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详细内容

MW4A01B光電技術應用開發綜合實驗平臺

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一、產品概述

MW4A01B光電技術應用開發綜合實驗平臺結合光電技術教學大綱,以研究眾多光電探測器的工作原理為主,應用技術為輔,開設了一系列光電傳感器的工作原理及基本檢測方法的基礎實驗,涉及光電技術、光電檢測、光學、智能光電實驗等多個方面。

1、光學套件:光學元器件采用專用光學導軌與滑塊的實驗結構方式,結構通用,光路調節光學器件的操作方便;

2、模塊化設計:采用風格一致的模塊化設計,模塊尺寸統一,可配置光敏電阻、光電二極管、光電三極管、光耦、CCD等多種傳感器的特性實驗模塊及檢測技術實驗模塊,實驗功能齊全,拓展性強,二次開發功能強。

3、每種光電探測器均為獨立組件結構,避免頻繁更換光電器件,使用方面,不易損壞。

4、實驗平臺集漏電保護與保險絲雙重保護,安全性強。

適用課程:《光電子學》、《光電子技術》、《光電檢測》、《傳感器原理及應用》等

二、性能參數

1、平臺面板尺寸:不小于640mm×310mm;

2、數字電壓表:精度四位半以及上;量程包含2V,20V,200V;

3、數字電流表:精度四位半以及上;量程包含2mA,20mA, 200mA;

4、數字照度計:測量范圍包含 0.1~1.999×10lx;

5、光電二極管:暗電流 ID±0.1uA;光電流 IL±80uA;峰值響應 880±10nm;工作電壓30V;開關時間50ns;光譜范圍包含400~1100nm;

6、光電三極管:集電極-發射極最大電壓30V;發射極-集電極最大電壓5V;集電極最大電流20mA;

7、光敏電阻:最大暗電阻1MΩ;最小亮電阻20KΩ;

8、硅光電池:最大開路電壓500mV;最大短路電流18mA;

9、PIN光電二極管:最大反向電壓40V;峰值波長920±10nm;最大開路電壓0.4V;最大短路電流85uA;

10、雪崩光電二極管(APD):工作電壓:100V~150V;峰值波長:660±10nm;

11、四象限光電傳感器:光敏直徑13±1mm;光譜響應范圍包含380~1100nm;

12、光電倍增管:光譜響應范圍包含300700nm;最大響應波長420±10nm;

13、一維PSD:光敏區1*13mm;光譜響應范圍300~1100nm;PSD調整架:最大位移范圍12mm;位移精度0.02mm;

14、熱釋電器件:型號:RE200B;靈敏元面積2.0×1.0mm2;基片材料:硅;基片厚度:0.5±0.1mm;工作波長:5~14μm;平均透過率>75%

15、光電耦合器:型號:4N35;最大正向電流If60mA;最大正向電壓Vf1.5V;最大輸出電壓30V;最大擊穿電壓30V;

16、線陣CCD相機:有效像元數≥2160像元,像元尺寸(μm) ≤14×14×14;

17、彩色面陣CCD相機:有效像元數1280*1024;

18、線陣CCD數據采集卡:USB2.0及以上接口、精度8位A/D;

19、彩色面陣CCD圖像采集卡:分辨率10bit×3;USB2.0及以上接口;

20、鏡頭:標準焦距50mm;

21、光譜分辨率≤0.123nm;光譜范圍包含405680 nm,幅度分辨率≥12位;采集速率≥5MHz;

22、內置硬件系統配置:液晶顯示器19英寸;內存4.0GB;CPU速度2.4GHz;硬盤320G;USB2.0及以上接口;防水耐用鍵盤及光電鼠標;

23、數字存儲示波器:垂直靈敏度≥2mV-10V/div;DC增益精度:±3%,2mV-10V/div;垂直分辨率≥8位;基準波形顯示≥2M點參考波長;帶寬≥100MHz,實時采樣率≥1GSa/s;顯示屏≥7英寸TFT彩屏;

24、配套實驗講義。

三、軟件配置

光電子器件與仿真教學綜合實驗系統

1、仿真系統采用三維動畫仿真技術,可仿真顯示器件外部及內部三維結構,仿真過程可人為拆解;包含光敏電阻、光電二極管、光電三極管、硅光電池、PIN、APD、色敏光電二極管器件結構展示、器件原理演示、器件接線操作、器件運行演示等功能。器件結構展示主要以圖文形式展示元器件的外形、內部結構。

2、實驗仿真:包括上述光電器件特性測試實驗仿真、應用實驗仿真,主要是對具體實驗原理演示。虛擬仿真真實的實驗室及光學平臺實驗環境,環境逼真,生動形象。

3、仿真技術:須采用3D仿真技術,模擬真實實驗,具備聲音播放與字幕播放教學功能,同時聲音與字幕可編輯加載。3D虛擬儀器及仿真功能:3D虛擬光源、3D虛擬電源、3D虛擬電壓表、3D虛擬電流表、3D虛擬歐姆表、3D虛擬電阻等,并且3D虛擬儀器及器件可自由拖放,自由接線并搭建實驗電路,光源、電源等參數可以設置調節。

四、實驗內容

1、光電技術實驗

1.1、光敏電阻特性參數及其測量;

1.2、光敏電阻伏安(U-I)特性實驗;

1.3、光敏電阻光電(P-I)特性實驗;

1.4、光敏電阻時間響應特性;

1.5、光電二極管光照靈敏度的測量;

1.6、光電二極管伏安特性的測量;

1.7、光電二極管時間響應特性的測量;

1.8、硅光電池在不同偏置狀態下的特性參數及其測量;

1.9、硅光電池在反向偏置下的時間響應測量;

1.10、光電三極管光照靈敏度的測量;

1.11、光電三極管伏安特性的測量;

1.12、光電三極管時間響應的測量;

1.13、光電三極管光譜特性的測量;

1.14、光電耦合器電流傳輸比的測量;

1.15、光電耦合器件伏安特性的測量;

1.16、光電耦合器件時間相應的測量;

1.17、熱釋電器件基本原理實驗;

1.18、熱釋電器件光譜響應的測試;

1.19、PSD位移傳感器特性參數的測量;

1.20、雪崩光電二極管(APD)特性測試;

1.21、PIN光電二極管特性測試;

1.22、四象限光電傳感特性測試;

1.23、光電倍增管陽極暗電流Id的測量;

1.24、光電倍增管的靈敏度Sa與電源電壓Ubb的關系;

1.25、光電倍增管的電流增益G的測量;

1.26、光電倍增管伏安特性測量;

1.27、光電倍增管時間響應測量;

1.28、LED伏安(U-I)特性測量;

1.29、LED光電(P-I)特性測量;

1.30、發光光源的半發光強度的角度測量;

1.31、LED的發光光譜測量;

1.32、LD半導體激光器的發光光譜測量;

1.33、光調制解調實驗;

1.34光敏電阻的暗電阻、暗電流測試實驗;

1.35光敏電阻的亮電阻、亮電流測試實驗;

1.36光敏電阻的光電流測試實驗;

1.37光敏電阻的光譜特性測試實驗;

1.38光敏二極管暗電流測量實驗;

1.39光敏二極管光電流測量實驗;

1.40光敏二極管光照特性測量實驗;

1.41光敏二極管光譜特性測量實驗;

1.42硅光電池短路電流的測試實驗;

1.43硅光電池開路電壓的測試實驗;

1.44硅光電池光電特性測試實驗;

1.45硅光電池光照特性測量實驗;

1.46硅光電池光伏安特性測量實驗;

1.47硅光電池光譜特性測量實驗;

1.48光敏三極管暗電流測量實驗;

1.49光敏三極管電流測量實驗;

1.50光敏三極管光照特性測量實驗;

1.51光電倍增管陰極電流及特性測量;

1.52光電倍增管光譜特性的測量;

1.53LD半導體激光器伏安(U-I)特性測量;

2、光電檢測技術實驗

2.1、線陣CCD原理與驅動實驗;

2.2、線陣CCD尺寸測量實驗;

2.3、線陣CCD角度測量實驗;

2.4、利用線陣CCD識別條形碼;

2.5、利用線陣CCD測量物體位置和振動;

2.6、利用線陣CCD進行物體掃描;

2.7、通過軟件浮動閾值對CCD的輸出信號進行二值化處理;

2.8、光柵與莫爾條紋實驗;

2.9、面陣CCD原理與驅動實驗;

2.10、利用面陣CCD測量物體外形尺寸;

2.11、利用面陣CCD提取物體的邊緣與輪廓;

2.12、利用面陣CCD進行圖像采集與參數設置;

2.13、利用面陣CCD進行投影與差影圖像分析;

2.14、利用面陣CCD進行圖像的濾波與增強;

2.15、利用面陣CCD進行形態學處理;

2.16、利用面陣CCD進行物體的旋轉與縮放;

2.17、利用面陣CCD對顏色識別;

3、智能光電實驗

可實現智能人機交互功能,通過設計、搭建、調試測量電路,可實現對智能語音控制及遙控控制窗簾系統進行設計,通過對語音識別/聲控芯片發出的語音指令,對 STM32 編寫、燒錄程序可以實現控制窗簾的打開、關閉功能。支持智能語音控制及遙控控制MP3(歌曲播放)及其他擴展開發功能。

3.1智能語音識別與控制設計實驗

3.2智能語音遙控控制LED設計實驗

3.3智能語音與藍牙傳輸控制設計實驗

4、光電子器件仿真軟件至少包括以下實驗內容:

4.1光電器件結構仿真實驗與教學

4.2光電器件手動拆裝與教學

4.3光電器件自動拆裝與教學

4.4光電器件的原理實驗仿真與教學

4.5光電器件連線及運行仿真與教學

4.6光電器件特性測試實驗仿真與教學

4.7光電器件I-E特性曲線仿真與教學

4.8光電器件I-U特性曲線仿真與教學


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