班级 学号2008716023课稈一光电检测技术及应用姓名 成绩 日期2012 年上月 5 日实验项目实验目的实验仪器与设备实验一、光敏电阻的特性实验指导老师陈俊英了解光敏电阻的光照特性和伏安特性等基本特性1.传感器实验主板2•光电实验台架；3.CdS光敏电阻;4. 电阻：2k0 XI； 5.光源；6.万用表(自备)、照度计(自备)原理概述：在光线的作用下，电子吸收光子的能量从键合状态过度到自由状态引起电导率的变化，这种现 象称为光电导效应光电导效应是半导体材料的一种体效应光照愈强，器件本身电阻愈小基于这种效应 的光电器件称为光敏电阻光敏电阻的符号如图1-1所示用来制作光敏电阻的典型材料有硫化镉(CdS)及硒 化镉(CdSe)两种光敏电阻的CdS或CdSe沉积膜面积越大，其受光照后的阻值变化也越大，故通常将沉积膜做成“弓”字形，以增大其面积光敏电阻工作时的响应速度较慢，如CdSe光敏电阻的响应时间约为 10ms, CdS的响应时间约为100ms因此，光敏电阻通常都工作于直流 或低频状态下光敏电阻无极性，其工作特性与入射光光强、波长和外 加电压有关图1T实验内容步骤：如图1 — 2所示，在传感器实验电路板上搭建好电路，CdS光敏电阻无极性；+5VVout2. 安装好光源和光敏电阻。
把照度计探头扣在光源安装盒上面，调节光源亮度，使照度计显示100Lux；3. 拿开照度计探头，把光敏电阻的安装盒贴近光源安装盒，遮住外界光线读取电路输出的电压值;4. 调节光源的光照度（测量方法同以上实验），测得数据填入下表1 — 1,并作曲线图；5. 通过万用表的电压档测量电压值数据记录及处理：表1T强度（Lux）1245633201531803420电压V0.641.133.03.283.833.9图1-3光敏电阻光照特性曲线实验结论及问题讨论：光敏电阻对光的具有高敏感性，由实验数据可以得出，随着光照强度的增大，电压也不断的增大 在一定温度范围内，CdS光敏电阻的伏安特性对温度变化的敏感度并不高，仍具有较好的线性特征 工作环境温度超过100°C时，则有较明显的影响实验项目实验二、光敏电阻的光测量实验指导老师陈俊英实验目的了解光敏电阻在照度测量方面的应用，掌握基本的照度测量电路实验仪器与设备1•传感器实验电路板；2•光电实验台架；3.CDS光敏电阻；4.电阻：1000 XI，2K0 X2，； 5.二极管 IN4148； 6.运算放大器 0P077.10k0可调电阻；8•跳线若干；9•光源，万用表（自备），照度计（自备）原理概述：光敏电阻的光电流随光照强度变化而变化，它们之间的关系是非线性的，基本呈对数特性。
若采 用简单元件对光电流进行对数压缩，就可以构成等间隔刻度的照度计对数压缩元件采用对数二极管lLux 以上的照度范围，采用一般的整流二极管就可以获得期望的特性实验内容步骤：按图2-2，在传感器实验电路板上搭建好电路，仔细检查连线，确保无误，参考接线图2-3；1. 安装好光源和光敏电阻把照度计探头扣在光源安装盒上面，调节光源亮度,使照度计显示lOOLux；2. 拿开照度计探头，把光敏电阻的安装盒贴近光源安装盒，遮住外界光线读取电路输出的电压值;3. 调节光源的光照度（测量方法同以上实验），测得数据填入下表2 — 1,并作曲线图；4. 通过万用表的电压档测量电压值强度（Lux）强度（Lux）10030050070090013001500电压V图2—2对光电流进行对数压缩的照度计原理图2 K' :I F B B V ■ ■ i ・ h i I， W ■ • ■图2—36. 照度与电压的关系，用y=kx+b表示算出k值和b值则知道输出的电压即可知道环境的照度对 比光敏电阻测得的值和照度计测得的值，考虑产生误差的原因数据记录及处理:图、光电强度与电压的关系实验结论及问题讨论：通过上面的图片可以得出，随着光照强度的增强，电压越来越大，光照强度越来越小，电压也随之越来越小。
光敏电阻的光电流随光照强度变化而变化，它们之间的关系是非线性的，基本呈对数特性实验项目实验三、光敏二极管的光测量实验指导老师陈俊英实验目的了解光敏二极管的工作原理和特性实验仪器与设备1.传感器实验电路板；2.光电实验台架；3.光敏二极管（有小缺口的一端为正极）；4.10K 电阻；5.0.1uF电容；6运算放大器0P07； 7•跳线若干；8.光源，万用表（自备），照度计（自备）原理概述：根据PN结反向特性可知，在一定反向电压范围内，反向电流很小且处于饱和状态此时，如果无 光照射PN结，则因本征激发产生的电子-空穴对数量有限，反向饱和电流保持不变，在光敏二极管中称为暗 电流当有光照射PN结时，结内将产生附加的大量电子空穴对（称之为光生载流子），使流过PN结的电流 随着光照强度的增加而剧增，此时的反向电流称为光电流光敏二极管是根据硅PN结受光照后产生的光电效应原理制成的光敏二极管具有光生伏特效应，当入射 光的强度发生变化，通过光敏二极管的电流随之变化，于是在光敏二极管的两端电压也发生变化光照时导 通，光不照时，处于截止状态，光电流和照度成线性关系光敏二极管工作于反向偏压下，其光谱响应特性 主要由半导体材料中所掺的杂质所决定。
光敏二极管的最大工作频率为几十MHz实验内容步骤：按图3-2，在传感器实验电路板上搭建好电路，仔细检查连线，确保无误，参考接线图3-3；1. 安装好光源和光敏二极管把照度计探头扣在光源安装盒上面，调节光源亮度，使照度计显示lOOLux；2. 拿开照度计探头，把光敏二极管的安装盒贴近光源安装盒，遮住外界光线读取电路输出的电 压值；3. 调节光源的光照度（测量方法同以上实验），测得数据填入下表3 — 1,并作曲线图；4.通过万用表的电压档测量电压值图3 — 3数据记录及处理:X%度强光电压（V）o O Vo O8 61X 1X 1XOOOIXO VO2IXOo o O8 6OO2表3-1强度（Lux）10050090013001700电压V-0.022-0.126-0.157-0.274-0.694图3-1光敏二极管光照特性曲线实验结论及问题讨论：光敏二极管具有光生伏特效应，当入射光的强度发生变化，通过光敏二极管的电流随之变化，于是在光 敏二极管的两端电压也发生变化光照时导通，光不照时，处于截止状态，光电流和照度成线性关系实验项目实验四、光敏三极管的光测量实验指导老师陈俊英实验目的了解光敏三极管的工作原理和特性实验仪器与设备1•传感器实验电路板；2•红外发光管；3.光敏三极管；4.350Q电阻；5•跳线若干；6•示波器（自备），照度计（自备）。
原理概述：光敏三极管也是利用硅PN结的光电效应制成的光敏三极管和普通三极管的结构相类似不同 之处是光敏二极管必须有一个对光敏感的PN结作为感光面，光敏二极管实质上是一种相当于在基极和集电极 之间接有光敏二极管的普通三极管光敏三极管使用时，其基极通常开路，基极一集电极产生的光感生电流 直接馈入基极，并被三极管放大，因此光敏三极管的灵敏度比光敏二极管大得多，通常要大100多倍光敏 三极管的最大工作频率只有几百kHz一般光敏三极管只引出E、C两个电极，其光电特性是非线性的，广泛 应用于光电自动控制领域C 卜E 1卩1（1+P）1e q f图4-1光敏三极管等效电路实验内容步骤：图4-3在传感器实验电路板上搭建好电路，仔细检查连线，确保无误，可参考接线图4-2；2. 观察输出的电压值是否为低，然后用纸片遮挡在红外发光管和光敏三极管之间，观察输出的电压值是否为 咼；3. 安装直流电机套件，使小飞轮遮挡在红外发光管和光敏三极管之间用手轻轻旋转飞轮，观察输出的电压， 当飞轮上面的小孔通过光电开关时，输出低电压，小孔转过去后输出高电压，如果电压不是这样变化的，调 节红外发光管和光敏三极管的相对位置；c ) D CON V V C图4-3图4-2 二极官仰视图（从底部往上看）4・已知发讯齿轮齿数的情况下，测得的传感器输出信号脉冲的频率就可以计算出直流电机的转速。
如小孔孔 数为N,转速为n脉冲频率为f则有: n=f/N通常，转速的单位是转/分钟，所以要在上述公式的得数再 乘以60，才能转速数据，即n=60Xf/No 5•接通电源，通过PWM进行转速调节用Labview软件观察输出波形数据记录及处理：10000 -I8000 -6000 -4000 -2000 --2000-4.000HBDflfl --8D000'--100DO实验结论及问题讨论：光敏三极管实质上是一种相当于在基极和集电极之间接有光敏二极管的普通三极管，其光电特性是非线 性的班级 学号2008716023 姓名何鑫洋 成绩 课程 日期2012 年12 月 24 日实验项目实验五、光电开关的光测量实验指导老师陈俊英实验目的了解透射式光电开关的原理和应用实验仪器与设备1•传感器实验电路板；2•直流电机组件；3.光电开关；4.电阻：470 XI、10K XI； 5.跳线若干；6•示波器（自备）原理概述：光电开关可以由一个光发射管和一个接收管组成当发射管和接收管之间无物体遮挡时，接收管 由光电流产生，输出低电平电压当发射管和接收管之间有物体遮挡时，接收管截止，输出高电平电压可 以利用光电开关的这种特性来进行零件计数等。
实验内容步骤：按图5-1,在传感器实验电路板上搭建好电路，仔细检查连线，确保无误，可参考接线图5-2；+5V7outf光电对管图5 — 1图5 — 21. 观察输出的电压值是否为低，然后用一纸片遮挡在发射管和接收管之间，观察输出的电压值是 否为高；2. 加上直流电机套件，使小飞轮遮挡在发射管和接收管之间用手轻轻旋转飞轮，观察输出的电压，当飞轮上面的小孔通过光电开关时，输出低电压，小孔转过去后输出高电压，如果电压不 是这样变化的，调节光电开关同飞轮的相对位置；对照图5 — 3；开敖式传感器一光电对管速度测量图5 — 33. 在已知发讯齿轮齿数的情况下，测得的传感器输出信号脉冲的频率就可以计算出直流电机的转 速如小孔孔数为N,转速为n脉冲频率为f,则有：n=f/N通常，转速的单位是转/分钟， 所以要在上述公式的得数再乘以60,才能转速数据，即n=60Xf/No4. 接通电源，调节PWM进行转速测量，用Labview软件观察输出波形数据记录及处理：叭开光电玳它址度测盂实验一 Vi实通过旋转小飞轮，可得上面的图片当发射管和接收管之间无物体遮挡时，接收管由光电流产生，输出低电平电压当发射管和接收管之间被小飞轮遮挡时，接收管截止，输出高电平电压。