光电系统课程设计课程设计指导书

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1、芜电系傥礫程殺针礫程裁针描專吊物理鸟电&电九工程修浣一、课程设计目的巩固和加深课堂内容，进一步提高学生的自我开发能力，培养学生的实际动手能力、工程设计能力和理论联系实际的能力，为以后的毕业设计和实际工作中的独立完成工作的能力打下坚实的基础，通过设计捉高学生对光电系统设计方法及能力，对光电器件的应用有所了解。二、课程设计要求1.了解并掌握光电系统的设计方法，具备初步的独立设计能力；2.掌握对光电系统调试等基木技能；3•提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力；4.进一步掌握电子仪器的正确使用方法。三、课程设计主要内容木课程设计要求学生在1周内完成。设计内容为（二选一）：1•光电监控仪

2、。设计一超市入口人员出入监控仪，该仪器能够记录并显示进入超市购物的顾客人数，具体要求如下：a.用51系列单片机为核心b.能自动识别顾客的行进方向，一旦有人从入口出来，马上报警。c.可实时显示己进入超市的人数，四位LED数码显示d.冇蜂鸣器提示功能c.采用直流电供电设计方案：2.干涉条纹移动计数器。设计一干涉条纹移动计数器，该仪器能够记录并显示迈克尔干涉仪实验中条纹变化的数目，貝体要求如门a.用51系列单片机为核心b.可实时显示实验屮条纹变化的数目，两位LED数码显示c.采用直流电供电a.有蜂鸣器提示功能设计方案:设计中，可供选择的光电传感器有：光敏屯阻、光电池、热释电传感器。其基木性能与应用

3、举例见附录。附录：光电传感器相关材料。第1章光敏电阻及其应用电路分析与设计1.1光敏电阻的功能与结构光敏电阻是根据光电导效应制成的光电探测器件，所谓光电导效应就是光电材料受到光辐射后，材料的电导率发生变化。它可以这样理解：材料的电导率、电阻与该材料内部电子叉到的朿缚力有关，朿缚力越大，电子越难自由运动，电导率越小，电阻越大；当电子吸收外来的一定能量的光子后，根据能量守恒原则，动能增加，材料对电子的束缚力减弱，电导率减小，电阻减小。从而等到结论：光敏电阻的阻值会随着光照强弱的变化而变化。光照强,光敏电阻的阻值就小；光照弱，光敏电阻的阻值就人。暗电阻光敏电阻在不受光时的阻值称为暗电阻，亮电阻光敏

4、电阻在受光照射吋的电阻称为亮电阻。光敏电阻在应用时，通常采用的电路形式如图1・1所示。Rp为光敏电阻，Rl为负载电阻，Vb为偏置电压，％为光敏电阻两端电压。图1T光敏电阻基本应用电路光敏电阻在使用时呈现一定的电路特性：光敏电阻的两极加上一定电压后，当光照射在光电导体时，由光照产生的光生载流了在外加电场作用下沿一定方向运动，在电路中产生电流。光敏电阻的电路特性（电阻、转换效率等）和光电导体长度有关。通常将光敏电阻的光敏而作成蛇形，电极作成梳状，如图1・2所示；这样既可保证有较大的受光表而，也可以减小电极Z间距离，从而既可减小极间电了渡越时间，也冇利于提高灵敏度。入射光图1-2光敏电阻的电路符号

5、及蛇形结构1.2光敏电阻的特性光敏电阻的材料和结构不同，会使光敏电阻呈现不同的特性。在不同的应用场合下，就应选用不同特性的光敏电阻。光皱电阻的选择通常应考虑光电材料的光谱特性、光电电路的转换效率和响应时间等因素。121光谱特性光敏电阻的光电导效应不是在任意的光照下都能呈现，只冇光了能量大于材料的间接能隙（原子的能级之差）时，光敏电阻才能呈现光电导效应。光敏电阻与入射光光谱之间的特性，称之为光敏电阻的光谱特性。不同光敏材料的光谱特性有很人差异。光敏电阻按材料分类冇两种类型：木征型光敏电阻和掺杂型光敏电阻。由于掺杂材料灵活改变了光敏电阻的光谱特性，口前市场上所釆用的基本上是掺杂型光敏电阻。其光谱

6、特性及最佳工作波长范围可分为三类：一类是紫外光敏感型光敏电阻，如硫化镉和硒化镉等。另一类是可见光敏感型光敏电阻，如硫化铠等。还冇一类是红外光敏感型光敏电阻，如硫化铅等。常见的光敏电阻有硫化镉光敏电阻、硫化铅光敏电阻、鎌化钢光敏电阻、确镉汞系列光敏电阻等。特别提示的是：硫化镉与人眼的光谱光视效率曲线的范I韦I和峰值波长(555nm)非常接近，因此可用于与人眼冇关的仪器，例如照相机、照度计、光度计等。相对灵敏奶图1-3光敏电阻的光谱特性曲线1.2.2照度特性在光敏电阻上加上一定电压时，光敏电阻的光电流或光电阻与入射光照度Z间的关系称为光敏电阻的照度特性。CdS光敏电阻在恒定电压作用下的光照特性曲

7、线如图1・4所示，当照度很低时，曲线近似为线性，随着照度的增高，线性关系变坏，肖照度很高时，曲线近似为抛物线形。图屮，曲线的斜率表示的是光敏电阻的转换效率(入射光辐射与光牛电流)。在光电测量场合下，对照度曲线线性度要求较高；但在光电开关应用屮，对线性度要求不高。图1-4硫化镉光敏电阻的光电特性曲线1.2.3响应时间光嫩电阻在光照时，光牛•载流子的产牛或消失都要经过一段时间，这就是光敏电肌的响应时间，它反映了光