为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划psd光电位置传感器实验报告一.实验原理普通光源光谱为连续光谱，光谱为连续光谱(白炽灯的另一个特性是做灯丝的钨有正阻特性，工作时的热电阻远大于冷态时的电阻，在灯的启动瞬时有较大的电流)。利用分光三棱镜后，可以提供红色，黄色，绿色，蓝色等多种波长的光辐射。激光光源是半导体激光器，发射出波长为630纳米的红色光激光特性:单色性方向性相干性等。白炽灯按用途可分为普通照明灯泡和专用照明灯泡。白炽灯的光效虽低,但光色和集光性能好,易于大量生产、成本低、使用方便。因此，它始终是产量最大、应用最广泛的电光源。除作普通照明灯外，还可作航空、车辆、船舶用灯，医疗卫生、仪器、信号指示灯，舞台、放映、照相用灯，红外线加热，矿用、农用、集鱼和测光标准灯等。半导体激光器具有效率高、体积小、寿命长、成本低、等优点，目前在激光器领域中已占据一半以上的市场份额，而且还在不断扩大，大有取代传统激光器的趋势。光敏电阻是应用光电导效应的元件。光电导效应就是在光线的作用下，电子吸收光子的能量从键合状态过渡到自由状态，引起电导率的变化。光敏电阻可广泛应用于各种光控电路，如对灯光的控制、调节等场合，也可用于光控开关。光敏二极管，又叫光电二极管是一种能够将光根据使用方式，转换成电流或者电压信号的光探测器。管芯常使用一个具有光敏特征的PN结，对光的变化非常敏感，具有单向导电性，而且光强不同的时候会改变电学特性，因此，可以利用光照强弱来改变电路中的电流。光敏三极管和普通三极管相似，也有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。通常基极不引出，但一些光敏三极管的基极有引出，用于温度补偿和附加控制等作用。光敏三极管用于测量光亮度，经常与发光二极管配合使用作为信号接收装置。光电池，是一种在光的照射下产生电动势的半导体元件。光电池是根据光生伏特效应制成的，不需加偏压就能把光能转换成电能的P-N结的光电器件。当光照射到光电池P-N结上时，便在P-N结两端产生电动势。这种现象叫“光生伏特效应”，将光能转化为电能。该效应与材料、光的强度、波长等有关。它是是能在光的照射下产生电动势的元件。用于光电转换、光电探测及光能利用等方面。光电池主要用于仪表，自动化遥测和遥控方面。太阳能电池作为能源广泛应用在人造地球卫星、灯塔、无人气象站等处。目前，光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，还有微波中继电源、通讯电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草坪灯等；三是并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。光电开关可以由一个光发射管和一个接收管组成光耦或光断续器。当发射管和接收管之间无遮挡时，接收管有光电流产生，一旦此光路中有物体阻挡时光电流中断，利用这种特性可制成光电开关用来测速、计数、控制等。反射板式光电的抗光干扰能力稍差，对射式的好些，安全性属对射式光电更高，国外品牌进入中国开始阶段均是反射式，现在大的主流是对射式光电开关。红外线光电接近开关中有一个红外发射二极管和光敏三极管组成。当物体接近时，发射管发射的红外线被物体反射到接收管上，被接收管接收产生光电流，经采样放大和控制电路，可作为自动开关。若使某些强介电质物质的表面发生变化,随着温度的上升或下降,在这些物质表面上就会产生电荷的变化,这种现象称为热释电效应。这种现象在钛酸钡之类的强介电材料上表现得特别明显。释电红外传感器在结构上引入场效应管，其目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，因而需要用电阻将其转换为电压形式。故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。光束是一种电磁波，具有振幅、相位、强度和偏振等参量和良好的相干性。如果能够应用某种物理方法改变光波的这些参量之一，使其按照调制信号的规律变化，那么该光束就受到了调制，达到“运载”信息的目的。实现光束调制的原理有振幅调制、频率调制、相位调制、强度调制、脉冲调制、脉冲编码调制。从方法来说，即有电光调制、声光调制、磁光调制、直接调制等。本实验用的是脉冲电光调制。当光点入射到PSD表面时，由于横向电势的存在，产生光生电流I0，光生电流就流向两个输出电极，从而在两个输出电极上分别得到光电流I1和I2，显然I0?I1?I2。而I1和I2的分流关系则取决于入射光点到两个输出电极间的等效电阻。二、操作与观察得出结论按照讲义进行操作。对普通光源利用分光三棱镜后，可以提供红色，黄色，绿色，蓝色等多种波长的光辐射。激光光源是半导体激光器，发射出波长为630纳米的红色光激光特性:单色性方向性相干性等。通过实验得出光敏电阻在不同的照度下有不同的亮阻和暗阻：在不同的工作电压下有不同的亮阻和暗阻。光照特性如2-1，表21图2-1光敏电阻光照特性实验曲线可以看出，电流随着光照度的增加而增大，基本成线性。表2-21一、产品介绍：实验三PSD传感器实验位置敏感器件简称PSD,，是一种对接收器光点位置敏感的光电器件。自1957年由WallMiark提出后，其研究与应用不断，八十年代曾有过一段研究的高潮。由于受发射光的限制，其应用一度发展较慢。它与CCD电荷耦合器件不同，属于非离散型器件，在精密尺寸测元件中，其性能、价格介于CCD与其它光电阵列器件之间。近年来，由于半导体激光器的迅速发展，使PSD的光源在性能、体积上得到了很好的改善，促进了PSD器件广泛的实用研究。PSD器件响应速度快、位置分辨率高，输出与光强度无关，仅仅与光点位置有关，其独特的工作方式，在精密尺寸测量、三维空间位置、机器人定位系统应用中有独到之处。PSD可分为一维PSD和二维PSD。一维PSD可测出光点的一维位置坐标，而二维PSD可以检测出光点的平面位置坐标。PSD传感器实验仪，采用模拟电路，利用传感器两极输出的电流随光点位置变化而变换，经运算放大器进行电流电压变换、加减运算，最终根据输出的电压可以决定光斑中心位置。实验仪光源采用650nM半导体激光器，5mW，直流驱动，带准直功能，可以调节光点大小。一维PSD相关参数：光敏区：1mm8mm光谱范围：380-1100nm峰值相应度：/W位置分辨率：暗电流：10nA极间电阻：50K欧姆PSD位移支架参数：13mm移动距离，分辨率电压表：200mV、2V、20V三档可调2二、实验仪说明3实验指南一、实验目的1、了解PSD位置传感器工作原理及其特性2、了解并掌握PSD位置传感器测量位移的方法二、实验内容1、一维PSD光学系统组装调试实验2、激光器驱动实验3、PSD特性测试实验4、PSD输出信号处理实验5、PSD输出信号误差补偿实验6、PSD测位移原理实验7、实验误差测量三、实验仪器1、PSD传感器实验仪1个2、PSD位移系统1套3、连接线若干5、电源线1根四、实验原理PSD为一具有PIN三层结构的平板半导体硅片。其断面结构如图1所示，表面层P为感光面，在其两边各有一信号输入电极，底层的公共电极是用与加反偏电压。当光点入射到PSD表面时，由于横向电势的存在，产生光生电流I0，光生电流就流向两个输出电极，从而在两个输出电极上分别得到光电流I1和I2，显然I0?I1?I2。而I1和I2的分流关系则取决于入射光点到两个输出电极间的等效电阻。假设PSD表面分流层的阻挡是均匀的，则PSD可-4-简化为图2所示的电位器模型，其中R1、R2为入射光点位置到两个输出电极间的等效电阻，显然R1、R2正比于光点到两个输出电极间的距离。入射输出电极输出电极PINR1R2公共电极图1图2因为I1/I2=R2/R1=/L+X）I0=I1+I2所以可得I1=I0/2LI1=I0/2LX=/I0L图111图11-2当入射光恒定时，I0恒定，则入射光点与PSD中间零位点距离X与I2?I1成线性关系，与入射光点强度无关。通过适当的处理电路，就可以获得光点位置的输出信号。五、注意事项1、激光器输出光不得对准人眼，以免造成伤害。2、激光器为静电敏感元件，因此操作者不要用手直接接触激光器引脚以及与引脚连接的任何测试点和线路，以免损坏激光器。3、不得扳动面板上面元器件，以免造成电路损坏，导致实验仪不能正常工作。六、实验操作1）一维PSD光学系统组装调试实验1、将面板上的激光器输出端“L”“P”“C”按颜色用导线对应连接至PSD位-5-光电检测实验报告实验名称：实验者：实验班级：实验时间：指导老师：PSD传感器测试实验一、实验目的1、了解PSD位置传感器工作原理及其特性2、了解并掌握PSD位置传感器测量位移的方法二、实验内容1、一维PSD光学系统组装调试实验2、PSD输出信号误差补偿实验3、PSD测位移原理实验三、实验仪器1、PSD传感器实验仪1个2、PSD位移系统1套3、连接线若干4、电源线1根四、实验操作1）一维PSD光学系统组装调试实验1、将面板上的激光器输出端“L”“P”“C”按颜色用导线对应连接至PSD位移装置上。将面板上的PSD输入端“PSDI1”“Vref”“PSDI2”按颜色用导线连接至PSD位移装置上。2、将PSD传感器实验单元电路连接起来，Vo53、打开电源，实验模板开始工作。调整升降杆和测微头固定螺母，转动测微头使激光光点能够在PSD受光面上的位置从一端移向另一端，最后将光点定位在PSD受光面上的正中间位置。罩上遮光罩。4、调节零点调整旋钮，使电压表显示值为0。调节增益旋钮，转动测微头使光点移动到PSD受光面一端，调节输出幅度调整旋钮，使电压表显示值为-3V左右3V变化。5、关闭电源2）PSD测位移原理实验及实验误差测量1、将面板上的激光器输出端“L”“P”“C”按颜色用导线连接至PSD位移装置上。将面板上的PSD输入端“PSDI1“”Vref”“PSDI2”按颜色用导线连接至PSD位移装置上。2、将PSD传感器实验单元电路连接起来，3、打开电源，实验模板开始工作。调整升降杆和测微头固定螺母，转动测微头使激光光点能够在PSD受光面上的位置从一端移向另一端，最后将光点定位在PSD受光面上的正中间位置，调节零点调整旋钮，使电压表显示值为0。转动测微头使光点移动到PSD受光面一端，调节输出幅度调整旋钮，使电压表显示值为3V或-3V左右。4、从PSD一端开始旋转测微头，使光点移动，取X，即转动测微头一转。读取电压表显示值，填入表1，画出位移-电压特性曲线。五、实验数据及分析：首先记录中间点位置X中=依次调整激光位置记录电压示数，结果如下表所示：图表分析：由图可知,随着激光位置的增大，电压接近线形增大。六、实验结束，整理实验器材。目的-通过该培训员工可对保安