DB-GD01 現(xiàn)代光電特性綜合實驗臺

產(chǎn)品簡介：
現(xiàn)代光電特性綜合實驗臺是集光、機(jī)、電于一體的多功能實驗系統(tǒng)。系統(tǒng)覆蓋內(nèi)容廣，可進(jìn)行光通訊、信息控制、光電檢測中所用的信號源、光電探測器等各類器件原理、特性、性能參數(shù)的實驗，還可進(jìn)行光的傳輸，光電傳感器的應(yīng)用，光強(qiáng)分析，莫爾條紋計數(shù)等一系列光電實驗。
現(xiàn)代光電特性綜合實驗臺實驗系統(tǒng)先進(jìn)：采用全自動單色儀來實現(xiàn)光電器件光譜特性的連續(xù)測量，實驗結(jié)果直接在電腦上用圖形顯示；用CCD攝像法實現(xiàn)莫爾條紋的自動計數(shù)測微；用CCD攝像法將單縫衍射圖像采集處理后可實現(xiàn)衍射光強(qiáng)的二維和三維分布顯示。系統(tǒng)采用模塊組合的方式，不同的專業(yè)可以有不同的菜單。系統(tǒng)提供了較為開放的電路和光路，為學(xué)生更好的理解與掌握原理、正確使用光電器件奠定了基礎(chǔ)，讓學(xué)生通過實驗學(xué)會合理地選擇傳感器，掌握檢測的原理和方法。適用于光電信息專業(yè)、電子信息專業(yè)、計量測試專業(yè)等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)實驗。
DB-GD01現(xiàn)代光電特性綜合實驗臺主要有主機(jī)箱、單色儀與光源、實驗?zāi)０濉�實驗桌四大部分組成
一、主機(jī)箱：供電電源AC220V，50Hz。額定功率200W。
1、各種直流穩(wěn)壓電源和恒流源。
-12V～12V連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。
0～5V連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。
±12V、±5V直流穩(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)（通過調(diào)節(jié)玻璃轉(zhuǎn)子流量計、旋鈕、氣壓輸出大小可調(diào)）。
3、顯示表：
電流表：DC20μA～200mA(量程四檔切換)
電壓表：DC200mV～20V（量程三檔切換），DC20V～2000V（量程三檔切換）。
光功率計：顯示表的顯示值×轉(zhuǎn)換系數(shù)mw，量程:1.80×轉(zhuǎn)換系數(shù)，單位為: mw
光照度計：1999Lx
頻率/轉(zhuǎn)速表：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)節(jié)儀：0～150oC
4、數(shù)據(jù)采集通訊接口：
標(biāo)準(zhǔn)RS232接口、USB接口

二、實驗?zāi)�塊：
㈠、光電基礎(chǔ)實驗
1、在基礎(chǔ)試驗部分，重點分析光敏器件和光電傳感器的特性和應(yīng)用場合。學(xué)生通過實驗應(yīng)學(xué)會合理地選擇傳感器，掌握檢測的原理和方法。
2、該基礎(chǔ)實驗部分除了包括常用的光電探測器（光敏二極管、光敏三極管、光敏電阻、光電池等）實驗外，還包括熱釋電紅外傳感器實驗及光電指紋傳感器實驗。
熱釋電原理：
當(dāng)已極化的熱電晶體薄片受到輻射熱時候，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。釋放的電荷通過一系列的放大，轉(zhuǎn)化成輸出電壓。如果繼續(xù)照射，晶體薄片的溫度升高到Tc(居里溫度)值時，自發(fā)極化突然消失。不再釋放電荷，輸出信號為零,見下圖

因此，熱釋電探測器只能探測交流的斬波式的輻射（紅外光輻射要有變化量）。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)生微小變化時，就有熱釋電電流。 ，A為面積，P為熱電體材料熱釋電系數(shù)， 是溫度的變化率。
特點：當(dāng)入射輻射為恒定輻射時，熱釋電探測器不響應(yīng)，只能脈沖輻射工作。
㈡、單逢衍射光強(qiáng)分布實驗
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，且狹縫的寬度可以與光的波長比擬時，光在通過狹縫時發(fā)生衍射，產(chǎn)生明暗相間的衍射條紋。其中零級衍射條紋最亮，占衍射總能量的80%以上，其他各級越來越弱。本實驗采用波長為633nm的半導(dǎo)體激光器，光波通過一個寬度可調(diào)的狹縫后發(fā)生衍射，衍射條紋打在一個方形毛玻璃上，在毛玻璃后用一個CCD攝像機(jī)，將衍射圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入計算機(jī)，在計算機(jī)上分析光強(qiáng)分布。
㈢、莫爾條紋計數(shù)實驗
光柵莫爾條紋原理：
如果把兩塊光柵距相等的光柵平行安裝，并且使光柵刻痕相對保持一個較小的夾角θ時，透過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則形成條紋亮帶。光柵莫爾條紋的兩個主要特征是：
判向作用：當(dāng)指示光柵相對于固定不動的主光柵左右移動時，莫爾條紋將沿著近于柵線的方向上下移動，由此可以確定光柵移動的方向。
位移放大作用：當(dāng)指示光柵沿著與光柵刻線垂直方向移動一個光柵距Δd時，莫爾條紋移動一個條紋間距B，當(dāng)兩個等距光柵之間的夾角θ較小時，指示光柵移動一個光柵距Δd，莫爾條紋就移動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的柵距位移變成清晰可見的條紋位移，實現(xiàn)高靈敏的位移測量。
本實驗采用CCD攝像法，與計算機(jī)軟件光強(qiáng)分析系統(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，從而計算出光柵的位移。
㈣、全自動單色儀連續(xù)光譜特性實驗
本實驗單色儀光學(xué)系統(tǒng)采用C-T水平對稱式光路，焦距150mm，儀器采用電子細(xì)分技術(shù)，使掃描時最小步距角達(dá)到0.01nm,光柵臺備有1200L/mm光柵，可方便快捷的實現(xiàn)寬波段掃描。儀器備有單色儀狹縫和CCD接口，可以實現(xiàn)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。儀器還具有A/D轉(zhuǎn)換功能，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供上位機(jī)采集。
1、單色儀主要技術(shù)指標(biāo)：
焦    距：150mm
相對孔徑：f/4
掃描范圍：0-900nm
光譜范圍：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：光柵轉(zhuǎn)臺標(biāo)準(zhǔn)配置1200L/mm
儀器尺寸：長200mm×寬190mm×高160mm
重    量：5Kg
2、單色儀配套軟件
光電特性分析系統(tǒng)是一個基于Windows98系統(tǒng)以上的可執(zhí)行程序。該軟件采用RS232串口與單色儀通訊，功能強(qiáng)大，運(yùn)行穩(wěn)定。可直接控制單色儀出射光波長，具有各種信號的采集和轉(zhuǎn)換，繪制各種特性的曲線等功能。
三、實驗內(nèi)容：
1、單色儀標(biāo)定實驗
2、光電基礎(chǔ)知識實驗
3、光開關(guān)實驗（透射式）
4、紅外反射式光電開關(guān)（光耦）
5、熱釋電紅外傳感器實驗
6、光源及光調(diào)制解調(diào)實驗
7、光電轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速測量實驗
8、LED伏安（V/I）特性實驗
9、LED電光轉(zhuǎn)換（P/I）特性實驗
10、LED光強(qiáng)空間分布及半值角測量實驗
11、LED連續(xù)光譜特性實驗
12、LD伏安（V/I）特性實驗
13、LD電光轉(zhuǎn)換（P/I）特性實驗
14、LD光強(qiáng)空間分布及半值角測量實驗
15、LD連續(xù)光譜特性實驗
16、光電探測器暗電流測試實驗
17、光電倍增管暗電流測試實驗
18、光電倍增管陰極伏安特性測試實驗
19、光電倍增管陽極伏安特性及放大倍數(shù)測試實驗
20、APD雪崩光電二極管反向電壓測試實驗
21、APD雪崩光電二極管暗電流測試實驗
22、APD雪崩光電二極管倍增特性測試實驗
23、光柵莫爾條紋計數(shù)測微實驗
24、設(shè)計型綜合測量實驗