜特性可參見圖（17）所示，硒光電池的光譜響應(yīng)范圍3070m,硅光電池的光譜響應(yīng)在50100m。3 .光電池接入圖（16）測試電路，在各種光照條件下（自然光、白熾燈、日光燈、光源光、激光）測得光生電勢與光電流，或按光電器件光譜特性的測試方法，將各種光源在額定工作電壓下光照光電池時產(chǎn)生的光電勢、光電流做比較。KJ4iKmiMl圖（17）光電池的光譜特性曲線圖（18）光電池的伏安特性曲線當(dāng)光電池負(fù)載為電阻時，光照射下的光電池的輸出電壓與電流的關(guān)系。見圖（19）。曲線的橫坐標(biāo)值為光電池開路電壓值，縱坐標(biāo)為短路電流值。當(dāng)接入負(fù)載電阻RL時，負(fù)載線RL與伏安特性曲線的交點(diǎn)為工作點(diǎn)，此時光電池的

26、輸出電流與電壓的乘積為光10j/EU電池的輸出功率P光。340帆n4MUMW網(wǎng)y-件鹿海圖（19）硅光電池的光電特性曲線5.按照本實(shí)驗(yàn)步驟1,分別測得在不同負(fù)載條件下，光電池的輸出功率，求得最佳工10CSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書6.將光電池分別串、并聯(lián)，測出其工作性能與輸出功率，并得出定性的結(jié)論。注意事項(xiàng)：光電池串、并聯(lián)時請注意電壓極性，以免電壓相互抵消或短路。實(shí)驗(yàn)八實(shí)驗(yàn)所需部件：光電池(或串或并均可卜光強(qiáng)測試電路單元實(shí)驗(yàn)步驟：1 .圖(20)為“光電池光強(qiáng)測試”單元自而電原理圖。光電池接入時請注意極性。發(fā)光二極管已在電路中接入。2 .調(diào)節(jié)光電池受光強(qiáng)度，分別在光照很暗、正常光

27、照和光照很強(qiáng)時觀察兩個發(fā)光二極管不亮、稍亮、兩個都很亮，這樣就形成了一個簡易的光強(qiáng)計(jì)。光電池應(yīng)用光強(qiáng)計(jì)圖20光電池光強(qiáng)測試電路思考題：如何將此電路改造成可更細(xì)分光照強(qiáng)度的光強(qiáng)計(jì)實(shí)驗(yàn)九紅外光敏管應(yīng)用紅外檢測實(shí)驗(yàn)所需部件：紅外光敏二極管及三極管、紅外檢測電路單元、紅外發(fā)射管、其他熱源、LED發(fā)光二極管實(shí)驗(yàn)步驟：1 .圖(21)為“紅外檢測”實(shí)驗(yàn)單元內(nèi)的電原理圖，將紅外光敏二極管(三極管)接入電路“紅外光敏”端口，作為光源的發(fā)光管接通，單元電路上的“發(fā)光管”端口接光電器件模板上的發(fā)光二極管作為電路輸出狀況顯示之用，接入時注意元件極性。2 .將光源發(fā)光二極管逐步靠近紅外光敏管，調(diào)節(jié)發(fā)光管限流電阻，觀察

28、電路輸出端電壓是否有變化。3 .用其他類型的發(fā)光管代替紅外發(fā)光二極管，看電路是否能動作。4 .打開儀器光源，調(diào)節(jié)照射強(qiáng)度的角度，觀察實(shí)驗(yàn)單元輸出電壓與狀態(tài)顯示發(fā)光管的變化。注意事項(xiàng)：紅外發(fā)射與紅外接收光敏管必須光譜特性一致，紅外發(fā)射管的發(fā)射功率如太小也會使電路不動作。圖缸外光敏二極管檢測電原理圖11CSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)十光纖位移傳感器原理實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)儀中所用的為傳光型光纖傳感器，光纖在傳感器中起到光的傳輸作用，因此是屬于非功能性的光纖傳感器。光纖傳感器的兩支多模光纖分別為光源發(fā)射及接收光強(qiáng)之用，其工作原理如圖（22）所示。光纖傳感器工作特性曲線如圖（23）所示。一

29、般都選用線性范圍較好的前坡為測試區(qū)域。實(shí)驗(yàn)所需部件：光纖、光電變換器（放大穩(wěn)幅電路）、近紅外發(fā)射及接收電路單元（外引光電變換組件），反射物（電機(jī)葉面或其它反射物件）、電壓表.實(shí)驗(yàn)步驟：1 .觀察光纖結(jié)構(gòu)：一支發(fā)射、另一支為接收的多模光纖，兩端合并處為半圓形結(jié)構(gòu)，光纖質(zhì)量的優(yōu)劣可通過對光照射觀察光通量的大小而得出結(jié)論。2 .光纖傳感器的光電變換組件內(nèi)發(fā)射的光源是近紅外光，接收電路接收近紅外信號后經(jīng)穩(wěn)幅及放大輸出。判斷光電變換器上兩個光纖安裝孔位置具體為發(fā)射還是接收可采用如以下辦法：圖23反射式光纖位移傳感器輸出特性曲線將光纖變換器單元電壓輸出Vo端接電壓表輸入端，光電變換組件的四芯航空插頭接入光

30、纖變換器四芯插座，將雙支光纖的其中一根插入光纖安裝孔中的一孔，觀察電壓表輸出情況。將接通電源的紅外發(fā)光管頂端靠近光纖探頭，如VO端有電壓輸出則此孔為接收放大端，如單獨(dú)插入另一孔，光纖探頭靠近接通電源的紅外光敏三極管，探測電路動作則說明此孔為紅外光源發(fā)射。R要過分用力，以免影響到組件中光電管的3 .將兩根光纖均裝入光電變換組件位置。分別將光纖探頭置于全暗無反射和對準(zhǔn)較強(qiáng)光源的照射，光纖變換器輸出電壓應(yīng)分別為零和最大值。注意事項(xiàng)：雙支光纖三端面均經(jīng)過精密光學(xué)拋光，其端面的光潔度直接會影響光源損耗的大小，需仔細(xì)保護(hù)。禁止使用硬物、尖銳物體碰觸，遇臟可用鏡頭紙擦拭。如非必要，最好不要自行拆卸，觀察光纖

31、結(jié)構(gòu)一定要在實(shí)驗(yàn)老師的指導(dǎo)下進(jìn)行。12CSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)十一光纖傳感器位移測試實(shí)驗(yàn)所需部件：光纖、光電變換組件、光纖變換電路、電壓表、反射片（電機(jī)葉片卜位移平臺實(shí)驗(yàn)步驟：1 .將光纖、光電變換組件與光纖變換電路相連接，注意同一實(shí)驗(yàn)室如有多臺光電傳感器實(shí)驗(yàn)儀，由于光電變換組件中的光電元件特性存在不一致，則光纖變換電路中的發(fā)射接收放大電路的參數(shù)也不一致，儀器出廠時單元電路都是與光電組件單獨(dú)調(diào)配的，故請做實(shí)驗(yàn)之前將光纖光電變換塊和實(shí)驗(yàn)儀對應(yīng)編號，不要?！用，以免影響正常實(shí)驗(yàn)。2 .光纖探頭安裝于位移平臺的支架上用緊定螺絲固定，電機(jī)葉片對準(zhǔn)光纖探頭，注意保持兩端面的平行。

32、3 .盡量降低室內(nèi)光照度，移動位移平臺使光纖探頭緊貼反射面，此時變換電路輸出電壓Vo應(yīng)約等于零。4 .旋動螺旋測微儀帶動位移平臺使光纖端面離開反射葉片，每旋轉(zhuǎn)一圈（0.5毫米）記錄Vo值，并將記錄結(jié)果填入表格，作出距離X與電壓值mv的關(guān)系曲線。從測試結(jié)果可以看出，光纖位移傳感器工作特性曲線如圖（23）所示分為前坡I和后坡n。前坡I范圍較小，線性較好。后坡工作范圍大但線性較差。因此平時用光纖位移傳感器測試位移時一般采用前坡特性范圍。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果試找出本實(shí)驗(yàn)儀的最佳工作點(diǎn)。（光纖端面距被測目標(biāo)的距離）思考題：如何利用光纖傳感器位移測試的原理，設(shè)計(jì)一個光纖傳感器壓力測試單元？（提示：壓力致使物體產(chǎn)生

33、形變）。實(shí)驗(yàn)十二光纖傳感器應(yīng)用測溫傳感器實(shí)驗(yàn)原理：光纖變換電路中的近紅外接收-放大部分如接收熱源中的近紅外光，輸出電壓就會隨溫度變化。實(shí)驗(yàn)所需部件：光纖、光電變換塊、光纖變換電路、電壓表、熱源、移動平臺。實(shí)驗(yàn)步驟：1 .將一根光纖插入實(shí)驗(yàn)十中已確定的光電變換塊中的接收孔，并將端面朝向光亮處，使輸出電壓Vo變化，確定無誤，并用緊定螺絲固定位置。2 .將光纖探頭端面垂直對準(zhǔn)一黑色平面物體（最好是黑色橡膠、皮革等）壓緊，此時光電變換器Vo端輸出電壓為零。3 .將光纖探頭放入一個完全暗光的環(huán)境中，電路V。端輸出為零。用手指壓住光纖端面，即使在暗光環(huán)境中，電路也有輸出，這是因?yàn)槿梭w散射的體溫紅外信號通過

34、光纖被近紅外接收管接收后經(jīng)放大后轉(zhuǎn)換成電信號輸出。4 .將光纖探頭靠近熱源（或是探頭垂直與散熱片緊貼），打開熱源開關(guān)，觀察隨熱源溫度上升，光電變換器VO端輸出變化情況。注意事項(xiàng)：光纖探頭應(yīng)避免太靠近熱源電加熱絲，以免損壞探頭及護(hù)套。實(shí)驗(yàn)者請勿用手直接觸摸加熱片，以免燙傷。思考題：能否根據(jù)實(shí)驗(yàn)十一光纖傳感器位移測試的原理做一個光纖測溫實(shí)驗(yàn)裝置？（提示：將器件在溫度場中感受到的溫度變化量轉(zhuǎn)化為光纖探頭反射面間距變化，如常用的雙金屬片組件）。13CSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)十三光纖傳感器-轉(zhuǎn)速與振動測試實(shí)驗(yàn)所需部件：光纖、光電變換組件、光纖變換電路、測速電機(jī)、電壓/頻率表、示波器

35、實(shí)驗(yàn)步驟：1 .光纖變換電路中Fo端輸出為整形電路輸出，它可以將光纖探頭所測到脈動信號整形為標(biāo)準(zhǔn)的5VTTL電平輸出，以供儀器中的數(shù)據(jù)采集卡計(jì)數(shù)之用。根據(jù)實(shí)驗(yàn)十二的結(jié)果，將光纖探頭安裝在距電機(jī)反射葉片最佳工作點(diǎn)處。2 .開啟轉(zhuǎn)速電機(jī)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，用示波器觀察Vo端輸出電壓波形和經(jīng)過整形的Fo端輸出方波的波形，如Fo端無輸出則可能是Vo端輸出電壓過高，可適當(dāng)降低放大增益，直至FO端有方波輸出為止。3 .用示波器或頻率計(jì)讀出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。4 .示波器探頭接于光電變換器VO端，放大器增益置最大，根據(jù)實(shí)驗(yàn)十二結(jié)果，探頭安裝在距反射葉片的最佳工作點(diǎn)處。開啟電源與旋轉(zhuǎn)電機(jī)，調(diào)節(jié)示波器，以能穩(wěn)定地觀察輸出波形為

36、好。讀出相鄰輸出波形峰值之差，根據(jù)位移測試標(biāo)定結(jié)果，判斷旋轉(zhuǎn)電機(jī)葉片的抖動情況，得出電機(jī)轉(zhuǎn)動是否平穩(wěn)的結(jié)論。注意事項(xiàng)：電機(jī)葉片轉(zhuǎn)動時Vo輸出電壓峰值之差是比較小的，而且要特別注意背景光的影響。實(shí)驗(yàn)十四.光耦合器件-光斷續(xù)器實(shí)驗(yàn)原理：光耦合器件是由發(fā)光與受光器件組成，輸入端與輸出端在電氣上是絕緣的，只能由光來傳R,RQ之二KX：圖24透過型光斷續(xù)器工作原理圖遞信號。光耦合器又分光電耦合器和光斷續(xù)器兩種，所用的發(fā)光、受光器件都相似。光電耦合器主要用于電路的隔離，光斷續(xù)器主要是用來測試目標(biāo)物體的有無，功能的不同使它們的安裝結(jié)構(gòu)不同，本實(shí)驗(yàn)儀中的光耦合器件為光斷續(xù)器。圖（24）為光斷續(xù)器原理圖。實(shí)驗(yàn)所

37、需部件：光斷續(xù)器、轉(zhuǎn)速電機(jī)、電壓/頻率表、示波器、整形電路實(shí)驗(yàn)步驟：1. 觀察光斷續(xù)器的結(jié)構(gòu)：這是一種透過型的光斷續(xù)器，近紅外發(fā)光二極管發(fā)出的光信號經(jīng)光敏達(dá)林頓電路接收放大整形后輸出，光斷續(xù)器發(fā)射光電源信號由光耦電路中的士12V電源提供。（光耦合器單元中V1、V2端口）2. 連接好光斷續(xù)器的光源激勵電源及Vo端與頻率表的實(shí)驗(yàn)接線，開啟電機(jī)用示波器觀察光斷續(xù)器輸出端Vo的轉(zhuǎn)速波形。3. 將Vo端輸出的電壓波形接入“整形入”端口，從整形電路輸出的為標(biāo)準(zhǔn)的5VTTL電平，此信號可用做數(shù)據(jù)采集頻率計(jì)數(shù)信號。電機(jī)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/秒）=頻率表讀數(shù)+2思考題：14CSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，試想

38、如果將光斷續(xù)器作為光電耦合光電耦合器與光斷續(xù)器主要是元件安裝位置上的差別器是否可能？在結(jié)構(gòu)上應(yīng)做什么改變？實(shí)驗(yàn)十五菲涅爾透鏡性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理：菲涅爾透鏡是一種精密的光學(xué)系統(tǒng)，專門是用來與熱釋電紅外傳感器配套使用。其結(jié)構(gòu)如圖（25）所示。它由經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的透鏡組構(gòu)成，上面的每個透鏡單元都只有一個不大的視場，相鄰兩個單元透鏡的視場即不連續(xù)也不重疊，都相隔一個盲區(qū)。當(dāng)熱源在透鏡前運(yùn)動時，順次，用從某一單元透鏡視場進(jìn)入又退出，透鏡的功能就是將連續(xù)的熱源信號變成斷續(xù)的輻射信號使熱釋電傳感器能正常工作。實(shí)驗(yàn)所需部件：菲涅爾透鏡、激光器（或其它經(jīng)過聚焦的光源）實(shí)驗(yàn)步驟：仔細(xì)觀察菲涅爾透鏡結(jié)構(gòu)，用激光器從正面

39、照射菲涅爾透鏡一白紙放在透鏡下做投射光背景面。當(dāng)激光光點(diǎn)照射到透鏡正面并相對移動時，白紙上的投射光會出現(xiàn)一個接一個的斷續(xù)光斑光斑始終都是集中在透鏡中部的。實(shí)驗(yàn)十六紅外光傳感器-熱釋電紅外傳感器性能實(shí)驗(yàn)原理：326熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu)原理圖熱釋電紅外傳感器的具體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部電路如圖（26）所示，主要由濾光片、PZT熱電元件、結(jié)型場效應(yīng)管FET及電阻、二極管組成.o其中濾光片的光譜特性決定了熱釋電傳感器的工作范圍。本儀器所用的濾光片對5以下的光具有高反射率，而對于從人體發(fā)出的紅外熱源則有高穿透性，傳感器接收到紅外能量信號后實(shí)現(xiàn)了“熱-電”的轉(zhuǎn)變，就有電壓信號輸出。實(shí)驗(yàn)所需部件：熱釋電紅外傳感器、慢速

40、電機(jī)、熱釋電紅外探測電路單元、電加熱器、電壓表實(shí)驗(yàn)步驟：1 .將菲涅爾透鏡裝在熱釋電紅外傳感器探頭上，探頭方向?qū)?zhǔn)慢速電機(jī)支座下透孔前的熱源方向，按圖標(biāo)符號將傳感器接入處理電路，接好發(fā)光二極管（顯示實(shí)驗(yàn)單元工作狀態(tài)）開啟電源待電路輸出穩(wěn)定后開啟熱源，同時將慢速電機(jī)葉片撥開不使其擋住熱源透射孔。2 .隨著熱源溫度緩慢上升，觀察熱釋電紅外傳感器的Vo端輸出電壓變化情況。可以看出傳感器并不因?yàn)闊嵩礈囟壬仙兴磻?yīng)。3 .開啟慢速電機(jī)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速旋鈕，使電機(jī)葉片車t速盡量慢，不斷地將透熱孔開啟一一遮擋。此時用電壓表或示波器觀察輸出電壓端Vo就會發(fā)現(xiàn)輸出電壓也隨之變化。當(dāng)達(dá)到告警電壓時，則發(fā)光管閃亮。4

41、 .逐步提高電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速加快，葉片斷續(xù)熱源的頻率增高到一定程度時，傳感器又會出現(xiàn)無反應(yīng)的情況，請分析這是什么原因造成的？（可結(jié)合熱釋電紅外傳感器工作電15CSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書路原理分析）注意事項(xiàng)：慢速電機(jī)的葉片因?yàn)槭遣黄胶庑问?，加之電機(jī)功率較小，所以開始轉(zhuǎn)動時可能需要用手撥動協(xié)助轉(zhuǎn)動。實(shí)驗(yàn)十七紅外光傳感器-熱釋電紅外傳感器人體探測實(shí)驗(yàn)所需部件：熱釋電紅外傳感器、菲涅爾透鏡、電壓表實(shí)驗(yàn)步驟：1 .將實(shí)驗(yàn)十六中傳感器的安裝方向調(diào)整180。面對儀器前實(shí)驗(yàn)者，連接傳感器探頭與處理電路,輸出端Vo接電壓表。2 .開啟電源待電路穩(wěn)定后，實(shí)驗(yàn)者從探頭前經(jīng)過，移動速度從慢到快，

42、距離從近到遠(yuǎn)，觀察傳感器的反應(yīng)，記錄下傳感器最大探測距離。3 .在探頭前裝上菲涅爾透鏡，重復(fù)步驟（2）,并嘗試在探頭的不同視場范圍進(jìn)入，記錄下裝透鏡后最大的探測距離和探測角度。加深對菲涅爾透鏡作用的了解（實(shí)際應(yīng)用中，菲涅爾透鏡是必需的）。實(shí)驗(yàn)十八.光電位置敏感器件-PSD傳感器實(shí)驗(yàn)原理：detector）是一，當(dāng)入射光久射光點(diǎn)o原點(diǎn)0PSD（positionsensitive種新型的橫向光電效應(yīng)器件點(diǎn)照在器件光敏面上時才敷發(fā)光生載流子而產(chǎn)生電流I,光生電流的大小與光點(diǎn)的大小無關(guān)，只和光點(diǎn)在器件上的位置有關(guān)系。當(dāng)光點(diǎn)位于器件中點(diǎn)（原點(diǎn)）時，光生電流|1=|2,根據(jù)這一原理，將PSD器件兩極電流I

43、1、I2變換成電壓信號后再進(jìn)行差分運(yùn)算即可知道光點(diǎn)的位置。PSD器件工作原理見圖（27）實(shí)驗(yàn)所需器件：PSD基座（器件已裝在基座上卜固體圖27PSD光電位置敏感器件原理圖激光器、反射體、PSD處理電路單元、電壓表實(shí)驗(yàn)步驟：1 .通過基座上端圓形觀察孔觀察PSD器件及在基座上的安裝位置，連接好PSD器件與處理電路,開啟儀器電源，輸出端Vo接電壓表，此時因無光源照射，PSD前聚焦透鏡也無因光照射而形成的光點(diǎn)照射在PSD器件上,Vo輸出的為環(huán)境光的噪聲電壓，試用一塊遮光片將觀察圓孔蓋上，觀察光噪聲對輸出電壓的變化。2 .將激光器插頭插入“激光電源”插口，激光器安裝在基座圓孔中并固定。注意激光束照射到

44、反射面上時的情況，光束應(yīng)與反射面垂直。旋轉(zhuǎn)激光器角度，調(diào)節(jié)激光光點(diǎn)，（必要時也可調(diào)節(jié)PSD前的透鏡）使光點(diǎn)盡可能集中在器件上。3 .仔細(xì)調(diào)節(jié)位移平臺，用電壓表觀察輸出電壓VO的變化，當(dāng)輸出為零時，再分別測兩路信號電壓輸出端VO1、VO2的電壓值，此時兩個信號電壓應(yīng)是基本一致的。4 .從原點(diǎn)開始，位移平臺分別向前和向后位移，因?yàn)镻SD器件對光點(diǎn)位置的變化非常敏感，16CSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書故每次螺旋測微儀旋轉(zhuǎn)5格（1/10mm），并將位移值（mm）與輸出電壓值（V。）記錄列表，作出V/X曲線，求出靈敏度S,S=AV/AXo根據(jù)曲線分析其線性。位移電壓注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)中所用的固

45、體激光器光點(diǎn)可調(diào)節(jié)，實(shí)驗(yàn)時請注意光束不要直接照射眼睛，否則有可能對視力造成不可恢復(fù)的損傷。每一支激光器的光點(diǎn)和光強(qiáng)都略有差異，所以對同一PSD器件，光源不同時光生電流的大小也是不一樣的。實(shí)驗(yàn)時背景光的影響也不可忽視，尤其是采用日光燈照明時，或是儀器周圍有物體移動造成光線反射發(fā)生變化時，都會造成PSD光生電流改變，致使單元V0輸出端電壓產(chǎn)生跳變，這不是儀器的毛病。如實(shí)驗(yàn)時電壓信號輸出較小，則可調(diào)節(jié)一下激光器照射角度，使輸出達(dá)到最大。實(shí)驗(yàn)十九PSD器件特性一一光電特性實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私釶SD器件對入射光強(qiáng)度改變的反應(yīng)及光點(diǎn)大小對光生電流的影響。實(shí)驗(yàn)所需器件激光器、激光教鞭（自備）、小型聚焦燈泡（自備）

46、、PSD器件及放大變換電路、電壓表、示波器實(shí)驗(yàn)步驟：1、在實(shí)驗(yàn)十八的基礎(chǔ)上調(diào)整位移平臺前后位置，使光點(diǎn)在平臺位移時均能照在PSD器件的光敏面上，如位移范圍不夠則可將激光器在激光器座中的位置前后作些調(diào)整。2、開啟激光電源，記錄下光點(diǎn)位移時VO端的最大輸出值。3、保持單元電路增益不變，將光源更換成激光教鞭或聚光小燈泡，記錄下不同光源照射時輸出端的最大Vo值。4、調(diào)節(jié)PSD入射光聚焦透鏡（或激光器調(diào)焦透鏡），使光斑放大，依次重復(fù)步驟1、2,觀察輸出電壓的變化。5、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出PSD器件光電特性的定性結(jié)論。實(shí)驗(yàn)二十光柵衍射實(shí)驗(yàn)一一光柵距的測定圖28光柵衍射光斑排列實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤鈻诺慕Y(jié)構(gòu)及光柵距的

47、測量方法。實(shí)驗(yàn)所需部件：光柵、激光器、直尺與投射屏（自備）。實(shí)驗(yàn)步驟：1、激光器放入光柵正對面的激光器支座中，接通激光電源后調(diào)節(jié)使光點(diǎn)對準(zhǔn)光柵中點(diǎn)后用緊定螺絲固定。2、在光柵后方安放好投射屏，觀察到一組有序排列的衍射光斑，與激光器正對的光斑為中央光斑，依次向兩側(cè)為一級、二級、三級一衍射光斑。如圖（28）所示。請觀察光斑的大小及光強(qiáng)的變化規(guī)律。3、根據(jù)光柵衍射規(guī)律，光柵距D與激光波長入、衍射距離L、中央光斑與一級光斑的間距S存在下列的關(guān)系:17CSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書L2S2DS（式中單位：L、S為mm,入為nm,D為”）根據(jù)此關(guān)系式，已知固體激光器的激光波長為650nm,用

48、直尺量得衍射距離L、光斑距S,即可求得實(shí)驗(yàn)所用的光柵的光柵距。4、嘗試用激光器照射用做莫爾條紋的光柵，測定光柵距，了解光斑間距與光柵距的關(guān)系。5、將激光器換成激光教鞭，測定其波長。實(shí)驗(yàn)二十一光柵衍射一一測距實(shí)驗(yàn)續(xù)實(shí)驗(yàn)二十實(shí)驗(yàn)步驟：按照光柵衍射公式，已知光柵距、激光波長、光斑間距，就可以求出衍射距離L。將激光對準(zhǔn)衍射光柵中部，在投射屏上得到一組衍射光斑，根據(jù)公式求出L。調(diào)整投射屏與光柵的距離，并盡可能試用不同的激光器，將測得的各參數(shù)L、S、D、入填入表格，以驗(yàn)證公式。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表廳P1234L(mm)S(mm)D(禮m)實(shí)驗(yàn)二十二光柵莫爾條紋原理實(shí)驗(yàn)原理:如果把兩塊光柵距相等的光柵平行安裝，并且使

49、光柵刻痕相對保持一個較小的夾角。時，透過光柵組可以看到一組明暗相間的條紋，即為莫爾條紋。莫爾條紋的寬度B為：B=P/sin0其中P為光柵距。光柵刻痕重合部分形成條紋暗帶，非重合部分光線透過則形成條紋亮帶。光柵莫爾條紋的兩個主要特征是：判向作用：當(dāng)指示光柵相對于固定不動的主光柵左右移動時，莫爾條紋將沿著近于柵線的方向上下移動，由此可以確定光柵移動的方向。位移放大作用：當(dāng)指示光柵沿著與光柵刻線垂直方向移動一個光柵距D時，莫爾條紋移動一個條紋間距B,當(dāng)兩個等距光柵之間的夾角。較小時，指示光柵移動一個光柵距D,莫爾條紋就移動KD的距離。K=B/D=1/8B=D/2sin。或d/8這樣就可以把肉眼看不見

50、的柵距位移變成清晰可見的條紋位移，實(shí)現(xiàn)高靈敏的位移測量。18CSY10G型光電傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)所需部件：光柵組、移動平臺實(shí)驗(yàn)步驟：1、 安裝好主光柵與指示光柵，使兩光柵保持平行，光柵間間隙要盡量小，微調(diào)主光柵角度，使莫爾條紋清晰可見，用緊定螺絲固定光柵好光柵的相對位置。2、 旋動移動平臺螺旋測微儀，向前或向后，觀察莫爾條紋上下移動與指示光柵位移方向的關(guān)系。3、 人工微位移測量：當(dāng)指示光柵位移一個光柵距時，莫爾條紋就移動一個條紋距。調(diào)節(jié)位移平臺，仔細(xì)記數(shù)條紋移動數(shù)目，根據(jù)實(shí)驗(yàn)二十測得的光柵距，與位移條紋數(shù)相乘，此即為指示光柵的位移距離，實(shí)驗(yàn)時可與螺旋測微儀的轉(zhuǎn)動刻度相對照。（事實(shí)上光柵莫爾條紋記數(shù)