《光电检测技术》实验指导书.docx
光电技术实验指导
图 1.1-2
3）观测发光二极管经光栅分光后的光谱分布 如果将白色平行光源换成发蓝光或发红光的平行光源，观察此时像屏上色带变化。分
析并记录彩色条纹的颜色和位置的变化，说明位置变化的原因。通过该实验要充分认识 LED 光源的光谱分布特性以及光谱谱线位置与波长相关的概念，为学习 MXY8301 LED/LD 光谱分布测试仪做技术准备。
中插入可调宽度的狭缝，使白色平行光通过狭缝形成一条很窄的白光带。再将分光棱镜安
装在狭缝的后面，使得从狭缝出射的
窄带白光以一定的入射角度投射到分
光棱镜的一个工作面上，旋转分光棱
镜的角度，改变白光的入射角，彩色
条形光带从棱镜的另一个工作面发射
出去，将像屏安装在棱镜的后面，移
动像屏位置，观察窄带白光被分成彩
4. 关机与结束
1 将所测的数据及实验结果保存好，分析实验结果的合理性，如不合理，则应重新 补作上述实验；若合理，可以进行关机；
2 将光电平台的电源关掉，再将所用的配件放回配件箱； 3 将实验所用器材收拾好，再请指导教师检查，批准后离开实验室。
4
实验 1.2 光度辐射度参数的测量
1. 实验目的
对光电平台上所用光源发出光进行照度测量的实验。学习光本性的基本常识，掌握光 电平台所用光源的发光特性；通过对光源照度的调节与测量，熟悉进行光电实验过程中所 用数字仪表使用方法，为后面实验做技术准备。
测量亮电阻需将光敏电阻的供电电压由“可调电压”改为“+12V”，并将 LED 光源的 供电电路部分接好即可。具体连接方法如下：
将平台左下角的“+5V” 插到 51Ω电阻的一端，电阻的另一端与 1kΩ电位器中间头 （滑动端）相连，然后将 LED 光源装置的红色插头插入 1kΩ电位器的定端，将 LED 光源 的黑色插头插入 20mA 电流表的“+”极连接，将电流表的“－”极和平台的“GND 端相 连，构成如图 1.3-5 所示的供电电路。
光电信息技术实验指导书word资料13页
光电信息技术实验指导书光通信系2019年8月实验一光纤活动连接器插入损耗及回波损耗测试实验一、实验目的1、认知光纤活动连接器（法兰盘）。
2、了解光纤活动连接器在光纤通信系统中的作用。
二、实验内容1、认识和了解光纤活动连接器及其作用。
2、测量光纤活动连接器的插入损耗。
三、实验器材1、主控&信号源、25号模块各1块2、23号模块（光功率计）1块3、连接线若干4、光纤跳线2根5、光纤活动连接器（法兰盘）1个6、Y型分路器1个四、实验原理光纤活动连接器即光纤适配器，又叫法兰盘，是光纤传输系统中光通路的基础部件，是光纤系统中必不可少的光无源器件。
它能实现系统中设备之间、设备与仪表之间，设备与光纤之间以及光纤与光纤之间的活动连接，以便于系统接续、测试、维护。
它用于光纤与光纤之间进行可拆卸（活动）连接的器件。
它是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小。
目前，光纤通信对活动连接器的基本要求是：插入损耗小，受周围环境变化的影响小；易于连接和拆卸；重复性、互换性好；可靠性高，价格低廉。
光连接器的指标有：插入损耗、回波损耗、重复性和温度范围等。
I、插入损耗测试光纤活动连接器插入损耗是指光纤中的光信号通过活动连接器之后，其输出光功率相对输入光功率的分贝数，计算公式为：IL＝10lg（P0/P1）其中P0为输入端的光功率，P1为输出端的光功率，功率单位W。
设备自带的功率计组成架构图插入损耗实验测试框图a插入损耗实验测试框图b光纤活动连接器的插入损耗越小越好。
光纤活动连接器插入损耗测试方法为：如上述实验测试框图所示，（图B）向光发端机的数字驱动电路送入一伪随机信号，保持注入电流恒定。
将活动连接器连接在光发机与光功率计之间，记下此时的光功率P1；（图A）取下活动连接器，再测此时的光功率，记为P0，将P0、P1代入公式即可计算出其插入损耗。
光电检测技术实验指导
光电检测技术实验指导主编：王庆有天津市耀辉光电技术有限公司目录实验一夫琅和费衍射实验 (1)一、实验目的： (1)二、实验内容： (1)三、实验所用仪器设备： (1)四、实验原理： (1)五、实验步骤： (3)六.关机与结束： (4)七.思考题： (4)实验二光电调制与解调技术实验 (5)一、实验目的： (5)二、实验内容： (5)三、实验所用仪器设备： (5)四、实验原理： (5)五、实验步骤： (6)六、实验报告： (8)七、思考题： (8)实验三用线阵CCD测量物体尺寸 (9)一、实验目的 (9)二、实验准备内容 (9)三、实验所需仪器设备 (9)四、实验步骤 (9)五、实验总结 (11)实验四用线阵CCD测量物体的振动 (12)一、实验目的 (12)二、实验准备内容 (12)三、实验所需仪器设备 (12)四、用线阵CCD测量物体振动的原理 (12)五、实验内容及步骤 (13)六、实验总结 (14)实验五面阵CCD用于物体外形尺寸测量实验 (15)一、实验目的 (15)二、实验准备内容 (15)三、实验所需仪器设备 (15)四、实验内容及步骤 (15)五、实验总结 (18)实验六面阵CCD用于颜色识别 (19)一、实验目的与意义 (19)二、实验所需仪器设备 (19)三、实验准备 (19)四、实验内容及步骤 (20)五、实验总结 (21)实验七图像信息的点运算实验 (22)一、实验目的与意义 (22)二、实验所需仪器设备 (22)三、实验准备内容 (22)四、实验内容及步骤 (22)五、实验总结 (26)实验八图像的几何变换实验 (27)一、实验目的与意义 (27)二、实验所需仪器设备 (27)三、实验准备内容 (27)四、实验内容及步骤 (27)五、实验总结 (31)实验九光栅与莫尔条纹实验 (32)一、实验目的： (32)二、实验内容： (32)三、实验仪器： (32)四、实验原理： (32)五、实验步骤： (33)六、实验报告： (34)实验一夫琅和费衍射实验一、实验目的：通过对典型衍射的实验，充分认识光的波动学说，进一步加强对光的波粒二象性的理解，为今后学习、掌握光的衍射现象提供感性认识；也为利用衍射现象进行各种光电测量奠定基础。
光电技术综合实验指导 - (下)
实验2.5 光电二极管的特性参数及其测量1. 实验目的：硅光电二极管是最基本的光生伏特器件，掌握了光电二极管的基本特性参数及其测量方法对学习其他光伏器件十分有利。
通过该实验，要熟悉光电二极管的光电灵敏度、时间响应、光谱响应等特性。
2. 实验仪器：① GDS-Ⅲ型光电综合实验平台1台； ② LED 光源1个； ③ 光电二极管1只；④ 通用光电器件实验装置2只； ⑤ 通用磁性表座2只； ⑥ 光电器件支杆2只； ⑦ 连接线20条；⑧ 40MHz 示波器探头2条；3. 基本原理：光电二极管是典型的光生伏特器件，它只有一个PN 结。
参考“光电技术”第3章3.1节的内容，光电二极管的全电流方程为I =⎪⎭⎫ ⎝⎛-1kT qUD e I λαλη,e )1(Φe hcq d --- （2.5-1） 式中前一项称为扩散电流，也称为暗电流，用I d 表示；后一项为光生电流，常用I P 表示。
显然，扩散电流I d 与加在光电二极管上的偏置电压U 有关，当U =0时，扩散电流为0。
扩散电流I d 与偏置电压U 的关系为⎪⎭⎫ ⎝⎛-=1kT qUD d e I I （2.5-2） 式中，I D 为PN 结的反向漏电流，与材料中的杂质浓度有关；q 为电子电荷量，k 为波尔兹曼常数，T 为环境的绝对温度。
显然，式（2.5-2）描述了光电二极管的扩散电流与普通二极管没有什么区别。
而与入射辐射有关的电流I p 为 λe,p )1(Φe hcq I d αλη---= （2.5-3）式中， h 为普朗克常数，α为硅材料的吸收系数，d 为光电二极管在光行进方向上的厚度，λ为入射光的波长。
显然，对单色辐射来讲，当光电二极管确定后，上述参数均为常数。
因此，结论为光电二极管的光电流随入射辐射通量Φe ，λ线性变化，式中的负号表明光生电流的方向与扩散电流的方向相反。
图2.5-1 光电二极管偏置电路4. 实验内容：1、 光电二极管光照灵敏度的测量2、 光电二极管伏安特性的测量3、 光电二极管时间响应特性的测量5. 实验步骤：（1）搭建实验电路① 认识光电二极管从外形看，光电二极管、光电三极管和φ5“子弹头”式LED 发光二极管的外形非常相似，它们均有两个电极（管脚），且，一长一短，较长电极定义为正极，较短电极为负极。
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（6）根据以下公式，计算亮阻和暗阻R亮亮U亮亮/ I亮亮；R暗暗U暗暗/ I暗暗（7）光敏电阻在不同的照度下有不同的亮阻和暗阻；在不同的工作电压下有不同的亮阻和暗阻。
光电技术实验指导书
光电技术实验指导书光电技术实验指导书第一章第一章CSY-998G光电传感器实验仪说明光电传感器实验仪说明CSY-998G光电传感器实验仪主要有主机、传感器与器件、光源等部分组成
一、主机由大面板、小面板和顶板。
供电电源AC220V，50Hz。
额定功率200W。
1、大面板各类实验电路2、小面板1）各种直流稳压电源和恒流源。
表21光照度（LX）20406080100120140160180电流mA 3 3、伏安特性测量、伏安特性测量在一定的光照强度下，光敏电阻的光电流随外加电压的变化而变化，实验时，在给定光照强度为50Lx、100Lx、150Lx时，图2－2改变光敏电阻的工作电压值∆U＝0.5v（由电压表监测），测得不同光照度下流过光敏电阻的电流值,将数据填入表2-2，并作不同照度下的三条伏安特性曲线。
三、实验仪器尺寸实验仪器台尺寸为520400350（mm）。
第二章第二章实验指导实验指导实验一实验一光电基础知识实验光电基础知识实验一一、实验目的、实验目的通过实验使学生对光源，光源分光原理、光的不同波长等基本概念有具体认识。
二二、基本原理、基本原理本实验中备有普通光源和激光光源。
普通光源（白炽灯）光谱为连续光谱白炽灯的另一个特性是做灯丝的钨有正阻特性，工作时的热电阻远大于冷态时的电阻，在灯的启动瞬时有较大的电流。
光电技术综合实验指导 - (下)
实验2.5 光电二极管的特性参数及其测量1. 实验目的：硅光电二极管是最基本的光生伏特器件，掌握了光电二极管的基本特性参数及其测量方法对学习其他光伏器件十分有利。
通过该实验，要熟悉光电二极管的光电灵敏度、时间响应、光谱响应等特性。
2. 实验仪器：① GDS-Ⅲ型光电综合实验平台1台； ② LED 光源1个； ③ 光电二极管1只；④ 通用光电器件实验装置2只； ⑤ 通用磁性表座2只； ⑥ 光电器件支杆2只； ⑦ 连接线20条；⑧ 40MHz 示波器探头2条；3. 基本原理：光电二极管是典型的光生伏特器件，它只有一个PN 结。
参考“光电技术”第3章3.1节的内容，光电二极管的全电流方程为I =⎪⎭⎫ ⎝⎛-1kT qUD e I λαλη,e )1(Φe hcq d --- （2.5-1） 式中前一项称为扩散电流，也称为暗电流，用I d 表示；后一项为光生电流，常用I P 表示。
显然，扩散电流I d 与加在光电二极管上的偏置电压U 有关，当U =0时，扩散电流为0。
扩散电流I d 与偏置电压U 的关系为⎪⎭⎫ ⎝⎛-=1kT qUD d e I I （2.5-2） 式中，I D 为PN 结的反向漏电流，与材料中的杂质浓度有关；q 为电子电荷量，k 为波尔兹曼常数，T 为环境的绝对温度。
显然，式（2.5-2）描述了光电二极管的扩散电流与普通二极管没有什么区别。
而与入射辐射有关的电流I p 为 λe,p )1(Φe hcq I d αλη---= （2.5-3）式中， h 为普朗克常数，α为硅材料的吸收系数，d 为光电二极管在光行进方向上的厚度，λ为入射光的波长。
显然，对单色辐射来讲，当光电二极管确定后，上述参数均为常数。
因此，结论为光电二极管的光电流随入射辐射通量Φe ，λ线性变化，式中的负号表明光生电流的方向与扩散电流的方向相反。
图2.5-1 光电二极管偏置电路4. 实验内容：1、 光电二极管光照灵敏度的测量2、 光电二极管伏安特性的测量3、 光电二极管时间响应特性的测量5. 实验步骤：（1）搭建实验电路① 认识光电二极管从外形看，光电二极管、光电三极管和φ5“子弹头”式LED 发光二极管的外形非常相似，它们均有两个电极（管脚），且，一长一短，较长电极定义为正极，较短电极为负极。
光电检测技术实验讲义
光电检测技术实验指导书电气工程学院目录实验一半导体激光器工作域值及输出功率特性的测量 (2)实验二半导体激光器输出光谱特性曲线的测量 (9)实验三光电探测原理及特性测试（综合性） (13)实验四* CCD输出特性及二值化处理实验 (22)实验五 PSD位移传感器特性实验 (28)实验六反射式光纤位移传感器原理及定标实验 (32)实验七光电报警系统设计（设计性） (38)实验一 半导体激光器工作域值及输出功率特性的测量一、实验目的测试半导体激光器工作域值，测量输出功率－电流（P-I ）特性曲线和输出功率的稳定性，从而对半导体激光器工作特性有个基本了解。
二、实验内容1、测试YSLD3125型半导体激光器工作域值。
2、测试YSLD3125型半导体激光器输出功率与电流（P-I ）特性曲线。
3、测试YSLD3125型半导体激光器注入电流为30mA 时输出功率的稳定性。
三、实验仪器1、YSLD3125型半导体激光器（带尾纤输出，FC 型接口） 1只2、ZY606型LD/ LED 电流源 1台3、光功率计 1台4、万用表 1只四、实验原理1、激光器一般知识激光器是使工作物质实现粒子数反转分布产生受激辐射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡的。
激光，其英文LASER 就是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation （受激辐射的光放大）的缩写。
激光的本质是相干辐射与工作物质的原子相互作用的结果。
尽管实际原子的能级是非常复杂的，但与产生激光直接相关的主要是两个能级，设E u 表示较高能级，E l 表示较低能级。
原子能在高低能级间越迁，在没有外界影响时，原子可自发的从高能级越迁到低能级，并伴随辐射一个频率为h E E l u /)(-=ν的光子，这过程称自发辐射。
若有能量为l u E E h -≥ν的光子作用于原子，会产生两个过程，一是原子吸收光子能量从低能级越迁到高能级，同时在低能级产生一个空穴，称为受激越迁或受激吸收，此激发光子消失；二是原子在激发光子的刺激下，从高能级越迁到低能级，并伴随辐射一个频率h E E l u /)(-=ν的光子，这过程称受激辐射。
光电检测技术实验指导书(2013新)
实验一面阵CCD尺寸测量实验一、实验目的①用面阵CCD摄像头与图像数据采集系统测量实际物体外形尺寸是CCD最广泛应用的领域，在尺寸测量应用中存在着许多实际问题。
如何将这些实际问题分解成一个个的分立问题是学习和掌握该方法的关键。
本实验采用标准几何图形代替实际被测物，可以将一些不必要的问题排除在外，突出主要问题；②通过对标准图形的点、线、面的测量过程掌握应用面阵CCD进行尺寸测量的基本方法；③通过对标准图形的点、线、面的测量过程掌握应用面阵CCD进行尺寸测量，掌握测量范围、精度和测量时间等问题。
二、实验准备内容复习矩形、圆、三角形等典型几何图形的点、线、面的基本计算公式。
三、实验所需仪器设备①带有USB2.0输入端口的计算机；②MXY6001彩色面阵CCD多功能实验仪一台。
四、实验内容及步骤1、开机过程①将被测的标准图片实心圆安装在“被测物夹持架”上，将USB接口线正确连接到计算机上；②将外置面阵CCD摄像机的镜头盖打开；③打开实验仪的电源开关；④将视频切换按钮按下，切换指示灯点亮表明采集外置CCD摄像机的图像信号；⑤运行“面阵CCD尺寸测量实验”程序；⑥点击“连续”按钮，将显示外置摄像头所采集到的图像，如图1.1，调整CCD摄像头与测量图片的相对位置使计算机显示的图像尽量清晰，在图像上移动鼠标，则软件右上方的“鼠标当前位置及灰度”区域的文本框将显示图像当前位置点及灰度值。
图1.1尺寸测量界面2、关于点数据的测量单击“停止”按钮，然后在图像上移动鼠标，观察实心圆的灰度值和背景灰度值，选择合适的阈值（介于背景灰度和实心圆灰度之间，稍大于实心圆的灰度值），并设置待测的行和列，点击如图1.1所示的“计算”按钮，将在“测量结果”区域显示计算的水平尺寸（待测行的尺寸）和垂直尺寸（待测列的尺寸）。
3、比例系数的计算如果已知圆的直径和对应的像元个数，那么就可以在“比例系数”区域的两个文本框输入对应的值，然后点击“计算”比例系数，就可以计算当前物像关系下的比例系数，然后再单击“计算”尺寸按钮就可以计算出被测物的实际尺寸。
《光电检测技术》实验指导书
《光电检测技术》实验指导书丁松南京工业大学自动化学院2006-04-17目录实验一光敏电阻特性实验 (1)实验二光敏电阻开关设计实验 (4)实验三光栅位移实验 (6)实验四面阵CCD电荷耦合器件应用实验——线径测量 (9)实验五光电二极管、三极管特性实验 (12)实验六光电池特性实验 (16)实验一光敏电阻特性实验一．实验目的1.了解光敏电阻的光电特性、伏安特性。
二．实验内容1．偏置电压一定时，光敏电阻的阻值和照度的对应关系。
2．照度一定时，光敏电阻的偏置电压与其电流的对应关系。
3．照度改变时，光敏电阻的偏置电压和电流的对应关系。
三．实验设备及仪器1．直流稳压电源。
2．光敏电阻。
3．相关信号处理单元。
四. 实验线路及原理光敏电阻是一种当光照射材料表面被吸收后，在其中激发载流子，使材料导电性能发生变化的内光电效应器件。
当加上一定电压后，光生载流子在电场的作用下沿一定方向运动在电路中产生电流，达到光电转换的目的。
当入射光的照度一定时，电路中的电流与光敏电阻的偏置电压存在一定的关系。
由于光激发所产生的载流子会改变光敏电阻的电导值，而在没有光照的情况下热激发所产生的载子同样也会改变光敏的电导值，只是对于光敏电阻而言光电导起主要作用。
所以，光敏电阻在光照条件下，总电流由两部分组成：亮电流=光电流+暗电流。
光敏电阻单元接线图五. 实验方法与步骤±V档，光敏电阻探头用专用导线一端连接后，插入照度实验架1、直流稳压电源置12上传感器安装孔，导线另一端插入面板上“光敏电阻Ti”插口。
2、开启电源及光强开关，并将“光强/加热”开关置5档，此时入射照度最大。
同时检查加热开关是否关闭。
3、在“光敏电阻单元”如图1-1接线。
4、检查接线是否正确。
5、关闭光强开关，记下电流表度数（暗电流），将数据记录。
随后将“光强/加热”开关置“1”档。
6、开启光强开关，记录电流表读数，并逐步将“光强/加热”开关转换到“5”档，记录每一档所对应的电流表读数，并填入下表。
【光电检测技术实验报告】_中国矿业大学机电工程学院
直流稳压电源,半导体激光器,PSD 元件,PSD 光电流/电压转 换电路,伏特表或数字电压表,微位移调节实验台。
2、实验电路及连线
+15V 数字电压表 IC -15V 图 1 PSD 测位移距离实验电路
四、实验步骤：
1、按照电路图连接电路，检查并开启电源； 2、开启激光器，使其成像于 PSD 光敏面，仔细调整光斑； 3、 调节左实验台旋钮使其向左移动， 每移动 2mm 记录相应 的电压表读数，填入数据表格； 4、根据所记录数据绘制电压位移曲线，计算灵敏度的平均 值，并估算位移测量的分辨精度。
10
15
20
25 S/mm
图 1 电 压 -位 移 图
2013 ~2014
学年 第
二
学期
中国矿业大学机电工程学院 机电工程综合实验中心
实验报告
②
课程名称
《光 电 检 测 技 术 》
实验名称 CCD 摄 像 法 物 体 轮 廓 尺 寸 测 量 实 验
专业年级 学生姓名 同组成员 实验日期 学号
2014.6.18
二、实验原理：
本实验说明光电位置敏感元件(PSD)的静态工作情况。光电 位置敏感元件是一种对入射到光敏面上的光点位置敏感的光 电器件,其输出信号与光点在光敏面上的位置有关,且与光的聚 焦无关,只与光的能量中心有关。利用这一点,当被测目标上的 光斑随着被测目标的前后移动而移动时,PSD 光敏面上的光斑 像(由被测目标上的光斑通过成像物镜所成)也相应移动,这样, 通过检测 PSD 两极输出的电流的变化可反推出被测目标的位 移。
成
绩
指导教师
一、实验目的：
1.掌握电荷耦合器件(CCD)的成像原理、特性及应用; 2.掌握这种采用电荷耦集的有关概念.
《光电检测技术及系统》 实验指导书
《光电检测技术及系统》实验指导书闻春敖浙江大学光电信息工程学系光电信息工程实验中心2013年4月实验规则注意事项预习要求1、实验前必须认真阅读实验指导书及必要的参考资料。
明确实验目的。
熟悉内容和步骤，达到规定要求后才可进行。
2、安装实验装置前，检查所有仪器电源开关“关”状态，所有微调旋钮为最小位置，安装好后，应认真检查，确定无误。
再经指导老师检查允许后方可接上电源，开启电源时，必须通知本组同学，实验完毕，需将可调旋钮至最小，然后再关闭全部仪器电源。
3、实验时，不要随便开关电源，也不要使身体与设备的带电部分接触，实验中有百伏以上甚至万伏以上高压，必须引起高度重视。
4、一旦发生事故或异常情况，立即关闭所有电源，经指导老师查明故障后，方可继续实验，尚未查明原因前，不要改变现状，以便分析原因，吸取教训。
5、实验完毕，实验结果必须由指导教师审阅，待全部正确后方可将实验装置恢复原状，所有仪器放回原处，排列整齐，经老师同意后方可离去。
6、进实验室就得遵守实验室规章制度，更应注意的是实验时必须保持安静、整洁、不许随便乱动旋钮及开启电源开关，不准随便搬动实验装置。
7、实验前简单写好实验目的，原理步骤及预习要求所需测量的内容，理论曲线，然后根据实验要求进行安装测试。
实验报告写法与要求一、实验报告应将实验题目、目的、班级、组别、姓名、学号及同组者姓名等各项书写完整。
二、实验报告具体内容及要求：（可参考实验指导书，但不能照抄，希望按自己体会写）。
（一）实验目的（二）实验仪器（三）实验原理（简写）（四）实验步骤：（写出实验方法和顺序，并画出装置示意图或线路图）（五）实验结果（1）记录实验现象及条件（2）记录必要数据（必要时列出表格）（3）对实验结果进行理论分析目录实验一光伏探测器件的应用电路及其特性测量实验二光电导探测器的应用电路及其特性测量实验三光电倍增管的应用电路及特性测试实验四位置灵敏探测器（PSD）实验五典型光电测量系统的设计实验六光学传感三维面形测量实验七面阵CCD原理及驱动实验实验八光电探测器光谱响应的实验实验系统的组成系统由光电器件（光电倍增管、光电池等)、光电探测器测试暗箱、工作电源（卤钨灯电源、光电倍增管电源等）、电流电压转换及放大滤波电路、标准A光源稳流电源、PSD位置传感器实验装置、照度计、计算机等组成。
光电检测技术实验
实验一光电检测器件综合特性测试一．实验目的运用光电效应、光电变换、检测电路、信号采集及数据分析处理等多种知识对常用半导体光电检测器件特性进行综合测试，并通过分析、比较，最终掌握其应用。
二．实验设备CSY-G型光电实验仪1台/组三．实验原理半导体光电检测器件是利用了内光电效应将光信号转变成电信号，经检测电路处理后，来观察其光电特性、伏—安特性的综合测试方法。
四．实验步骤1.光敏电阻⑴光敏电阻光电特性测试测量数据并填入下表，作出照度—电流曲线⑵光敏电阻伏—安特性测试将光强调节为100Lx，测量数据并填入下表，作出V—I曲线2.光敏二极管⑴光敏二极管光电特性测试选择R f =20K，测量数据并填入下表（I=V0/R f），作出照度—电流曲线⑵光敏二极管伏—安特性测试将光强调节为100Lx，光敏二极管“+”极与公共端之间的联线去除，再将“-Vcc”端口与光敏二极管“+”极相连，给二极管加上偏压，测量数据并填入下表，作出V—I曲线3.光敏三极管⑴光敏三极管光电特性测试测量电压读数，计算出电流，并填入下表，作出照度—电流曲线⑵光敏三极管伏—安特性测试将光强调节为100Lx，测量电压，计算电流，并填入下表，作出V—I曲线4.光电池⑴光电池光电特性测试测量数据并填入下表，作出照度—电流曲线及照度—电压曲线⑵光电池伏—安特性测试将光强调节为100Lx，测量电压/电流读数，并填入下表，作出V—I曲线五．分析与讨论1．根据测试结果作出以上光电检测器件相应的光电特性曲线及V—I曲线；2．对测试误差进行分析。
六．注意事项连接电路时应确认无误，再通电测试。
实验二光纤位移传感器测距一. 实验目的掌握光纤位移传感器的测距方法。
二. 实验设备CSY-G型光电传感器实验仪三. 实验原理反射式光纤位移传感器的工作原理如图所示结构，两束多膜光纤一端合并组成光分别作为光源光纤和接收光纤，光纤只起传输发射器的红外光，经光源光纤照射至反射接收光纤至光电转换器将接受到的光纤转强决定于反位移量。
光电检测技术实验指导书
光电检测技术及系统 实验指导书精仪学院实验教学中心2014年6月实验一 缝宽或间隙的衍射测量一、实验目的：a) 了解激光衍射计量原理 b) 利用间隙计量法测量缝宽二、实验原理激光衍射计量的基本原理是利用激光下的夫朗和费衍射效应。
夫朗和费衍射是一种远场衍射。
衍射计量是利用被测物与参考物之间的间隙所形成的远场衍射来完成。
当激光照射被测物与参考的标准物之间的间隙时，这相当于单缝的远场衍射。
当入射平面波的波长为λ，入射到长度为L，宽度为w 的单缝上（L>w>λ），并与观测屏距离λ2w R >>时，在观测屏E的视场上将看到十分清晰的衍射条纹。
图1是计量原理图，图2是等效衍射图。
在观察屏E 上由单缝形成的衍射条纹，其光强I 的分布由物理光学知道有：⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=220sin ββI I式中：θλπβsin ⎟⎠⎞⎜⎝⎛=w ；θ为衍射角，I 0是00=θ时的光强，即光轴上的光强度。
上式就是远场衍射光强分布的基本公式，说明衍射光强是随sinβ的平方而衰减。
当ππππβn ±±±±="",3,2,,0处将出现强度为零的条纹，即I=0 的暗条纹。
测定任一个暗条纹的位置变化就可以知道间隙w 的尺寸和尺寸变化。
这就是衍射计量的原理。
因为θλπβsin ⎟⎠⎞⎜⎝⎛=w ，对暗条纹则有 πθλπn w =⎟⎠⎞⎜⎝⎛sin 当θ不大时，从远场条件，有Rx tg n=≅θθsin 式中：x n 为第n 级暗条纹中心距中央零级条纹中心的距离，R 为观察屏距单缝平面的距离。
最后写成：nx Rn w λ=这就是衍射计量的基本公式。
为计算方便，设t nx =0，t 为衍射条纹的间隔，则 tr w λ=已知λ，R(R=f)，测定两个暗条纹的间隔t，就可计算出w 的精确尺寸。
当被测物尺寸改变σ时，相当于狭缝尺寸w 改变σ，衍射条纹中心位置随之改变，则⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=−=0011x xR n w w λσ 式中：w 0, w 分别为起始缝宽和最后缝宽；x 0, x 分别为起始时衍射条纹中心位置和变动后衍射条纹中心位置（条纹n 不变）。
光电检测实验说明书
仪器说明CSY10G型光电传感器系统实验仪是为了适应现代光电传感器实验教学课程所需而研制的实验仪器。
其特点是将各种光电传感器、被测体、信号源、仪表显示、信号采集、处理电路及实验所需的温度、位移、光源、旋转装置集中于一机，可以方便地对十种光电传感器进行光谱特性、光电特性、温度特性等二十余种实验。
并可根据实验原理自主开发出更多的实验内容。
实验仪主要由实验工作台、光电器件、信号源及仪表显示、图象和数据采集、光电转换、处理电路组成。
位于实验仪顶部的工作台部分，分别布置有热释电红外传感器、温度源、慢速电机、衍射光栅、固体激光器、PSD光电位置传感器、CCD电荷图象传感器、位移平台、光电器件安装板、莫尔条纹光栅位移传感器、光纤传感器、光电断续器、旋转电机等。
（详见实验仪工作台布局图）传感器：（十种）1、光敏二极管：由具有光敏特性的PN结制成，不同的二极管光谱范围是不同的。
2、光敏三极管：具有NPN或PNP结构的半导体光敏管，引出电极二个，较之光敏二极管具有更高的灵敏度。
3、光敏电阻：CdS材料制成，其电阻值随光照强度而改变。
4、光电池：根据光生伏特效应原理制成的半导体PN结，光谱响应范围在50~100μm光波长之间。
5、光断续器：透过型的红外发射-接收器件。
6、光纤传感器：导光型红外发射-接收传感器，可测位移、转速、振动等。
7、PSD光电位置传感器：一维半导体光点位置敏感传感器，测试范围≤10mm，灵敏度≥0.01mm。
8、CCD电荷耦合图象传感器：物体轮廓与图象监测，光敏面尺寸4mm×3.5mm。
9、热释电红外传感器：工作范围波长5~10μm红外光,探测距离≥5m。
10、光栅传感器：光栅衍射及光栅距测试、光栅莫尔条纹精密位移测试。
温度源：电加热器，温升≤100℃。
光源：12V安全电压，高亮度卤钨灯；各色高亮度LED发光管。
慢速电机：控速电机及遮温叶片组成。
位移装置：位移范围25mm,精度1μm。
光电检测实验指导 - 部分
实验一 光敏电阻特性实验实验原理:利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器叫光敏电阻，又称为光导管。
是一种均质的半导体光电器件,其结构如图1-1所示。
光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。
光敏电阻应用得极为广泛，可见光波段和大气透过的几个窗口都有适用的光敏电阻。
利用光敏电阻制成的光控开关在日常生活中随处可见。
当内光电效应发生时，光敏电阻电导率的改变量为：p n p e n e σμμ∆=∆⋅⋅+∆⋅⋅ 在上式中，e 为电荷电量，p ∆为空穴浓度的改变量，n ∆为电子浓度的改变量，μ表示迁移率。
当两端加上电压U 后，光电流为：ph AI U dσ=⋅∆⋅ 式中A 为与电流垂直的表面，d 为电极间的间距。
在一定的光照度下，σ∆为恒定的值，因而光电流和电压成线性关系。
光敏电阻的伏安特性如图1-2所示，不同的光照度可以得到不同的伏安特性，表明电阻值随光照度发生变化。
光照度不变的情况下，电压越高，光电流也越大，光敏电阻的工作电压和电流都不能超过规定的最高额定值。
图1-2光敏电阻的伏安特性曲线 图1-3 光敏电阻的光照特性曲线光敏电阻的光照特性则如图 1-3 所示。
不同的光敏电阻的光照特性是不同的，但是在大多数的情况下，曲线的形状都与图1-3 类似。
由于光敏电阻的光照特性是非线性的，因此不适宜作测量型的线性敏感元件 ，在自动控制中光敏电阻常用作开关量的光电传感器。
图 1-4 几种光敏电阻的光谱特性实验所需部件:稳压电源、光敏电阻、负载电阻（选配单元）、电压表、各种光源、遮光罩、激光器、光照度计（做光照特性测试，由用户自备或选配）实验步骤:1. 测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻观察光敏电阻的结构,用遮光罩将光敏电阻完全掩盖,用万用表欧姆档测得的电阻值为暗电阻R 暗,移开遮光罩，在环境光照下测得的光敏电阻的阻值为亮电阻R 亮，暗电阻与亮电阻之差为光电阻，光电阻越大，则灵敏度越高。
光电检测技术实验指导书
按图（4）接线，工作电源用 12V 稳压电源，调整负载电阻 RL 阻值，使光敏器件模板 被遮光罩盖住时微安表显示有电流，这即是光敏三极管的暗电流，或是测得负载电阻 RL 上 的压降 V 暗，暗电流 LCEO=V 暗/RL。（如是硅光敏三极管，则暗电流可能要小于 10-9A，一 般不易测出。） 3、 伏安特性测试：
一、实验目的
1．了解光纤传感的意义； 2. 掌握光纤压力和温度传感原理； 3. 掌握光纤压力和温度传感测量技术。
二、实验原理
1． 光纤 M—Z 型传感原理
M—Z 干涉仪型传感器属于双光 I ∝ (1 + cosδ )
束干涉原理，由双光束干涉的原理可
知，干涉场的干涉光强为： δ = 2π d , d 为干涉仪两臂的光程差, δ位相差，δ等于 2л λ
暗电阻与亮电阻之差为光电阻，光电阻越大，则灵
敏度越高。
暗电阻
亮电阻
光电阻
2、 光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流 按照图（3）接线，电源可从直流稳压电源+2~+8V 间选用，分别在暗光和正常环境光
照下测出输出电压 V 暗和 V 亮则暗电流 L 暗=V 暗/RL,亮电流 L 亮=V 亮/RL，亮电流与暗电流 之差称为光电流，光电流越大则灵敏度越高。
动的距离得出所测的长度 L。
设在测量中动镜的移动速度 v （这里 v 可以随时间变化），则由多普勒效应引起的频差
变化为：
Δf D
=
2v c
f1
=ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
v λ2
(1-1)
式中： f1 激光频率， c 光速，λ 波长， ΔfD 为动镜移动时，由它反射回来的光频率 的
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《光电检测技术》实验指导书实验一光敏电阻特性实验 ............. .. (1)实验二光敏电阻开关设计实验 ......... .. (4)实验三光栅位移实验 ................. .. (6)实验四面阵CCD电荷耦合器件应用实验一—线径测量 (9)实验五光电二极管、三极管特性实验…… (12)实验六光电池特性实验 ............... .. (16)实验一光敏电阻特性实验一・实验目的1.了解光敏电阻的光电特性、伏安特性。
二. 实验内容1.偏置电压一定时，光敏电阻的阻值和照度的对应关系。
2•照度一定时，光敏电阻的偏置电圧与其电流的对应关系。
3.照度改变时，光敏电阻的偏置电压和电流的对应关系。
三. 实验设备及仪器1.真流稳压电源。
2.光敏电阻。
3.相关信号处理单元。
四. 实验线路及原理光敏电阻是一种当光照射材料表面被吸收后，在其屮激发载流了，使材料导电性能发生变化的内光电效应器件。
当加上一定电压后，光生载流了在电场的作用下沿一定方向运动在电路屮产生电流，达到光电转换的目的。
当入射光的照度一定时，电路屮的电流与光敏电阻的偏置电压存在一定的关系。
市于光激发所产生的载流了会改变光敏电阻的电导值，而在没冇光照的情况下热激发所产生的载子同样也会改变光敏的电导值，只是对于光敏电阻而言光电导起主要作用。
所以，光敏电阻在光照条件下，总电流由两部分组成：亮电流二光电流+暗电流。
光敏电阻单元接线图五. 实验方法与步骤1、肓流稳压电源置±12V档，光敏电阻探头用专用导线一端连接后，插入照度实验架上传感器安装孔，导线另一端插入面板上“光敏电阻Ti”插口。
2、开启电源及光强开关，并将“光强/加热”开关置5档，此时入射照度最大。
同时检杏加热开关是否关闭。
3、在“光敏电阻单元”如图1-1接线。
4、检杳接线是否正确。
5、关闭光强开关，记下电流表度数（暗电流），将数据记录。
随后将“光强/加热”开关置“1”档。
6、开启光强开关，记录电流表读数，并逐步将“光强/加热”开关转换到“5”档，记录每一档所对应的电流表读数，并填入下表。
光强（档）012345电流（mA）7、将光强/加热开关置于“5”档，直流稳压电源置于±4 V档。
8、保持光强/加热开关在“5”档，将“右•流稳压电源”分档逐步调整至±12V，并逐一记下电流表读数并填入下表9、将光强/加热开关分别调至“4”和“3”档，重做步骤8,记录电流表读数填入下表光强/加热开关置“4”档光强/加热开关置“3”档六. 实验报告内容与要求1.填写实验数据表格。
2・12V偏置电压下的照度-电流||]|线。
3.5档照度下，光敏电阻的V-I特性曲线。
4.4档照度下，光敏电阻的-I特性曲线。
5.3档照度下，光敏电阻的V-I特性曲线。
七・思考1.12V偏置电压下的照度-电流曲线可以分析得出照度与电阻的关系如何?2.照度对于光敏电阻的伏安特性有何影响？实验二光敏电阻开关设计实验一. 实验目的1.光敏电阻的应用方式。
2.光电开关的工作原理。
3.LED驱动电路的应用。
二・实验内容1.光敏电阻检测电路的使用。
2.设计电路控制LED的亮灭。
三.实验设备及仪器1.直流稳压电源。
2.光敏电阻。
3.相关信号处理单元。
4.LED指示灯。
・注意事项1.LED指示灯需要接保护电阻，否则极易烧毁。
2.晶体管放大电路屮集电极不可与电源短接。
五. 实验线路及原理光敏电阻是一种当光照射材料表血被吸收后，在其屮激发载流子，使材料导电性能发生变化的内光电效应器件。
当加上一定电压后，光生载流了在电场的作用下沿一定方向运动在电路屮产生电流，达到光电转换的目的。
当入射光的照度一定时，电路屮的电流与光敏电阻的侃置电压存在一定的关系。
常用的光敏电阻测量电路有恒流电路和恒压电路。
LED驱动电路的相关知识见书本有关章节。
六. 实验方法与步骤1.参考书本关于光敏电阻检测（恒流/恒压）电路，设计一电路，由实验台光源照度控制LED指示灯的亮灭。
2.直流稳压电源置±12V档，光敏电阻探头用专用导线一端连接后,插入照度实验架上传感器安装孔，导线另一端插入面板上“光敏电阻Ti”插口。
3.按预先设计的电路选择合适电路元件搭建开关电路。
4.将保护电阻和毫安表与LED串接，便于记录LED屮的电流大小。
5.光强/加热开关置5档，开启光强/加热开关。
6.将光强/加热开关逐步转至4・1档，记录指示灯的亮灭情况填入下表7.转动光谱调整架测微头使传感器透光狭缝进入光谱带红光一侧。
8.转动测微杆，在光谱带内移动狭缝，注意LED指示灯的闪亮情况七. 实验报告内容与要求1.绘制设计的光明电阻开关电路。
2.实验数据填入表格。
八•思考1.控制方式是否只有一种？2.不同的控制方式灵敏度是否一样？3.不同波长的光源对光敏电阻的光电特性是否有煤响?一. 实验目的1. 了解光栅结构与位移测帚的原理。
二. 实验内容1. 利用光栅的光学放大原理测址微小位移。
三. 实验设备及仪器1. 光栅实验模块。
2. 直流稳压电源。
3. 细分计数板。
4. 螺旋测微仪。
5. 示波器。
坐吗翩跑期光栅是由标尺光栅和指不光栅组成的。
光栅在木质是指在光学玻璃上平行均匀地刻出的貞线 条纹。
在标尺光栅和指不光栅上，通常他们的线纹密度一样，一般10-100线/亳米。
(b)指示光栅图3-1标尺光栅和指示光栅把指示光栅平行放在标尺光栅上而，再使两者线纹之间形成一位小夹角，在光照过光栅 时，在指不光栅上就会产生若干粗的明暗条纹，称为莫尔条纹。
当指示光栅和标尺光栅之实验三光栅位移实验(a)标尺光栅间作相对左右移动时，莫尔条纹也作上下移动。
假设莫尔条纹宽度是W,并按W/4处分别放置两个光敏三极管，随着指不光栅的移动，在光敏三极管屮就感应出和光线壳度相丿应的电流。
显见，指示光栅毎移动一个栅距，则会使莫尔条纹移动一个纹距，而一个移距会在光敏三极管屮产生一个周期的正弦波。
对于50线光栅，每移动l/50mm的距离，则产生一个正弦波输出。
为了提高计数分辨率，通常对光栅输出信号方波进行四倍频细分。
对于移动一个栅距而形成TP1、TP2方波，在一个周期内，其信号幅值变化为：11-10-00-01-11,或10 -11-01-00-10,即每一周期有4个电平变化，利用D鮭发器可获得4个边缘脉冲信号, 若计数器是对这样的边缘脉冲计数，则将使光栅计数分辨率（精度）提高四倍。
例如，采用50线光栅传感器，经过4倍频电路示，计数分辨率将变成：1/50X1/4二5 u叽TP1TP2o fc=± -------------- t10 ・ H 01 00 10光栅左移时图3-3光栅传感器输出方波五.实验方法与步骤1、按实验要求接线：光栅实验模块和细分计数板的电源接直流稳压电源输出，电源置±12 V档，螺旋测微仪与指示光栅固定，起始位置置Omm处。
2、光栅输出端了接细分计数板，细分计数板A (TP1)、B (TP2)端分别接示波器。
3、检查接线是否正确，打开电源开关。
4、旋转螺旋测微仪使指示光栅产生一定量的位移，观察细分计数板的C(TP3)、D(TP4)端的边缘脉冲输出结果，填入下表。
5、按细分计数板清零键，将当前显示值清为0.000状态。
六.实验报告内容与要求I.填写实验数据表格。
七. 思考1.分析光栅的光学放大原理2.分析细分原理实验四面阵CCD电荷耦合器件应用实验——线径测量实验目的1.了解电荷耦合器件测径系统的结构与工作特性。
2.学会线径测试仪的使用。
二・实验内容1. CCD线径仪的使用。
三.实验设备及仪器1.成像传感器及电了处理模块。
2.成像光学系统。
3.照明光源。
4.螺旋测微仪。
5.测量仪支架。
6.机械调节器。
7.电源适配器。
&USB接1 1线。
9.玄流稳压源。
10.测量软件。
11.计算机。
・实验线路及原理光源从一端发射，照到被测量物体，通过光学系统在另一端成像（成像的精度由光学系统控制，即调焦）。
由于齐物体在成像端的像与该被测物体的真实尺寸具有一定的比例，经过标准件的测量，得出相应的比例因了，这样通过计算就能测出被测量物体的尺寸。
五.实验方法与步骤1、CCD测量仪主要在底朋两端分别支起光源支架和传感器支架，光源支架上安装有电源适配器和光源廉，传感器支架上安装有传感器盒和调焦环，并通过遮光筒将光源丿來和调焦环联结起来。
其具体结构参见图4・1图4・1 CCD线径仪结构图2、电源适配器接±12V岚流电源，用USB线连接测径仪和计算机。
3、开启计算机测量稈序。
4、按“定标”按钮，在侧量窗口插入标准具，调報调焦环至清晰成像。
5、输入标准具的标称量；取出标准具。
6、按“开始”按钮，在测量窗口插入待测物件，调焦至清晰成像。
7、按“粋停”按钮使测量窗口显示静止，读取测量数据。
X、按“继续”按钮恢复测量窗口的动态显示；按“结束”按钮可以退出。
9、选择多个样品，分别用螺旋测微仪和CCD线径仪进行测最。
六.实验报告内容与要求1.根据所选样品，分别测量，记录结果数据，计算误差。
七•思考1.光学调焦的CCD线径仪的精度如何？实验五光电二极管、三极管特性实验一. 实验目的1.T解光电二极管光电特性、伏安特性。
2.了解光电三极管光电特性，当光电管的工作偏压一定时，光电管输出光电流与入射光的照度（或通景）的关系。
二. 实验内容1.分别测试光电二极管、三极管的光电特性和伏安特性。
2.比较两种器件的相同点和区别。
三. 实验设备及仪器1.光电二极管。
2.光电二极管变换单元。
3.电压表。
4.光电三极管。
5.光电三极管变换单元。
四. 注意事项1.为使实验肓观，该实验没有在封闭的黑盒屮进行，所以具有一定的外界因素干扰，实验时请注意不要使正面干扰光较大，同时注意人员移动时的影响。
2・因光电二极管产生的光电流比较小，为便于读数，所以采用I/V变换器将光电流Iu 转换成电压，其关系为：Iu=IV/R t l五・实验线路及原理光电二极管是一种典型的光伏器件，用高阻P型硅作为基片，表面掺杂生长一层极薄的N型层（大约lum）,从而形成一很浅的表面PN结，而空间电荷区较宽，所以保证大部图5・1光电二极管测量电路分光了能够入射到耗尽层内。
由光了激发的电了■空穴对在反向偏置电压V BB作用下形成二极管的反向光电流。
此光电流通过外加负载R L F?产生电压信号输岀。
*12V电压表图⑹图5-2光电三极管测量电路光电三极管是一种光生伏特器件，用高阻P型硅作为基片，然后在基片表面进行掺杂形成PN结。
N区扩散得很浅为lum左右，而空间电荷区（即耗尽层）较宽，所以保证了大部分光了入射到耗尽层内。
光了入射到耗层内被吸收而激发电了•空穴对，电了■空穴对在外加反向偏置电压V BB作用下，空穴流向正极，形成了三极管的反向电流即光电流。