光电技术实验测距创新实验

大家好好利用哈！！！

一、实验目的

1、了解光电测距传感器的组成及工作原理

2、了解光电测距传感器的基本特性

2、掌握光电测距传感器的应用

二、实验内容

1、光电测距传感器的组装实验

2、光电传感器的特性测量实验

3、光电传感器的应用实验

4、光电传感器的设计性实验

三、实验仪器

1、光电创新实验平台主机箱

2、光电测距系统设计模块

3、导轨及底座

4、光电测距传感器及其组件

5、白屏

6、万用表

7、链接线

四、实验原理

本实验采用的光电测距传感器是采用的三角测量原理。红外发射器按照一定的角度发射红外光束，当遇到物体以后，光束会反射回来，如图10.1所示。反射回来的红外光线被CCD 检测器检测到以后，会获得一个偏移值L，利用三角关系，在知道了发射角度a，偏移距L，中心矩X，以及滤镜的焦距f以后，传感器到物体的距离D就可以通过几何关系计算出来了。

可以看到，当D的距离足够近的时候，L值会相当大，超过CCD的探测范围，这时，虽然物体很近，但是传感器反而看不到了。当物体距离D很大时，L值就会很小。这时CCD 检测器能否分辨得出这个很小的L值成为关键，也就是说CCD的分辨率决定能不能获得足够精确的L值。要检测越是远的物体，CCD的分辨率要求就越高。

本实验采用的光电测距传感器的输出是非线性的。每个型号的输出曲线都不同。所以，在实际使用前，最好能对所使用的传感器进行一下校正。对每个型号的传感器创建一张曲线图，以便在实际使用中获得真实有效的测量数据。下图10.2是sharp GP2YOA21的输出曲线图。

图10.2 传感器输出曲线图

五、注意事项

1、当万用表用作电流测试时应先用大量程，然后逐级调小到合适的量程，以免烧坏电流档；

2、连线之前保证电源关闭；

3、实验过程中，请勿遮挡光电测距传感器与白屏之间的光路，以保证光能正常反回。

六、实验内容及步骤

光电测距系统设计模块是光电创新平台当中的一个模块，具体实验内容及步骤如下：

光电测距传感器的组装实验

光电测距实验由主机箱、光电测距模块、导轨与滑块组件、光电测距传感器以及白屏五大部分组成，首先认识这些部件，然后学会如何组装。

光电传感器的特性测量实验

在完成第1步的实验内容后，我们开始进行光电传感器的特性测量实验，首先打开主机箱电源开关，然后按下电源显示部分的按键开关，查看电源指示灯是否点亮。，若没点亮，请检查电源线路是否正常；若点亮，用万用表测量传感器输出信号V out，并逐步改变白屏与光电测距传感器的距离，将所测得数据记录在下表中：

光电测距传感器的应用实验

光电测距传感器可以用作超过距离限制报警。在本实验中，有两路比较器电路，阈值测试点分别为J4和J5。通过实验2的测试，我们可以知道光电测距传感器在各个位置的输出大小，比如说20cm处传感器输出为1.3V,40cm处传感器输出为0.75V,我们可以通过调节W1、W2来改变比较器的电压阈值使J4输出为1.3V、J5输出为0.75V，改变白屏与光电测距传感器的距离，观察D1与D4的发光变化。改变阈值，重复上述步骤，观察D1与D4的变化，总结传感器与比较器的应用特性。

七、设计性实验

根据传感器的特性，自行搭建应用电路，实现超限报警功能。如下图所示，光电测距传感器信号经过电压跟随器输出，将这个信号作为两路比较器的输入，通过设定比较器的参考电压来改变比较器输出的结果。

八、思考题

1、本实验中光电测距传感器的测距原理是什么？

2、本实验中光电测距传感器的理想工作区间是什么？