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1、 CSY2000G 光电传感器实验台实 验 指 南浙江大学浙江高联科技开发有限公司杭州高联信息技术有限公司 CSY2000G 实验指南 2前 言CSY2000G光电传感器实验仪 ，是本公司多年生产传感技术教学实验仪的基础上，为适合光电子、信息工程、物理等专业教学内容的需要，最新推出的光电类教学实验装置，是光电子技术的基础实验。激光器的出现，解释了光频载波的产生问题，从此电子技术的各种基本概念（如放大与振荡、调制与解调、直接探测与外差探测、信频、和频与差频等等）几乎都移植到了光频段。电子学与光学之间的鸿沟在概念上消失了，产生了光频段的电子技术。习惯称为光电子技术。 其优点在于：1、 本实验仪目前
2、选用的实验内容，大部份是光电基础实验。重点分析光敏器件和光电传感器的特性和应用场合。学生通过实验应学会合理地选择传感器，掌握检测的原理和方法。为培养动手能力，还安排有仪器的装拆实验。2、 该实验仪集中了目前常用的光敏元件和传感器，采用了模块式组合，不同专业可以有不同的菜单。为适应技术发展需要，本公司可以根据用户要求，补充新型的传感器和模块。3、 主机箱备有常用的稳压电源和电压、电流显示单元。备有光功率计和光照度计，可便于学生进行毕业设计和课题制作。*本实验指南尽力举一些实验项目，便于学生熟悉使用本实验仪，学生可通过主机箱提供的各种显示单元开发做其它实验。本实验指南不作为教材， CSY2000G
3、 实验指南 3谨供学校参考。 CSY2000G 实验指南 4目 录前言2目录3第一章 产品说明书4第二章 实验指南6实 验一 光电 基础知识实验6实验二 光敏电阻实验 12实验三 光敏二极管的特性实验 16实验四 光敏三极管特性实验 20实验五 光开关实验 （透射式） 24实验六 红外线光电 开关 26实验七 光电 池实验 28实验八 热释电红外传感器实验 31实验九 光源及光调制解 调实验 34 CSY2000G 实验指南 5实验十 PSD 位 置传感器实验 37实验十一 光纤位移传感器 实验 40实验十二 光纤温度传 感系统特性实验 42实验十三 光纤压力传感系统 特性实 验 47实验十四
4、 光电转速 传感器的转速测量 49实验十五 *CCD电荷藕荷器件测定直径实验（选配） 50实验十六 *光栅位移传感器实验（选配）55 CSY2000G 实验指南 6第一章 CSY2000G 光电传感器实验仪说明CSY2000G 光电传感器实验仪主要有主机箱、传感器装置、实验模板、实验桌四大部分组成（一）主机箱：供电电源 AC220V，50HZ 。额定功率 200W。1、有实验所需的电源、压力源0-12V 连续可调直流稳压电源。0-5V 连续可调直流稳压电源。15V、+12V、+5V 稳压电源。2、显示压力源：气压量程 4-20KPa（通过调节玻璃转子流量计、旋钮、气压输出大小可调）电流表：DC
5、20A-20mA(量程三档切换)电压表：DC200mV-20V （量程三档切换)光功率计：1999mW光照度计：1999Lx频率/转速表：f： 0-9999Hz、 n：0-9999 r/min计时器（秒表）：9999S气压表:4-40 KPa3、温控仪：PID 位式调节仪：0-200 0C（二）传感器装置光学传感器 由底座，升降支架、遮光筒、滑轨等组成，可卸式活动安装各种光电器件探头，光源等。1、 光敏器件及传感器光敏电阻光敏二极管光敏三极管红外光敏二极管（光接受） CSY2000G 实验指南 7硅光电池反射式光耦（红外发射与红外光敏三极管组合）红外线热释电探头光照度计探头光功率计探头2、传感
6、器光纤传感器、 （位移、压力、温度）PSD 位置传感器线阵 CCD 测径系统（可选）光栅位移传感器（可选）3、光源普通白炽灯、普通发光二极管、红外发射管、半导体激光管、各种滤色镜。（三）实验模板光电器件实验（一）模板光电器件实验（二）模板光电器件实验（光开关）模板光电器件实验（光调制）模板光电传感器转速测量实验模板光纤传感器实验模板PSD 传感器实验模板温度传感器（四）实验桌放置主机箱、实验模板、各种实验器件实验台尺寸为：1600800740 （mm ） CSY2000G 实验指南 8第二章 实验指南实验一 光电基础知识实验实验目的通过实验使学生对光源分光原理，辐射量与光度量、光的不同波长等基
7、本概念有具体的认识。第一部分 光源和光波长实验一、实验原理：以电磁波形式或粒子（光子）形成传输的能量，它们可以用光学条件反射、成像或色散，这样能量传输及其传播过程称为光辐射。为了对光辐射进行定量描述，存在着辐射单位和光度单位两套不同的体系，下表是常用的辐射度量和光度量之间的对应关系。表（一） 、常用辐射度量和光度量之间的对应关系辐射度量物理量 光度量物理量名称 符号 定义成定义式 单位 物理量名称 符号 定义成定义式 单位辐射能 Qe J 光量 Q Q=Qdt 1m s辐射通量 e e=d e/dt W 光通量 =Id 1m辐射出射度 e e=d e/ds W/m2 光出射度 M M=d/ds
8、 1m/ m2辐射强度 e e=d e/ds w/sr 发光强度 I 基本量 cd辐射亮度 Le Le=de/(ds cos) w/(m2 sr) （光）亮度 L I=dI/ds cos cd/m2辐射照度 Ee Ee=d e/dA w/ m2 （光）照度 E E=d/dA LX在光度单位中，发光强度是基本单位，定义为一个光源发出频率为 5401012 HZ 的单色辐射。若在一给定方向上的辐射光度为 1/683 （W/S） ，则该光源在该方向上的的发光强度为 1 cd（坎德拉） 。 CSY2000G 实验指南 9本实验中备有普通光源和激光光源两种，普通光源（探炽灯）的光谱为连续光谱。利用滤色片
9、或色片或通过分光镜后，可以提供红橙黄绿青蓝紫多种波长的光辐射。激光光源是半导体激光器，发射的激光波长 630-680 纳米。激光颜色为红色。三棱镜的分光原理:三棱镜的分光作用原理基于以下几点：（1） 、三棱镜表面对光线的折射作用。三棱镜对不同波长的各色光具有不同的折射率。因此当三棱镜中入射的光（白光为各种不同波长的复合光，从波长为 400 纳米（m m）紫光至 760 纳米的红光）则三棱镜对不同色光具有不同折射率。各色光经折射后的折射角将不同。因此通过三棱镜出射时，各色光的偏角也随之不同。所以，白光经过三棱镜折射以后将分解成各种色光并呈现出一片按序排列的颜色。这种现象称为光的色散。（2） 、图
10、 1-1 画出了三棱镜表面产生折射的情况。如入射光（某一单色光）经三棱镜 AB 进入玻璃介质后，光线产生一偏角 1 该光束在 B 面出射时，又产生一偏角 2 光线经二次折射后入射光与出射光产生的偏角 0 = 1+ 2对三棱镜两个折射面 AB 导出折射定律为：SinI1=nSinI1 SinI2=nSinI2利用两式相减，并根据 = I 1-I2，= 1+ 2= I1-I2+ I2- I2经过具体运算得 Sin1/2(+)= n-Sin/2*Cos(I 1+I2)/Cos1/2(I1+I2) CSY2000G 实验指南 10由式可见，光线经棱镜折射后，产生的偏角 是光线入射角 I1 。棱镜折射角
11、 和折射率 n 的函数，对于给定的三棱镜 和 n 为定值，因此 随 I1 而变。图 1-2 表示的光通过三棱镜时的色散现象，由于介质的折射率随波长的的变短而增大，尤其是短波部分，折射率增加的更快。由图 1-2 可知红色的波长长，折射率小，产生较小的偏角，而紫色的波长短，折射率大，产生的偏角也大，这样的光经三棱镜折射后，形成一条按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫顺序的连续光谱，本实验用于演示这一现象。利用滤色片也可以从白光中获取单色光，常用滤色片有二类，一类是塑料片，它只能透射某一波长的光，而对其它波长具有吸收作用，对玻璃滤光片，玻璃片上镀某种颜色（例如红色）的薄膜，它利用光的频率效应。则它对红色的光
12、是干涉相长。对其它颜色的光则干涉相消。衡量滤色质量优劣的是色纯度。2、实验器材 ：CSY2000G 主机箱、普通光源、分光装置（三棱镜） 、半导体激光器、滤色片、光照度计及探头。3、 实验步骤：（1） 根据图 1-3 将普通光源插进安装架上，把光源的两个插孔分别连接到主机箱的“012V”可调电压源上，调节“012V”的可调旋钮，可改变光源的亮度（调节电源 012V 必须从最低电压起始慢慢调到 12V，否则冲击电流大， CSY2000G 实验指南 11电源自动截止保护，要正常工作必须重新开机） 。（2） 将光源升降杆的固定螺钉旋松，旋转光源 180后拧紧固定螺钉。在光源的前方适当的位置安放分光三棱镜，旋转棱镜，观察投射出的连续的带状分光光谱（红紫七色，如图 1-3） 。图 1-3 光电实验装置示意图（白色光的光色散）（3） 关闭电源，旋下光源前盖，装上不同颜色的滤色片，观察不同波长（颜色）的光。（4） 把普通光源取下，换上半导体激光光源，连接 5v 电源（注意 1.二极管保护；2 光源注意极性） ，重复（2） 。（5） 把分光装置对太阳观察太阳光，用一白纸作受光面。从出射的受光面上观测带状光谱（如图 1-4） 。 CSY2000G 实验指南 12
