【正文】 51KR51MR 1910K3261 874U3O P 073261 874U4O P 07P1P2N1N2 E2C2E1C1U2T L P 521 21 32w3 10K1 32w4 100KR81KR35K 1R45K 1R110/ 4WR210/ 4W11+ 12VJD11_12VJD11GNDJD11*1000JD11*100JD11*1JD11*10JD11OUTJD11U o1JD11AJD11BJD11U o2JD11U i2JD11G1JD11+ 5VJD11+ 5v/ AJD11+ 5v/ BJDR 15510K1 32w5 1MR 11470132 w11K132w61KR 21100KR 24100KR 22470R 23470R 25100K12B N CC O N 211GJDX012X114X215X311Y01Y15Y22Y34I N H6A10B9V E E7X13Y3v+16GND8U1405211a dj oJD11a dj iJDC6100PH B iteLEDL B iteLEDR 30200K 圖 4 電流 /電壓轉(zhuǎn)換及放大濾波電路原理圖 (2). I/V 轉(zhuǎn)換電路輸入端為高頻頭，輸出端 為 U01， I/V 轉(zhuǎn)換電路的電阻 Rf 可通過短路線來選擇，接點(diǎn) OUT 分別與接點(diǎn) *1K、 *10K、 *100K、 *1000K 相連，對(duì)應(yīng)的 Rf 值分別為 1K、 10K、 100K、 1000K。 可調(diào)穩(wěn)壓源設(shè)計(jì)電路如圖 2。 注意：電源輸出端切勿短路，高壓 切勿觸摸接線端子 。 光電倍增管電源 光電倍增管的供電方式有兩種，即負(fù)高壓接法，（陰極接電源負(fù)高壓，電源正端接地）和正高壓接法（陽極接電源正高壓，電源負(fù)端接地）。設(shè)定值可通過電流調(diào)節(jié)電位器設(shè)定。關(guān)機(jī)時(shí)也是一樣。因?yàn)闊艚z在通電時(shí)產(chǎn)生熱膨脹，斷電時(shí)產(chǎn)生收縮，如工作電壓或電流突然施加變化，燈絲受到?jīng)_擊其機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，這是影響燈的穩(wěn)定性及壽命的 重要因素之一。若要求發(fā)光強(qiáng)度變化 dI/I≤ ， 則 di/i≤ 。 光電檢測(cè)技術(shù)及系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)中用到光源，對(duì)于光電器件的光照特性的測(cè)試，穩(wěn)定的光源至關(guān)重要。 標(biāo)準(zhǔn)光源包括兩部分：標(biāo)準(zhǔn)燈和與之配套的專用電源。 50W/12V鹵鎢燈發(fā)射出光經(jīng)過中性小孔減光盤后，由漫透射板出射均勻的漫透射光， 光照射到半導(dǎo)體光電傳感器或通過反光鏡、漫反射板、小孔最后照射到光電倍增管。 二、實(shí)驗(yàn)報(bào)告具體內(nèi)容及要求：（可參考實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，但不能照抄，希望按自己體會(huì)寫）。 實(shí)驗(yàn)完畢，實(shí)驗(yàn)結(jié)果必須由指導(dǎo)教師審閱，待全部正確后方可將實(shí)驗(yàn)裝置恢復(fù)原狀，所有儀器放回原處，排列整齊，經(jīng)老師同意后方可離去。 安裝實(shí)驗(yàn)裝置前，檢查所有儀器電源開關(guān)“關(guān)”狀態(tài)，所有微調(diào)旋鈕為最小位置，安裝好后，應(yīng)認(rèn)真檢查，確定無誤。 《光電檢測(cè)技術(shù)及系統(tǒng)》 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 聞春敖 浙江大學(xué)光電信息工程學(xué)系 光電信息工程實(shí)驗(yàn)中 心 2020 年 4 月 實(shí)驗(yàn)規(guī)則 注意事項(xiàng) 預(yù)習(xí)要求 實(shí)驗(yàn)前必須認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及必要的參考資料。再經(jīng)指導(dǎo)老師檢查允許后方可接上電源，開啟電源時(shí)，必須通知本組同學(xué)，實(shí)驗(yàn)完畢，需將可調(diào)旋鈕至最小，然后再關(guān)閉全 部?jī)x器電源。 進(jìn)實(shí)驗(yàn)室就得遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度，更應(yīng)注意的是實(shí)驗(yàn)時(shí)必須保持安靜、整潔、不許隨便亂動(dòng)旋鈕及開啟電源開關(guān) ，不準(zhǔn)隨便搬動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置。 （一） 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? （二） 實(shí)驗(yàn)儀器 （三） 實(shí)驗(yàn)原理（簡(jiǎn)寫） （四） 實(shí)驗(yàn)步驟：（寫出實(shí)驗(yàn)方法和順序，并畫出裝置示意圖或線路圖） （五） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 （ 1） 記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及條件 （ 2） 記錄必要數(shù)據(jù)（必要時(shí)列出表格） （ 3） 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn) 行理論分析 目 錄 實(shí)驗(yàn)一 光伏探測(cè)器件的應(yīng)用電路及其特性測(cè)量 實(shí)驗(yàn)二 光電導(dǎo)探測(cè)器的應(yīng)用電路及其特性測(cè)量 實(shí)驗(yàn)三 光電倍增管的應(yīng)用電路及特性測(cè)試 實(shí)驗(yàn)四 位置靈敏探測(cè)器（ PSD） 實(shí)驗(yàn)五 典型光電測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)六 光學(xué)傳感三維面形測(cè)量 實(shí)驗(yàn)七 面 陣 CCD 原理及驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)八 光電探測(cè)器光譜響應(yīng)的實(shí)驗(yàn) 1 實(shí)驗(yàn) 系統(tǒng)的組成 系統(tǒng)由 光電器件（光電倍增管、光電池等 )、 光電探測(cè)器測(cè)試暗箱 、 工作電源 （鹵鎢燈電源、光電倍增管電源等） 、電流電壓轉(zhuǎn)換及放大濾波電路、 標(biāo)準(zhǔn) A光源穩(wěn) 流電源 、 PSD位置傳感器實(shí)驗(yàn)裝置、照度計(jì)、計(jì)算機(jī) 等組成 。 減 光 盤 漫 透 射 板 反 光 鏡 漫 反 射 板 光 電 倍 增 管 放 光 電 器 件 位 置6 7擋 屏 2擋 屏 398擋 屏 1擋 屏 4 125341 3 0 K K D 1 D 2 D 3D 9A1 M1 3 0 K 1 3 0 K 1 3 0 K 光 源（ 鹵 鎢 燈 ）信 號(hào)輸 出 端電 源輸 入 端 圖 1 光電探測(cè)器測(cè)試暗箱 減光盤共有八檔，減光盤刻度位置在 3 時(shí)出光最大，而后各檔的以此 衰減，詳見表一 。標(biāo)準(zhǔn)燈是經(jīng)過精心制作和檢驗(yàn)的優(yōu)質(zhì)燈，經(jīng)國(guó)家計(jì)量部門標(biāo)定并發(fā)給相應(yīng)檢定數(shù)據(jù)和測(cè)試證書的方能作為標(biāo)準(zhǔn)燈使用。鹵鎢燈發(fā)光強(qiáng)度的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性除了與其本身質(zhì)量有關(guān)外，還取決于供電電 源的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。 上述結(jié)果表明工作電流的變化對(duì)發(fā)光強(qiáng)度更靈敏，因此給鹵鎢燈供電時(shí)，采用穩(wěn)流電源供電比穩(wěn)壓電源供電更合理和更優(yōu)越。所以，鹵鎢燈工作時(shí)應(yīng)逐漸地從零電流或零電壓增加。這樣可避免過急的熱脹冷縮給燈絲造成的損壞。 穩(wěn)定后電流調(diào)節(jié)至 ~。 負(fù)高壓接法的優(yōu)點(diǎn)是便于與后面的放大器連接，并且可以直流輸出信號(hào)，也可以交流輸出信號(hào)，操作安全方便，缺點(diǎn)在于因玻殼的電位與陰極電位接近，屏蔽罩應(yīng)至少離開管子玻殼 1~2mm，使系統(tǒng)的外形尺寸增大，否則由于靜電屏蔽的寄生影響，暗電流與噪聲都會(huì)增大。 測(cè)量電路工作電源 在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的通用性，設(shè)計(jì)提供 +/5V、 +/12V、 +/15V 及 +/～+/35 伏可調(diào)式穩(wěn)壓源以滿足各個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)電源電壓的不同要求。 12C31 0 0 0 u FV in2ADJ1+V o u t3U1L M 3 1 7R15 K 1F1F U S E 112J3CO N 2C40 .1 u FR85 K 1Z D YL E DR2RE S 3C21 0 0 0 u FC10 .1 u F1234D112J1CO N 212C61 0 0 0 u FV in3ADJ1V o u t2U2L M 3 3 7R35 K 112C71 0 0 0 u FR75 K 112J4CO N 2F2F U S E 2C80 .1 u FF D YL E DR4RE S 3C50 .1 u F1234 D212J2CO N 2 圖 2 可調(diào)穩(wěn)壓源電路 4 電路工作原理：交流 220V 先經(jīng)變壓器降壓，降壓后的交流電通過橋堆整流 ， 由電容進(jìn)行濾 波，通過調(diào)節(jié)電位器 R2，使得 LM317 out 端與 ADJ 端的電阻和 ADJ 端與地間電阻的比值發(fā)生改變，而 out 端與 ADJ 端的電位差是固定的 (為 )，從而使 out 端電壓可調(diào)。調(diào)零短路線兩接點(diǎn)在集成電路 U3 的左邊。增益由接點(diǎn) A 和 B 來控制 ，見表 2 接點(diǎn) A 連 +5V/A Lbite 指示燈亮，令 A=1。 二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器材 光電探測(cè)器：測(cè)量光電池、光電三極管、光電二極管、 PIN 光電二極管各一只。 E，電流 /電壓放大器的 輸 出電壓： V0=Rf E I0[exp（ qV/kT） 1] V=IL常用于光電控制方面。 RL KT q 圖 2 開路電壓測(cè)量電路 V0C V0 VC RL （ a） RL VC V0 （ b） 圖 6 光電三極管基本應(yīng)用電路 IL RL V 圖 4 無偏置電路 Rf Amp + — Cf V0 Is 圖 3 電流 /電壓放大器 Vb V V0 RL IL 圖 5 反向偏置電路 8 四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 光電二極管測(cè)試 1） 按照?qǐng)D 2 電路，測(cè)量硅光電池和硅光電二極管在不同光照下的開路電壓 VOC，記錄數(shù)據(jù)，并畫出開路電壓與光照的關(guān)系曲線。 減光盤刻度 3 2 1 0 7 6 5 4 對(duì)應(yīng)照度值 開路電壓 VOC 減光盤刻度 3 2 1 0 7 6 5 4 對(duì)應(yīng)照度值 輸出電壓 VO （ Rf＝ ） 短路光電流 IS 9 光電三極管 1） 按 圖 6（ a）的電路，當(dāng)負(fù)載電阻分別為 1KΩ， 10KΩ， 100KΩ， 1MΩ時(shí)，測(cè)量在不同光照下，光電三極管的光電特性，記錄數(shù)據(jù)，并畫出相應(yīng)曲線。 六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 編寫實(shí)驗(yàn)原理及操作步驟。 測(cè)試暗箱（包括：光源、減光盤）壹套。 2） 伏安特性：光照度不變時(shí)，光敏電阻所加電壓與流過光敏電阻的光電流的關(guān)系 3） 光敏電阻的 r 值，表示在對(duì)數(shù)坐標(biāo)中，某一照度范圍內(nèi)光敏電阻阻值曲線的斜率，通常r 越大暗電阻越高。 減光盤刻度 3 2 1 0 7 6 5 4 對(duì)應(yīng)照度值 Rf (1KΩ ) 輸出電壓 VO 輸出電流 IO Rf (10KΩ ) 輸出電壓 VO 輸出電流 IO Vb + — Cf V0 Rf 圖 2 電流 /電壓放大器 12 3） 計(jì)算光敏電阻在低光照條件下的光照靈敏度 SP。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的數(shù)據(jù)，畫出相應(yīng)的曲線，并計(jì)算有關(guān)的參數(shù)。 靈敏度 靈敏度是衡量光電倍增管將光信 號(hào) 轉(zhuǎn)換成電信號(hào)能力的一個(gè)參 數(shù)，一般指積分靈敏度 , 單位為 uA/ｌ m，通常，光電倍增管的使用說明書中都分別給出了它的陰極靈敏度和陽極靈敏度 ,有的管子還需標(biāo)出陰極的蘭光、紅光或紅外靈敏度。光電陰極面上的 A K 光源 (2856K) R10 1MΩ R2 R1 Aa HV Ak 圖 1 陰極靈敏度測(cè)量電路 14 光通量一般為 104ｌ m~106ｌ m ，由于光電陰極的靈敏度一般為數(shù)十（ uA/ｌ m），測(cè)量回路電流很小，因此在允許的情況，光通量選擇大一些。在測(cè)量時(shí)為保證光電倍增管處于正常的線性工作狀態(tài)，光通量要取得比測(cè)量陰極靈敏度時(shí)小一些，因?yàn)楸对鰳O材料的二次發(fā)射系數(shù)σ值是所加電壓的函數(shù)，所以光電倍增管的陽極靈敏度與整管工作電壓有關(guān)。光電倍增管的暗電流與工作電壓及環(huán)境溫度有密切關(guān)系。 負(fù)高壓接法的優(yōu)點(diǎn)是便于與后面的放大器連接，并且可以直流輸出信號(hào)，也可以交流輸出信號(hào)，操作安全方便，缺點(diǎn)在于因玻殼的電位與陰極電位接近，屏蔽罩應(yīng)至少離開管子玻殼 1~2mm，使系統(tǒng)的外形尺寸增大，否則由于靜電屏蔽的寄 生影響，暗電流與噪聲都會(huì)增大。 當(dāng)陽級(jí)電流增大到與分壓器電流相比擬時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致末級(jí)區(qū)各級(jí)間電壓的大幅度下降，從而使光電倍增管出現(xiàn)嚴(yán)重的非線性，為防止級(jí)間電壓的再分配以保證增益的穩(wěn)定，分壓器電流至少為最大陽極電流的 20 倍，對(duì)于直線性要求很高的使用場(chǎng)合，如精密的光幅射測(cè)量中，為了保證測(cè)量信號(hào)的線性度優(yōu)于 1%，一般要求分壓器上的電流是陽極最大光電流的 100倍以上。