光电检测技术实验设计

合集下载

光发射机指标测试__光纤实验

河南理工大学光电检测技术实验报告一、实验目的1.了解数字光发射机平均输出光功率的指标要求。

2.掌握数字光发射机平均输出光功率的测试方法。

3.了解数字光发射机的消光比的指标要求。

4.掌握数字光发射机的消光比的测试方法。

二、实验内容1.测试数字光发射机的平均光功率。

2.测试数字光发射机的消光比。

3.绘制数字光发射机的P-I特性曲线。

三、实验仪器1.光纤通信实验系统1台。

2.示波器1台。

3.光功率计1台。

4.万用表1部。

5.FC/PC光纤跳线1根。

四、实验原理光发射机的指标包括：半导体光源的P-I特性曲线测试、消光比（EXT）测试和平均光功率的测试。

下面对这三个方面进行详细的说明：1.半导体光源的P-I特性曲线测试半导体激光器的输出光功率与驱动电流的关系如下图所示，该特性有一个转折点，相应的驱动电流称为门限电流(或称阈值电流)，用Ith表示。

在门限电流以下，激光器工作于自发发射，输出荧光功率很小，通常小于100pW；在门限电流以上，激光器工作于受激发射，输出激光，功率随电流迅速上升，基本上成直线关系。

激光器的电流与电压的关系相似于正向二极管的特性。

P-I特性是选择半导体激光器的重要依据。

在选择时，应选阈值电流Ith 尽可能小，Ith对应P值小，而且没有扭折点的半导体激光器，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，消光比大，而且不易产生光信号失真。

且要求P-I 曲线的斜率适当。

斜率太小，则要求驱动信号太大，给驱动电路带米麻烦：斜率太大，则会山现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。

半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，激光二极管可以看作为一种光学振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放人机制，也即激活介质处于粒子数反转分布，而且产生的增益足以抵消所有的损耗。

将开始出现净增益的条什称为阈值条件。

一般用注入电流值来标定阈值条件，也即阈值电流Ith，当输入电流小于Ith时，其输出光为非相干的荧光，类似于LED发出光，当电流大于Ith时，则输出光为激光，且输入电流和输出光功率成线性关系，该实验就是对该线性关系进行测量，以验证P-I的线性关系．I(mA)图11-1 LD 半导体激光器P-I 曲线示意图2.消光比（EXT ）的测试消光比定义为：001110lg PEXT P ，式中P00是光发射机输入全“0”时输出的平均光功率即无输入信号时的输出光功率。

光电技术实验

光电技术实验实验报告目录一、光源与光辐射度参数的测量（必做） (3)二、PWM调光控实验 (5)三、LED色温控制实验 (8)四、光敏电阻伏安特性实验 (11)五、线阵CCD驱动电路及特性测试（必做） (13)六、相关器的研究及其主要参数的测量（必做） (15)七、多点信号平均器（必做） (19)八、考试内容 (23)实验一光源与光度辐射度参数的测量一、实验目的1.熟悉进行光电实验过程中所用数字仪表使用方法2.了解LED 发光二极管3.研究影响LED 光照度的参数二、实验仪器光电综合实验平台主机系统 1 台、发白光的 LED 平行光源（远心照明光源）及其夹持装置各 1 个三、实验原理(1)LED 发光原理：LED 发光二极管为 PN 结在正向偏置下发光的特性。

有些材料构成的 PN 结在正向电场的作用下，电子与空穴在扩散过程中要产生复合。

复合过程中电子从高能级的“导带”跌落至低能级的“价带”，电子在跌落过程中若以辐射的形式释放出多余的能量，则将产生发光或发辐射的现象。

并且，可以通过控制电流来控制（或调整）发光二极管的亮度，即可以通过改变发光管的电流改变投射到探测器表面上的照度，这就是 LED 光源具有的易调整性。

(2)光度参数与辐射度参数：光源发出的光或物体反射光的能量计算通常是用“通量”、“强度”、“出射度”和“亮度”等参数，而对于探测器而言，常用“照度”参数。

辐照度或光照度均为单位探测器表面所接收的辐射通量或光通量。

即)/(2m W SeEe φ=或 )(lx SvEv φ=式中S 为探测器面积。

(3)点光源照度与发光强度的关系：各向同性的点光源发出的光所产生的照度与发光强度 I v 成正比，与方向角的余弦（COS φ）成正比，与距离光源的距离平方(l^2)成反比，即)(cos 2lx lIv Ev φ=四、实验内容(1)安装LED 发光装置与照度探测器装置，并在电路中接入电流表、限流电阻和可调电阻测量发光LED 的电流。

光电综合实验报告

光电综合实验报告
实验目的：通过光电综合实验，了解光电效应在光电器件中的应用，掌握光电检测技术和光电器件的使用方法。

实验仪器：光电综合实验箱、光电二极管、光电三极管、光电开关等光电器件。

实验原理：光电效应是指当光照射在半导体材料上时，电子受到能量激发而跃迁至导带，从而产生电流或电压的现象。

光电器件是利用光电效应制成的电子器件，如光电二极管、光电三极管和光电开关等。

实验步骤：
1.将光电二极管插入实验箱中，并连接好电路。

2.调节实验箱上的光强度调节钮，观察光电二极管的输出信号。

3.更换光电三极管，并重复步骤2。

4.使用光电开关进行实验，观察其在光照和无光照状态下的输出信号变化。

实验结果：
通过实验，我们观察到光电二极管在光照射下产生了电流信号，光照强度越大，输出信号越强。

光电三极管的输出信号也随着光照强度的变化而变化，但其灵敏度比光电二极管更高。

而光电开关在有光照时输出高电平，在无光照时输出低电平，可以用于光控开关等应用。

实验结论：
光电器件是利用光电效应制成的电子器件，能够将光信号转换为电信号，具有灵敏度高、响应速度快等优点，并且在光控开关、光电传感器等领域有着广泛的应用。

通过本次实验，我们成功掌握了光电器件的使用方法及其在光电检测技术中的应用。

总结：
光电综合实验让我们更加深入地了解了光电效应在光电器件中的应用，通过实验操作，我们掌握了光电器件的使用方法，为今后在光电检测技术领域的应用奠定了基础。

希望能够通过不断地实践和学习，进一步提高自己的实验技能和理论水平。

光电二极管检测电路的工作原理及设计方案

光电二极管检测电路的工作原理及设计方案目录一、内容描述 (2)二、光电二极管基本知识 (3)1. 光电二极管的工作原理 (4)2. 光电二极管的特性与参数 (4)三、光电二极管检测电路的工作原理 (6)1. 光电检测电路的基本概念 (7)2. 光电检测电路的工作原理详解 (7)四、设计方案 (9)1. 设计目标及要求 (10)2. 电路设计 (11)（1）电路拓扑结构 (12)（2）元器件选择与参数设计 (13)3. 信号处理与放大电路 (15)（1）信号输入与处理电路 (16)（2）信号放大电路 (17)4. 电源及辅助电路设计 (18)（1）电源电路设计 (20)（2）保护及指示电路设计 (21)五、实验验证与优化 (22)1. 实验设备与工具准备 (23)2. 实验操作流程及步骤说明 (24)3. 数据记录与分析处理 (25)4. 电路性能评估与优化建议 (26)六、实际应用场景及推广价值 (27)1. 实际应用场景分析 (28)2. 推广价值及市场前景展望 (29)七、总结与展望 (30)一、内容描述光电二极管检测电路是一种基于光电效应工作的电子检测电路，主要用于检测光信号的强度或光照度。

该电路通过光电二极管将光信号转换为电信号，进而实现对光信号的测量、监控和控制。

本文将详细介绍光电二极管检测电路的工作原理及设计方案。

在光电二极管检测电路中，光电二极管作为核心元件，其工作原理主要基于光电效应。

当光线照射到光电二极管时，光子能量被材料中的电子吸收，从而使电子从价带跃迁到导带，形成电子空穴对，产生光生电流。

通过测量光生电流的大小，可以反映光照度的强弱。

根据不同的应用场景和需求，光电二极管检测电路的设计方案也有所不同。

常见的设计方案包括：直接测量法：通过测量光电二极管产生的光生电流来直接反映光照度。

这种方法简单直观，但受限于光电二极管的响应速度和灵敏度，适用于低光照度测量。

信号放大法：通过对光电二极管产生的光生电流进行放大处理，可以提高测量灵敏度和精度。

光电仪器设计课程设计

光电仪器设计课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握光电仪器设计的基本原理和方法，培养学生运用光电知识解决实际问题的能力。

通过本课程的学习，学生将能够：1.了解光电仪器的基本原理和组成；2.掌握光电检测、信号处理和显示技术；3.学会光电仪器的设计方法和步骤；4.能够运用所学知识解决实际光电仪器设计问题。

同时，培养学生团队合作、创新意识和工程实践能力，提高学生对光电仪器的兴趣和热情。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括光电仪器的基本原理、光电检测技术、信号处理和显示技术、光电仪器的设计方法和步骤。

具体包括以下几个部分：1.光电仪器的基本原理：光的传播、光电效应、光的检测；2.光电检测技术：光电探测器、信号处理电路、显示技术；3.光电仪器的设计方法和步骤：设计原理、设计方法、设计实践；4.光电仪器案例分析：分析实际光电仪器的工作原理和设计方法。

三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。

1.讲授法：通过讲解光电仪器的基本原理和设计方法，使学生掌握光电仪器的理论知识；2.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的团队合作能力和创新意识；3.案例分析法：分析实际光电仪器的设计案例，使学生了解光电仪器的实际应用；4.实验法：进行光电仪器的设计和实验，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用《光电仪器设计》作为主教材，系统介绍光电仪器的理论知识；2.参考书：推荐《光电检测技术》、《信号处理与显示》等参考书，供学生深入学习；3.多媒体资料：制作光电仪器设计的PPT、视频等多媒体资料，帮助学生更好地理解光电仪器的原理和设计方法；4.实验设备：准备光电仪器设计所需的实验设备和器材，进行实际操作和实验。

五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分，以保证评估的客观性和公正性，全面反映学生的学习成果。

硅光二极管光电检测电路的研究与设计_郑培超

［11 ］
文从硅光二极管光电检测电路线性响应和噪声特性 2 个方面，对微弱光电检测中电路结构形式和器件芯片选择的相关要求做了详细分析，并应用新 PIN 型硅光二极管型探测器件 DET36A 搭配低噪声、高增益的 ICL7650 芯片，设计测试了一种结构简单、输出特性优良的光电检测电路，且实验测试表明，在搭该检测电路可方便应配一个凸透镜做聚光处理后，用于微弱光检测工程环境。
［9 ］
。
图1 Fig． 1
硅光二极管等效检测电路结构
载尽量满足 R L = 0 才能保证检测电路输出端具有良好的线性响应。因此，根据运放电路正常工作时输 “虚短” 特性，可将硅光二极管跨接于运放电路入端正反相输入端，其检测电路原理图如图 2 所示。图 2 中， R f 为反馈电阻； C f 为反馈电容，并联在 R f 两端，可有效防止因 R f 过大而引起的检测电路自激，
Abstract： In order to meet the requirement of light signal detection with higher precision， the linear response and noise characteristics of photoelectric detection circuit using silicon photodiode was analyzed，and the basic requirements of the related devices selection and the form of circuit design was suggested． The silicon photodiode detector（ DET36A） and operational amplifier chip with low noise and high precision （ ICL7650 ） were used to design a simple photoelectric detection circuit for weak light environment． The experiment result shows that the circuit has the characteristics of low noise and good linear response with the weak light intensity in the ranger of 0． 1 ～ 10Lux． Key words： silicon photodiode； low noise； linearity； ICL7650

光电检测与显示实验六面阵CCD应用实验：总结计划汇报设计可编辑

（一）面阵CCD原理及驱动实验
一、实验目的
1.掌握面阵CCD实验仪的基本操作和各个部件的功能；
2.掌握隔列转移型面阵CCD的基本工作原理；
3.掌握面阵CCD各路驱动脉冲波形及其所涉及部分的功能；
4.掌握面阵CCD输出的视频信号与PAL电视制式的关系。
二、实验仪器
1.带宽50MHz以上双踪迹（或四踪迹）同步示波器一台；
实验6面阵CCD应用技术实验
面阵CCD图像传感器主要用于采集物体图像信息。它所包含的内容很多，其中能够按PAL电视制式（或其他电视制式）形成视频电视信号的常被称为面阵CCD摄像头。面阵CCD实验指导主要针对面阵CCD摄像头展开的，通过对它的驱动波形分析使学生掌握面阵CCD的基本工作原理和特性。然后展开它的应用实验和如何与现代的计算机技术结合起来为机器安装“眼睛”与“大脑”。为达到利用面阵CCD完成“电眼”功能，还需要掌握有关《图像数字处理》方面的有关内容，为此实验指导增设了一些图像数字处理最为基础的实验内容。通过这些内容的学习能够使学生大体了解如何将面阵CCD摄像头输出的视频信号转变为数字图像，又如何从数字图像中提取出有用的信息。
2.YHACCD－Ⅲ型彩色面阵CCD多功能实验仪一台。
三、实验内容及步骤
1、开机过程
1）将被测的标准图片如图3-1所示，安装在“被测物夹持架”上，将USB接口线正确连接到计算机上；
2）打开计算机的电源开关，并确认YHACCD－Ⅲ型彩色面阵CCD实验仪的“面阵CCD尺寸测量实验”软件已经安装；
3）将外置面阵CCD摄像机的镜头盖打开；
3.面阵CCD行、场自扫描电视制式的测量；
4.视频输出信号的测量。
四、实验步骤
1）实验准备
①首先将示波器地线与实验仪上的地线连接好，并确认示波器的电源和实验仪的电源插头均已插在交流220V插座上；

大恒实验产品-3光电器件与检测系列实验

大恒实验产品-3光电器件与检测系列实验3-1 GCS-GDTC 光电探测器特性测量实验光电探测器是光电系统的核心组成部分，其性能直接影响着光电系统的性能。

因此，无论是设计还是使用光电系统，深入了解光电探测器的性能参数都是很重要的。

本实验研究光电二极管、热释电探测器、光敏电阻三种常用探测器的频率响应与时间响应特性。

主要实验内容如下:(1) 深入理解光电探测器的响应度、光谱响应等概念(2) 光电二极管光谱响应测量实验(3) 了解热释电探测器和硅光电二极管的原理和使用方法。

(4) 了解光电探测器的响应度与信号光的调制频率的关系。

(5) 脉冲响应法测量光电二极管的响应时间。

(6) 幅频响应法测量光敏电阻的响应时间。

(7) 偏置电压与负载电阻对光电二极管响应时间的影响。

3-2 GCS-LD/LED-I/II LD/LED 参数测量综合实验实验通过从LD/LED的光学特性（发射光谱、发射角、发散角）、电学特性（P-I特性和V-I 特性）、热学特性（温度对阈值电流和输出照度的影响）和色度学特性（发光体的单色性及颜色分布）5大特性进行描述，并通过对其工作原理的讲解，让学生对LD/LED有一个清晰认识。

主要实验内容如下：1.发光二极管光谱特性的研2.发光二极管响应时间的测试3.发光二极管发光亮度与电流关系4.LED发光法向光强及其角分布5.LED/LD光谱分析和色坐标测试实验（GCS-LED/LD-II可完成）3-3 GCS- BZG 光电倍增管特性及微弱光信号探测实验光电倍增管是基于外光电效应和二次电子发射效应的电子真空器件。

它利用二次电子发射使逸出的光电子倍增，获得远高于光电管的灵敏度，可以测量微弱的光信号。

主要实验内容如下：1.熟悉光电倍增管的基本构成和工作原理，掌握光电倍增管参数的测量方法2.学习光电倍增管输出信号的检测和变换处理方法3.验证光电倍增管的光照灵敏度4.测量光电倍增管在无光照射情况下的暗电流5.作出光电倍增管工作的光电特性曲线6.作出光电倍增管工作的伏安特性曲线7.作出光电倍增管在不同直接负载和I/V变换下的关系曲线8.了解光电倍增管在脉冲光时，经过运算放大器输出的电压波形变化3-4 GCS- RTC 热探测器参数测量实验热探测器是基于光辐射与物质相互作用的热效应制成的器件。

高速差分光电检测电路的设计

析，给出电路的测试方法及测试结果．最后
光信息或借助于光提取其他信息的重要手段【卜引．
光电检测就是把调制到光载波上的有用信号解调出来，实现光信号到电信号的转换．光电检测的一个应用就是作为连续变量量子密钥分发系统的信号接收器ｌ５．续变量量子密钥４ｊ连＇分配实验中采用微弱光脉冲代替单光子脉冲作为信
高速差分光电检测电路的设计
陈楚，张雅虹，黄春晖
福州３００）５０２
（福州大学物理与信息工程学院，福建
摘
要：为配合连续变量量子密钥分配实验，本实验设计了一个光信号检测电路，在参考相关设计资料的基础上，采用新型器
件，实现了光信号的高速差分检测．从光检测器件基本原理人手，讨论实验方案，再对设计电路的各个模块进行分析，最后给
ｖｃｓｈｉｈｓｅｄｄｆｒｎｉｌｐｉａｓｇａｅｅｔｎｉａｈｅｅ．Ｓａｔｎｔｈａｉｐｉｃｌｏｐｉｌｉｅ，ｔｅｈｇ —ｐｅｉｅｅｔｔｃｌｉｎｌｔｃｉｃｉｄｆａｏｄｏｓｖｔｒｉｇｗｉｔｅｂｓｒｉｅｆｏｔａｈｃｎｐｃ
光电检测技术是一种非接触测量的高新技术，
将传统的光学技术与现代电子技术相结合，获取是
计思想优化电路结构，用新型器件，采设计出一个适用于连续变量量子密钥分配实验的高速差分光电检测电路．中从基本原理出发，电路设计进行分文对

光电检测技术与系统第二版课程设计

光电检测技术与系统第二版课程设计概述本课程设计旨在通过实践项目，深入了解光电检测技术和系统，并应用所学知识解决实际问题。

本设计将涵盖以下主题：•光电检测的概念和原理•光电检测中常用的器件和传感器•光电检测信号的处理和分析•光电检测系统的设计和实现本设计将分为两个部分：•第一部分：理论研究和实验演示。

•第二部分：实际项目研究和应用案例。

第一部分第一部分分为两个模块：第一模块（理论研究）本模块的目标是深入了解光电检测技术和系统的理论。

学生将学习以下重点内容：•光电检测的基本概念和原理•光电检测中常见的器件和传感器•光电检测信号的处理和分析方法•光电检测系统的设计和实现方法第二模块（实验演示）本模块的目标是让学生通过实验演示深入了解光电检测技术和系统的使用。

学生将学习以下内容：•如何选择和使用适当的光电检测传感器•光电检测信号的处理和分析方法•光电检测系统的设计和实现方法学生将运用已学习的理论知识和实验演示，制作一份光电检测技术的课程报告，该报告的目标是让学生在光电检测技术和系统方面的理解更加深刻。

第二部分第二部分分为两个模块：第一模块（实际项目研究）本模块的目标是让学生通过研究具体的实际项目，深入了解光电检测技术和系统在实际应用中的使用。

学生将研究以下内容：•光电检测技术在现实生活中的应用案例•光电检测技术在现实生活中面临的挑战和问题•光电检测技术的未来发展趋势第二模块（应用案例）本模块的目标是让学生通过应用案例研究，了解光电检测技术和系统在实际情况中的应用。

学生将学习以下内容：•光电检测技术在实际应用中的优势和不足•光电检测技术在不同行业中的应用案例•光电检测系统的设计和实现方法学生将运用已经学到的知识和调查结果，制作一份光电检测技术的应用案例报告，该报告的目标是让学生对光电检测技术在实际应用中有更为深刻的了解。

总结通过本课程设计，学生将学到光电检测技术和系统的基本概念和原理，掌握光电检测中常见的器件和传感器，学会光电检测信号的处理和分析方法，了解光电检测系统的设计和实现方法。

光电检测

第1章概述光电检测技术是光电信息技术的主要技术之一，它主要包括光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息的光电处理技术等。

如用光电方法实现各种物理量的测量，微光、弱光测量，红外测量，光扫描、光跟踪测量，激光测量，光纤测量，图像测量等。

光电检测技术将光学技术与电子技术相结合实现对各种量的测量，他具有如下特点：（1）高精度。

光电测量的精度是各种测量技术中精度最高的一种。

如用激光干涉法测量长度的精度可达0.05μm/m；光栅莫尔条纹法测角可达到；用激光测距法测量地球与月球之间距离的分辨力可达到1m。

（2）高速度。

光电测量以光为媒介，而光是各种物质中传播速度最快的，无疑用光学方法获取和传递信息是最快的。

（3）远距离、大量程。

光是最便于远距离粗寒痹的介质，尤其适用于遥控和遥测，如武器制导、光电跟踪、电视遥测等。

（4）非接触测量。

光照到被测物体上可以认为是没有测量力的，因此也无摩擦，可以实现动态测量，是各种测量方法中效率最高的一种。

（5）寿命长。

在理论上光波是永不磨损的，只要复现性做得好，可以永久的使用。

（6）具有很强的信息处理和运算能力，可将复杂信息并行处理。

用光电方法还便于信息的控制和存储，易于实现自动化，，易于与计算机连接，易于实现只能化。

光电测试技术是现代科学、国家现代化建设和人民生活中不可缺少的新技术，是机、光、电、计算机相结合的新技术，是最具有潜力的信息技术之一。

1.1本课题的前景与意义随着社会科学技术的迅速发展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。

传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。

这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点。

而且安全性能也不是很好。

光电报警就很好的改善了这些方面。

如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。

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。

光电检测课程设计-任务书.doc

设计目标
具体要求为提高相位测距系统精度从接受电路入手进行设计。
本次课题设计要求达到下面所列出的技术参数:
1）主要功能:水平距离测量;
2）激光:对人眼无伤害的安全激光;
3）标准环境下测距范围:1-100m;
4）测距精度:《3mm;
5）显示器:液晶显示;
6）数据传输:RS232串口(标准);
成果形式为实验所得数据。
研究计划
及
进度安排
第15周涉及到的专业课程、专业知识
专业软件
专业课程：光电检测技术，传感器，模拟电路，激光原理。
专业软件：Labview。
光电检测课程设计任务书
2016年12月15日
姓名
赵得胜
班级
学号
130211322
指导教师
张宁
设计题目
相位测距系统的接受电路设计
设计内容
本课程从发射系统和接受系统对相位测距系统总体设计进行了阐述，着重探讨了激光器选择，光电探测器的选择，光电接受电路，放大电路，混频电路等电路的设计，系统采用了激光二极管作为激光发射器，雪崩二极管作为光电探测器并对系统进行误差分析，最后进行总结和发现不足之处。
本课程采用相位法测量距离原理，是利用光发射机发射出一个携带正弦波的光束，再通过光接收机接收经被测物体反射回携带正弦波的光束，只需要测量调制到发射机上的正弦信号与接收机解调出来的正弦信号的相位差，通过此相位差可以计算出要测量的距离。
针对相位法测距系统，主要是着重从接受电路系统进行分析和设计并对由接受系统带来的误差进行分析和提出解决的方法。

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。

光电探测原理实验报告南邮

光电探测原理实验报告南邮摘要:采用四象限探测器作为光电定向实验，学习四象限探测器的工作原理和特性，同时掌握四象限探测器定向的工作方法。

实验中，四象限探测器的四个限区验证了具有完全一样的光学特性，同时四象限的定向具有较良好的线性关系。

关键词:光电定向四象限探测器1、开场白随着光电技术的发展，光电探测的应用也越来越广泛，其中光电定向作为光电子检测技术的重要组成部分，是指用光学系统来测定目标的方位，在实际应用中具有精度高、价格低、便于自动控制和操作方便的特点，因此在光电准直、光电自动跟踪、光电制导和光电测距等各个技术领域得到了广泛的应用。

光电定向方式有扫描式、调制盘式和四象限式，前两种用于连续信号工作方式，后一种用于脉冲信号工作方式。

，由于四象限光电探测器能够探测光斑中心在四象限工作平面的位置，因此在激光准直、激光通信、激光制导等领域得到了广泛的应用［1］. 本光电定向实验装置采用激光器作为光源，四象限探测器作为光电探测接收器，采用目前应用最广泛的`一种光电定向方式现直观，快速定位跟踪目标方位。

定向原理由两种方式完成：1、硬件模拟定向，通过模拟电路进行坐标运算，运算结果通过数字表头进行显示，从而显示出定向坐标；2、软件数字定向，通过AD转换电路对四个象限的输出数据进行采集处理，经过单片机运算处理，将数据送至电脑，由上位机软件实时显示定向结果。

本实验系统就是根据光学雷达和光学制导的原理而设计的，利用其光电系统可以轻易、间接地测定目标的方向。

使用650nm激光器搞光源，用四象限探测器表明光源方向和强度。

通过实验，可以掌控四象限光电探测器原理，并观测至红外红外线电磁辐射至四象限探测器上的边线和强度变化。

并利用实验仪展开设计性实验等内容，将光学定向应用领域至各领域中[2]。

2、实验原理2.1、系统了解光电定向是指用光学系统来测定目标的方位，在实际应用中具有精度高、价格低、便于自动控制和操作方便的特点，因此在光电准直、光电自动跟踪、光电制导和光电测距等各个技术领域获得了广为的应用领域。

光电检测技术与系统教学设计

光电检测技术与系统教学设计背景随着科技的迅猛发展，光电检测技术在许多领域中得到了广泛应用，如生物医药、环保、新材料等。

因此，掌握光电检测技术成为了现代科技人才必须的一项基本技能。

在高等教育中，培养学生的光电检测技术需要通过实践教学来实现，才能更好地逐步掌握和应用。

光电检测技术与系统教学设计是一项必不可少的工作，为学生提供了更好的学习和实践机会，也促进了教育教学改革的进展。

教学目标本次教学设计旨在培养学生的光电检测技术与系统应用能力，让学生了解光电检测技术的基本原理和应用，了解光电检测系统的主要组成部分，以及光电检测技术在各种领域中的应用情况。

教学内容1. 光电检测技术基础•光的本质及其与物质的相互作用•光学基础和光电探测器原理•光电检测器的种类和特点•光电元器件和微光测量2. 光电检测系统•光电检测系统的基本组成和原理•光电检测系统的设计和调试•光电检测系统在各个领域中的应用3. 实践操作•光电检测器的基本使用方法•光电检测系统的实际操作•常用光电检测器的测量试验及结果分析教学方法本次课程的主要教学方法为理论讲授与实践操作相结合。

通过理论讲解和实验操作让学生更好地掌握光电检测技术和系统，让学生在实验中发现问题，分析问题，解决问题的能力。

教学评价本次教学的评价主要是以学生的课堂出勤率、课程参与度和实践操作成绩综合评价。

学生必须在参加实践操作，完成实验报告，并按时提交。

同时，教师也将为学生提供充足的实验室时间，为学生有出色成果提供机会。

教学资源本次光电检测技术与系统教学使用的设备资源如下：•光电检测器•激光器•光电探测器同时，还需要配备实验室的常规设备，如电脑、投影仪等。

总结光电检测技术与系统是一门在实践中不断发展和创新的学科，学生应当深入理解其原理和应用，掌握光电检测技术和系统设计。

通过教学设计实践，教育教学将能更好地促进学生的能力发展，培养具有实际应用能力的工程技术人员。

光电检测技术论文光电检测技术相关论文

光电检测技术论文光电检测技术相关论文浅议光电检测技术在仪器中的作用摘要：随着现代精密测量技术的发展，光电检测技术在仪器检测中起到的作用也越来越明显。

然而，在目前的测控技术与仪器专业体系中，光电检测技术的重要性并没有得到足够的重视，本文首先介绍了现代精密测量技术的发展现状，随之介绍了光电检测技术的基本内容及其面临的问题，最后提出应当突出光电检测技术的重要性，使之在测控技术在仪器中有重要地位，这对于培养具有创新能力和前瞻意识的高素质人才具有良好的促进作用。

关键词：光电检测技术;精密测量技术1、概论世界已进入信息时代，人们在利用信息的过程中，首先要解决的就是获取可靠的信息，因此传感器技术越来越受到人们的重视。

而随着传感器技术的发展，传感器所要面向的应用范围从纳米尺度到天文尺度两段都在不断扩展，精密测量技术已经得到了越来越多的研究和重视，这就使得作为现代精密测量的核心技术的光电检测技术的重要性与日俱增，因为传统的检测方法已经无法满足这些工作条件下的特殊要求。

因此，光电检测技术的教学和研究已越来越受到国内为高等院校、科研机构和相关企业的重视。

现在一起科学技术是机械、光学、电学、计算机以及控制技术的综合化，光、机、电、算一体化已经成为仪器发展的趋势。

传感器的微型化、纳米技术的发展，也对现代精密测量技术提出了越来越高的要求。

在这种情况下，光电检测技术的重要性越来越明显。

然而，在目前的测控技术月仪器体系中，光电检测技术的重要性并没有得到足够的重视。

本文首先介绍了现代精密测量技术的发展现状，随之介绍了光电检测技术的基本内容及其面临的问题，最后提出应当突出光电检测技术的重要性，使之在测控技术与仪器专业体系中占有重要地位，这对培养具有创新能力和前瞻意识的高素质人才具有良好的促进作用。

2、现代精密测量技术的发展现状现代精密测量技术是一门集光学、电子、传感器、图像、制造机计算机技术为一体的综合性交叉学科，涉及广泛的学科领域，它的发展需要众多相关学科的支持。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

光电检测技术
实验报告
题目：光电报警系统的设计和制作学院：仪器科学与光电工程学院专业：测控技术与仪器
班级：
学生姓名：
指导老师：
实验三光电报警系统的设计和制作
一、设计任务
红外报警器系统的原理框图如图1所示。

由红外光源发出的红外辐射被红外探测器接收，红外辐射信号变为电信号，经信号放大和处理电路后送报警电路。

系统分成发送和接收两部分，分开放置。

当没有人和物体进入这两部分之间，红外辐射没有被阻挡时，报警处于不报警状态。

一旦有人或物体进入这两部分之间。

红外辐射被阻挡，报警器立即翻转到报警状态。

图1 红外报警器系统原理框图
二、设计方案
（1）发射端电路
用NE555组成振荡器来驱动发光管，NE555构成多谐振荡器原题图如图2所示。

下面对照电路图简述其工作原理及参数选择。

图2 多谐振荡器
注：1地 GND 2触发 3输出 4复位 5控制电压 6门限(阈值) 7放电 8电源电压Vc
当3脚为高电平（略低于Vc 时），输出电压将通过R1对C1充电。

A 点电压按指数规律上升，时间常数为R1C1。

当A 点电压上升到上限阙值电压（约2Vc/3时），定时器输出翻转成低电平
555振荡电路红外发射信号放大红外接收比较报警输出
红外光
（略大于0V）。

这时，A点电压将随C1放电而按指数规律下降。

当A点下降到下限阙值电压（约Vc/3）时，定时器输出变成高电平，调整R2的阻值得到严格的方波输出。

用NE555组成振荡器来驱动发光管时，要注意发光管上串联一个限流电阻。

使输出电流小于或等于发光管的最大正向电流
F
I。

若振荡器输出电压为Vo，则
限流电阻R取值为F F
O I V
V R -
≥。

如果限流电阻低于上述公式所得值，或未加限流电阻，则会造成发光管和定时器烧毁。

D2
LED
图3 振荡发射电路原理图
（2）光电检测、比较报警电路
D4
LED
R8
500
图4 光电检测放大器电路原理图比较报警电路的设计利用光敏二极管的反向特性，当接收到光信号时，光敏二极管导通良好，产生电压，放大器即可对信号处理；当没有接收到光信号时，光敏二极管截止，放大器的同相端电压几乎为0。

利用1/2LF353构成的光放大器，如图所示。

用1/2LF353构成一个比较放大器。

放大器的正端加2V左右偏压，负端加信号电压。

当光线未阻断时，从主放大器来的交流信号经二极管检波电路，再经低通滤波器后得到直流电压，使后面的放大器负载输入端电位大于（或等于）正输入端电位。

则放大器输出电压近似为0，LED管截止，不发光。

当光线被阻断时，信号消失，光放大器只有正端加正电压，输出为正电压，LED指示管导通发出黄色光以示报警。

电阻R8是LED限流电阻。

三、调试过程及结果
（1）调试的过程
①检查用到的集成电路的电源端的电压是否正常（+5V、-5V、GND）注意面包板的是否接收良好，如果断路，用导线连接。

②测量NE555电路的输出端(第3脚为输出端），看是否有振荡波形输出（矩形波），如果没有，说明振荡电路有故障。

③测量光电二极管的两端看是否接收到信号（用示波器查看LF353的第2脚和第5脚信号），如果发射正常时没有信号，检查光电二极管是否处于反向偏置状态或者损坏。

④检测光电放大器的输出波形，确定这级的正确性。

⑤看比较报警电路的反向端的电压在光线阻挡和无阻挡的时候是否正常。

⑥测量输出是否正常。

（2）调试结果
根据各关键节点的理论计算，逐步判断各关键节点的参数是否符合设计要求。

本设计中的关键节点有如下几个：555芯片3脚电压（输出电压）、放大器输出电压、比较器输出电压。

以上各关键节点的电压测试数据分别如图5-图8所示。

图5 NE555芯片3脚输出波形图图6 放大器输出电压波形图
图7 比较器输出电压1 图8 比较器输出电压2
四、实验总结
通过本次光电设计实验，使我对光电知识的实际应用有了更深刻的理解和体会，这次课程设计，不仅提高了我的动手能力,使我对设计的整个流程有了一定的了解，更使我了解光电知识应用的广泛性和前景。

此次设计使得我清楚了一项设计的整体流程：明确设计要求，功能及功能模块的设计，查阅相关资料和确定元器件，电路连接、调试、调整改进与检查，电路成型，总结。

电路的连接和调试极大的提高了我的动手实践能力，这也是目前我最缺乏的。

调试过程中，使我明白动手的重要性，实践出真知。

总之，这次设计，使我认识到了自己知识的局限性，培养了我们的动手能力，并使我们体会到了成功的感觉，对我们今后的学习起到了极大的促进作用。

四、附录
（1）光电报警原理图
U1NE555
OUT
3
RST 4VCC 8G N D
1
CV 5TRG 2THR 6DSCHG 7
C3104
+5V
C1104
R1
5.7K
R25.7K
R3
100
-
+U2A LF353
321
8
4
-+U2B LF353
56
78
4
+5V
-5V
-5V
R7
1K
R4100K
C2104
R52.2K
R65.7K
+5V
D32CU2B
-5V
+5V
D14007
附图 1
（2）课程设计实物图
红外发射电路红外接收及报警电路
附图 2
（3）元器件清单
器件名称规格单位数量
NE555 NE555 个 1
LF353 LF353 个 1 红外发光二极管BT401 个 1
光电二极管2CU2B 个 1
整流二极管4007 个 1 电容104 个 2 发光二极管LED 普遍发光二极管LED 个 1 电阻 5.6K 个 3
电阻100 个 1
电阻 2.2K 个 1
电阻100K 个 1
电阻1K 个 1
电阻500 个 1
附表 1。