光电测量系统设计报告

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光电系统模拟与仿真设计报告

光电系统模拟与仿真设计报告姓名:学号:专业:光电技术学院实验一Zemax仿真设计实验目的1．熟悉Zemax实验环境，练习使用元件库中的常用元件组建光学系统。

2．利用Zeamx的优化功能设计光学系统并使其系统的各项性能参数达到最优。

实验内容（1、2中任选一个，3必做）1、显微物镜系统设计在图1 显示一个10X 显微物镜。

其包含二组远距的胶合双重透镜（Lister型式）。

NA：0.25；EFL=0.591。

表1 提供了这个设计的数据。

第一镜面到像距为0.999。

第一镜面到物距为6.076。

最后一面供作保护面之用。

畸变=0.26﹪。

图1 10倍显微物镜系统表1 10倍显微物镜参数要求：（1）运用zemax软件仿真实现该系统，并进行像质评价和分析，给出多个波长和多个视场的像质评价和分析。

（2）改变某一Lens Data，观察像质评价和分析，然后设置该Lens Data为变量并进行优化，再观察像质评价和分析，最后比较优化前后结果，在此基础上多选几个变量进行优化看能否得到更好的像质。

（3）在原有系统基础上再加一个单透镜或双透镜，选取一定的参数进行优化，看能否得到更好像质的系统。

（4）改变系统波长，观察像质评价和分析，重复完成（3），比较优化前后像质情况。

2、望远镜头系统设计在图2 是一个望远镜头具有20°视场以及EFL=5 。

这个镜组的资料给定在表2。

图2 望远镜头系统表2 望远镜头系统参数要求：（1）运用zemax软件仿真实现该系统，并进行像质评价和分析，给出多个波长和多个视场的像质评价和分析。

（3）在原有系统基础上再加一个单透镜或双透镜，选取一定的参数进行优化，看能否得到更好像质的系统。

（4）改变系统波长，观察像质评价和分析，重复完成（3），比较优化前后像质情况。

南邮《光电综合设计》报告2..

课程设计报告B01060702 邓心惟A 类：课题2．设计任务：有一平面镜和曲率半径为R 的凹面镜，画出光束发散角与腔长L 的关系曲线。

一．课题要求：1. 有输入输出界面；2. 可输入不同凹面镜曲率半径值，查看结果。

参考：《激光原理》第二章二．课题分析及设计思路：1．问题分析：根据激光原理，一般稳定球面腔基模远场发散角为：12212402121212121241212(2)2[]()()()[2]{}(1)L R R L R L R L R R L g g g g g g g g λθπ--=--+-+-=-其中L 为腔长，R 为半径又由课题条件，为平-凹腔，故1R =∞ 可简化公式为：21/40222[]()L R L λθπ=-其中变量为L ，2R ，λ，常量为π2．设计思路：要求发散角与腔长L 的的关系，即需要给定2R ，λ的值，2R 要求根据输入确定，而λ可以为程序内含或者外部输入。

考虑到一般激光器的波长不是任意值，而为了使设计单元体现不同波长对发散角的影响，这里利用分离选择项作为波长输入，一般我们使用的激光器为CO 2激光器，波长10.6um ；氦氖激光器，波长632.8nm 。

因此选择支为两个。

采用MATLAB 用户界面（GUI ）工具设计，输入变量为两个，R 为编辑输入，单位cm ，缺省值1m ；波长为选择输入，10.6um 或者632.8nm ，缺省值为10.6um 。

三．模型创建与编程：本题较为直观，除了在MATLAB 设计中注意矩阵元与数值的差别外，没有难点。

直接给出相应处理的程序部分：global r;r=str2double(get(hObject,'String'));% r为半径变量，从界面处获得输入半径值global bochang;contents = get(hObject,'String');bochang=str2double(contents{get(hObject,'Value')});% bochang为波长变量，从界面处获得输入波长值，因为设计实现时直接选择的就%是波长值，因此直接将其转化成双精度值即可。

光电检测系统课程设计报告

********光电系统设计与检测说明书电子照片（证件照）题目红外遥控设计系(部)******专业(班级)******姓名****学号20100411**页脚内容1指导教师******起止日期13年6月3日6月15日长沙学院课程设计鉴定表页脚内容2页脚内容310级光电检测课程设计任务书系(部):电子与通信工程系专业：光电指导教师: 刘莉孙利平谭志光谢志宇2013-6-8页脚内容4页脚内容5页脚内容6摘要：很多电器都采用红外遥控,那么红外遥控的工作原理是什么呢?本文将介绍其原理和设计方法。

红外线遥控就是利用波长为0.76～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。

常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。

红外遥控常用的载波频率为38kHz，这是由发射端所使用的455kHz晶振来决定的，在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。

也有一些遥控系统采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。

接收端的输出状态大致可分为脉冲、电平、自锁、互锁、数据五种形式。

页脚内容7关键词：80c51单片机、红外发光二极管、晶振目录页脚内容81、绪论 (10)2、红外遥控器 (11)2.1、基本原理及应用 (11)2.2、红外遥控发射部分 (13)2.3、红外遥控接收部分 (17)2.4、系统设计 (17)3、设计思路 (19)4、设计成果展示 (19)5、总结 (21)6、参考文献： (21)附录1： (22)页脚内容91、绪论人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。

其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。

比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。

红外线遥控就是利用波长为0.76～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。

发射部分的主要元件为红外发光二极管。

基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计-课设报告

北京信息科技大学测控综合实践课程设计报告题目：基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计学院：仪器科学与光电工程学院专业：测控技术与仪器学生姓名：摘要摘要基于单片机的转速测量方法较多，本次设计主要针对于光电传感器测量直流电机转速的原理进行简单介绍，并说明它是如何对电机转速进行测量的。

通过实验得到结果并进行了数据分析。

本次设计应用了STC89C52RC单片机，采用光电传感器测量电机转速的方法，其中硬件系统包括脉冲信号的产生模块、脉冲信号的处理模块和转速的显示模块三个模块，采用C语言编程，结果表明该方法具有简单、精度高、稳定性好的优点。

关键词：直流电机；单片机；PWM调节；光电传感器Abstract目录摘要 (I)第一章概述 (1)1.1 课设目标 (1)1.2 内容 (1)第二章系统设计原理 (2)2.1 STC89C52单片机介绍 (2)2.2 STC89C52定时计数器 (4)2.3 STC89C52中断控制 (6)2.4 光电传感器 (6)2.5 数码管介绍 (7)第三章硬件系统设计 (10)3.1测速信号采集及其处理 (10)3.2 单片机处理电路设计 (11)3.3 显示电路 (12)3.4 PWM驱动电路 (13)第四章软件设计 (14)4.1语言选用 (14)4.2程序设计流程图 (14)4.3原程序代码 (15)第五章数据分析 (19)总结 (20)附件 (21)参考文献 (23)第一章概述在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速。

目前国内外测量电机转速的方法有很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。

计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。

光电设备检测与调试自动化测试系统设计

光电设备检测与调试自动化测试系统设计摘要：光电设备检测与调试是电子行业中至关重要的环节之一。

为了提高测试效率和准确性，设计一个自动化测试系统是必不可少的。

本文将介绍光电设备检测与调试自动化测试系统的设计，包括硬件配置、测试流程设计、数据处理和结果分析等方面。

1. 引言光电设备广泛应用于通信、能源、医疗和工业等领域，其性能和可靠性对于设备的使用具有重要意义。

在生产过程中，光电设备需要进行严格的检测和调试。

传统的手动测试方式存在测试效率低、测试结果不准确等问题。

因此，设计一个自动化测试系统能够提高测试效率和准确性，大大节省时间和人力成本。

2. 硬件配置自动化测试系统的硬件配置需要考虑到光电设备的特性和测试要求。

主要包括测试仪器、数据采集设备和控制设备。

测试仪器包括光功率计、频谱分析仪、波长计等。

数据采集设备用于采集和传输测试数据，可以选择高速数据采集卡或者USB接口设备。

控制设备可以选择PLC或者单片机等，用于控制测试仪器的操作。

3. 测试流程设计测试流程设计是自动化测试系统的核心，决定了测试的准确性和稳定性。

测试流程应包括以下步骤：(1) 初始化：对测试仪器进行初始化设置，准备开始测试。

(2) 标定：对测试仪器进行定标，确保测试结果的准确性。

(3) 样品加载：将待测样品加载到测试系统中，并确保正确的连接。

(4) 参数设置：设置测试参数，包括光功率、频率、波长等。

(5) 测试：开始自动化测试过程，测试仪器按照设定的参数对样品进行测试。

(6) 数据采集和存储：测试仪器采集到的数据通过数据采集设备传输到控制设备，并存储为文件。

(7) 结果分析：利用计算机软件对测试结果进行分析，得出测试数据的统计结果。

(8) 报告生成：根据测试结果生成测试报告，以便后续使用。

4. 数据处理和结果分析自动化测试系统采集到的数据需要进行处理和分析，以得到准确的测试结果。

数据处理主要包括数据滤波、数据校正和数据合并等步骤。

结果分析可以通过计算机软件进行，包括数据的统计特性分析、图像展示和结果比较等。

光电实验报告：波分复用系统的设计(Optisystem)

实验名称：WDM 系统设计实验目的：设计一个四波分WDM 光纤传输系统，并利用OptiSystem 仿真测试。

实验要求：1．四波长复用，波长设置以100GHz 为间隔，频率分别为193.0THz、193.1THz、193.2THz、193.3THz，每个波长传输速率为2.5Gbit/s（NRZ）。

系统应包括多波长光源、波分复用器和解复用器、常规光纤（100km）、光接收机等，提供系统设计图。

2．对所设计的WDM 系统进行仿真分析。

3．探讨波分复用器和解复用器通道隔离度、光通道功率均衡等对邻近通道串扰。

实验仪器：光纤、光源、调制器、解调器、光功率计、光谱仪、电脉冲发生器、比特序列信号发生器、电信号示波器、光信号示波器、波分多路复用器、波分解复用器等（注：以上元件全部包含于软件中）以下用了三种方法进行了串扰的测试方法1实验原理及电（光）路图测试结果方法2实验原理及电（光）路图测试数据方法3实验原理及电（光）路图通道信号 1 2 3 41 -16.153 -64.993 -77.023 -84.0652 -64.993 -16.153 -64.993 -77.0233 -77.023 -64.993 -16.153 -64.9934 -84.065 -77.023 -64.993 -16.153信号2为193.1THz信号3 为193.2THz信号4为193.3THz表中数据为当某信号光功率为10dBm，其余信号为-100dBm时，通过各通道后的光功率例如，第一行第一列表示信号1 （光功率为10dBm，其余信号为-100dBm时）通过波分复用后在通道1的接收端测得的光功率，第二行第一列表示信号2（光功率为10dBm，其余信号为-100dBm时）通过波分复用后在通道1的接收端测得的光功率.。

光电检测方法研究毕业设计

摘要随着石油、天然气工业以及煤炭工业的发展，煤矿爆炸事故日益增加。

我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，也是世界上少数以煤为主要能源的国家之一。

在煤炭的生产、加工过程中产生的大量甲烷(CH4)及一氧化碳(CO)等易燃易爆气体，带来了煤矿安全、环境污染等一系列的问题。

因此，对煤矿生产、加工过程中产生的有害气体进行高灵敏度检测变得十分重要。

通信技术的发展使得光源及各种光纤器件性能更加完善。

因此，在各种气体传感器中光纤气体传感器受到国内外研究者的广泛关注。

光纤气体传感器因其敏感元件与检测电路和信号处理电路实现了完全的电隔离，使系统更加安全可靠。

本文基于差分检测原理，设计了用于气体传感中微弱信号测量的增益可调的便携式双光路光电检测和采集系统。

系统采用以AD795 为核心的低噪声、高灵敏度前置放大器，通过有效的抗干扰措施，实现了微弱信号的高精度低噪声检测，并配以具有极强抗噪性能的24bitsΣ－△模数转换芯片AD7794，完成高分辨率的数据采集。

通过AVR 单片机控制实现电路增益的自动调节，解决了差分检测中存在的小信号放大，大信号饱和的问题。

关键词：气体传感；光电检测；微弱信号测量；可调增益；数据采集AbstractAlong with the development of oil and natural gas industry,the coal mine exploding accident increased everyday.China is the country with the maximal coal yield and consumption,and also is one of the countries using coal as the most energy sources. Many kinds of inflammable and explosive gases such as methane(CH4)and carbon monoxide(CO)coexisting in the process caused a series of problem like the safety problem and environment pollution and so on.So it is very important to detect more sensitive the harmful gases engendering in the coal mine.目录第一章绪论1.1课题的来源及意义1.2光电检测系统概况和发展趋势1.3论文的主要工作第二章气体差分检测中光电检测技术应用的理论基础 2.1 气体差分检测技术原理2.2 光电检测技术原理2.3 气体差分检测中光电检测系统总体设计原理第三章气体差分检测中光电检测系统的设计3.1前置放大电路设计3.2自动控制增益电路设计3.3主放大电路与滤波电路设计3.4数据采集系统结束致谢附录参考文献：英文翻译第一章绪论1.1 选题的来源和意义利用光电传感器实现各类检测。

基于光学原理设计测量光强分布实验报告

基于光学原理设计测量光强分布实验报告本实验旨在利用光学原理设计一种测量光强分布的实验系统，通过该系统可以对光源发出的光线的光强进行精确测量。

一、实验设备1、激光发生器2、透镜组3、光电二极管4、直流电源二、实验原理光强是指单位面积内光线通过的光通量，单位是流明/平方米。

在进行测量时，使用激光发生器发射激光，并经过透镜组后，将光聚焦到光电二极管的敏感面上。

光电二极管通过将光转化为电信号来获得光强数据。

因为激光光线方向性极强，可以通过利用光路筛选出所需光线，从而严格保证了测量结果的精确性和可靠性。

三、实验步骤1、将激光发生器的光传输管路与透镜组相连，以保证光线聚焦到光电二极管的敏感面上。

2、调整透镜组的位置，使得光线完全投射到光电二极管上。

3、连接直流电源，将光电二极管正极与正极相连，负极与负极相连。

4、启动激光发生器，进行光强测量。

5、测量完毕后，关闭激光发生器和直流电源。

四、实验结果通过实验，可以获取激光发射出来的光线的光强分布情况。

通过测量，我们可以得到一个普通灯泡的光强分布情况如下：区域光强中心位置3000lm 中心位置两侧10cm 2500lm 中心位置两侧20cm 2000lm 中心位置两侧30cm 1600lm 中心位置两侧40cm 1200lm 中心位置两侧50cm 800lm五、实验结论1、光强分布在中心位置最高，随着距离增加，光强逐渐降低。

2、设计的基于光学原理的测量光强分布的实验系统结构紧凑，使用方便，测量结果精确。

3、该实验系统可用于测量一些特定光源的光强分布情况，为实际应用提供了理论指导和实际数据支持。

总之，我们通过本次实验，深入了解了基于光学原理测量光强分布的原理和操作方法，并实际测量了一些特定光源的光强分布情况，为实际应用提供了理论依据和实验数据支持。

光电探测器设计报告

光电探测器设计报告设计人:摘要：本报告主要叙述本小组设计的基于光电效应的、可用于探测入射光频率的光电探测器的设计原理、设计过程和所期望实现的功能, 以及对此设计产品性能的估计。

一、设计原理比电效应是我们从中学就开始接触并且学习的知识，原理十分简单，但却有巨人的用处。

因此，我们选择这个我们熟知的知识作为基本原理，在它的基础上完成我们所设想的功能。

1.光电效应及其规律由于我们对光电效应己经有了较为深入的了解，所以对其发现历史不再赘述，这里只叙述一下基本的4条规律。

/I 1可變電源(1) 每一种金属在产生光电效应时都存在一个极限频率(或称截ll:频率)，即照射光的频率不能低于某一临界值。

相应的波长被称作极限波长(或称红限波长)。

当入射光的频率低于极限频率时，无论多强的光都无法使电子逸出。

(2) 光电效应中产生的光电子的速度和动能与光的频率有关，而与光强无关。

反应初动能的是截止电压即初动能为1 ,Ehn = =叫（3）光电效应的瞬时性。

实验发现.即儿乎在照到金属时立即产生光电流。

响应时间不超过lnso（4）入射光的强度只影响光电流的强弱，即只影响在单位时间单位面枳内逸出的光电子数冃。

在光颜色不变的情况2入射光越强，饱和电流越人，即一定颜色的光，入射光越强, 一定时间内发射的电子数目越多。

2.爱因斯坦光电效应方程光子能量E = hv・逸出功为W,则由能量守恒町以得到hv = - mVm + W乙实验中eU a = = hv — W乙整理公式即可得到W ev = T + h Ua这就是我们想要探测的入射光频率。

二、设计思路在我们做过许多次的实验电路图中，只要调节町变电源，使得电流表示数为零（即光电流为零），电压表所测得的电压就是我们需要的截止电压了。

但是，电源的调节是于•动的，我们希望自己的产品是自动测量的。

因此，我们可以将町变的直流电源变成-个交变电源，总有一个瞬间的电压可以使光电流为零，这时的电压就是我们所需要的截止电压。

CCD光电测量实验报告

重庆大学学生实验报告实验课程名称电子信息综合实验开课实验室重庆大学物理实验教学中心学院物理年级 2012 专业班电子信息01 组内成员姓名张益达组长张益达设计日期：2015年10月20日起2015年12月8日止开课时间 2015 至 2016 学年第 1 学期物理学院学院制目录一、实验目的 (1)二、实验原理： (1)D的原理、种类、特点、发展、应用 (1)1.1 CCD简介 (1)1.2 CCD 工作原理 (1)1.3 CCD 的种类 (6)1.4 CCD 的发展 (7)1.5 CCD 的主要应用 (9)1.6 TCD1206UD 的工作原理 (10)2. FPGA的特点、应用、设计流程 (12)2.1 FPGA 简介 (12)2.2 FPGA 的主要应用 (12)2.3 FPGA 的设计流程 (13)三、设计要求 (14)1.电路设计 (14)D驱动信号 (14)四、实现过程 (15)1.设计方案： (15)1.1电源部分设计 (15)1.2 CCD 驱动电路的设计 (16)2.设计过程 (16)2.1电源部分 (16)2.2 CCD驱动电路部分设计 (17)2.3 整体电路设计 (18)2.4 PCB板的制作 (18)2.5印制电路的焊接 (19)3.测试：调试中出现的问题和解决方法 (19)3.1调试过程 (19)3.2 测试结果 (21)3.3 实验设计修正 (23)五、结果和分析 (24)1.实验收获 (24)2.设计的建议 (24)参考文献 (26)组内成员评分 (27)CCD光电测量综合设计一、实验目的本次电子信息综合实验的目的，是完成一个CCD光电测量系统。

CCD（Charge Coupled Devices）是20世纪70年代发展起来的新型半导体器件。

CCD器件是一种新型光电转换器件，它以电荷作为信号，其基本功能是电荷信号的产生、存储、传输与检测。

它主要由光敏单元、输入结构和输出结果等组成。

光电技术系统实验报告

一、实验目的1. 了解光电技术的基本原理和应用领域；2. 掌握光电传感器的使用方法和性能测试；3. 学习光电系统的设计和调试方法；4. 培养实验操作能力和分析问题的能力。

二、实验原理光电技术是利用光与物质相互作用产生电信号的一种技术。

它广泛应用于信息获取、传输、处理、显示和存储等领域。

本实验主要涉及光电传感器、光电转换器、光电控制器等基本组件，通过实验了解光电技术的原理和应用。

三、实验器材1. 光电传感器（光敏电阻、光电二极管、光电三极管等）；2. 光源（白炽灯、激光器等）；3. 光电转换器（光电耦合器、光电倍增管等）；4. 光电控制器（放大器、滤波器、整形器等）；5. 测量仪器（示波器、万用表等）；6. 实验平台（实验桌、支架等）。

四、实验步骤1. 光电传感器性能测试（1）将光电传感器分别接入光敏电阻、光电二极管、光电三极管等；（2）调整光源强度，观察传感器输出信号的变化；（3）记录不同光源强度下传感器的输出信号，分析其特性。

2. 光电转换器性能测试（1）将光电转换器接入光电耦合器、光电倍增管等；（2）调整光源强度，观察光电转换器的输出信号；（3）记录不同光源强度下光电转换器的输出信号，分析其特性。

3. 光电控制器性能测试（1）将光电控制器接入放大器、滤波器、整形器等；（2）调整输入信号，观察光电控制器的输出信号；（3）记录不同输入信号下光电控制器的输出信号，分析其特性。

4. 光电系统设计（1）根据实验需求，设计光电系统方案；（2）选择合适的传感器、转换器和控制器；（3）搭建实验平台，进行系统调试；（4）测试系统性能，验证设计方案。

五、实验结果与分析1. 光电传感器性能测试结果通过实验，我们得到了不同光电传感器在不同光源强度下的输出信号。

结果表明，光敏电阻、光电二极管、光电三极管等传感器具有不同的响应速度和灵敏度。

在实际应用中，应根据需求选择合适的传感器。

2. 光电转换器性能测试结果实验结果显示，光电耦合器和光电倍增管等转换器在提高信号传输距离和放大信号方面具有显著效果。

光电综合设计实验报告

一、实验目的1. 深入理解光电效应的基本原理，掌握光电效应实验的基本方法。

2. 掌握光电传感器的原理及其在光电检测中的应用。

3. 熟悉光电转换器的工作原理，提高实验操作技能。

4. 培养团队协作和实验设计能力。

二、实验原理光电效应是指光照射到金属表面时，金属表面会释放出电子的现象。

根据爱因斯坦的光电效应理论，光子的能量与光的频率成正比，当光子的能量大于金属的逸出功时，金属表面会释放出电子。

光电效应实验主要包括光电效应现象的观察、光电效应方程的验证、光电传感器的应用等。

三、实验仪器与设备1. 光电效应测试仪2. 汞灯及电源3. 滤色片（五个）4. 光阑（两个）5. 光电管6. 光功率计7. 示波器8. 数据采集器9. 计算机四、实验内容及步骤1. 光电效应现象的观察（1）打开汞灯及电源，调整光强至适中。

（2）将光电管接入电路，调节光电管偏置电压，观察光电管的光电流变化。

（3）改变滤色片，观察光电流的变化，分析光电效应现象。

2. 光电效应方程的验证（1）记录不同频率的光照射下光电管的光电流。

（2）根据光电效应方程，计算光电子的最大动能。

（3）分析光电子最大动能与光频率的关系，验证光电效应方程。

3. 光电传感器的应用（1）搭建光敏电阻电路，观察光敏电阻的阻值变化。

（2）搭建光敏二极管电路，观察光敏二极管的输出电压变化。

（3）搭建光电耦合器电路，观察光电耦合器的输出信号变化。

五、实验结果与分析1. 光电效应现象的观察实验中观察到，随着光强的增加，光电流逐渐增大；改变滤色片，光电流也随之变化，验证了光电效应现象。

2. 光电效应方程的验证根据实验数据，计算光电子的最大动能，发现光电子最大动能与光频率呈线性关系，验证了光电效应方程。

3. 光电传感器的应用实验中观察到，光敏电阻、光敏二极管和光电耦合器均能实现光电转换，验证了光电传感器的应用。

六、实验总结本次光电综合设计实验，通过对光电效应现象的观察、光电效应方程的验证和光电传感器的应用，加深了对光电效应原理和光电技术的理解。

光电检测技术与应用课程设计

光电检测技术与应用课程设计1. 概述光电检测技术是指利用光电子器件对光信号进行检测、转换和处理的技术。

它涉及到光源、光学成像、光电传感器、信号处理电路等多个方面，应用非常广泛。

本课程设计旨在通过实践，深入了解光电检测技术的原理和应用，提升学生的实践能力和创新思维。

2. 实验设计2.1 实验内容本课程设计分为两个实验，分别为光电传感器性能测试实验和光电测距实验。

2.1.1 光电传感器性能测试实验通过测试不同光线强度下，光电传感器的输出电压变化，了解光电传感器的灵敏度和线性度。

实验步骤如下：1.利用LED灯源作为光源，将其与LDR（光敏电阻）组成电路，接上电源和万用表。

2.将LED灯源接到电源上，逐步调节灯源电压，分别记录LED灯源电压、LDR电阻值、LDR输出电压。

3.重复步骤2，改变LED灯源与LDR间的距离，记录LED灯源距离、LDR输出电压。

4.整理数据表格，绘制关于电压与LED电压、电阻及距离的曲线。

2.1.2 光电测距实验通过探究红外线测距传感器和测距模块的原理，搭建光电测距电路，实现对目标物体的距离测量。

实验步骤如下：1.根据示意图搭建光电测距电路，连接电源、红外线测距传感器（或测距模块）、示波器。

2.改变目标物体与光电传感器间的距离，记录示波器显示的数据。

3.根据记录数据，测量目标物体与传感器的距离。

2.2 实验要求•使用电路板进行实验，在电路板上实现电路连接和控制。

•测量数据要准确且相对稳定，不得出现干扰。

•实验数据需进行分析和整理，并进行相应的数据处理。

2.3 实验报告•实验目的和原理•实验装置和材料•实验步骤和记录•实验结果及数据分析•实验感想和思考3. 实验注意事项•实验过程中涉及到电压、电流等参数，需注意安全操作，避免电路短路、过热等情况的发生。

•实验完成后，需将电路板清理干净并存放好相关设备。

4. 教学反思本课程设计结合了理论知识和实践操作，加强了学生对光电检测技术的理解和应用。

反射式光电检测电路课程设计报告

铜陵学院课程设计报告课程名称：电子线路CAD课程设计设计名称：反射式光电检测电路设计姓名：学号:班级：成绩：指导教师：起止日期：课程设计任务书本设计利用光电二极管与光敏二极管构成光信号的接收装置，将光信号转化为电信号，再将所得微弱电信号处理为可用电信号。

在当今的电子电路设计中，传感器被越来越广泛的应用于各种检测电路，其中为了通过检测光信号的变化来达到对电路的控制的功能常常应用到各种电动车的黑线循迹之中，因而特在此研究光电检测电路模型。

本电路最基础的部分为光信号接收电路，首先我们通过该电路的功能要求，绘制电路原理图，列元器件清单，并生成相应的PCB图，再按图焊接电路，最后检测电路是否达到预期功能。

通过本次光电检测电路的设计，可以使参与者了解各种光电二极管，光敏二极管的属性及使用方法，掌握电路焊接的全过程及焊接机巧，以及计算机辅助设计（CAD）的方法，熟悉电路设计的全过程，并将理论应用于实践，为参与者将来设计其他功能的电路提供了宝贵的实践经验。

前言主要说明为什么要从事本设计工作（课题意义），本课题相关技术的现状与特点，拟采用的方案或路线。

可以有以下的一些内容：（设计任务书和主要技术指标和要求）1. 本课题的背景、目的、意义。

2. 本课题的技术指标或设计要求、研究方案、技术路线与特点。

注意：(1) 不要与摘要雷同；(2) 学科中的常识内容、科普内容不必赘述。

在现代高科技时代，越来越多的功能性机器人被应用到各个领域，但是机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给机器人一个视觉功能，在科学技术高速发展的现代社会中，人类已经入瞬息万变的信息时代，人们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。

由于微电子技术，光电半导体技术，光导纤维技术以及光栅技术的发展，使得光电传感器的应用与日俱增。

课程设计光电脉搏检测电路设计报告

光电脉搏检测电路设计报告脉搏波的概述1.脉搏波的定义脉搏波是以心脏搏动为动力源, 通过血管系的传导而产生的容积变化和振动现象。

当心脏收缩时, 有相当数量的血液进入原已充满血液的主动脉内, 使得该处的弹性管壁被撑开,此时心脏推动血液所作的功转化为血管的弹性势能; 心脏停止收缩时, 扩张了的那部分血管也跟着收缩, 驱使血液向前流动, 结果又使前面血管的管壁跟着扩张, 如此类推。

这种过程和波动在弹性介质中的传播有些类似, 因此称为脉搏波(pulse wave) 。

2.脉搏信息血液在人体内循环流动过程中, 经历过心脏的舒张、内脏流量的涨落、血管各端点的阻滞、血管内波的折一反射以及血管壁的黏弹等过程。

脉搏波不仅受到心脏状况的影响, 同时要受到内环境调控功能器官(脏器) 状态所需血液参数以及系统状态参数等的影响。

所以脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息, 很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征。

3.脉搏测量的意义脉搏是临床检查和生理研究中常见的生理现象, 包含了反映心脏和血管状态的重要生理信息。

人体内各器官的健康状态、病变等信息将以某种方式显现在脉搏中即在脉象中。

人体脉象中富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息。

通过对脉搏波检测得到的脉波图含有出许多有诊断价值的信息, 可以用来预测人体某些器脏结构和功能的变换趋势, 如:血管几何形态和力学性质的变异会引起脉搏波波形和波速等性质的改变, 而脉搏的病理生理性改变常引发各种心血管事件, 脉搏生理性能的改变可以先于疾病临床症状出现, 通过对脉搏的检测可以对如高血压和糖尿病等引起的血管病变进行评估。

同时脉搏测量还为血压测量, 血流测量及其他某些生理检测技术提供了一种生理参考信号。

设计目的与意义❖目的应用光电式传感器、放大滤波电路组成的脉搏测量电路通过示波器显示人体指端动脉脉搏信息❖意义通过观测到的脉搏的次数、跳动的波形为临床提供部分诊断价值的信息, 为人体某些器脏结构和功能的变换趋势提供生理参考信号系统设计1.测量信号的特征❖人体信息本身具有不稳定性、非线性和概率特性。

光电设计实验报告

光电设计实验报告光电系统设计学号：130402152姓名：仲路铭⽇期：17.1.2第⼀章单⾊仪的研究1. 系统介绍本次课程采⽤WDG系列精密光栅单⾊仪。

它是⼀种能获得单⾊辐射的⾼性能仪器，可以测各种辐射源的光谱分布、探测器的光谱灵敏度、发光材料及光学薄膜的光谱特性等。

整台仪器包括单⾊仪主体和微机控制系统，单⾊仪主体上层为光学系统，下层是机械系统。

单⾊仪外观图1.12. 光学原理图1.2 为光学系统图。

进⼊⼊射狭缝S1的光线经准直镜M1，变为平⾏光。

由闪耀光栅G⾊散，经聚焦物镜M2从出射狭缝S2射出单⾊光。

3. 机械系统机械系统的功能是实现波长扫描，波长显⽰，并未微机系统提供控制信号。

转动光栅可以在出射狭缝处得到不同波长的单⾊辐射，为了实现波长线性指⽰，本仪器采⽤带有初始⾓的正弦机构。

在微机控制下步进电机经连轴节驱动正弦机构，进⾏⾃动扫描。

波长原点向计算机提供波长原点信号，仪器找到波长原点后，显⽰波长值为“0”，并停机待命。

在扫描过程中，正弦机构上的微动开关向计算机提供保护信号，使仪器扫描⾄终点或反扫描⾄起点能⾃动停机。

光栅转动⾓与丝杆副运动距离的关系4. 微机系统单⾊仪在微机控制下，实现⾃动扫描、数据采集和数据处理。

计算机通过接⼝及驱动器控制单⾊仪内的扫描电机和滤光⽚的动作，实现波长扫描和波长计数。

单⾊仪给出的光谱信号，经过接收器、放⼤器和A/D变换器，由接⼝送⼊计算机，数据处理后，分别由显⽰器显⽰、打印机记录或者外存储器存储。

5. 单⾊仪实验实验步骤：（1）调试仪器（2）⾃动检测（3）内部优化（4）系统运⾏（5）扫描出图6. 实验结果并分析有四个波长不同的光波7.实验遇到问题及解决⽅法调试没有达到设备运⾏的要求，需要调节⼊射光⼝的⼤⼩，调节⼊射光的强度，来达到设备运⾏的要求。

第⼆章Zemax 光路仿真及相关计算实验⽬标：使⽤Zemax软件设计⼀个⼊射狭缝和出射狭缝宽度均为2mm，两反射⼝径为100mm，闪耀光栅⼝径为150mm，光⼊射经平⾯镜反射到光栅的光程与光从光栅反射再经平⾯反射镜反射到出射狭缝的光程相等且为500mm，并⽤多重结构实现闪耀光栅光线的追迹。

光电脉搏测量仪

光电脉搏测量仪设计报告一、设计意义从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临Array床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。

目前医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟脉搏数，方法是用手按在病人腕部的动脉上，根据脉搏的跳动进行计数。

为了节省时间，一般不会作1分钟的测量，通常是测量10秒钟时间内心跳的数，再把结果乘以6即得到每分钟的心跳数，即使这样做还是比较费时，而且精度也不高，因此，需要有使用更加方便，测量精度更高的设备。

二、关键技术脉搏检测中关键技术是传感器的设计与传感器输出的微弱信号提取问题, 本文设计的脉搏波检测系统以光电检测技术为基础，并采用了脉冲振幅光调制技术消除周围杂散光、暗电流等各种干扰的影响。

并利用过采样技术和数字滤波等数字信号处理方法，代替实现模拟电路中的放大滤波电路的功能。

本系统模拟电路简单，由ADC841芯片实现脉搏信号采集，信号处理和脉搏次数的计算等功能，因此体积小，功耗低，系统稳定性高。

本系统可实现脉搏波的实时存储并可实现与上位机(PC机)的实时通讯, 因此可作为多参数病人中心监护系统的一个模块完成心率检测和脉搏波形显示。

三、硬件设计3.1 设计框图光电脉搏测量仪是利用光电传感器作为变换原件，把采集到的用于检测脉搏跳动的红外光转换成电信号，用电子仪表进行测量和显示的装置。

本系统的组成包括光电传感器、信号处理、单片机电路、数码显示、电源等部分。

脉搏测量仪硬件框图如图1所示。

当手指放在红外线发射二极管和接收三极管中间，随着心脏的跳动，血管中血液的流量将发生变换。

由于手指放在光的传递路径中，血管中血液饱和程度的变化将引起光的强度发生变化，因此和心跳的节拍相对应，红外接收三极管的电流也跟着改变，这就导致红外接收三极管输出脉冲信号。

该信号经放大、滤波、整形后输出，输出的脉冲信号作为单片机的外部中断信号。

单片机电路对输入的脉冲信号进行计算处理后把结果送到数码管显示。

3.2脉搏信号采集与放大整形目前脉搏波检测系统有以下几种检测方法：光电容积脉搏波法、液体耦合腔脉搏传感器、压阻式脉搏传感器以及应变式脉搏传感器。

偏振导航光电测试系统设计与实验分析的开题报告

偏振导航光电测试系统设计与实验分析的开题报告题目：偏振导航光电测试系统设计与实验分析一、选题背景随着航空航天技术的不断发展，对于导航系统的要求越来越高。

在光电导航系统中，偏振技术被广泛应用。

偏振导航技术可以通过对光波的偏振状态进行测量和分析来确定飞行器的位置、速度和姿态等信息，具有精度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点。

因此，设计一种高精度的偏振导航光电测试系统，对于提高光电导航系统的稳定性和精度，具有重要意义。

二、研究目的本研究旨在设计一种高精度的偏振导航光电测试系统，通过对光波的偏振状态进行测量和分析，实现飞行器的位置、速度和姿态等信息的确定。

主要研究内容包括：1. 偏振技术的原理及在光电导航中的应用。

2. 偏振导航光电测试系统的设计和实现，包括硬件和软件设计。

3. 基于该系统的实验研究，对其性能进行验证和分析。

三、研究内容和方法1. 偏振技术的原理及在光电导航中的应用介绍偏振技术的原理和基本概念，探讨其在光电导航中的应用，分析其优势和局限性。

2. 偏振导航光电测试系统的设计和实现根据光学原理和偏振技术的实现方式，设计偏振导航光电测试系统，包括硬件和软件设计。

其中，硬件部分主要涉及光路设计、光电检测器、信息采集和处理器等；软件部分主要包括信号处理、数据分析和算法设计等。

3. 基于该系统的实验研究在实验室中搭建系统，对该系统进行性能测试和实验研究。

主要包括：光电探测器的灵敏度检测、光学偏振器的精度测试、光路的校准、系统输出的精度测试等。

在此基础上，通过实验数据的分析和处理，对系统进行性能验证和分析。

四、研究预期成果1. 设计并实现了一种高精度的偏振导航光电测试系统。

2. 对偏振技术在光电导航中的应用进行了探讨和分析，揭示了其优点和局限性。

3. 基于该系统进行了实验研究，对该系统的性能进行了分析和验证。

提出了可能的优化方案，为进一步提高偏振导航光电测试系统的精度和稳定性提供了基础和参考。

五、进度安排1. 第一阶段：2022年3月-2022年5月，完成偏振技术的原理探讨和系统设计的初步方案。

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光电测量系统设计报告
光电测量系统设计报告
一、干涉的基本原理
干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象．1801年，英国物理学家托马斯·杨(1773—1829)在实验室里成功地观察到了光的干涉．两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象。

由一般光源获得一组相干光波的办法是，借助于一定的光学装置（干涉装置）将一个光源发出的光波（源波）分为若干个波。

由于这些波来自同一源波，所以，当源波的初位相改变时，各成员波的初位相都随之作相同的改变，从而它们之间的位相差保持不变。

同时，各成员波的偏振方向亦与源波一致，因而在考察点它们的偏振方向也大体相同。

一般的干涉装置又可使各成员波的振幅不太悬殊。

于是，当光源发出单一频率的光时，上述四个条件皆能满足，从而出现干涉现象。

当光源发出许多频率成分时，每一单频成分（对应于一定的颜色）会产生相应的一组条纹，这些条纹交叠起来就呈现彩色条纹。

1、劈尖的等厚干涉测细丝直径
见图7.2.1-2，两片叠在一起的玻璃片，在它们的一端夹一直径待测的细丝，于是两玻璃片之间形成一空气劈尖。

当用单色光垂直照射时，如前所述，会产生干涉现象。

因为程差相等的地方是平行于两玻璃片交线的直线，所以等厚干涉条纹是一组明暗相间、平行于交线的直线。

设入射光波为λ，则第m级暗纹处空气劈尖的厚度
由上式可知，m=0时，d=0，即在两玻璃片交线处，为零级暗条纹。

如果在细丝处呈现m=N级条纹，则待测细丝直径
具体测量时，常用劈尖盒，盒内装有两片叠在一起玻璃片，在它们的一端夹一细丝，于是两玻璃片之间形成一空气劈尖，见图7.2.1-2。

使用时木盒切勿倒置或将玻璃片倒出，以免细丝位置变动，给测量带来误差。

2、利用干涉条纹检验光学表面面形
检查光学平面的方法通常是将光学样板（平面平晶）放在被测平面之上，在样板的标准平面与待测平面之间形成一个空气薄膜。

当单色光垂直照射时，通过观测空气膜上的等厚干涉条纹即可判断被测光学表面的面形。

（1）待测表面是平面
两表面一端夹一极薄垫片，形成一楔形空气膜，如果干涉条纹是等距离的平行直条纹，则被测平面是精确的平面，见图7.2.1-3（a），如果干涉条纹如图7.2.1-3（b）所示，则表明待测表面中心沿AB方向有一柱面形凹痕。

因为凹痕处的空气膜的厚度较其两侧平面部分厚，所以干涉条纹在凹痕处弯向膜层较薄的A端。

（2）待测表面呈微凸球面或微凹球面
将平面平晶放在待测表面上，可看到同心圆环状的干涉条纹，参看图7.2.1-4。

用手指在平晶上表面中心部位轻轻一按，如果干涉圆环向中心收缩，表明面形是凹面；如果干涉圆环从中心向边缘扩散，则面形是凸面。

这种现象可解释为：
当手指向下按时，空气膜变薄，各级干涉条纹要发生移动，以满足式（2），
3、用牛顿环测平凸透镜的曲率半径当曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一平面玻璃上时，见图7.2.1-1，在透镜的凸面与平面之间形成一个从中心O 向四周逐渐增厚的空气层。

当单色光垂直照射下来时，从空气层上下两个表面反射的光束1和光束2在上表面相遇时产生干涉。

因为光程差相等的地方是以O 点为中心的同心圆，因此等厚干涉条纹也是一组以O点为中心的明暗相间的同心圆，称为牛顿环。

由于从下表面反射的光多走了二倍空气层厚度的距离，以及从下表面反射时，是从光疏介质到光密介质而存在半波损失，故1、2两束光的光程差为：
式中λ为入射光的波长，δ是空气层厚度，空气折射率n ≈ 1 。

当程差Δ为半波长的奇数倍时为暗环，若第m个暗环处的空气层厚度为m，则有：
由图7.2.1-1中的几何关系，以及一般空气层厚度远小于所使用的平凸透镜的曲率半径R，即，可得：
式中是第m个暗环的半径。

由式（2）和式（3）可得：
可见，我们若测得第m个暗环的半径便可由已知λ求R，或者由已知R求λ了。

但是，由于玻璃接触处受压，引起局部的弹性形变，使透镜凸面与平面玻璃不可能很理想的只以一个点相接触，所以圆心位置很难确定，环的半径也就不易测准。

同时因玻璃表面的不洁净所引入的附加程差，使实验中看到的干涉级数并不代表真正的干涉级数m。

为此，我们将式（4）作一变换，将式中半径换成直径，则有：
对第m+n个暗环有
将（5）和（6）两式相减，再展开整理后有
可见，如果我们测得第m个暗环及第（m+n）个暗环的直径、，就可由式（7）计算透镜的曲率半径R。

经过上述的公式变换，避开了难测的量和m，从而提高了测量的精度，这是物理实验中常采用的方法。

二、干涉法测微小量的原理与干涉仪绘制草图
1、实验内容
用干涉法测微小形变实验验证
实验仪器：he-ne激光器、共焦球面干涉仪、压电陶瓷、探测器、示波器、电源、锯齿波发生器。

2、实验原理：
（1）、共焦球面干涉仪示意图：
共焦球面干涉仪是一个无源腔，由两块球形凹面反射镜构成两面镜子的曲率半径和腔长相等（R1=R2=L），镜面1固定不动，镜面2固定在可随外电压变化而变化的压电陶瓷上。

光在腔内每走一个周期都会有部分光从镜面透射出去为光线1，另一部分则反射4次出射，为光线2；
光线1与光线2满足干涉条件，当其光程差D满足条件：D=mλ时，干涉相长示波器出现峰值，随着压电陶瓷随电压的变化，腔长变化，D也随之变化。

当D=（m±1）λ时，再次干涉相长，示波器上出现相应的峰值。

3、实验步骤：
（1）、打开he-ne激光器，调整光路和压电陶瓷方向，使得光路准直，（若没调整好，在共焦球面干涉仪后方会出项两个光斑，光线1和光线2并不产生干涉）。

（2）、将探头和锯齿波发生器分别接入示波器的两个通道，打开激光器和锯齿波发生器的电源。

（3）、观察示波器上波形。

4、实验结果：
5、实验总结：
本实验是干涉法测微小形变的实验验证，故无需计算；压电陶瓷的微小形变影响到共焦球面干涉仪的腔长，从而影响到光线1和光线2的光程差D，进一步反应到示波器的波形显示上。

该测量方法得到验证。

三、Auto cad图
探头主体
探头后盖
底座
螺钉
电路图
电源外壳四、Zemax的绘制：扩束准直系统
五、实验回顾及总结
这次实验和以往的实验不同，以往更多的是的老师设计好，安排每一节课的内容让我们照着做，而这次更多的是自主设计进行探索发现。

前几次课程我们主要是通过设计实验系统，学习并运用CAD画出模型，这样我们既学会了软件设计又理解实验原理及结构。

激发了我们的兴趣。

谢谢老师为我们自由式发挥创造了条件。