光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書2011312

1、 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 電子科學與技術(shù)系電子科學與技術(shù)系2006 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 2前前 言言CSY2000G 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗臺是為適合光電子技術(shù)、信息工程、光電檢測等專業(yè)教學內(nèi)容的需要而開發(fā)的教學實驗裝置，是光電技術(shù)基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)實驗。 激光器的出現(xiàn)，解釋了光頻載波的產(chǎn)生問題，從此電子技術(shù)的各種基本概念（如放大與振蕩、調(diào)制與解調(diào)、直接探測與外差探測、信頻、和頻與差頻等）幾乎都移植到了光頻段。電子學與光學之間的鴻溝在概念上消失了，產(chǎn)生了光頻段的電子技術(shù)，稱為光電子技術(shù)。 本實驗指導書特點在于：1、 實驗所選用的實驗內(nèi)容，大部份是光電基礎(chǔ)實驗。重點分析光敏器件和

2、光電傳感器的特性和應用場合。學生通過實驗應該學會合理地選擇傳感器，掌握光電檢測的基本原理和方法。為培養(yǎng)學生的動手能力，還安排了一部分儀器的裝拆實驗。2、 該實驗臺集中了目前常用的光敏元件和傳感器，采用了模塊式組合，不同學生可以根據(jù)自己特點選擇各類模塊。為適應光電子技術(shù)的最新發(fā)展，本實驗臺可以根據(jù)學生要求，補充了部分新型傳感器和模塊。3、 主機箱備有常用的穩(wěn)壓電源和電壓、電流顯示單元。備有光功率計和光照度計，可便于學生進行畢業(yè)設(shè)計和綜合性、設(shè)計性課程設(shè)計及課外課題制作。*本實驗指南盡力舉一些實際工程項目實例，便于擴大學生的知識領(lǐng)域，學Comment t1: 第一次實驗Comment t2: 第二

3、次實驗Comment t3: 第二次實驗Comment t4: 第二次實驗Comment t5: 第三次實驗Comment t6: 第三次實驗Comment t7: 第三次實驗Comment t8: 第四次實驗Comment t9: 第四次實驗Comment t10: 演示實驗 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 3生也可通過主機箱提供的各種單元模塊開發(fā)做其它實驗。目目 錄錄目錄 3第一章 說明書4第二章 實驗指南 6實驗一 光電基礎(chǔ)知識實驗6實驗二 光敏電阻實驗 12實驗三 光敏二極管特性實驗 16實驗四 光敏三極管特性實驗 20實驗五 透射式光開關(guān)設(shè)計性實驗 24實驗六 紅外線反射式光電開關(guān)實驗 26

4、實驗七 光電池實驗 28實驗八 熱釋電紅外傳感器設(shè)計性實驗 31實驗九 光源及光調(diào)制解調(diào)實驗 34實驗十 PSD 位感置傳器實驗 37實驗十一 光纖位移傳感器綜合性實驗 40實驗十二 光纖溫度傳感系統(tǒng)實驗 42實驗十三 光纖壓力傳感系統(tǒng)實驗 47實驗十四 光電轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速測量實驗 49實驗十五 CCD 電荷耦荷器件綜合性測定實驗50 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 4實驗十六 光柵位移傳感器綜合性實驗 55第一章第一章 CSY2000G 光電傳感器實驗臺說明書光電傳感器實驗臺說明書 CSY2000G 光電傳感器實驗儀主要有主機箱、傳感器裝置、實驗模板、實驗桌四大部分組成。（一）主機箱（一）主機箱供電

5、電源 AC220V，50HZ。額定功率 200W。1、有實驗所需的電源、壓力源0-12V 連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。0-5V 連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。15V、+12V、+5V 穩(wěn)壓電源。 2、顯示壓力源：氣壓量程 4-20KPa（通過調(diào)節(jié)玻璃轉(zhuǎn)子流量計、旋鈕、氣壓輸出大小可調(diào)）電流表：DC20A-20mA(量程三檔切換)電壓表：DC200mV-20V（量程三檔切換)光功率計：1999mW光照度計：1999Lx頻率/轉(zhuǎn)速表：f： 0-9999Hz、 n：0-9999 r/min計時器（秒表）：9999S氣壓表:4-40 KPa3、溫控儀：PID 位式調(diào)節(jié)儀：0-2000C（二）傳感器裝置（二）傳感器裝

6、置 光學傳感器由底座，升降支架、遮光筒、滑軌等組成，可卸式活動安裝各種光電器件探頭，光源等。 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 51、光敏器件及傳感器光敏電阻光敏二極管光敏三極管紅外光敏二極管（光接受）硅光電池反射式光耦（紅外發(fā)射與紅外光敏三極管組合）紅外線熱釋電探頭光照度計探頭光功率計探頭2、傳感器光纖傳感器、 （位移、壓力、溫度）PSD 位置傳感器線陣 CCD 測徑系統(tǒng)（可選）光柵位移傳感器（可選）3、光源普通白熾燈、普通發(fā)光二極管、紅外發(fā)射管、半導體激光管、各種濾色鏡。（三）實驗模板（三）實驗模板光電器件實驗（一）模板光電器件實驗（二）模板光電器件實驗（光開關(guān)）模板光電器件實驗（光調(diào)制）模板光電傳

7、感器轉(zhuǎn)速測量實驗模板光纖傳感器實驗模板PSD 傳感器實驗模板溫度傳感器（四）實驗桌（四）實驗桌 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 6 放置主機箱、實驗模板、各種實驗器件實驗臺尺寸為：1600800740（mm） 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 7第二章第二章 實驗指南實驗指南實驗一實驗一 光電基礎(chǔ)知識實驗光電基礎(chǔ)知識實驗實驗目的實驗目的通過實驗使學生對光源分光原理，輻射量與光度量、光的不同波長等基本概念有具體的認識。第一部分第一部分 光源和光波長實驗光源和光波長實驗一、實驗原理一、實驗原理以電磁波形式或粒子（光子）形成傳輸?shù)哪芰?，它們可以用光學條件反射、成像或色散，這樣能量傳輸及其傳播過程稱為光輻射。 為了對光

8、輻射進行定量描述，存在著輻射單位和光度單位兩套不同的體系，下表是常用的輻射度量和光度量之間的對應關(guān)系。表（一） 、常用輻射度量和光度量之間的對應關(guān)系輻射度量物理量光度量物理量名稱符號定義成定義式單位物理量名稱符號定義成定義式單位輻射能QeJ光量QQ=Qdt1m s輻射通量ee=de/dtW光通量=Id1m輻射出射度ee=de/dsW/m2光出射度MM=d/ds1m/ m2輻射強度ee=de/dsw/sr發(fā)光強度I基本量cd輻射亮度LeLe=de/(ds cos)w/(m2 sr)（光）亮度LI=dI/ds coscd/m2輻射照度EeEe=de/dAw/ m2（光）照度EE=d/dALX 在光

9、度單位中，發(fā)光強度是基本單位，定義為一個光源發(fā)出頻率為 5401012 HZ 的單色輻射。若在一給定方向上的輻射光度為 1/683 （W/S） ，則該光源在該方向上的的發(fā)光強度為 1 cd（坎德拉） 。 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 8 本實驗中備有普通光源和激光光源兩種，普通光源（探熾燈）的光譜為連續(xù)光譜。利用濾色片或色片或通過分光鏡后，可以提供紅橙黃綠青藍紫多種波長的光輻射。激光光源是半導體激光器，發(fā)射的激光波長 630-680 納米。激光顏色為紅色。 三棱鏡的分光原理: 三棱鏡的分光作用原理基于以下幾點：（1） 、三棱鏡表面對光線的折射作用。三棱鏡對不同波長的各色光具有不同的折射率。因此當三棱

10、鏡中入射的光（白光為各種不同波長的復合光，從波長為 400 納米（m m）紫光至 760 納米的紅光）則三棱鏡對不同色光具有不同折射率。各色光經(jīng)折射后的折射角將不同。因此通過三棱鏡出射時，各色光的偏角也隨之不同。所以，白光經(jīng)過三棱鏡折射以后將分解成各種色光并呈現(xiàn)出一片按序排列的顏色。這種現(xiàn)象稱為光的色散。（2） 、圖 1-1 畫出了三棱鏡表面產(chǎn)生折射的情況。 如入射光（某一單色光）經(jīng)三棱鏡 AB 進入玻璃介質(zhì)后，光線產(chǎn)生一偏角 1該光束在 B 面出射時，又產(chǎn)生一偏角 2光線經(jīng)二次折射后入射光與出射光產(chǎn)生的偏角 0 =1+2對三棱鏡兩個折射面 AB 導出折射定律為：SinI1=nSinI1 Si

11、nI2=nSinI2利用兩式相減，并根據(jù)= I1-I2，=1+2= I1-I2+ I2- I2經(jīng)過具體運算得Sin1/2(+)=n-Sin/2*Cos(I1+I2)/Cos1/2(I1+I2) 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 9由式可見，光線經(jīng)棱鏡折射后，產(chǎn)生的偏角 是光線入射角 I1 。棱鏡折射角 和折射率 n 的函數(shù)，對于給定的三棱鏡 和 n 為定值，因此 隨 I1 而變。圖 1-2 表示的光通過三棱鏡時的色散現(xiàn)象，由于介質(zhì)的折射率隨波長的的變短而增大，尤其是短波部分，折射率增加的更快。 由圖 1-2 可知紅色的波長長，折射率小，產(chǎn)生較小的偏角，而紫色的波長短，折射率大，產(chǎn)生的偏角也大，這樣的光經(jīng)

12、三棱鏡折射后，形成一條按紅、橙、黃、綠、青、藍、紫順序的連續(xù)光譜，本實驗用于演示這一現(xiàn)象。 利用濾色片也可以從白光中獲取單色光，常用濾色片有二類，一類是塑料片，它只能透射某一波長的光，而對其它波長具有吸收作用，對玻璃濾光片，玻璃片上鍍某種顏色（例如紅色）的薄膜，它利用光的頻率效應。則它對紅色的光是干涉相長。對其它顏色的光則干涉相消。衡量濾色質(zhì)量優(yōu)劣的是色純度。二、實驗器材二、實驗器材 CSY2000G 主機箱、普通光源、分光裝置（三棱鏡） 、半導體激光器、濾色片、光照度計及探頭。三、三、 實驗步驟實驗步驟（1）根據(jù)圖 1-3 將普通光源插進安裝架上，把光源的兩個插孔分別連接到主機箱的“012V

13、”可調(diào)電壓源上，調(diào)節(jié)“012V”的可調(diào)旋鈕，可改變光源的亮度（調(diào)節(jié)電源 012V 必須從最低電壓起始慢慢調(diào)到 12V，否則沖擊電流大， 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 10電源自動截止保護，要正常工作必須重新開機） 。（2）將光源升降桿的固定螺釘旋松，旋轉(zhuǎn)光源 180后擰緊固定螺釘。在光源的前方適當?shù)奈恢冒卜欧止馊忡R，旋轉(zhuǎn)棱鏡，觀察投射出的連續(xù)的帶狀分光光譜（紅紫七色，如圖 1-3） 。圖 1-3 光電實驗裝置示意圖（白色光的光色散）（3）關(guān)閉電源，旋下光源前蓋，裝上不同顏色的濾色片，觀察不同波長（顏色）的光。（4）把普通光源取下，換上半導體激光光源，連接 5v 電源（注意 1.二極管保護；2 光源

14、注意極性） ，重復（2） 。（5）把分光裝置對太陽觀察太陽光，用一白紙作受光面。從出射的受光面上觀測帶狀光譜（如圖 1-4） 。 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 11圖 1-4 太陽光的光色散第二部分第二部分 輻射度與光度學輻射度與光度學一、一、 基本原理基本原理 光輻射的探測和計量,在輻射度單位和光度單位兩套不同的體系。輻射度單位適用于整個電磁波段。光度學只適用于可見光波段。本實驗幫助學生理解兩種概念體系的區(qū)別和聯(lián)系。 二、實驗器材二、實驗器材CSY2000G 主機箱、普通光源（含遮光筒） 、半導體激光光源、各種濾色片，光照度計探頭三、三、實驗步驟實驗步驟（1）根據(jù)圖 1-5 裝置圖將照度計探頭代替

15、光敏探頭，把照度計探頭的兩個插孔與主機箱的光照度計兩個插孔正負對應相連，再按下主機箱照度計的按紐（1） 。打開主控箱電源，測量當前環(huán)境下的照度。圖 1-5 輻射度與光度學的接線示意圖 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 12（2）關(guān)閉主控箱電源，把普通光源的兩個插孔與主控箱的 012V 的可調(diào)電源的兩個插孔相連，逆時針調(diào)節(jié)可調(diào)電源旋鈕到底。把主機箱的電壓表輸入端（+、）分別與 012V 的可調(diào)電源的+、 相連，監(jiān)測可調(diào)電源的輸出大小。按表 1-1 慢慢旋轉(zhuǎn)可調(diào)電源旋鈕，按表 1-1 記錄數(shù)據(jù)。 表 11輸入電壓（v）234567光照度（Lx）014123371（3）關(guān)閉主機箱電源，取下實驗裝置的遮光筒，旋

16、下普通光源的前蓋，分別旋上不同顏色的濾光片，裝上遮光筒，按上面的方法分別測量不同濾色片下的照度。并作記錄，把數(shù)據(jù)填入表 1-2。 （電壓為 7）表 12濾色片顏色()紅橙黃綠青藍紫光照度（Lx）5142523650（4）在（3）中，用眼睛觀察不同顏色光的亮度情況，感覺同一照度下不同顏色的光，感受一下眼睛對光顏色的敏感度。（5）關(guān)閉主機箱電源，將普通光源撤下?lián)Q上半導體激光器，將半導體激光器的兩個插孔（+、）分別與主機箱 05V 的可調(diào)電源的+、 相連。開主機箱電源，同上面方法用照度計測量激光器發(fā)出的光的照度，作記錄把數(shù)據(jù)填入表 1-3。表 13輸入電壓（v）2.5V3V3.5V4V4.5V5V光

17、照度（Lx）00012077 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 13（6） 關(guān)閉主機箱電源，用光功率探頭代替照度計探頭，將光功率探頭的兩個插孔（+、）分別與主機箱的光功率計輸入端的+、 相連，打開主機箱電源，方法同上用光功率計測量激光器的光功率，并作記錄，把數(shù)據(jù)填入表 1-4。表 14輸入電壓（v）33.544.55光功率(mw)0.0250.0460.0830.2940.357 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 14實驗二實驗二 光敏電阻實驗光敏電阻實驗一、一、 實驗目的實驗目的了解光敏電阻的光譜響應特征、光照特性和伏安特性等基本特性 二、二、 基本原理基本原理在光線的作用下，電子吸收光子的能量從鍵合狀態(tài)過渡到

18、自由狀態(tài)。引起電導率的變化，這種現(xiàn)象稱為光電導效應。光電導效應是半導體材料的一種體效應。光照愈強，器件自身的電阻愈小?；谶@種效應的光電器件稱光敏電阻。光敏電阻無極性，其工作特性與入射光光強、波長和外加電壓有關(guān)。三、三、 需用器件與單元需用器件與單元 CSY2000G 主機箱、光源、濾色片、 光電器件實驗（一）模板 、cds 光敏電阻、光照度探頭。四、四、 實驗步驟實驗步驟1、亮電阻和暗電阻測量、亮電阻和暗電阻測量（1） 圖 2-1 是光敏電阻實驗原理圖（2） 按圖 2-1 的光學系統(tǒng)裝置圖，安裝好普通光源和光照度計探頭及遮光筒，將主機箱的 012V 的可調(diào)電源與普通光源的兩個插孔相連，將可調(diào)

19、電源的調(diào)節(jié)旋鈕逆時針方向慢慢調(diào)到底。將照度計探頭的兩個插孔與主機箱照度計輸入端“+” 、 “”相應連接。打開主機箱電源，順時針方向慢慢增加 012V 可調(diào)電源，使主機箱照度計顯示100LX（按下按鈕1） 。圖 2-1 光敏電阻實驗原理圖 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 15 圖 2-2 光敏電阻實驗接線圖（3） 撤下照度計連線及探頭，換上光敏電阻。將光敏電阻的一個插孔連到主機箱固定穩(wěn)壓電源+5V 的“+”插孔上。光敏電阻的另一個插孔連到主機箱電流表輸入端的“+”插孔上，電流表輸入端“”插孔與+5V 穩(wěn)壓電源的“”相連。 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 16（4） 在光敏電阻與光源之間用遮光筒連接后，10 秒鐘

20、左右（可觀察主機箱上的定時器）讀取電流表（可選擇電流表合適的檔位 20mA 檔）的值為亮電流 I亮。得 3（5） 將 012V 可調(diào)電源的調(diào)節(jié)旋鈕逆時針方向慢慢旋到底后，10 秒鐘左右讀取電流表（20A 檔）的值為暗電流 I暗。得 0（6） 根據(jù)以下公式，計算亮阻和暗阻（照度 100LX 、U測5V） R亮=U測 / I亮 ； R暗=U測 / I暗（7） 光敏電阻在不同的照度下有不同的亮阻和暗阻；在不同的測量電壓（U測）下有不同的亮阻和暗阻。如有興趣可重復以上實驗步驟做實驗。2 2、光照特性測量、光照特性測量 光敏電阻的測量電壓（U測）為+5V 時，光敏電阻的光電流隨光照強度變化而變化，它們之

21、間的關(guān)系是非線性的。調(diào)節(jié)光源 012V 電壓得到不同的光照度(測量方法同以上實驗)，測得數(shù)據(jù)填入表 21，并作曲線圖。表 21強度（LX）100300500700900110013001500電流 mA光照度 （LX）圖 23 光敏電阻光照特性實驗曲線3 3、伏安特性測量、伏安特性測量 在一定的光照強度下，光電流隨外加電壓的變化而變化，測量時，在給定光照I 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 17強度 100LX時，光敏電阻輸入 0-5V 可調(diào)電壓，調(diào)節(jié) 0-5V 電壓（由電壓表監(jiān)測） ，測得流過光敏電阻的電流,測得數(shù)據(jù)填入表 2-2，并作不同照度的三條伏安特性曲線。 表 2-2型號：MT5528電壓（U

22、）1.252345100電流（mA）300電流（mA）照度LX500電流（mA）光電流VCC 圖 24 光敏電阻伏安特性 4 4 、光譜特性測量、光譜特性測量 （1）光敏電阻對不同波長的光，接收的光靈敏度是不一樣的，這就是光敏電阻的光譜特性。實驗時線路接法同圖 2-2，在光路裝置中先用照度計窗口對準遮光筒，然后撤下光源前蓋,更換不同的濾光片，得到對應各種顏色的光。作光譜特性時，需調(diào)節(jié)光源強度（調(diào) 012V 電壓） ，得到相同的照度。光敏電阻在某一固定工作電壓下（+5V） ，在同一照度下（例如 100LX） ，在不同波長（顏色）時測量流過光敏電阻的電流值，就可作出其光源特性曲線。實驗數(shù)據(jù)如下表所

23、示： 表 2-3型號 MT5528顏色波長(nm)100LX照度下的電流紅650橙610黃570綠530青480 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 18藍450紫400 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 19實驗三實驗三 光敏二極管特性實驗光敏二極管特性實驗一、一、實驗目的實驗目的 了解光敏二極管工作原理及光生伏特效應。二、二、 基本原理基本原理 光敏二極管和光電池均是一種光伏探測器。利用了 Pn 結(jié)的光伏效應，對光伏探測器總的伏安特性可表達為i=ii=iD-i=isoexp(eu / kBT)-1-i 式中 i i 中是流過探測器總電流，i isoso二極管反向電流，e 是電子電荷，u 是探測器兩端電壓，kB為

24、玻耳茲曼常數(shù)，T 器件絕對溫度。 光敏二極管的具有光生伏特效應，當入射光的強度發(fā)生變化，通過光敏二極管的電流隨之變化，于是在光敏二極管的二端電壓也發(fā)生變化。光照時導通，光不照時，處于截止狀態(tài)，并且光電流和照度成線性關(guān)系。三、三、 需用單元器件需用單元器件 光敏器件實驗（一）模板、主機箱、光敏二極管、光源、光照度計探頭、濾色片四、四、 實驗步驟實驗步驟 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 20圖 3-2 光敏二極管特性實驗接線圖1 1、光照特性的測量、光照特性的測量 根據(jù)圖 32 接線，測量光敏二極管的暗電流和亮電流。（1）暗電流測試：將主機箱中的 012V 可調(diào)穩(wěn)壓電源的調(diào)節(jié)旋鈕逆時針方向慢慢旋到底，打開

25、主機箱電源，讀取主機箱上電流表（20uA 檔） 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 21的值即為光敏二極管的暗電流。（2）亮電流測試：a.關(guān)閉主機箱電源，撤下光敏二極管，換上光照度計探頭。用連接線將照度計探頭的兩個插孔與主機箱上的照度計輸入的兩個插孔“”、“”分別相應連接；照度計探頭與光源之間用遮光筒連接。b.打開主機箱電源，順時針方向慢慢地調(diào)節(jié) 012V 可調(diào)電源（光源電壓），使主機箱上照度計的讀書為 100LX。c.撤下照度計探頭，換上光敏二極管，讀取電流表值，即為100LX，U測5V（光敏二極管工作電壓）時的亮電流。重復 a、b、c 實驗步驟，把測量值填入表 3-1，并作出曲線。表 3-1照度 LX

26、100200300400500600700800I 亮（mA） I(mA) LX 圖 3-3 光敏二極管光照實驗特性 2 2、光譜特性測試、光譜特性測試光譜特性測試用七種顏色的濾光片代替不同波長的光。實驗方法與亮電流測試方法基本一樣，不同點就是擰下光源前蓋，更換不同顏色的濾色鏡，調(diào)節(jié)光源電壓，在不同照度下，測得光電流，填入表 3-2，并作出 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 22曲線。表 32 顏色(nm) 光電流 I照度 LX紅(650)橙(610)黃(570)綠(530)青(480)藍(450)紫(400)10100I 圖 3-4 光敏二極管光譜實驗特性 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 23實驗四實驗四 光

27、敏三極管特性實驗光敏三極管特性實驗一 、實驗目的實驗目的 了解光敏三極管結(jié)構(gòu)、性能和 V-I 特性。二、二、 基本原理基本原理在光敏二極管的基礎(chǔ)上，為了獲得內(nèi)增益，就利用晶體三極管的電流放大作應，用 Ge 或 Si 單晶體制造 NPN 或 PNP 型光敏三極管。其結(jié)構(gòu)使用電路及等效電路如圖4-1 所示。光敏三極管可以等效一個光電二極管與另一個一般晶體管基極集電極并聯(lián) ：集電極-基極產(chǎn)生的電流，輸入到共發(fā)三極管的基極在放大。不同之處是，集電極電流（光電流）有集電結(jié)上產(chǎn)生的i控制。集電極起雙重作用；把光信號變成電信號起光電二極管作用；使光電流再放大起一般三極管的集電結(jié)作用。一般光敏三極管只引出 E

28、、C 兩個電極，體積小，光電特性是非線性的，廣泛應用于光電自動控制作光電開關(guān)應用。 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 24三、 需用單元與器件需用單元與器件 光電器件實驗（一）模板、主機箱、光敏三極管、光源、光照度計探頭四、四、 實驗步驟實驗步驟 1 1、光敏三極管伏安特性、光敏三極管伏安特性光敏三極管在不同的照度下的伏安特性就象一般晶體管在不同的基極電流輸出特性一樣。光敏三極管把光信號變成電信號。 （1）根據(jù)圖 3-2 把光敏二極管換成光敏三極管，按圖接線，將光敏三極管的兩個插孔接到實驗模板的光敏器件輸入的插孔中，實驗模板的電流表和電壓表插孔分別與主機箱的電流表輸入和電壓表輸入插孔分別相連接。將實驗模

29、板上的 Vcc 插孔與主機箱的+5V 電源相連。（2）首先慢慢調(diào)節(jié) 012V 光源電壓,使光源的光照度到某一照度(用照度計測量),再調(diào)節(jié)光敏三極管的工作電壓,測量光敏三極管的輸出電流和電壓。填入表 4-1表 4-4，并作出一定光照度下的光敏三極管的伏安特性曲線表 41 在 100lx 照度下U (V)11.52.02.53.03.54.0I (mA)1表 42 在 500lx 照度下 U (V)11.52.02.53.03.54.0I (mA)1 表 43 在 1000lx 照度下 U (V)11.52.02.53.03.54.0 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 25I (mA)1 表 44 在 15

30、00lx 照度下 U (V)11.52.02.53.03.54.0I (mA)1I(mA)外加電壓(V) 圖 4-2 光敏三極管伏安特性實驗曲線 2 2、光敏三極管的光照特性測量、光敏三極管的光照特性測量 暗電流與亮電流測試實驗方法同實驗三（參照實驗三）。將實驗數(shù)據(jù)填入表 4-5，并作出光照特性曲線。表 4-5照度 LX100200300400500600700800I 亮（mA） I(mA) LX 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 26 圖 4-3 光敏三極管光照特性實驗曲線3 3、 光敏三極管的響應波長（光譜特性）光敏三極管的響應波長（光譜特性） 光敏三極管對不同波長的光，接收靈敏度光不一樣的，它有

31、一個峰值響應波長。當入射光的波長大于峰值響應波長時，相對靈敏度要下降。光子能量太小，不足以激發(fā)電子空穴對。當入射光的波長小于峰值響應波長時，相對靈敏度也要下降，這是由于光子在半導體表面附近就被吸收，并且在表面激發(fā)的電子空穴對不能到達 PN結(jié)，因而使相對靈敏度下降。實驗時通過濾色片的得到不同波長的光，不同波長的光在相同的照度下，檢測出對應的光敏三極管的電流大小，則得到不同波長的靈敏度。 光敏三極管響應波長（光譜特性）的實驗方法同實驗三光譜特性測量，參照實驗三做實驗。將實驗數(shù)據(jù)列入表 4-6，并作出光譜特性曲線。表 46 顏色(nm) 光電流 I照度 LX紅(650)橙(610)黃(570)綠(5

32、30)青(480)藍(450)紫(400)10100I 圖 4-4 光敏三極管光譜實驗特性 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 27 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 28實驗五實驗五 透射式光開關(guān)設(shè)計性實驗透射式光開關(guān)設(shè)計性實驗一、一、實驗目的實驗目的了解透射式光電開關(guān)組成原理及應用。二、二、 基本原理基本原理光電開關(guān)可以由一個光發(fā)射管和一個接收管組成（光耦、光斷續(xù)器）。當發(fā)射管和接收管之間無遮擋時，接收管有光電流產(chǎn)生，一旦此光路中有物體阻擋時光電流中斷，利用這種特性可制成光電開關(guān)用來工業(yè)零件計數(shù)、控制等。三、需用器件與單元三、需用器件與單元光電實驗裝置、光電器件實驗模塊（一）、普通發(fā)光二極管、光敏二極管、主機箱

33、 見圖 5-1 光敏器件實驗裝置圖 。 四、實實驗步驟驗步驟（1）根據(jù)圖 5-1 接線：將發(fā)光二極管兩端接入實驗模板光敏器件輸入兩端（注意極性），將實驗模板上的電流表的兩個插孔用線短接，再將光敏二極管（接收管）兩端引入實驗模塊的光敏接收器件兩端，再將實驗模塊上的VCC插孔與“”插孔接到主機箱的+5V 電源的相應插孔上。（2）開啟主機箱電源，用手或者其他物體擋住發(fā)光二極管與光敏二極管之間的光路，接收管接收不到光，實驗模板上的發(fā)光二極管不點亮，當光路中無物體阻隔暢通時，實驗模板上的發(fā)光二極管亮，由此形成了開關(guān)功能。*利用這個開關(guān)功能，學生們可以自己組建計數(shù)系統(tǒng)實驗。 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 29圖

34、 5-1 光開關(guān)實驗連接圖 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 30實驗六實驗六 紅外線反射式光電開關(guān)紅外線反射式光電開關(guān)（光耦合）（光耦合）一、實驗目的一、實驗目的 了解紅外線光耦開關(guān)的組成及基本原理。二、基本原理二、基本原理 紅外線開關(guān)模塊（OW2152 反射式光耦）中有一個紅外發(fā)射二極管和紅外三極管組成。當物體接近時，發(fā)射管發(fā)射的紅外線被物體反射回來接收管上，被接收管接收。接上放大和控制電路，常用做樓道口等處作電燈自動開關(guān)。當有人經(jīng)過時，控制樓道燈亮。通過延時電路控制，經(jīng)過若干秒后，樓道燈自動熄滅。三、需用器件和單元三、需用器件和單元光電器件實驗（光開關(guān)）模板、主機箱、反射光耦四、實驗步驟四、實驗步

35、驟（1）按照圖 61 接線：反射光耦（反射式光電開光）有四個插孔，紅、黑色插孔接實驗模板的紅外發(fā)射二極管的正端和“”端，黃、藍色插孔接實驗模板的紅外線接收三極管集電極和發(fā)射極插孔。再將實驗模板的 VCC插孔和“”插孔接到主機箱的+5V 電源和“”插孔。（2）打開主機箱電源，用手接近或離開光耦探頭，觀察實驗模板上的開關(guān)指示燈工作現(xiàn)象。（3）發(fā)射式光電器件（光發(fā)射、光接受）作開發(fā)實驗。將光發(fā)射管和光接收管分別引入實驗模板中的紅外發(fā)射二極管和紅外發(fā)射三極管處（注意極性） 。調(diào)整發(fā)射和接收之間的相對位置，觀察光路遮擋與暢通時的現(xiàn)象。 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 31圖 61 光電器件實驗（光開關(guān)）實驗接線

36、圖 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 32實驗七實驗七 光電池實驗光電池實驗一一 、 實驗目的實驗目的了解光電池的光照、光譜特性，熟悉其應用。二二 、 基本原理基本原理當光照射到光電池 P-N 結(jié)上時，便在 P-N 結(jié)兩端產(chǎn)生電動勢。這種現(xiàn)象叫“光生伏特效應” ，將光能轉(zhuǎn)化為電能。該效應與材料、光的強度、波長等有關(guān)。 三三 需用器件與單元需用器件與單元光電器件實驗（一）模板、主機箱、濾色片、普通光源、照度計、硅光電池、光照度計探頭 四、實驗內(nèi)容四、實驗內(nèi)容1 1 光照特性光照特性 光電池在不同的照度下，產(chǎn)生不同的光電流和光生電動勢。它們之間的關(guān)系就是光照特性。（1）按圖 7-1 接線：將光源兩個插孔接入

37、主機箱 012V 可調(diào)電源的相應插孔上（逆時針方向調(diào)節(jié)可調(diào)電源的旋鈕到底） ，將光電池的兩個插孔接到實驗模板的硅光電池上（注意極性） 。 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 33圖 7-1 光電池實驗接線圖（2）將照度計探頭兩個插孔接到主機箱的照度計輸入端的相應插孔上，打開主機箱電源，將照度計探頭用遮光筒與光源連接起來，調(diào)節(jié)接入光源的012V 可調(diào)電源,使照度計顯示 100LX。拿去照度計探頭，把硅光電池連到遮光筒上，將主機箱的電壓表接到光電實驗器件模板的硅光電池的 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 34電壓表接口上，測出 100LX照度下的開路電壓。把電壓表的引線斷開后，將主機箱的電流表串接到實驗模板上、硅光電池

38、的電流表接口上，測出100LX照度下的短路電流。重復以上方法，測出照度為 200LX.600LX時的硅光電池的開路電壓和短路電流，將數(shù)據(jù)填入表 7-1，并作出曲線圖。表 71強度（lx）電流（mA）電壓（mV）電流 電壓 光強度圖 7-2 硅光電池開路電壓 短路電流實驗特性 2 2 光譜特性光譜特性 光電池在不同波長的光照下，產(chǎn)生不同的光電流和光生電動勢。用不同顏色的濾色片得到不同波長的光。濾色片更換：擰下光源前蓋，分別擰上紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種濾色片。在相同的照度之下，將測量結(jié)果填入表 7-2，并在圖 7-3作出曲線圖。表 7-2波長（nm）紅橙黃綠青藍紫電動勢（mv）電流（mA）

39、電動勢 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 35 波長實驗八實驗八 熱釋電紅外傳感器設(shè)計性實驗熱釋電紅外傳感器設(shè)計性實驗一一 、 實驗目的實驗目的 了解熱釋電紅外傳感器基本原理和在實際中的應用二二 、 基本原理基本原理 當已極化的熱電晶體薄片受到輻射熱時候，薄片溫度升高，極化強度下sp降，表面電荷減少，相當于”釋放”一部分電荷，故名熱釋電。釋放的電荷通過一系列的放大，轉(zhuǎn)化成輸出電壓。如果繼續(xù)照射，晶體薄片的溫度升高到 Tc(居里溫度)值時，自發(fā)極化突然消失。不再釋放電荷，輸出信號為零,見圖 8-1。因此，熱釋電探測器只能探測交流的斬波式的輻射（紅外光輻射要有變化量） 。當面積為 A 的熱釋電晶體受到調(diào)制加

40、熱，而使其溫度 T 發(fā)生微小變化時，就有熱釋電電流。，A 為面積，P 為熱電體材料熱釋電系數(shù)，是溫度的變化率。 dtdTAPi dtdT8-1 熱釋電效應熱釋電效應 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 36圖 8-2 熱釋電實驗接線圖 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 37圖 8-3 成品實驗接線圖三三 、需用器件與單元、需用器件與單元 光電器件實驗（二）模板、主機箱、紅外熱釋電探頭、紅外熱釋電探測器。四、實驗內(nèi)容四、實驗內(nèi)容 光電器件實驗（二）模板分兩部分，分為器件原理實驗圖（左） ，傳感器實驗圖（右） 1 1 原理實驗原理實驗（1）按圖 8-2 接線：將紅外熱釋電探頭的三個插孔相應地連到實驗模板熱釋電紅外探頭的

41、輸入端口上（紅色插孔接 D；藍色接 S；黑色接 E） ，再將實驗模板上的 VCC+5V 和“”相應的連接到主控箱的電源上，再將實驗模板的右邊部分的探測器信號輸入短接。（2）打開主機箱電源，手在紅外熱釋電探頭端面晃動時，探頭有微弱的電壓變化信號輸出，經(jīng)兩級電壓放大后，可以檢測出較大的電壓變化，再經(jīng)電壓比較器構(gòu)成的開關(guān)電路，使指示燈點亮。觀察這個現(xiàn)象過程。 2 2 傳感器實驗傳感器實驗（1）紅外熱釋電探測器有四個接線，按圖 8-3 接線：將探頭的 1、3 號線相應的連接到實驗模板的+12V 與“”上，再將紅外熱釋電探測器 2、4 號線分別接到實驗模板的探測器信號輸入端口上，再將實驗模板的+12V

42、和“”接到主機箱+12V 電源和“”上。（2）打開主機箱電源，需延時幾分鐘模板才能正常工作。當人體或動物移動后，蜂鳴器報警。逐點移遠人與傳感器的距離，估計觀察能檢測到的紅外物體的探測距離。 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 38*利用紅外探測原理，學生可以自行設(shè)計檢測不同物質(zhì)材料探測系統(tǒng)。 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 39 實驗九實驗九 光源及光調(diào)制解調(diào)實驗光源及光調(diào)制解調(diào)實驗一、實驗目的一、實驗目的 了解光調(diào)制解調(diào)的原理二、基本原理二、基本原理光束是一種電磁波，具有振幅、相位、強度和偏振等參量和良好的相干性。如果能夠應用某種物理方法改變光波的這些參量之一，使其按照調(diào)制信號（如聲音信號）的規(guī)律變化，那么該光

43、束就受到了調(diào)制，達到“運載”信息的目的。實現(xiàn)光束調(diào)制的原理有振幅調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制、強度調(diào)制、脈沖調(diào)制、脈沖編碼調(diào)制。從方法來說，即有電光調(diào)制、聲光調(diào)制、磁光調(diào)制、直接調(diào)制等。本實驗用的是電光調(diào)制和聲光調(diào)制。三、需用器件與單元三、需用器件與單元 光調(diào)制解調(diào)實驗模板、主機箱、光發(fā)射管、光接收管四、實驗步驟四、實驗步驟 1 紅外光的脈沖調(diào)制（1）按照圖 91 接線：在光脈沖調(diào)制實驗部分，將光發(fā)射管探頭的兩個插孔與光電器件實驗模板的光發(fā)射的輸入插孔相連，光接收探頭的兩個插孔與實驗模板的光接收輸入口相連。再將實驗模板的 Vcc+5V 電源和“”插孔與主機箱的+5V 電源和“”的插孔相連。 光電技

44、術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 40圖 9-1 光脈沖調(diào)制（2）打開主機箱電源，將兩個探頭（發(fā)射和接收探頭）對準，可以看到實驗模板上的輸入脈沖指示和輸出脈沖指示一起發(fā)亮。如果兩個探頭中間被擋住或沒有對準，不同時發(fā)光。2用聲音調(diào)制紅外光按圖 92 接線：將光脈沖實驗的接線相應的移到光音頻調(diào)制實驗上，對準發(fā)射管和接收管的光路，對準實驗模板上的話筒講話，調(diào)節(jié)音頻調(diào)制強度和靈敏度電位 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 41器旋扭，使模板上的揚聲器發(fā)出說話聲實現(xiàn)了光調(diào)制，燈干擾或其它光線干擾時，需要加上遮光筒擋住外界的雜散光的干擾。若用紙或手擋住光路，再對著話筒講話時，模板上的揚聲器不發(fā)出聲音，調(diào)制中止。圖 9-2 聲音調(diào)制

45、*試分析紅外光的脈沖調(diào)制和聲調(diào)制改變光波電場強度什么參數(shù)？ 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 42實驗十實驗十 PSD 位置傳感器實驗位置傳感器實驗一、實驗目的一、實驗目的了解 PSD 光電位置敏感器件的原理與應用二、基本原理二、基本原理PSD 為一具有 PIN 三層結(jié)構(gòu)的平板半導體硅片。其斷面結(jié)構(gòu)如圖 101 所示，表面層 P 為感光面，在其兩邊各有一信號輸入電極，底層的公共電極是用與加反偏電壓。當光點入射到 PSD 表面時，由于橫向電勢的存在，產(chǎn)生光生電流，光生電0I流就流向兩個輸出電極，從而在兩個輸出電極上分別得到光電流和，顯然1I2I。而和的分流關(guān)系則取決于入射光點到兩個輸出電極間的等效電阻。2

46、10III1I2I假設(shè) PSD 表面分流層的阻擋是均勻的，則 PSD 可簡化為圖 102 所示的電位器模型，其中、為入射光點位置到兩個輸出電極間的等效電阻，顯然、正比于光1R2R1R2R點到兩個輸出電極間的距離。圖 10-1 圖 10-2 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 43因為 )/()(/1221XLXLRRII 210III所以可得 )2/(01LXLII )2/(02LXLII LIIIX)/(012 當入射光恒定時，恒定，則入射光點與 PSD 中間零位點距離 X 與成線性0I12II 關(guān)系，與入射光點強度無關(guān)。通過適當?shù)奶幚黼娐?，就可以獲得光點位置的輸出信號。三、需用器件與單元三、需用器件與

47、單元PSD 傳感器及位移裝置、PSD 傳感器實驗模板、主機箱 四四 、實驗步驟、實驗步驟1觀察 PSD 結(jié)構(gòu)，它有四只管腳，其中有一邊為園弧狀附近的管腳加反偏電壓，其對角線部位管fV腳為空腳（如圖 103） 。PSD 接線中黑線接端，fV其中兩個為輸出端可隨意接入。圖 1032 按圖 10-4 接線，將實驗模塊的和“”插孔與主機箱中的穩(wěn)壓電V15V15源和“”分別相連，再將實驗 PSD 傳感器裝置中的半導體激光器的兩個插 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 44孔與實驗模板的激光電源的插孔相應連接。實驗模板的 PSD I2 接 PSD 傳感器的藍色插孔，vref 基準源接 PSD 傳感器的白色插孔，PSD

48、 I1 接 PSD 傳感器的紅色插孔。3 將 PSD 傳感器實驗模板單元電路連接起來，即與接，與接（注：1oV1 iV2oV2iVV03、Vi3、Vi4、V05不用接線）與接，與接，將實驗模板上激光電4oV5iV6oV6iV源的“”與的“”及輸出的“”連接起來。將主機箱的電壓表V157iV接到實驗模板的 V07或“”上。 圖 104 4.打開主機箱電源，實驗模板開始工作。轉(zhuǎn)動測微頭使激光光點在 PSD 上的位置從一端移向另一端。此時電壓變化可在之間，若未達到此值，可調(diào)輸出增量旋V4紐。3RV 5.從 PSD 一端開始旋轉(zhuǎn)測微頭，使光點移動，取，即轉(zhuǎn)動測微頭一轉(zhuǎn)，mmX5 . 0讀取數(shù)顯表示值。

49、填入表 101 表 101 PSD 傳感器位移值與輸出電壓值位移量（mm） 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 45輸出電壓（V） 五、思考題五、思考題入射光點大小對測量有什么影響？ 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 46實驗十一實驗十一 光纖位移傳感器綜合性實驗光纖位移傳感器綜合性實驗一一 、 實驗目的實驗目的了解光纖位移傳感器的工作原理和性能二二 、基本原理、基本原理本實驗采用的傳光型光纖，它由兩束光纖混合后組成 Y 型光纖，半圓分布即雙D 型一束光纖端部與光源相接發(fā)射光束，另一束端部與光電轉(zhuǎn)換器相接接收光束。兩光束混合后的端部是工作端亦稱探頭，它與被測體相距 X，由光源發(fā)出的光傳到端部出射后再經(jīng)被測體反射回來

50、，由另一束光纖接收光信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電量，而光電轉(zhuǎn)換器的電量大小與間距 X 有關(guān)，因此可用于測量位移。三三 、需用器件與單元、需用器件與單元光纖傳感器、光纖傳感器實驗模板、主機箱、測微頭、反射面四四 、實驗步驟、實驗步驟 1 根據(jù)圖 111 安裝光纖位移傳感器，光纖二束插入實驗板上的座孔上。其內(nèi)部已和發(fā)光管 D 及光電轉(zhuǎn)換管 T 相接。 圖 111 光纖位移傳感器 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 472.將光纖實驗模板輸出端與主機箱的電壓表相連，見圖 1121OV圖 1123 調(diào)節(jié)測微頭，使探頭與發(fā)射面圓平板接觸4 實驗模板接入電源，合上主控箱電源開關(guān)，調(diào)使數(shù)顯表顯示為零V15WR5 旋轉(zhuǎn)測微頭

51、，被測體離開探頭，每隔 0.1mm 讀出數(shù)顯表值，將其填入表 111 表 111 光纖位移傳感器輸出電壓與位移數(shù)據(jù)X（mm）V（v） 測量的時候注意回程差，即不要小范圍來回調(diào)節(jié)位移，最好順著單方向調(diào)節(jié)位移。 6 根據(jù)上表，作光纖位移傳感器的位移特性曲線，計算在量程 1mm 時靈敏度和非線性誤差。五、五、 思考題思考題 光纖位移傳感器測位移時對被測物體的表面有些什么要求？ 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 48實驗十二實驗十二 光纖溫度傳感系統(tǒng)實驗光纖溫度傳感系統(tǒng)實驗一、一、實驗目的實驗目的了解光纖溫度傳感的原理和性能二、基本原理二、基本原理光纖溫度傳感器有功能型和傳導型兩種。功能型光纖溫度傳感器是利用光

52、纖本身的特性把光纖直接作為敏感元件，即感知信息又傳輸信息。例如利用光的構(gòu)位變化，使溫度變化時，單模光纖的纖維長度折射率與路徑均發(fā)生變化。使傳輸光的構(gòu)位也發(fā)生變化，此時可利用干涉儀將相位變化換為振幅變化，當相位滿足諧振條件時，輸出光出現(xiàn)峰值。 本實驗提供的是傳導型溫度傳感器，它由兩部分組成，一部分是溫度位移敏感元件（雙金屬片） ，通過它將溫度轉(zhuǎn)變成位移量。另一部分是光纖位移傳感器，它測量出溫度變化產(chǎn)生的位移變量。通過系統(tǒng)的溫度和位移關(guān)系標定就可以測量相應的溫度量。三、三、使用器件與單元使用器件與單元光纖探頭、光纖傳感器實驗模板、溫度傳感模板（加熱器模板） 、主機箱四、四、 溫度控制儀（溫度控制儀

53、（PID 位式控制）說明位式控制）說明儀表面板說明：1 設(shè)定鍵3 設(shè)定值減少鍵4 設(shè)定值增加值5 設(shè)定值顯示器6 測量值顯示器7 控制輸出指示燈 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 498 自整定指示燈 圖 12-1 溫控儀面板圖9 第一報警指示燈10 第二報警指示燈參數(shù)設(shè)定表：序號提示符名稱設(shè)定范圍說明出廠值1SP控制點設(shè)定全范圍系統(tǒng)預大達到值隨機2AL -1上限報警全范圍測量值大于上限報警時有觸點輸出同時報警燈亮隨機3AL -2下限報警全范圍測量值小于下限報警燈亮，同時無觸點輸出（XMT 例外）隨機4P比例帶0-200%0 時位式控制45Ti積分時間1-3600STi=0 時切除積分作用2506Td微

54、分時間1-3600STd=0 時切除微分作用507t控制周期1-200S用繼電器時應大于等于 20S，用固態(tài)繼電器說應等于 2S208Lock電子鎖0-20-所有參數(shù)均可以修改；1-所有參數(shù)均不可修改；2-只有設(shè)定值可以修改09A自動整定參數(shù)ON-OFFON-開啟自整定功能 OFF-關(guān)閉自整定功能OFF儀表操作1、將 K 型熱電偶接入主機箱面板溫度控制中的 Ei（+、）標準值插孔中，合上熱源開關(guān)。儀表將首先開始按 A、B、C 程序自檢：A、所有數(shù)碼管筆畫及所有指示燈全部點亮，用來檢測發(fā)光系統(tǒng)是否正常，此時如發(fā)現(xiàn)有不能點亮的發(fā)光件，請停止使用該儀表送修（此過程只持續(xù) 0.2S） 。B、PV 窗口

55、（即上排顯示窗口）顯示“TYPE” ，SV 窗口（即下排顯示窗口）顯示儀表目前所應配輸入類型（此過程持續(xù) 2S）C、顯示儀表的控制范圍，SV 窗口顯示下限測量控制值，PV 窗口顯示上限控制 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 50值，設(shè)定比例帶時就是根據(jù)此范圍來取得比例系數(shù)的。例如：PV 窗口顯示100，SV 窗口顯示-50，則范圍為 150。 （此過程持續(xù) 2S）2、儀表進行完以上三步自檢后，即投入正常測控狀態(tài)，上排 PV 窗口顯示測量值，下排 SV 窗口顯示設(shè)定值；3、要想修改設(shè)定值時,請在正常的顯示方式下,按一下 SET 鍵,PV 窗口顯示”SP”,SV窗口顯示已設(shè)置的值,此時按鍵向上調(diào)節(jié)設(shè)定值,按

56、鍵向下調(diào)節(jié)設(shè)定值,(長時間按住鍵或鍵可實現(xiàn)連續(xù)快加或快減)按 SET 鍵來完成確認修改,在不按任何鍵的狀態(tài)下自動退回到正常顯示狀態(tài),儀表承認修改。4、要想修改”SP”以外的參數(shù)值,請在正常顯示方式下,按住 SET 鍵 3 秒以上,即可進入內(nèi)部參數(shù)設(shè)定,根據(jù)應用系統(tǒng)需要設(shè)置不同的參數(shù)值,特別是”Pb” 、 ”Ti” 、 “Td “ ”t“四項，應請有經(jīng)驗的操作人員設(shè)定。當然也可以通過打開自整定參數(shù)功能來實現(xiàn) PID 參數(shù)和自動整定。5、 “AT”值的默認值為 OFF，將其設(shè)置成 ON 后，面板上的 AT 指示燈亮，儀表按照普通的二位式調(diào)節(jié)儀表來控制系統(tǒng)，經(jīng)過上下 3 個振蕩周期后，將會得出系統(tǒng)設(shè)

57、定點的最佳 PID 參數(shù)值，并永久保存，除非用戶自行更改，或重新啟動自整定功能而使其改變。啟用自整定時，應盡量避免引入任何的干擾信號，否則將可能導致得出不正確的參數(shù)，破壞系統(tǒng)的正常運行。 （注意：開啟自整定功能前請先確定設(shè)定值，自整定的參數(shù)只對應設(shè)定點在該系統(tǒng)的相對參數(shù)）五、實驗步驟五、實驗步驟1、 根據(jù)圖 121 接線：將光纖探頭安裝在溫度傳感器光纖支架上，調(diào)節(jié)反射面（松開反射面上的固定螺釘）與光纖探頭端面相距 1mm 左右（目測） ，把光纖的兩個頭插入光纖傳感器實驗模板中的光電變換座的兩個園孔中，在加熱器外罩頂部小園孔中安裝好 K 型熱電偶，將溫度傳感實驗模板中的三芯插座 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗

58、指導書 51與主機箱溫控儀中的加熱220V 二芯插座，用專用電源線連接，將溫度傳感實驗模板中的加熱三芯插座邊上的紅色和黑色插孔分別與主機箱溫控儀中的冷卻風扇+12V 的“+” 、 “”插孔相應連接。將光纖實驗模板15V、 “”（紅、藍、黑）與主機箱穩(wěn)壓電源15V、 “”相連接。光纖傳感器實驗模板的 V01和“”插孔與主機箱電壓表（2V 檔）的輸入“+” 、 “”插孔相連。圖 12-1 光纖溫度接線圖2、打開主機箱電源，調(diào)節(jié)光纖傳感器實驗模板中 RW的電位器，使主機箱上 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 52的電壓表顯示為 0（室溫時，顯示 0V） ，關(guān)閉主機箱電源。3、將溫度傳感器實驗模板上加熱器頂部的

59、熱電偶引線（注意極性）引入溫控儀 Ei 傳感器輸入端（黃“+” 、藍“” ） ，打開主機箱電源，再打開溫控儀電源開關(guān)，參照以上溫度控制儀說明，設(shè)置溫控儀的控制溫度（即起始實驗溫度點：室溫實驗溫度80） ，溫度從 40開始，儀表每隔 5（重復設(shè)置溫控儀 t5） ，當溫度加熱與冷卻平衡時，即溫控儀的顯示的溫度穩(wěn)定不變時，記下主機箱電壓表的讀數(shù),填入下表 12-1，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖 12-2 上作實驗曲線。表 12-1溫控儀()常溫404550.707580電壓表(V)0電壓 VT 圖 12-2 光纖傳感器溫度實驗特性 光電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書 53實驗十三實驗十三 光纖壓力傳感系統(tǒng)實驗光纖壓力傳感

60、系統(tǒng)實驗一、一、實驗目的實驗目的 了解光纖壓力傳感的原理和性能二、基本原理二、基本原理測試原理為光纖傳感器的位移特性與膜盒壓力位移特性相結(jié)合，當膜盒在壓力作用下，膜中心的擋片隨之發(fā)生位移，通過光纖位移傳感器的光纖探頭測量膜盒中心的位移變化，該位移變化則反映了壓力的變化，達到測量壓力的目的。這也是一種傳光型的復合傳感器。三、三、需用器件與單元需用器件與單元壓力膜盒與光纖傳感器、光纖傳感器實驗模板、主機箱、血壓表、三通膠管四、四、實驗步驟實驗步驟1、根據(jù) 13-1 的示意圖將三通膠管的一端硬管插入主機箱氣壓源的插孔（注意：拔除膠管時必須用雙指將氣壓源插孔邊緣往內(nèi)壓，則膠管可輕松拉出） ，一端接氣壓