传感器实验报告

实验报告

实验课程：传感器与检测技术实验日期：2012年11月30日学院：物电学院

班级：芙蓉电信1001班

姓名：王凤娇 15

高扬宇 05

刘佳 18

实验二红外光电接近开关实验

一、实验目的：

在光敏二极管光电特性和伏安特性测定的基础上，学习掌握由“红外发光二极管——红外光敏二极管对”组成的红外光电接近开关的原理及其应用。

二、实验原理：

利用光敏二极管在反偏置条件下的光电特性，可将其作为光电接近开关的接收传感器件。当红外LED发出的红外光被某一逐渐逼近的物体遮挡并反射到光敏二极管时，光敏二极管的光电流（或光电导）将发生改变。当物体逼近到一定距离（即反射光强足够大）时，开关电路使继电器开启，从而达到开关控制的目的。

三、实验所需单元：

直流稳压电源，光敏对管（红外LED，光敏二极管），电阻，接近开关电路，继电器，数字电压表。

四、实验步骤：

3V

图 2.1 光电接近开关实验电路

(1) 按图2.1所示连接各元件和单元，并连接＋12V电源。（箭头表示连接线，后同）

(2) 检查接线无误后，开启稳压电源。

(3) 用一物体（白纸）从远处向左侧实验台上的接近开关探头前端逼近，到一定距离时，可听到继电器“嗒嗒”的启动声音，并用直尺测量此时遮挡物与探头之间的大致距离，作多次试验后，取平均值，即为接近开关的动作距离。将结果填入表2.1。调节“增益”旋钮，可适当改变系统的响应灵敏度，或改变接近开关的动作距离。

(4) 利用此接近开关，实验者可根据自己的兴趣设计其他实验，如利用接近开关及继电器控制电机的转动，控制彩灯的闪亮等。

表2.1 接近开关的动作距离

实验三 光敏电阻特性及参数测量实验

一、实验目的：

了解光敏电阻的电阻特性，掌握光敏电阻的伏安特性及其随光照强度的变化

规律。

二、实验原理：

光敏电阻是最典型的光电效应器件，即其电导率随光照强度而发生变化。半导体光电导器件是利用半导体材料的光电导效应制成的光电探测器件。本实验旨在测定光敏电阻在不同光照环境下的电阻值，并测定其伏安特性随光照强度的变化规律。

三、实验所需单元：

直流稳压电源，光敏电阻，数字电压表，电流（毫安）表，万用表。

图3.1 暗、亮电阻的测定

图3.2 伏安特性测量电路

(1) 光敏电阻的暗、亮电阻测定。如图3.1所示，用万用表从光敏电子两端测定它在不同光照条件下的电阻值，将测得的结果填入表3.1。

表3.1 光敏电阻的阻值变化

(2) 光敏电阻伏安特性测定。按图3.2所示连接各元件和单元，检查连接无误后，开启电源。用一挡光物（如黑纸片或瓶盖）遮住光敏电阻（视为全暗），分别接插不同的电压U 值（如0.5,1.0，1.5, 2.0, 2.5, 3.0,3.5，4.0, 4.5，5.0V 等），利用电流表测定流过光敏电阻的电流值I ，数字电压表测定U 值。 改变光敏电阻的光照强度（如全暗、日光灯、台灯、激光照射），重复测定I 与U 的关系，可得到图3.3所示的伏安特性关系曲线族。

(3) 分析上述测量结果， 进一步了解光敏电阻的光敏特性，掌握其中的变化规律。

（2）全暗时

由表可知：当光照一定时，光敏电阻的电流不随电压的变化而变化。

图3.3 光敏电阻的伏安特性

实验十 硅光电池的光电特性测量实验

一、实验目的：

了解硅光电池的工作原理，掌握硅光电池的短路电流、开路电压等特性及其

随光强而变化的规律。 二、实验原理：

硅光电池是一种利用光生伏特效应的p-n 结光电器件，不需加偏压即可把光

能转换成为电能。硅光电池的短路光电流与光照度（光通量）成线性关系，而开路电压与光照度的对数成正比。本实验旨在测定硅光电池的短路电流和开路电压及其变化规律。 三、实验所需单元：

直流稳压电源，硅光电池，数字电压表，电流（毫安）表，台灯，激光器等光源。

四、实验步骤：

(1) 短路电流测定。按图10.1所示连接各单元。用电流表测定硅光电池在不同光照下（全暗、日光等照射、台灯照射、激光照射）时的短路电流大小，将结果记录至表10.1。

(2) 开路电压测定。按图10.2所示连接各单元。用数字电压表测定硅光电池在不同光照下（全暗、日光等照射、台灯照射、激光照射）时的开路电压大小，将结果记录至表10.2。

(3) 分析考察硅光电池的短路电流和开路电压的变化规律。

图 10.1 硅光电池短路电流测量

图 10.2 硅光电池开路电压测量

表10.1 硅光电池的短路电流

表10.2 硅光电池的开路电压

实验十六光敏三极管特性及参数测量实验

一、实验目的：

测量和掌握不同照度下光敏三极管的光电特性，测量和掌握不同照度下光敏三极管的伏安特性。

二、实验原理：

光敏三极管的工作原理与光敏二极管类似，同属内光电效应器件，但其光电特性和伏安特性比光敏二极管灵敏。实验过程中通过改变环境光照强度和反偏电压，测定通过光敏三极管的光电流大小，从而获得其在不同光照强度和不同反偏电压下的光电特性及伏安特性，得到相应的关系曲线。

三、实验所需单元：

直流稳压电源，光敏三极管，红外LED，电阻，数字电压表，电流（毫安）表，半导体激光器。

四、实验步骤：

(1) 按图16.1所示连接各元件和单元。检查接线无误后，开启稳压电源。

(2) 光电特性测量。在某一电压U （如＋3V ）时，用毫安表测定电流随光照强度Φ（如暗处、日光灯照射、台灯照射、激光照射等）的变化情况，记录测定的数据，将结果绘制成曲线图。

(3) 伏安特性测量。在某一光照下，改变电压U 的大小（如0.5,1.0，1.5, 2.0, 2.5, 3.0,3.5 4.0, 4.5，5.0V 等），用毫安表测定电流的变化，数字电压表测定U 值，记录测定的数据；改变光照强度（如日光灯照射、台灯照射、激光照射等），重复测量电流随电压的变化关系，将结果绘制成曲线图。注：电压不得超过5V 。

(4) 请比较光敏三极管与光敏二极管特性的异同，并分析原因。

(2)当电压U=3V 时：

(3)在台灯斜照射的情况下：

I

Φ

光电特性

I

U

伏安特性

图16.2 光敏三极管的特性曲线

光照强度

图 16.1 光敏三极管特性测量电路