【正文】 光電技術創(chuàng)新綜合實驗儀實驗指導書 前 言 光電技術是 將傳統(tǒng)的光學技術與現(xiàn)代微電子技術、計算機技術緊密結合在一起的一門高新技術，已滲透到許多科學領域，并得到迅猛的發(fā)展。光電檢測技術 是 由 之 產(chǎn)生的一門重要技術 ，該技術 是現(xiàn)代測量技術中的一個重要組成部分。 熟練地掌握光電檢測器件的各種特性，并在實際應用中合理使用，是目前教學的基本要求。 為適應 實驗教學改革 ， 培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、實踐能力 ， ZY12236B 光電技術創(chuàng)新綜合實驗儀 從單純的 光電技術 理論驗證轉移到加強學生的基本訓練上來， 在完成各種 驗證性實驗，滿足基本教學需求的同時，以當前實際出發(fā)， 增加 大量 應用 設計性實驗， 同時提供各種二次開發(fā)設計，并結合嵌入式技術和上位機軟件知識， 形成 了具有 綜合性、設計性、應用性和研究性的實驗內容。 由于編者水平有限，書中難免存在缺點、錯誤及不足之處，歡迎各位專家對此實驗指導書及實驗儀器設備提出寶貴的建議，我們將使得產(chǎn)品性能更加完善，促使中國教育事業(yè)的快速發(fā)展。 光電技術創(chuàng)新綜合實驗儀實驗指導書 1 目 錄 實 驗 目 錄 .................................................................................................................. 1 光敏電阻實驗 ................................................................................................................. 4 光敏二三級管實驗 ......................................................................................................... 23 硅光電 池實驗 ................................................................................................................ 37 光電耦合實驗 ................................................................................................................ 51 熱釋電傳感器實驗 ......................................................................................................... 60 紅外收發(fā)實驗 ................................................................................................................ 78 光源輸出及測量實驗 ..................................................................................................... 93 單片機基本原理及其應用實驗 ..................................................................................... 104 溫度傳感器、色敏傳感器實驗 ..................................................................................... 166 光電測距實驗 .............................................................................................................. 170 PSD 位置傳感器實驗 ................................................................................................... 176 紅外體溫計探頭實驗 ................................................................................................... 183 光纖位移測量實驗 ....................................................................................................... 187 光纖煙霧報警實驗 ....................................................................................................... 191 光纖微彎稱重實驗 ....................................................................................................... 200 光電技術創(chuàng)新綜合實驗儀實驗指導書 1 實 驗 目 錄 一、光敏電阻實驗 實驗一 光強與光敏電阻電流 特性實驗 實驗 二 光敏電阻的光電特性 實驗 實驗 三 光敏電阻的伏安特性 實驗 實驗 四 光敏電阻的光譜響應特性 實驗 實驗 五 光敏電阻的時間響應特性 實驗 實驗 六 簡單暗激發(fā)光控調光電路設計實驗 【 二次開發(fā)設計實驗】 實驗 七 光敏電阻光控燈設 計實驗 【 二次開發(fā)設計實驗】 實驗 八 可控振蕩器電子鳥設計實驗 【 二次開發(fā)設計實驗】 實驗 九 光電密碼鎖實驗 實驗十 光敏電阻光控開關設計 實驗 二、 光敏二三極管實驗 實驗一 光敏二的 光照特性 實驗 光敏 三極管 的 光照特性 實驗 實驗 二 光敏二極管 的伏安特性 實驗 光敏三極管 的伏安特性 實驗 實驗 三 光敏二極管 的光譜響應特性 實驗 光敏三極管 的光譜響應特性 實驗 實驗 四 光敏二極管 的時間響應特性 實驗 光敏三極管 的時間響應特性 實驗 實驗 五 透射式光控開關設計實驗 【 二次開發(fā)設計實驗】 實驗 六 光控語言電路設計實驗 【 二次開發(fā)設計實驗】 實驗 七 簡易光功率計設計實驗 【 二次開發(fā)設計實驗】 三、 硅光電池 實驗 實驗一 硅光電池短路電流 測量 實驗 實驗 二 硅光電 池開路電壓 測量 實驗 實驗 三 零偏、反偏時光照 電流特性測量 實驗 實驗 四 硅光電池光電特性 測量 實驗 實驗 五 硅光電池 伏安特性測量 實驗 實驗 六 硅光電池光譜特性 測量 實驗 實驗 七 硅光電池時間響應特性測量 實驗 實驗 八 硅光電池光照度計設計實驗 【 二次開發(fā)設計實驗】 實驗 九 太陽能充電器設計實驗 【 二次開發(fā)設計實驗】 光電技術創(chuàng)新綜合實驗儀實驗指導書 2 四、光電耦合 實驗 實驗一 光耦電流傳輸比實驗 實驗 二 光耦伏安特性 實驗 實驗三 光電轉速計、 里程表實驗 【 光電耦合開關轉速計、里程表設計實驗 】 五、熱釋電傳感 器實驗 實驗一 熱釋電探測組件原理認知實驗 實驗二 超低頻信號放大電路實驗 【二次開發(fā)設計實驗】 實驗三 窗口比較電路實驗 【二次開發(fā)設計實驗】 實驗四 延時開關量輸出控制實驗 【二次開發(fā)設計實驗】 實驗五 熱釋電傳感器響應距離特性實驗 實驗六 光電報警設計實驗 【二次開發(fā)設計實驗】 六、紅外收發(fā)實驗 實驗一 紅外遙控指示燈設計實驗 【紅外遙控 — 單片機開發(fā)實驗】 實驗二 紅外報警設計實 驗 【二次開發(fā)設計實驗】 實驗三 紅外遙控設計實驗 七、光源輸出及測量實驗 光源輸出及測量實驗模塊介紹 LD/LED 的工作原理及結構認知 實驗一 LD 的 VI 特性曲線測試 實驗二 LED 的 VI 特性曲線測試 八、單片機基本原理及其應用實驗 單片機開發(fā)板簡介 實驗一 LED 跑馬燈實驗 實驗二 獨立鍵盤實驗 實驗三 數(shù)碼管顯示實驗（包括動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示實驗） 實驗四 單片機外部中斷實驗 實驗五 定時器與計數(shù)器實驗 實驗六 蜂鳴器報警實驗 實驗七 單片機的串口通訊 實驗 實驗八 LCD1602 顯示實驗 實驗九 AD/DA 實驗 實驗十 IIC 和 EEPROM 實 驗 實驗十一 頻率計實驗 實驗十二 PWM 實驗 實驗十三 電壓表實驗 光電技術創(chuàng)新綜合實驗儀實驗指導書 3 九、溫度傳感器、色敏傳感器實驗 實驗一 溫度測量實驗 【 數(shù)字式溫度計設計 】 實驗二 顏色識別實驗 【 顏色識別系統(tǒng)設計 】 十、光電測距實驗 實驗一、光電測距實驗 實驗二、光電測距系統(tǒng)設計實驗 十一、 PSD 位置傳感器實驗 實驗一、 PSD 位置傳感器特性實驗 實驗二、 PSD 位移測試系統(tǒng)設計實驗 【二次開發(fā)設計實驗】 十二、紅外體溫計實驗 實驗一、 紅外體溫測量設計實驗 【紅外體溫計設計】 十三、光纖位移測量實驗 實驗一 光纖位移測量系統(tǒng)設計實驗 【 光纖位移測量系統(tǒng)設計 】 十四、光纖煙霧報警實驗 實驗一、 光纖煙霧報警系統(tǒng)設計實驗 【光源驅動 — 單片機開發(fā)實驗 】 【 信號處理 — 單片機開發(fā)實驗 】 【 二次開發(fā)設計實驗】 十五 、光纖微彎稱重 實驗 實驗一、光纖微彎特性實驗 實驗二、光纖微彎稱重系統(tǒng)設計實驗 注： 【二次開發(fā)設計實驗】為利用二次開發(fā)模塊和獨立元器件，全開放性的設計性實驗 光電技術創(chuàng)新綜合實驗儀實驗指導書 4 光電技術 創(chuàng)新 綜合實驗儀 光敏電阻實驗光電技術創(chuàng)新綜合實驗儀實驗指導書 5 光敏電阻的工作原理及結構認知 某些物質吸收光子的能量產(chǎn)生本征吸收或雜質吸收，從而改變物質電導率的現(xiàn)象，稱為物質的光電導效應。利用具有光電導效應的材料可以制成電導率隨入射光度量變化的器件，稱為光電導器件或光敏電阻。 光敏電阻具有體積小、堅固耐用、價格低廉、光譜響應范圍寬等優(yōu)點，廣泛應用與微弱輻射信號的探測領域。 光敏電阻的結構 通常，光敏電阻器都制成薄片結構，以便吸收更多的光能。在底板上均勻地涂上一層薄薄的半導體物質，稱為光導層。半導體的兩端裝有金屬電極與引出線端相連接，通過引出線端接入電路。為了防止周圍 介質的影響，在半導體光敏層上覆蓋了一層漆膜，漆膜的成分應使它在光敏層最敏感的波長范圍內透射率最大。為了提高靈敏度，光敏電阻的電極一般采用梳狀圖案，它是在一定的掩膜下向光電導薄膜上層鍍金或銦等金屬形成的。 半 導 體玻 璃 底 板電 源檢 流 計REI（ a ） 光 敏 電 阻 結 構 （ b ） 光 敏 電 阻 電 極（ c ） 接 線 圖R g金 屬 電 極 （ a）光敏電阻結構 （ b）光敏電阻電極 （ c）接線圖 光敏電阻的主要參數(shù)與特性 根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器： 紫外光敏電阻：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測紫外 線。 紅外光敏電阻：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導彈制導、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通信等國防、科學研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。 可見光光敏電阻：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、硅、砷化鎵、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關門戶，航標燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機械上的自動保護裝置和 “位置檢測器 ”，極薄零件的厚度檢測器，照相機自動曝光裝置，光電計數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。 光敏電阻的主要參數(shù)是：