红外通信特性实验仪.doc
红外物理特性及应用实验
红外物理特性及应用实验波长范围在0.75~1000微米的电磁波称为红外波,对红外频谱的研究历来是基础研究的重要组成部分。
对原子与分子的红外光谱研究,帮助我们洞察它们的电子,振动,旋转的能级结构,并成为材料分析的重要工具。
对红外材料的性质,如吸收、发射、反射率、折射率、电光系数等参数的研究,为它们在各个领域的应用研究奠定了基础。
【实验目的】1、 了解红外通信的原理及基本特性。
2、 了解部分材料的红外特性。
3、 了解红外发射管的伏安特性,电光转换特性。
4、 了解红外发射管的角度特性。
5、 了解红外接收管的伏安特性。
【实验原理】 1、红外通信在现代通信技术中,为了避免信号互相干扰,提高通信质量与通信容量,通常用信号对载波进行调制,用载波传输信号,在接收端再将需要的信号解调还原出来。
不管用什么方式调制,调制后的载波要占用一定的频带宽度,如音频信号要占用几千赫兹的带宽,模拟电视信号要占用8兆赫兹的带宽。
载波的频率间隔若小于信号带宽,则不同信号间要互相干扰。
能够用作无线电通信的频率资源非常有限,国际国内都对通信频率进行统一规划和管理,仍难以满足日益增长的信息需求。
通信容量与所用载波频率成正比,与波长成反比,目前微波波长能做到厘米量级,在开发应用毫米波和亚毫米波时遇到了困难。
红外波长比微波短得多,用红外波作载波,其潜在的通信容量是微波通信无法比拟的,红外通信就是用红外波作载波的通信方式。
红外传输的介质可以是光纤或空间,本实验采用空间传输。
2、红外材料光在光学介质中传播时,由于材料的吸收,散射,会使光波在传播过程中逐渐衰减,对于确定的介质,光的衰减dI 与材料的衰减系数α ,光强I ,传播距离dx 成正比:dI Idx α=- (1)对上式积分,可得:Lo I I e α-= (2)上式中L 为材料的厚度。
材料的衰减系数是由材料本身的结构及性质决定的,不同的波长衰减系数不同。
普通的光学材料由于在红外波段衰减较大,通常并不适用于红外波段。
实验报告红外线的特性与应用
实验报告红外线的特性与应用实验报告:红外线的特性与应用引言红外线是一种在电磁波频谱中的无形辐射,具有独特的特性和广泛的应用。
本实验旨在探究红外线的产生机制、传播特性和应用领域,以及相关实验方法与实验结果的分析。
通过这次实验,我们将更深入地了解红外线的特性,并展望其在日常生活和科学技术领域的应用前景。
一、实验目的本实验的主要目的是通过实际操作,探究以下内容:1. 红外线的产生机制;2. 红外线的传播特性;3. 红外线在不同应用领域中的具体应用。
二、实验仪器与材料1. 一台红外线辐射源;2. 一台红外线接收器;3. 红外线传感器;4. 适当数量的导线;5. 一台示波器。
三、实验步骤1. 将红外线辐射源放置在合适的位置,接通电源并将其加热至一定温度。
2. 使用导线将红外线接收器与示波器连接,并将红外线接收器放置在辐射源的射线方向上。
3. 打开示波器,并调整相应参数以观察红外线信号的变化。
4. 将红外线接收器移动到不同的位置,观察并记录红外线信号的变化情况。
5. 将红外线接收器遮挡,观察并记录相关数据。
6. 根据实验结果,分析并总结红外线的特性和应用场景。
四、实验结果与分析通过本次实验,我们观察到以下实验结果:1. 红外线辐射源加热后,红外线信号强度增加,示波器显示的波形相应增高。
2. 红外线信号的强度随着距离的增加而逐渐减弱,说明红外线的传播存在衰减现象。
3. 当红外线接收器遭遇遮挡物时,信号强度会出现明显的下降。
4. 红外线能够穿透某些材料,如玻璃表面,但被特定材料阻挡,如金属。
根据我们的实验结果,可以得出以下结论:1. 红外线是电磁波的一种,其波长范围在可见光的波长范围之上;2. 红外线的强度与辐射源的温度相关,温度越高,辐射强度越大;3. 红外线的传播存在衰减现象,距离远离辐射源,信号强度逐渐减弱;4. 红外线能够穿透某些材料,而被其他材料阻挡。
五、红外线的应用1. 遥控器:利用红外线的特性,将遥控信号转化为红外线信号发送给电子设备,实现遥控功能。
红外物理特性及应用实验
红外物理特性及应用实验波长范围在0.75~1000微米的电磁波称为红外波,对红外频谱的研究历来是基础研究的重要组成部分。
对原子与分子的红外光谱研究,帮助我们洞察它们的电子,振动,旋转的能级结构,并成为材料分析的重要工具。
对红外材料的性质,如吸收、发射、反射率、折射率、电光系数等参数的研究,为它们在各个领域的应用研究奠定了基础。
【实验目的】1、 了解红外通信的原理及基本特性。
2、 了解部分材料的红外特性。
3、 了解红外发射管的伏安特性,电光转换特性。
4、 了解红外发射管的角度特性。
5、 了解红外接收管的伏安特性。
【实验原理】 1、红外通信在现代通信技术中,为了避免信号互相干扰,提高通信质量与通信容量,通常用信号对载波进行调制,用载波传输信号,在接收端再将需要的信号解调还原出来。
不管用什么方式调制,调制后的载波要占用一定的频带宽度,如音频信号要占用几千赫兹的带宽,模拟电视信号要占用8兆赫兹的带宽。
载波的频率间隔若小于信号带宽,则不同信号间要互相干扰。
能够用作无线电通信的频率资源非常有限,国际国内都对通信频率进行统一规划和管理,仍难以满足日益增长的信息需求。
通信容量与所用载波频率成正比,与波长成反比,目前微波波长能做到厘米量级,在开发应用毫米波和亚毫米波时遇到了困难。
红外波长比微波短得多,用红外波作载波,其潜在的通信容量是微波通信无法比拟的,红外通信就是用红外波作载波的通信方式。
红外传输的介质可以是光纤或空间,本实验采用空间传输。
2、红外材料光在光学介质中传播时,由于材料的吸收,散射,会使光波在传播过程中逐渐衰减,对于确定的介质,光的衰减dI 与材料的衰减系数α ,光强I ,传播距离dx 成正比:dI Idx α=- (1)对上式积分,可得:Lo I I e α-= (2)上式中L 为材料的厚度。
材料的衰减系数是由材料本身的结构及性质决定的,不同的波长衰减系数不同。
普通的光学材料由于在红外波段衰减较大,通常并不适用于红外波段。
红外通信原理和应用
第一章绪论§1.1 红外线公元1666年,艾萨克·牛顿发现光谱并测量出400nm~700nm是可见光的波长。
1800年4月24日,英国伦敦皇家学会威廉·赫歇尔发表太阳光在可见光谱的红光之外还有一种不可见的延伸光谱,具有热效应。
他所使用的方法很简单,用一支温度计测量经过棱镜分光后的各色光线温度,由紫到红,发现温度逐渐增加。
当温度计放到红光以外的部份,温度仍持续上升,从而断定有红外线的存在。
红外线(Infrared Radiation),俗称红外光,是波长介乎微波与可见光之间的电磁波,波长在770纳米至1毫米之间,在光谱上位于红色光外侧,具有很强热效应,并易于被物体吸收,通常被作为热源。
国际照明委员会 (CIE)建议将红外线区分为三个类别[1]:即红外线—A(700nm—1400nm)、红外线—B(1400—3000)和红外线—C(3µm—1mm)。
我们平常所说的近、中、远红外是指ISO20473[2]关于红外线的分类,它将红外线分为近红外(NIR,波长0.78—3µm)、中红外(MIR,波长3—50µm)和远红外(FIR,波长50—1000µm)。
§1.2 通信基本原理§1.2.1通信的基本概念我们现在所说的通信是指狭义的通信,即信息的传递。
是指由一地向另一地进行信息的传输与交换,其目的是传输消息。
然而,通信在人类实践过程中随着社会生产力的发展对传递消息的要求不断提升,使得人类文明不断进步。
在各种各样的通信方式中,利用“电”来传递消息的通信方法称为电信(Telecommunication),这种通信具有迅速、准确、可靠等特点,且几乎不受时间、地点、空间、距离的限制,因而得到了飞速发展和广泛应用。
§1.2.2通信系统的组成和分类1、通信系统的组成图1.1 通信系统基本模型图1.1显示的是通信系统的基本模型。
红外通信基础实验报告
一、实验目的1. 理解红外通信的基本原理和特性。
2. 掌握红外通信系统的组成及工作流程。
3. 学习红外通信发射和接收模块的原理与应用。
4. 通过实验验证红外通信的有效性和抗干扰能力。
二、实验原理红外通信是一种利用红外线作为载波,进行信息传输的通信方式。
其原理是利用红外发射器将信息调制到红外线载波上,通过红外线传输到接收器,接收器再将红外线解调还原为原始信息。
红外通信具有以下特点:1. 频率较高,抗干扰能力强。
2. 传输距离较短,适用于近距离通信。
3. 保密性好,不易被窃听。
4. 传输速率较低,适用于低速数据传输。
红外通信系统主要由红外发射器、红外接收器、调制器、解调器等组成。
三、实验器材1. 红外发射模块2. 红外接收模块3. 信号源4. 双踪示波器5. 连接线6. 电源四、实验步骤1. 搭建实验电路将红外发射模块、红外接收模块、信号源、双踪示波器和电源连接起来,形成一个完整的红外通信实验电路。
2. 发送端实验(1)打开信号源,设置频率为38kHz,输出电压为5V。
(2)将信号源输出端连接到红外发射模块的输入端。
(3)打开双踪示波器,将探头分别连接到红外发射模块的输出端和信号源输出端。
(4)观察双踪示波器上的波形,验证红外发射模块是否正常工作。
3. 接收端实验(1)将红外接收模块的输出端连接到双踪示波器的输入端。
(2)打开红外发射模块,观察双踪示波器上的波形,验证红外接收模块是否正常工作。
4. 通信实验(1)将红外发射模块和红外接收模块放置在通信距离内。
(2)打开红外发射模块,发送信号。
(3)观察红外接收模块接收到的信号,验证红外通信的有效性。
5. 抗干扰实验(1)在红外通信路径上设置干扰源,如灯光、无线电波等。
(2)观察红外通信效果,验证红外通信的抗干扰能力。
五、实验结果与分析1. 通过实验验证了红外发射模块和红外接收模块的正常工作。
2. 通过通信实验验证了红外通信的有效性。
3. 通过抗干扰实验验证了红外通信的抗干扰能力。
红外通信原理实验报告
一、实验目的通过本次实验,掌握红外通信的基本原理,了解红外通信系统的工作流程,学会使用红外发射和接收模块进行数据传输,并能够分析红外通信的优缺点。
二、实验原理红外通信是利用红外线传输信息的通信方式,其原理是将要传输的信息(如数字信号、模拟信号等)调制到一定频率的红外载波上,通过红外发射管发射出去,接收端接收红外信号,解调出原始信息。
1. 红外发射原理红外发射器主要由红外发射管、驱动电路、调制电路等组成。
驱动电路将信号放大后驱动红外发射管,调制电路将信号调制到一定频率的红外载波上。
2. 红外接收原理红外接收器主要由红外接收管、放大电路、检波电路、解调电路等组成。
放大电路将接收到的微弱信号放大,检波电路将调制信号中的原始信息提取出来,解调电路将提取出的信息解调为原始信号。
3. 红外通信系统红外通信系统由红外发射器和红外接收器组成,两者之间通过红外线进行信息传输。
系统工作流程如下:(1)信息编码:将原始信息编码为二进制信号。
(2)调制:将编码后的二进制信号调制到一定频率的红外载波上。
(3)发射:通过红外发射管将调制后的信号发射出去。
(4)接收:通过红外接收管接收发射的信号。
(5)解调:将接收到的信号解调为原始信息。
(6)信息处理:对解调后的信息进行处理,如显示、存储等。
三、实验器材1. 红外发射模块2. 红外接收模块3. 51单片机4. 信号源5. 电源6. 接线板7. 实验台四、实验步骤1. 连接红外发射模块和51单片机,将信号源输出信号连接到单片机的输入端。
2. 编写程序,实现信号编码、调制、发射等功能。
3. 连接红外接收模块,将接收到的信号输入到单片机的输入端。
4. 编写程序,实现信号接收、解调、信息处理等功能。
5. 检查实验结果,观察红外通信系统的性能。
五、实验结果与分析1. 通过实验,成功实现了红外通信系统的基本功能。
2. 红外通信具有以下优点:(1)传输速度快,抗干扰能力强。
(2)成本低,易于实现。
红外通信特性实验
红外通信特性实验实验目的:1. 了解红外通信原理、特性和应用。
2. 学习应用红外通信芯片进行通信的方法。
3. 掌握基于红外通信的数据传输的相关技术。
4. 熟悉通信信道的特点,了解信道中存在的干扰和损耗的情况。
实验原理:红外通信技术是利用红外线在空间中传输信息的一种通信方式。
在通讯中,发送和接收的双方通过红外光发射和接收芯片来实现数据传输。
红外光通信的特点是速度快,可靠性高,而且安全性好。
红外光的传输距离一般在10米以内,超过10米则受到环境干扰,传输距离也会受到限制。
红外通信的应用有很多,如家用遥控器、手机红外线通信、红外线测距、红外线遥控电动玩具等等。
实验设备:1. 红外光发射器模块2. 红外光接收器模块3. 篮球飞盘模型4. Arduino单片机5. 杜邦线实验步骤:1. 将红外通信发射模块和红外通信接收模块连接到Arduino单片机中。
2. 编写控制程序,在程序中指定红外发射器发射的频率和时间,以及接收器接收的数据,并进行数据解码、校验。
3. 将篮球飞盘模型放置在远离发射器和接收器的位置,然后放置一个障碍物,观察是否能接收到发送的信号,记录有无信号的情况。
4. 更改发送的红外光的频率和时间,重新测试。
5. 分析实验数据,总结红外通信技术的优缺点以及应用。
实验结果:通过实验发现,红外光通信距离短,但速度快,适合于部分需求高速通信和区域内数据传输的场合。
而且由于其信号传输的特性,设备之间的通信私密性较高,不容易受到干扰和攻击。
然而,红外通信技术也存在一些缺点,如传输距离受限、信号干扰易受到环境影响等。
因此,在应用红外通信技术时,需要注意这些问题,选择合适的通信距离和环境以保证通信的良好运行。
红外通信特性实验
一
和物 体绝 对温度 之 间 的关 系遵从 普 朗克定 律 。红 外线 有较 强 的穿透 能力 , 通 过 云 雾 或充 满 悬 浮 粒
子 的介质 时 , 不 易被 散 射 、 损 耗 少 。 因此 在 遥感 、
两边 积分 , 可得 : ,一 J 。 e -
见 的光线 。任何 物体 , 只要 它 的温 度 高 于绝 对 零
度( 一 2 7 3。 C) , 就 会有 红外 线 向周 围空 间辐 射 。红 外线 的波 长范 围 大 致 在 0 . 7 6 ~1 0 0 0 m 的 范 围
波通信无法比拟的, 红外通信就是用红外作载波 的通信方式 。红外传输 的介质可 以是光纤或 空 间, 本实 验采用 空 间传输 _ 3 ] 。
收 稿 日期 : 2 0 1 3 — 0 6 1 2
图1 光 垂 直 入 射 材 料
材料 的衰减 系数 是 由材料本 身 的结构 和特 性 决定 的 , 不 同波 长 的衰减 系数不 同。 通常并 不适 用 于红 外波 段 。 常用 的红外材 料有 , 石 英 晶体 及 石英
红外通信特性 实验
管就是 —个 由 P型和 N型半导体组合成 的二极管 。 例如 将 砷 化镓 ( Ga As ) 分别 掺 杂 到 P型 和 N 型半 导 体 区 域 , 把 P 区 和 N 区结 合 后 形 成 P N
1 . 3 发光 二极 管和 调制 电路 1 . 3 . 1 红外 发光 二极 管
红外通信的光源为半导体激光器或发光二极
管, 本实 验采 用 发 光 二 极 管 。发光 二极 管 是 少 数 载流子在 P N结区的注入与 复合而产生 的一种结 型
实验红外物理特性及应用实验
透射光强与入射光强之比为:
(5)
原则上,测量出I0、IR、IT,联立(4)、(5)两式,可以求出R与α.下面讨论两种特殊情况下求R与α .5PCzV。
对于衰减可忽略不计地红外光学材料,α =0,e–αL=1,此时,由(4)式可解出:
(6)
对于衰减较大地非红外光学材料,可以认为多次反射地光线经材料衰减后光强度接近零,对图1中地反射光线与透射光线都可只取第一项,此时:jLBHr。
调节电压源,改变发射管电流,记录发射电流与接收器接收到地光功率(与发射光功率成正比).将发射系统显示窗口切换倒“正向偏压”,记录与发射电流对应地发射管两端电压.1nowf。
改变发射电流,将数据记录于表2中.(注:仪器实际显示值可能无法精确地调节到表2中设定值,应按实际调节地发射电流数值为准)fjnFL。
对衰减严重地材料,用(7)式计算反射率,(8)式计算衰减系数,(9)式计算折射率.
2、发光二极管地伏安特性与输出特性测量
将红外发射器与接收器相对放置,连接电压源输出到发射模块信号输入端2,微调接收端受光方向,使显示值最大.将发射系统显示窗口设置为“发射电流”,接收系统显示窗口设置为“光功率计”.NrpoJ。
图3,图4分别为发光二极管地伏安特性与输出特性.从图3可见,发光二极管地伏安特性与一般地二极管类似.从图4可见,发光二极管输出光功率与驱动电流近似呈线性关系.这是因为:驱动电流与注入PN结地电荷数成正比,在复合发光地量子效率一定地情况下,输出光功率与注入电荷数成正比.dvzfv。
发光二极管地发射强度随发射方向而异.方向地特性如图5,图5地发射强度是以最大值为基准,当方向角度为零度时,其发射强度定义为100%.当方向角度增大时,其放射强度相对减少,发射强度如由光轴取其方向角度一半时,其值即为峰值地一半,此角度称为方向半值角,此角度越小即代表元件之指向性越灵敏.rqyn1。
63红外物理特性及应用实验讲义
红外物理特性及应用实验波长范围在~1000微米的电磁波称为红外波,对红外频谱的研究历来是基础研究的重要组成部分。
对原子与分子的红外光谱研究,帮助我们洞察它们的电子,振动,旋转的能级结构,并成为材料分析的重要工具。
对红外材料的性质,如吸收、发射、反射率、折射率、电光系数等参数的研究,为它们在各个领域的应用研究奠定了基础。
【实验目的】1、 了解红外通信的原理及基本特性。
2、 了解部分材料的红外特性。
3、 了解红外发射管的伏安特性,电光转换特性。
4、 了解红外发射管的角度特性。
5、 了解红外接收管的伏安特性。
【实验原理】 1、红外通信在现代通信技术中,为了避免信号互相干扰,提高通信质量与通信容量,通常用信号对载波进行调制,用载波传输信号,在接收端再将需要的信号解调还原出来。
不管用什么方式调制,调制后的载波要占用一定的频带宽度,如音频信号要占用几千赫兹的带宽,模拟电视信号要占用8兆赫兹的带宽。
载波的频率间隔若小于信号带宽,则不同信号间要互相干扰。
能够用作无线电通信的频率资源非常有限,国际国内都对通信频率进行统一规划和管理,仍难以满足日益增长的信息需求。
通信容量与所用载波频率成正比,与波长成反比,目前微波波长能做到厘米量级,在开发应用毫米波和亚毫米波时遇到了困难。
红外波长比微波短得多,用红外波作载波,其潜在的通信容量是微波通信无法比拟的,红外通信就是用红外波作载波的通信方式。
红外传输的介质可以是光纤或空间,本实验采用空间传输。
2、红外材料光在光学介质中传播时,由于材料的吸收,散射,会使光波在传播过程中逐渐衰减,对于确定的介质,光的衰减dI 与材料的衰减系数α ,光强I ,传播距离dx 成正比:dI Idx α=- (1)对上式积分,可得:Lo I I e α-= (2)上式中L 为材料的厚度。
材料的衰减系数是由材料本身的结构及性质决定的,不同的波长衰减系数不同。
普通的光学材料由于在红外波段衰减较大,通常并不适用于红外波段。
实验报告红外线的特性与应用
实验报告红外线的特性与应用实验报告:红外线的特性与应用一、引言红外线是一种电磁波,其波长在 076 微米至 1000 微米之间。
红外线在我们的日常生活和众多领域中都有着广泛的应用,从遥控器到医疗诊断,从安防监控到工业生产,红外线技术发挥着重要的作用。
为了更深入地了解红外线的特性和应用,我们进行了一系列实验。
二、红外线的特性(一)热效应红外线的最显著特性之一就是其热效应。
当红外线照射到物体上时,会引起物体分子的振动和转动,从而使物体温度升高。
这一特性在红外加热、红外理疗等方面得到了广泛应用。
(二)穿透能力红外线具有一定的穿透能力,但不同波长的红外线穿透能力有所差异。
例如,短波长的红外线穿透力较弱,而长波长的红外线则能够穿透一些较薄的物质。
(三)反射和折射红外线如同可见光一样,在遇到不同介质的界面时会发生反射和折射。
这一特性在红外光学系统中有着重要的应用。
(四)频谱特性红外线的频谱范围较宽,不同波长的红外线具有不同的特性和应用。
三、实验设备与材料(一)红外发射源使用了红外发光二极管作为红外发射源,能够稳定地发射特定波长的红外线。
(二)红外探测器采用了热释电红外探测器和光电二极管探测器,用于检测红外线的强度和波长。
(三)光学元件包括透镜、反射镜等,用于对红外线进行聚焦、反射和折射。
(四)实验样品准备了不同材质和厚度的物体,如塑料、玻璃、纸张等,以研究红外线的穿透特性。
四、实验过程与结果(一)红外线热效应实验将红外发光二极管对准一块金属片,经过一段时间后,用温度计测量金属片的温度升高情况。
结果发现,金属片的温度明显升高,证明了红外线的热效应。
(二)红外线穿透实验分别用不同波长的红外线照射不同材质和厚度的物体,观察在另一侧探测器接收到的红外线强度。
实验发现,短波长红外线难以穿透较厚的物体,而长波长红外线能够穿透一些较薄的塑料和纸张。
(三)红外线反射和折射实验通过改变红外线入射角度和使用不同折射率的介质,观察红外线的反射和折射情况。
实验二十一 红外发射接收实验(最全)word资料
实验二十一红外发射接收实验(最全)word资料实验二十一红外发射接收实验一、实验目的了解红外通信知识,掌握红外数据收发的电路、编解码的编程方法。
二、实验内容根据系统提供的红外收发电路,单片机一方面从发送端发出数据,一方面从接收端接收数据,并比较收到的数据与发送的是否一致。
三、实验要求按实验内容编写程序,并在实验仪上调试和验证。
四、实验说明在很多单片机应用系统中,常常利用非电信号(如光信号、超声波信号等)传送控制信息和数据信息,以实现遥控或遥测的功能。
红外通信具有控制简单、实施方便、传输可靠性高的特点,是一种较为常用的通信方式。
实现单片机系统红外通信的关键在于红外接口电路的设计以及接口驱动程序的设计。
1.红外通信的基本原理红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体,即通信信道。
发送端采用脉时调制(PPM)方式,将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列,并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去;接收端将接收到的光脉转换成电信号,再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调,还原为二进制数字信号后输出。
2.红外发送器红外发送器电路包括脉冲振荡器、驱动管Q1和Q2、红外发射管Q3等部分。
其中脉冲振荡器由2206组成,用以产生38kHz的脉冲序列作为载波信号;红外发射管Q3用来向外发射950nm的红外光束。
红外发送器的工作原理为:串行数据由单片机的串行输出端DATA送出并驱动Q1管,数位“0”使Q1管导通,通过Q2管调制成38kHz的载波信号,并利用红外发射管Q3以光脉冲的形式向外发送。
数位“1”使Q1管截止,红外发射管Q3不发射红外光。
若传送的波特率设为1200bps,则每个数位“0”对应32个载波脉冲调制信号的时序,如图21-1所示。
图21-1 调制信号时序图3.红外接收器红外接收电路选用专用红外接收模块。
该接收模块是一个三端元件,使用单电源+5V电源,具有功耗低、抗干扰能力强、输入灵敏度高、对其它波长(950nm以外)的红外光不敏感的特点,其内部结构框图如图21-2所示。
红外线实验报告(3篇)
第1篇一、实验题目红外线辐射特性研究二、实验目的1. 了解红外线的产生原理及其特性。
2. 掌握红外线检测的基本方法。
3. 通过实验验证红外线在不同介质中的传播特性。
4. 分析红外线在工业、医疗、军事等领域的应用。
三、实验原理红外线是一种波长介于可见光和微波之间的电磁波,其波长范围在0.78μm至1mm 之间。
红外线具有明显的热效应,可被物体吸收并转化为热能。
红外线检测技术广泛应用于各种领域,如红外线热成像、红外线通信、红外线遥感等。
本实验主要利用红外线辐射特性,通过测量红外线在不同介质中的传播距离、强度变化等,来研究红外线的辐射特性。
四、实验器材1. 红外线发射器2. 红外线接收器3. 光电传感器4. 数据采集器5. 红外线滤光片6. 玻璃、塑料、金属等不同介质样品7. 电源8. 仪器支架五、实验步骤1. 将红外线发射器、接收器、光电传感器等设备安装好,并确保其稳定运行。
2. 分别在空气、玻璃、塑料、金属等不同介质中设置实验路径,并确保红外线传播路径的直线性。
3. 利用数据采集器实时记录红外线接收器接收到的信号强度,并计算不同介质中的红外线传播距离。
4. 改变红外线发射器与接收器之间的距离,记录不同距离下的红外线传播强度。
5. 在不同介质中添加红外线滤光片,观察滤光片对红外线传播的影响。
六、实验结果与分析1. 不同介质中的红外线传播距离:实验结果显示,红外线在空气、玻璃、塑料、金属等介质中的传播距离依次减小。
这是由于不同介质的折射率不同,导致红外线在介质中传播速度发生变化。
2. 红外线传播强度:实验结果显示,随着红外线发射器与接收器之间距离的增加,红外线传播强度逐渐减弱。
这是由于红外线在传播过程中能量逐渐耗散。
3. 红外线滤光片对传播的影响:实验结果显示,红外线滤光片对红外线传播有明显的筛选作用,只允许特定波长的红外线通过。
这说明红外线具有选择性。
七、实验总结通过本次实验,我们了解了红外线的产生原理及其特性,掌握了红外线检测的基本方法。
红外物理特性及应用实验讲义
红外物理特性及应用实验波长范围在~1000微米的电磁波称为红外波,对红外频谱的研究历来是基础研究的重要组成部分。
对原子与分子的红外光谱研究,帮助我们洞察它们的电子,振动,旋转的能级结构,并成为材料分析的重要工具。
对红外材料的性质,如吸收、发射、反射率、折射率、电光系数等参数的研究,为它们在各个领域的应用研究奠定了基础。
【实验目的】1、 了解红外通信的原理及基本特性。
2、 了解部分材料的红外特性。
3、 了解红外发射管的伏安特性,电光转换特性。
4、 了解红外发射管的角度特性。
5、 了解红外接收管的伏安特性。
【实验原理】 1、红外通信在现代通信技术中,为了避免信号互相干扰,提高通信质量与通信容量,通常用信号对载波进行调制,用载波传输信号,在接收端再将需要的信号解调还原出来。
不管用什么方式调制,调制后的载波要占用一定的频带宽度,如音频信号要占用几千赫兹的带宽,模拟电视信号要占用8兆赫兹的带宽。
载波的频率间隔若小于信号带宽,则不同信号间要互相干扰。
能够用作无线电通信的频率资源非常有限,国际国内都对通信频率进行统一规划和管理,仍难以满足日益增长的信息需求。
通信容量与所用载波频率成正比,与波长成反比,目前微波波长能做到厘米量级,在开发应用毫米波和亚毫米波时遇到了困难。
红外波长比微波短得多,用红外波作载波,其潜在的通信容量是微波通信无法比拟的,红外通信就是用红外波作载波的通信方式。
红外传输的介质可以是光纤或空间,本实验采用空间传输。
2、红外材料光在光学介质中传播时,由于材料的吸收,散射,会使光波在传播过程中逐渐衰减,对于确定的介质,光的衰减dI 与材料的衰减系数α ,光强I ,传播距离dx 成正比:dI Idx α=- (1)对上式积分,可得:Lo I I e α-= (2)上式中L 为材料的厚度。
材料的衰减系数是由材料本身的结构及性质决定的,不同的波长衰减系数不同。
普通的光学材料由于在红外波段衰减较大,通常并不适用于红外波段。
2024红外收发通信系统的设计与实现实验报告
2024红外收发通信系统的设计与实现实验报告实验报告:2024红外收发通信系统的设计与实现一、实验背景红外通信是一种无线通信方式,通过红外线传输信息信号。
在无线通信中,红外通信的应用广泛,如遥控器、红外传感器等。
本实验旨在设计并实现一种红外收发通信系统,实现两个设备之间的无线通信。
二、实验目的1.学习红外线通信的原理和技术;2.掌握无线通信系统的设计与实现方法;3.实现红外收发通信系统,实现设备之间的信息传输。
三、实验材料与设备1.红外传感器:用于接收并解码红外信号;2.发射器:用于发射红外信号;3.控制电路板:用于控制红外传感器和发射器;4.电源:用于供电。
四、实验步骤1.红外收发器的设计与制作根据实验要求,选择并购买红外传感器和发射器。
将红外传感器与发射器连接至控制电路板上,然后连接供电电源。
确保传感器和发射器的接口与电路板的接口连接正确。
2.红外通信协议的设置根据实验要求,设置红外通信的协议。
确定信息的编码格式和传输规则,以确保信息的准确传输和解码。
3.红外通信系统的测试将两个红外收发器分别连接至不同的设备上,并进行通信测试。
设备发送信息后,另一个设备通过红外传感器接收并解码信息,完成信息的传输。
五、实验结果与分析通过实验,我们成功设计并实现了一种红外收发通信系统。
实验结果表明,传感器能够准确地接收由发射器发送的红外信号,并且能够正确解码信号,并将信息传输给接收设备。
六、实验总结本次实验通过设计和实现红外收发通信系统,我们学习了红外通信的原理和技术,掌握了无线通信系统的设计与实现方法。
我们成功完成了实验目标,并获得了满意的实验结果。
通过本次实验,我们进一步认识到红外通信在无线通信中的重要性和应用价值。
红外通信可以用于各种无线设备之间的信息传输,如智能家居、遥控器、电子设备等。
通过不断的技术创新和改进,红外通信将在未来的无线通信领域发挥更加重要的作用。
在实验过程中,我们也遇到了一些问题和困难,如传感器与电路板的接口问题、通信协议的设置等。
红外通信系统实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解红外通信系统的基本原理和工作方式。
2. 掌握红外通信系统硬件设计与调试方法。
3. 分析红外通信系统在实际应用中的性能表现。
二、实验原理红外通信系统是一种利用红外线进行信号传输的通信方式。
它主要由发射装置、接收装置、红外发射器和红外接收器等组成。
红外通信系统具有传输速度快、抗干扰能力强、成本低等优点,在家庭、工业等领域有广泛的应用。
三、实验器材1. 红外发射器:用于发送信号。
2. 红外接收器:用于接收信号。
3. 红外通信模块:用于实现红外信号的调制和解调。
4. 51单片机:用于控制整个通信系统。
5. 电源:为实验设备提供能源。
6. 示波器:用于观察和分析信号波形。
四、实验步骤1. 硬件连接:将红外发射器、红外接收器、红外通信模块、51单片机等设备按照电路图连接好。
2. 软件编程:编写程序,实现红外通信模块的初始化、红外信号的调制和解调等功能。
3. 调试与测试:将编写好的程序烧录到51单片机中,观察红外通信模块是否正常工作。
使用示波器观察红外信号的波形,分析信号的调制和解调效果。
4. 性能测试:在不同距离、不同角度、不同光照条件下,测试红外通信系统的通信质量。
五、实验结果与分析1. 硬件连接:按照电路图连接好所有设备,确保连接牢固。
2. 软件编程:编写程序,实现红外通信模块的初始化、红外信号的调制和解调等功能。
3. 调试与测试:将编写好的程序烧录到51单片机中,观察红外通信模块是否正常工作。
使用示波器观察红外信号的波形,分析信号的调制和解调效果。
- 调制效果:观察调制后的信号波形,确保信号波形符合预期。
- 解调效果:观察解调后的信号波形,确保解调后的信号波形与原始信号波形一致。
4. 性能测试:在不同距离、不同角度、不同光照条件下,测试红外通信系统的通信质量。
- 通信距离:在无遮挡、无干扰的情况下,测试红外通信系统的通信距离。
实验结果表明,在10米范围内,通信效果良好。
- 通信角度:在水平方向和垂直方向上,测试红外通信系统的通信角度。
红外遥控实验Word版
红外遥控通信系统现在家电产品大部分配有红外线遥控器,在PC上也有红外传输的接口,有些鼠标加了红外控制接口,变成了无线鼠标。
所以说使用红外已经是一种非常广泛的通信方式。
红外通信知识的概述。
实验内容简介实验目的1、掌握红外通信系统的知识。
2、学会对接收到的红外信号进行解码操作。
3、学会如何使用单片机来控制红外发射器发射红外信号。
4、了解NEC码的编码方式等相关知识。
实验要求1、使用开发板上的红外发射器TSAL6200模拟一个采用NEC码的红外遥控器进行红外信号的发射。
2、红外的编码使用开发板上的矩阵键盘实现(按键扫描实验)。
3、开发板通过红外接收模块(HS0038)完成红外数据的接受,同时进行解码等操作。
4、MCU对解码后的数据进行处理,将其显示在数码管上。
简单硬件需求分析1、一般的红外通信系统都由发射与接收两个部分组成,所以我们需要一个发送红外信号的发射器和一个红外接收器,由于我们需要对接收到的红外信号进行解码,然后送给单片机进行处理,所以选择的接收器应该可以解码出单片机可以直接处理的数据。
2、选择一个MCU对红外发射器进行控制,得到想要的红外数据。
3、由于我们实验需要显示接收到的红外数据,所以需要一个显示器件,数码管就能够满足显示的需求。
开发板设计•HS0038模块:HS0038是一个直接输出MCU可以处理的数字信号,所以在电路连接中,可以直接将它的OUT引脚接在单片机的I/O口上,进行红外数据的处理,但是在我们的开发板上,不仅接在了I/O口上,同时也将其接在了8259A中断控制器上,这样做,可以让我们在编写程序时有多种做法。
这里的OUT引脚默认情况下为高电平的,这是上拉电阻所起到的作用。
•TSAL6200模块:该器件是一个红外发射器,发射器的一端接在5V电源上,另一段接在PNP型三极管的发射极上,三极管主要起到一个电流放大的作用。
这里的IR_OUT信号通过电阻接在电源上,除了让IR_OUT信号线在默认情况下输出高电平的作用外(IR_OUT=1红外发射管不工作),还起到了分压的作用,因为TSAL6200的正向压降只有1.35V(详细内容见TSAL6200)。
红外通讯技术实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解红外通讯技术的原理和基本组成。
2. 掌握红外通讯设备的使用方法。
3. 通过实验验证红外通讯的可靠性和传输效率。
4. 熟悉红外通讯协议的基本知识。
二、实验原理红外通讯技术是一种利用红外线作为载波,实现短距离无线数据传输的技术。
其基本原理是:发送端通过红外发射器将数据调制到红外载波上,传输到接收端,接收端通过红外接收器接收调制后的红外信号,解调出原始数据。
红外通讯技术具有成本低、传输速率高、抗干扰能力强等优点,广泛应用于家电控制、短距离无线通信等领域。
三、实验设备1. 红外发射器2. 红外接收器3. 数据传输设备(如电脑、手机等)4. 红外通讯模块5. 电源四、实验步骤1. 设备连接将红外发射器与数据传输设备连接,确保红外发射器可以正常工作。
同时,将红外接收器与数据传输设备连接,以便接收红外信号。
2. 软件设置打开数据传输设备上的红外通讯软件,设置好通讯参数,如波特率、数据位、停止位等。
3. 测试通讯打开红外发射器,发送数据,观察接收端是否成功接收。
若接收成功,则说明红外通讯正常。
4. 干扰测试在红外发射器和接收器之间加入障碍物,测试红外通讯在障碍物存在下的传输效果。
5. 距离测试逐渐增加红外发射器和接收器之间的距离,测试红外通讯在不同距离下的传输效果。
6. 协议测试使用不同协议进行红外通讯,测试不同协议下的传输效果。
五、实验结果与分析1. 通讯测试实验结果表明,红外通讯在无障碍物的情况下,传输距离可达10米左右,传输速率可达1Mbps。
当加入障碍物时,传输距离和速率会受到影响。
2. 干扰测试在红外发射器和接收器之间加入障碍物后,红外通讯效果仍然良好,说明红外通讯具有较强的抗干扰能力。
3. 距离测试随着红外发射器和接收器之间距离的增加,传输速率逐渐降低。
当距离超过10米时,传输速率明显下降。
4. 协议测试不同协议对红外通讯的传输效果有一定影响。
例如,使用NEC协议进行红外通讯时,传输速率较高,可达1Mbps。
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红外物理特性及应用第 1 页红外通信特性实验波长范围在0.75~1000 微米的电磁波称为红外波,对红外频谱的研究历来是基础研究的重要组成部分。
对热辐射的深入研究导致普朗克量子理论的创立。
对原子与分子的红外光谱研究,帮助我们洞察它们的电子,振动,旋转的能级结构,并成为材料分析的重要工具。
对红外材料的性质,如吸收、发射、反射率、折射率、电光系数等参数的研究,为它们在各个领域的应用研究奠定了基础。
现代红外技术的成熟已经打开了一系列应用的大门。
例如红外通信,红外污染监测,红外跟踪,红外报警,红外治疗,红外控制,利用红外成像原理的各种空间监视传感器,机载传感器,房屋安全系统,夜视仪等。
光纤通信早已成为固定通信网的主要传输技术,目前正积极研究将光通信用于微波通信一直占据的宽带无线通信领域。
无论光纤通信还是无线光通信,用的都是红外光。
这是因为,光纤通信中,由石英材料构成的光纤在 0.8~1.7 微米的波段范围内有几个抵损耗区,而无线大气通信中,考虑到大气对光波的吸收,散射损耗及避开太阳光散射形成的背景辐射,一般在0.81~0.86 , 1.55~1.6 微米两个波段范围内选择通信波长。
因此,一般所称的光通信实际就是红外通信。
【实验原理】1、红外通信在现代通信技术中,为了避免信号互相干扰,提高通信质量与通信容量,通常用信号对载波进行调制,用载波传输信号,在接收端再将需要的信号解调还原出来。
不管用什么方式调制,调制后的载波要占用一定的频带宽度,如音频信号要占用几千赫兹的带宽,模拟电视信号要占用 8 兆赫兹的带宽。
载波的频率间隔若小于信号带宽,则不同信号间要互相干扰。
能够用作无线电通信的频率资源非常有限,国际国内都对通信频率进行统一规划和管理,仍难以满足日益增长的信息需求。
通信容量与所用载波频率成正比,与波长成反比,目前微波波长能做到厘米量级,在开发应用毫米波和亚毫米波时遇到了困难。
红外波长比微波短得多,用红外波作载波,其潜在的通信容量是微波通信无法比拟的,红外通信就是用红外波作载波的通信方式。
红外传输的介质可以是光纤或空间,本实验采用空间传输。
2、红外材料光在光学介质中传播时,由于材料的吸收,散射,会使光波在传播过程中逐渐衰减,对于确定的介质,光的衰减dI 与材料的衰减系数α ,光强I,传播距离dx 成正比:dI Idx ( 1)对上式积分,可得:I I o e L ( 2)上式中 L 为材料的厚度。
材料的衰减系数是由材料本身的结构及性质决定的,不同的波长衰减系数不同。
普通的光学材料由于在红外波段衰减较大,通常并不适用于红外波段。
常用的红外光学材料包括:石英晶体及石英玻璃,它在0.14~4.5 微米的波长范围内都有较高的透射率。
半导体材料及它们的化合物如锗,硅,金刚石,氮化硅,碳化硅,砷化镓,磷化镓。
氟化物晶体如氟化钙,氟化镁。
氧化物陶瓷如蓝宝石单晶(Al 2O3),尖晶石 (MgAl 2O4),氮氧化铝,氧化镁,氧化钇,氧化锆。
还有硫化锌,硒化锌,以及一些硫化物玻璃,锗硫系玻璃等。
光波在不同折射率的介质表面会反射,入射角为零或入射角很小时反射率:第 2 页R(n1n2 )2( 3)n 1 n 2由( 3)式可见,反射率取决于界面两边材料的折射率。
由于色散,材料在不同波长的折射 率不同。
折射率与衰减系数是表征材料光学特性的最基本参数。
由于材料通常有两个界面,测量到的反射与透射光强是在两界面间反射的多个光束的叠加效果,如图 1 所示。
反射光强与入射光强之比为:I R R[1 2 e 2 L(1 2e 2 L4e 4 L)] (1 R)2 e 2 L( 4)I 0(1 R)RRR[12e 2 L]1 R( 4)式的推导中,用到无穷级数1+x+x 2+x 3+ ··= (1 - x) -1。
透射光强与入射光强之比为: I T(1 R ) 2 eL(1R 2 e 2 LR 4 e 4 L)(1 R ) 2 e L ( 5)I 01 R2 e 2 L原则上,测量出 I 0、 I R 、 I T ,联立( 4)、( 5)两式,可以求出 R 与 α(不一定是解析解) 。
下面讨论两种特殊情况下求 R 与 α 。
对于衰减可忽略不计的红外光学材料,α=0, e –αL =1,此时,由( 4)式可解出:RI R /I 0( 6)2 I R /I 0对于衰减较大的非红外光学材料,可以认为多次反射的光线经材料衰减后光强度接近零,对图 1 中的反射光线与透射光线都可只取第一项,此时:I R( 7)RI 0I 01I 0(1 R) 2I 0RI 0(1-R) 2 e -αL( 8)L lnI TI 0(1-R) 2 R e -2 αL I 0(1-R) 2 R 2 -3 αL1,求出反射率后, I 0(1-R) 2 R 3 e -4 αL e由于空气的折射率为 I 0(1-R) 2 R 4 e -5 αLI 0(1-R) 2 R 5 e -6 αL可由( 3)式解出材料的折射率:n1R( 9)图 1光在两界面间的多次反射1R很多红外光学材料的折射率较大,在空气与红外材料的界面会产生严重的反射。
例如硫化锌的折射率为 2.2,反射率为 14%,锗的折射率为 4,反射率为 36%。
为了降低表面反射损失,通常在光学元件表面镀上一层或多层增透膜来提高光学元件的透过率。
3、发光二极管红外通信的光源为半导体激光器或发光二极管,本实验采用发光二极管。
N发光二极管是由P 型和 N 型半导体组成的二极管。
势垒电 空间 P 型半导体中有相当数量的空穴,几乎没有自由电子。
场方向电荷区N 型半导体中有相当数量的自由电子,几乎没有空穴。
当两种半导体结合在一起形成 P-N 结时,N 区的电子(带P负电)向 P 区扩散, P 区的空穴(带正电)向 N 区扩图 2 半导体 P-N 结示意图散,在 P-N 结附近形成空间电荷区与势垒电场。
势垒电场会使载流子向扩散的反方向作漂移运动,最终扩散与漂移达到平衡,使流过 P-N 结的净电流为零。
在空间电荷区内,P 区的空穴被来自 N 区的电子复合, N 区的电子被来自 P 区的空穴复合,使该区内几乎没有能导电的载流子,又称为结区或耗尽区。
N 当加上与势垒电场方向相反的正向偏压时,结区变窄,在外电场作用下, P 区的空穴和区的电子就向对方扩散运动,从而在 PN 结附近产生电子与空穴的复合,并以热能或光能的形式释放能量。
采用适当的材料,使复合能量以发射光子的形式释放,就构成发光二极管。
采用不同的材料及材料组分,可以控制发光二极管发射光谱的中心波长。
I PV I 图 3 发光二极管的伏安特性图 4 发光二极管输出特性图 3,图 4 分别为发光二极管的伏安特性与输出特性。
从图 3 可见,发光二极管的伏安特性与一般的二极管类似。
从图 4 可见,发光二极管输出光功率与驱动电流近似呈线性关系。
这是因为:驱动电流与注入PN 结的电荷数成正比,在复合发光的量子效率一定的情况下,输出光功率与注入电荷数成正比。
发光二极管的发射强度随发射方向而异。
方向的特性如图5,图 5 的发射强度是以最大值为基准,当方向角度为零度时,其发射强度定义为100%。
当方向角度增大时,其放射强度相对减少,发射强度如由光轴取其方向角度一半时,其值即为峰值的一半,此角度称为方向半值角,此角度越小即代表元件之指向性越灵敏。
一般使用红外线发光二极管均附有透镜,使其指向性更灵敏,而图5(a)的曲线就是附有透镜的情况,方向半值角大约在±7 °。
另外每一种型号的红外线发光二极管其幅射角度亦有所不同,图 5 (b) 所示之曲线为另一种型号之元件,方向半值角大约在±50 °。
( a)A 型管(加装透镜)(b)B型管图 5两种红外发光二极管的角度特性曲线图4、光电二极管红外通信接收端由光电二极管完成光电转换。
光电二极管是工作在无偏压或反向偏置状态下的PN 结,反向偏压电场方向与势垒电场方向一致,使结区变宽,无光照时只有很小的暗电流。
当 PN 结受光照射时,价电子吸收光能后挣脱价键的束缚成为自由电子,在结区产生电子-空穴对,在电场作用下,电子向N 区运动,空穴向P 区运动,形成光电流。
I V+RP2=2mwP1=1mwP 0=0反向偏置电压 (V)图 6光电二极管的伏安特性图7简单的光电转换电路N 红外通信常用 PIN 型光电二极管作光电转换。
它与普通光电二极管的区别在于在 P 型和型半导体之间夹有一层没有渗入杂质的本征半导体材料,称为 I 型区。
这样的结构使得结区更宽,结电容更小,可以提高光电二极管的光电转换效率和响应速度。
图 6 是反向偏置电压下光电二极管的伏安特性。
无光照时的暗电流很小,它是由少数载流子的漂移形成的。
有光照时,在较低反向电压下光电流随反向电压的增加有一定升高,这是因为反向偏压增加使结区变宽,结电场增强,提高了光生载流子的收集效率。
当反向偏压进一步增加时,光生载流子的收集接近极限,光电流趋于饱和,此时,光电流仅取决于入射光功率。
在适当的反向偏置电压下,入射光功率与饱和光电流之间呈较好的线性关系。
图 7 是光电转换电路,光电二极管接在晶体管基极,集电极电流与基极电流之间有固定的放大关系,基极电流与入射光功率成正比,则流过R的电流与R两端的电压也与光功率成正比。
5、光源的调制对光源的调制可以采用内调制或外调制。
内调制用信号直接控制光源的电流,使光源的发光强度随外加信号变化,内调制易于实现,一般用于中低速传输系统。
外调制时光源输出功率恒定,利用光通过介质时的电光效应,声光效应或磁光效应实现信号对光强的调制,一般用于高速传输系统。
本实验采用内调制。
V+PR1LED直流偏置点调制信号IR2图 8 简单的调制电路图 9 调制原理图图 8 是简单的调制电路。
调制信号耦合到晶体管基极,晶体管作共发射极连接,流过发光二极管的集电极电流由基极电流控制,R1, R2提供直流偏置电流。
图9 是调制原理图,由图9 可见,由于光源的输出光功率与驱动电流是线性关系,在适当的直流偏置下,随调制信号变化的电流变化由发光二极管转换成了相应的光输出功率变化。
6、副载波调制由需要传输的信号直接对光源进行调制,称为基带调制。
在某些应用场合,例如有线电视需要在同一根光纤上同时传输多路电视信号,此时可用个基带信号对频率为f1, f 2 f N的 N 个副载波频率进行调制,将已调制的N 个副载波合成一个N频分复用信号,驱动发光二极管。
在接收端,由光电二极管还原频分复用信号,再由带通滤波器分离出副载波,解调后得到需要的基带信号。
对副载波的调制可采用调幅,调频等不同方法。
调频具有抗干扰能力强,信号失真小的优点,本实验采用调频法。