-GD01 現(xiàn)代光電特性綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)

設(shè)備簡(jiǎn)介：
現(xiàn)代光電特性綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)是集光、機(jī)、電于一體的多功能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)覆蓋內(nèi)容廣，可實(shí)行光通訊、信息控制、光電檢驗(yàn)測(cè)試中所用的信號(hào)源、光電探測(cè)器等各類器件原理、特性、功能功能數(shù)值的實(shí)驗(yàn)，還可實(shí)行光的傳輸，光電傳感器的應(yīng)用，光強(qiáng)解析，莫爾條紋計(jì)數(shù)等一系列光電實(shí)驗(yàn)。
現(xiàn)代光電特性綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)先進(jìn)：應(yīng)用全自動(dòng)單色儀來(lái)完成光電器件光譜特性的連續(xù)測(cè)量，實(shí)驗(yàn)成果直接在電腦上用圖形顯露；用CCD攝像法完成莫爾條紋的自動(dòng)計(jì)數(shù)測(cè)微；用CCD攝像法將單縫衍射圖像收集處置整理后可完成衍射光強(qiáng)的二維和三維（3D）分布顯露。系統(tǒng)應(yīng)用模型塊結(jié)合的方法，不一樣的專業(yè)可以有不一樣的菜單。系統(tǒng)提供了較為開(kāi)放的電子回路和光路，為學(xué)生更好的理解與掌控把握原理、正確使用光電器件奠定了基礎(chǔ)，讓學(xué)生經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)合理地選用傳感器，掌控把握檢驗(yàn)測(cè)試的原理和方法。適用來(lái)光電信息專業(yè)、電子信息專業(yè)、計(jì)量測(cè)量試驗(yàn)專業(yè)等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
-GD01現(xiàn)代光電特性綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要有主機(jī)箱、單色儀與光源、實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉?shí)驗(yàn)桌四大部分構(gòu)成
一、主機(jī)箱：供電電源AC220V，50Hz。規(guī)格限定功率（W）200W。
1、各種直線DC穩(wěn)壓電源和恒流源。
-12V～12V連續(xù)可調(diào)直線DC穩(wěn)壓電源。
0～5V連續(xù)可調(diào)直線DC穩(wěn)壓電源。
±12V、±5V直線DC穩(wěn)壓電源。
0～20mA連續(xù)可調(diào)恒流源
2、氣壓源：4～20KPa
氣壓4～20KPa可調(diào)（經(jīng)過(guò)調(diào)動(dòng)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)、旋鈕、氣壓輸出大小可調(diào)）。
3、顯露表：
電流（A）表：DC20μA～200mA(測(cè)量范圍四檔變換)
電壓（V）表：DC200mV～20V（測(cè)量范圍三檔變換），DC20V～2000V（測(cè)量范圍三檔變換）。
光功率（W）計(jì)：顯露表的顯露值×變換系數(shù)mw，測(cè)量范圍:1.80×變換系數(shù)，單位為: mw
光照度計(jì)：1999Lx
頻率/轉(zhuǎn)動(dòng)速度表：f：0-9999Hz、 n：0～9999r/min
氣壓表：T（1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）～T+999KPa
溫控儀：PID位式調(diào)動(dòng)儀：0～150oC
4、數(shù)值收集通訊連接口：
標(biāo)準(zhǔn)RS232連接口、USB連接口

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛪K：
㈠、光電基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
1、在基礎(chǔ)試驗(yàn)部分，重點(diǎn)解析光敏器件和光電傳感器的特性和應(yīng)用場(chǎng)合。學(xué)生經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)應(yīng)學(xué)會(huì)合理地選用傳感器，掌控把握檢驗(yàn)測(cè)試的原理和方法。
2、該基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分除了含有概括常用的光電探測(cè)器（光敏二極管、光敏三極管、光敏電阻、光電池等）實(shí)驗(yàn)外，還含有概括熱釋電紅外傳感器實(shí)驗(yàn)及光電指紋傳感器實(shí)驗(yàn)。
熱釋電原理：
當(dāng)已極化的熱電晶體薄片受到輻射熱時(shí)候，薄片溫度（℃）升高，極化強(qiáng)度 下降，表面電荷減少，相當(dāng)于"釋放"一部分電荷，故名熱釋電。釋放的電荷經(jīng)過(guò)一系列的放大，轉(zhuǎn)化成輸出電壓（V）。如果繼續(xù)照射，晶體薄片的溫度（℃）升高到Tc(居里溫度（℃）)值時(shí)，自發(fā)極化突然消失。不再釋放電荷，輸出信號(hào)為零,見(jiàn)下圖

因此，熱釋電探測(cè)器只能探測(cè)交流AC的斬波式的輻射（紅外光輻射要有改變量）。當(dāng)面積為A的熱釋電晶體受到調(diào)制加熱，而使其溫度（℃）T發(fā)生微小改變時(shí)，就有熱釋電電流（A）。 ，A為面積，P為熱電體材料熱釋電系數(shù)， 是溫度（℃）的改變率。
特別點(diǎn)：當(dāng)入射輻射為恒定輻射時(shí)，熱釋電探測(cè)器不響應(yīng)，只能脈沖輻射作業(yè)。
㈡、單逢衍射光強(qiáng)分布實(shí)驗(yàn)
我們知道，光沿直線傳播，當(dāng)在光的前進(jìn)方向上有一狹縫，而且狹縫的寬度可以與光的波長(zhǎng)比擬時(shí)，光在經(jīng)過(guò)狹縫時(shí)發(fā)生衍射，產(chǎn)生明暗相間的衍射條紋。其中零級(jí)衍射條紋最亮，占衍射總能量的80%以上，其他各級(jí)越來(lái)越弱。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用波長(zhǎng)為633nm的半導(dǎo)體激光器，光波經(jīng)過(guò)一個(gè)寬度可調(diào)的狹縫后發(fā)生衍射，衍射條紋打在一個(gè)方形毛玻璃上，在毛玻璃后用一個(gè)CCD攝像機(jī)，將衍射圖像變換成數(shù)字信號(hào)寫(xiě)入計(jì)算機(jī)數(shù)值，在計(jì)算機(jī)數(shù)值上解析光強(qiáng)分布。
㈢、莫爾條紋計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)
光柵莫爾條紋原理：
如果把兩塊光柵距相等的光柵平行裝配，并而且使光柵刻痕相對(duì)保持一個(gè)較小的夾角θ時(shí)，透過(guò)光柵組可以看到一組明暗相間的條紋，即為莫爾條紋。莫爾條紋的寬度B為：
B=d/sinθ
其中d為光柵距。
光柵刻痕重合部分形成條紋暗帶，非重合部分光線透過(guò)則形成條紋亮帶。光柵莫爾條紋的兩個(gè)主要特征是：
判向作用：當(dāng)指示光柵相對(duì)于固定不動(dòng)的主光柵左右位移時(shí)，莫爾條紋將沿著近于柵線的方向上下位移，由此可以確定光柵位移的方向。
位移放大作用：當(dāng)指示光柵沿著與光柵刻線垂直方向位移一個(gè)光柵距Δd時(shí)，莫爾條紋位移一個(gè)條紋間距B，當(dāng)兩個(gè)等距光柵之間的夾角θ較小時(shí)，指示光柵位移一個(gè)光柵距Δd，莫爾條紋就位移K·Δd的距離。K=B/D≈1/θ。B=D/2sinθ/2≈d/θ，這樣就可以把肉眼看不見(jiàn)的柵距位移變成清晰可見(jiàn)的條紋位移，完成高靈敏的位移測(cè)量。
本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用CCD攝像法，與計(jì)算機(jī)數(shù)值系統(tǒng)光強(qiáng)解析系統(tǒng)V1.0配套使用，可以準(zhǔn)確地記錄莫爾條紋的位移數(shù)目，從而計(jì)算出光柵的位移。
㈣、全自動(dòng)單色儀連續(xù)光譜特性實(shí)驗(yàn)
本實(shí)驗(yàn)單色儀光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用C-T水平對(duì)稱式光路，焦距150mm，儀表器具應(yīng)用電子細(xì)分技術(shù)，使掃描時(shí)最小步距角達(dá)到0.01nm,光柵臺(tái)備有1200L/mm光柵，可便利快捷的完成寬波段掃描。儀表器具備有單色儀狹縫和CCD連接口，可以完成一機(jī)多用。光學(xué)系統(tǒng)原理圖如下：

圖中M1為平面鏡，M2、M3為球面鏡，G1為光柵，S1、S2分別為入縫和出縫。儀表器具還設(shè)定有A/D變換功能，將模仿信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)供上位機(jī)收集。
1、單色儀主要技術(shù)功能數(shù)值參考規(guī)格：
焦 距：150mm
相對(duì)孔徑：f/4
掃描界限：0-900nm
光譜界限：200nm-1500nm
分 辨 率：0.4nm/mm（435.8nm處，縫寬10μm）
線 色 散：5.4nm/mm
準(zhǔn) 確 度：0.25nm
重 復(fù) 性：0.1nm
最小步距：0.01nm
焦面尺寸：寬25mm ×高10mm
狹 縫：寬度10μm-3mm連續(xù)可調(diào)
光 柵 臺(tái)：光柵轉(zhuǎn)臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)配備1200L/mm
儀表器具尺寸：長(zhǎng)200mm×寬190mm×高160mm
重 量：5Kg
2、單色儀配套系統(tǒng)
光電特性解析系統(tǒng)是一個(gè)基于Windows98系統(tǒng)以上的可執(zhí)行程序。該系統(tǒng)應(yīng)用RS232串行口與單色儀通訊，功能強(qiáng)大，運(yùn)行平穩(wěn)?？芍苯涌刂茊紊珒x出射光波長(zhǎng)，設(shè)定有各種信號(hào)的收集和變換，測(cè)繪制作各種特性的彎曲線等功能。
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
1、單色儀標(biāo)定實(shí)驗(yàn)
2、光電基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)驗(yàn)
3、光開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)（透射式）
4、紅外反射式光電開(kāi)關(guān)（光耦）
5、熱釋電紅外傳感器實(shí)驗(yàn)
6、光源及光調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)
7、光電轉(zhuǎn)動(dòng)速度傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)速度測(cè)量實(shí)驗(yàn)
8、LED伏安（V/I）特性實(shí)驗(yàn)
9、LED電光變換（P/I）特性實(shí)驗(yàn)
10、LED光強(qiáng)空間分布及半值角測(cè)量實(shí)驗(yàn)
11、LED連續(xù)光譜特性實(shí)驗(yàn)
12、LD伏安（V/I）特性實(shí)驗(yàn)
13、LD電光變換（P/I）特性實(shí)驗(yàn)
14、LD光強(qiáng)空間分布及半值角測(cè)量實(shí)驗(yàn)
15、LD連續(xù)光譜特性實(shí)驗(yàn)
16、光電探測(cè)器暗電流（A）測(cè)量試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)
17、光電倍增管暗電流（A）測(cè)量試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)
18、光電倍增管陰極伏安特性測(cè)量試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)
19、光電倍增管陽(yáng)極伏安特性及放大倍數(shù)測(cè)量試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)
20、APD雪崩光電二極管反向電壓（V）測(cè)量試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)
21、APD雪崩光電二極管暗電流（A）測(cè)量試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)
22、APD雪崩光電二極管倍增特性測(cè)量試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)
23、光柵莫爾條紋計(jì)數(shù)測(cè)微實(shí)驗(yàn)
24、設(shè)計(jì)型綜合測(cè)量實(shí)驗(yàn)