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1、高等光电技术实验提高班,光电报警技术,实验目的 技术指标 方案设计报告 实验 实验报告,实验目的,使用近红外发射管和探测器对管，以及通用运算放大器，搭建主动式的红外警戒报警系统，在实验设计和调试过程中： 1、加强光电器件的光谱特性、时间特性、调制特性、运算放大器特性等各方面技术综合应用的训练； 2、对影响警戒距离的各种参数进行仔细推敲和探讨，在给定的探测器和放大器的条件下尽量提高警戒距离。,技术指标要求,无透镜聚焦的条件下，用mW级小功率砷化镓发光二极管做为辐射光源，使用硅光电二极管做为光接收器，在二者间产生红外警戒线，用通用运算放大器构建放大系统。 当警戒线被阻断时，用可见光LED给出报警信
2、号。要求系统的作用距离10米。 可使用器件：红外发射/接收对管、集成电路NE555和通用运放LF353、普通阻容元件。 调制频率个人设计选取（每个人不同）。,方案设计报告,提出设计方案（每个人一份） 可行性的理论估算（最重要） 计算需要的电路增益（较重要） 设计电路及其电路参数 设计时间：2周,框图,10M,理论估算的主要依据,发光管的特性 实验推荐使用北京光电器件厂生产的HG412A砷化镓发光二极管，主要参数如下： 正向最大工作电流 IF30mA 发射光功率 1.52mW 正向压降 1.5V（IF30mA） 反向耐压 5V 截止频率 1MHz 发光峰值波长 940nm,光谱特性,0.94m,
3、发光角分布,发光功率：实际使用的LED大约在30mA下达10mW30mA,光电接收管特性 实验推荐使用北京光电器件厂生产的2CU2D型硅光电二极管，主要参数如下： 极限工作电压 Vmax=30V 电流响应度 0.5A /W（V=Vmax） 暗电流 IP0.1A 响应时间 10-7 S（RL=100） 结电容 5pF,光谱特性,灵敏度： 0.5A /W,在进行工程设计前，应该根据设计条件和给定的元器件条件进行可行性的理论分析。可以从以下几点分析： 发光管辐射功率； 从发光管辐射角度可知，在一定距离下辐射功率的分布，在直径5mm上的接收管上最大可接收到的光功率； 由光电二极管灵敏度，和接收的光功率
4、，可知光电流强度； 光电流在负载电阻上得到的电压信号； 把这个信号放大到检波需要的3-5V电压，需要的电压增益，也就是放大器的放大倍数； 由光电二极管的NEP（大体上在10-14W数量级），也可估算出警戒线的极限作用距离。 根据以上分析，就可以设计接收系统电路各元件的参数了。,思考题,1、光源的调制频率和占空比如何选取对提高作用距离有利？ 2、光源为什么一定要调制，可以使用直流的红外警戒线吗？ 3、在给定器件条件下，理论上极限作用距离能够达到多远？（目前实现的实验记录是30米。（以上3题在方案设计报告中回答） 4、当阻断警戒线的目标运动速度较快时，接收电路及电路的参数如何考虑才能确保可靠报警。（此题在实验报告中回答）,实验计划,2周设计方案 每周一次实验（选定周一下午或周四上午） 安排2人一组（按选课人学号的自然顺序） 由于实验室面积有限，限定发光管的限流电阻为2K，此时相当于用2米距离模拟10米 实验后提交实验报告：含方案、设计、实验、结论。（每人一份）,考核,最终考核依据： 方案报告 25% 实验结果（是否达标、超标） 45% 实验报告 30% 考勤情况 缺勤、迟到、早退酌情减分 约10-15%优，但需申请参加答辩,
