光電傳感器 實(shí)驗(yàn)報(bào)告：光電傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告..doc
實(shí)驗(yàn)報(bào)告2
――光電傳感器測(cè)距功能測(cè)試
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br/>了解光電傳感器測(cè)距的特性曲線；
掌握LEGO基本模型的搭建；
熟練掌握ROBOLAB軟件；
實(shí)驗(yàn)要求：
能夠用LEGO積木搭建小車模式，并在車頭安置光電傳感器。能在光電傳感器緊貼紅板，以垂直紅板的方向作勻速直線倒車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行光強(qiáng)值采集，繪制出時(shí)間－光強(qiáng)曲線，然后推導(dǎo)出位移－光強(qiáng)曲線及方程。
程序設(shè)計(jì)：
編寫程序流程圖并寫出程序，如下所示：
ROBOLAB程序設(shè)計(jì)：
實(shí)驗(yàn)步驟：
搭建小車模型，參考附錄步驟或自行設(shè)計(jì)（創(chuàng)新可加分）。
用ROBOLAB編寫上述程序。
將小車與電腦用USB數(shù)據(jù)線連接，并打開(kāi)NXT的電源。點(diǎn)擊ROBOLAB的RUN按鈕，傳送程序。
取一紅顏色的紙板（或其他紅板）豎直擺放，并在桌面平面與紙板垂直方向放置直尺，用于記錄小車行走的位移。
將小車的光電傳感器緊貼紅板放置，用電腦或NXT的紅色按鈕啟動(dòng)小車，進(jìn)行光強(qiáng)信號(hào)的采樣。從直尺上讀取小車的位移。
待小車發(fā)出音樂(lè)后，點(diǎn)擊ROBOLAB的數(shù)據(jù)采集按鈕，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)放入紅色容器。共進(jìn)行四次數(shù)據(jù)采集。
點(diǎn)擊ROBOLAB的計(jì)算按鈕，分別對(duì)四次采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行同時(shí)顯示、平均線及擬和線處理。
利用數(shù)據(jù)處理結(jié)果及圖表，得出時(shí)間同光強(qiáng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。再利用小車位移同時(shí)間的關(guān)系（近似為勻速直線運(yùn)動(dòng)），推導(dǎo)出小車位移同光強(qiáng)的關(guān)系表達(dá)式。
調(diào)試與分析
采樣次數(shù)設(shè)為24，采樣間隔為0.05s，共運(yùn)行1.2s。采得數(shù)據(jù)如下所示。
在ROBOLAB的數(shù)據(jù)計(jì)算工具中得到平均后的光電傳感器特性曲線，如圖所示：
對(duì)上述平均值曲線進(jìn)行線性擬合，得到的光強(qiáng)與時(shí)間的線性擬合函數(shù)：
取四次實(shí)驗(yàn)小車位移的平均值，根據(jù)時(shí)間與光強(qiáng)的擬合函數(shù)求取距離與光強(qiáng)的擬合函數(shù)：
由上圖可得光強(qiáng)與時(shí)間的關(guān)系為：y=-25.×t+56. ;
量取位移為4.5cm，用時(shí)1.2s，得：x=3.75×t ;
光強(qiáng)與位移的關(guān)系為：y=-6x+56. ;
通過(guò)觀測(cè)上圖及導(dǎo)出的光強(qiáng)位移函數(shù)可知，光電傳感器在短距離里內(nèi)對(duì)位移信號(hào)有著良好的線性關(guān)系，可以利用光強(qiáng)值進(jìn)行位移控制。但我們也可以發(fā)現(xiàn)，其線性區(qū)域十分狹窄，從圖中可看出，主要集中在0.1s到0.8s之間。故只能用于短距離測(cè)控。
注意事項(xiàng)：
光電傳感器對(duì)環(huán)境光較為敏感，故應(yīng)采用一定的遮光措施，使環(huán)境盡量的暗，增大光強(qiáng)變化范圍，提高定位準(zhǔn)確度。另外，采用光電傳感器的自身光源，最大限度的減少環(huán)境光對(duì)實(shí)驗(yàn)的不利影響。
小車在行進(jìn)之中，并不能保證軌跡完全與紅板垂直，可以采取固定后輪的方式，強(qiáng)制小車直線運(yùn)動(dòng)。
由于光電傳感器的自身光源為紅色光，故采用紅板反射效果最好。在同等條件下，白板的反射光強(qiáng)曲線較陡。
由于線性區(qū)域很窄，故只用低速檔并可以考慮采用齒輪減速機(jī)構(gòu)，使速度盡量的慢，得到較為理想的曲線。
實(shí)驗(yàn)總結(jié)：
通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，我們看到光電傳感器的另一種功能，在短距離內(nèi)的測(cè)距功能。但我們也看到，這種工作方式容易受環(huán)境的影響，產(chǎn)生較大的誤差。另外，它也只適合于短距離的測(cè)量，這是由于其與位移的線性關(guān)系決定的。最后，這次實(shí)驗(yàn)也為下次實(shí)驗(yàn)提供了理論支撐和相關(guān)數(shù)據(jù)的確定。
注：小車的搭建過(guò)程詳細(xì)請(qǐng)見(jiàn)9797套裝手冊(cè)
附圖：小車模型
實(shí)驗(yàn)示意圖
齒輪減速機(jī)構(gòu)（右圖為拆去輪子后）
后輪固定機(jī)構(gòu)
實(shí)驗(yàn)報(bào)告3
－—光電傳感器位移傳感應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br/>掌握利用光感的局部線性特征進(jìn)行測(cè)距的方法
實(shí)驗(yàn)要求：
小車由出發(fā)點(diǎn)向障礙物方向勻速行進(jìn)，距離3CM、2CM、1CM時(shí)各停止5秒鐘并以不同音調(diào)提示到達(dá)指定位置。回程亦然并停止在3CM位置。測(cè)量小車到達(dá)各目標(biāo)位置的實(shí)際位置。重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。
軟件設(shè)計(jì)：
編寫程序流程圖并寫出程序，如下所示：
ROBOLAB程序設(shè)計(jì)：
實(shí)驗(yàn)步驟：
搭建小車模型，參考附錄步驟或自行設(shè)計(jì)(創(chuàng)新可加分)。
用ROBOLAB編寫上述程序(控制閾值需要修改)。
將小車與電腦用USB數(shù)據(jù)線連接，并打開(kāi)NXT的電源。點(diǎn)擊ROBOLAB的RUN按鈕，下載程序。
取一紅顏色的紙板（或其他紅板）豎直擺放，并在桌面平面與紙板垂直方向放置直尺，用于記錄小車與紅板之間的距離。
將小車的正對(duì)紅板放置，與紅板距離約為4cm。用電腦或NXT的紅色按鈕啟動(dòng)小車。每逢小車停頓，從直尺上讀取小車的位移。重復(fù)三次。
將記錄的數(shù)據(jù)記錄在自制的表格中。（可以用辦公軟件繪制表格和圖形）
調(diào)試與分析
利用上次實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)出光強(qiáng)與位移的方程：
y=-6x+56.
得出： x=1cm時(shí), y=49.8611≈50
光電傳感器 實(shí)驗(yàn)報(bào)告：光電傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告
實(shí)驗(yàn)報(bào)告2
――光電傳感器測(cè)距功能測(cè)試
1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br/>了解光電傳感器測(cè)距的特性曲線；
掌握LEGO基本模型的搭建；
熟練掌握ROBOLAB軟件；
2．實(shí)驗(yàn)要求：
能夠用LEGO積木搭建小車模式，并在車頭安置光電傳感器。能在光電傳感器緊貼紅板，以垂直紅板的方向作勻速直線倒車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行光強(qiáng)值采集，繪制出時(shí)間－光強(qiáng)曲線，然后推導(dǎo)出位移－光強(qiáng)曲線及方程。
3．程序設(shè)計(jì)：
編寫程序流程圖并寫出程序，如下所示：
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光電傳感器 實(shí)驗(yàn)報(bào)告：光電傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告（文檔篇）.doc
光電傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告（文檔4篇）
以下是網(wǎng)友分享的關(guān)于光電傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告的資料4篇，希望對(duì)您有所幫助，就愛(ài)閱讀感謝您的支持。
光電傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告第一篇
實(shí)驗(yàn)報(bào)告2
――光電傳感器測(cè)距功能測(cè)試
1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br/>了解光電傳感器測(cè)距的特性曲線； 掌握LEGO基本模型的搭建； 熟練掌握ROBOLAB軟件；
2． 實(shí)驗(yàn)要求：
能夠用LEGO積木搭建小車模式，并在車頭安置光電傳感器。能在光電傳感器緊貼紅板，以垂直紅板的方向作勻速直線倒車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行光強(qiáng)值采集，繪制出時(shí)間－光強(qiáng)曲線，然后推導(dǎo)出位移－光強(qiáng)曲線及方程。
3． 程序設(shè)計(jì)：
編寫程序流程圖并寫出程序，如下所示：
ROBOLAB程序設(shè)計(jì)：
4． 實(shí)驗(yàn)步驟：
1) 搭建小車模型，參考附錄步驟或自行設(shè)計(jì)（創(chuàng)新可加分）。 2) 用ROBOLAB編寫上述程序。 3) 將小車與電腦用USB數(shù)據(jù)線連接，并打開(kāi)NXT的電源。點(diǎn)擊ROBOLAB
的RUN按鈕，傳送程序。
4) 取一紅顏色的紙板（或其他紅板）豎直擺放，并在桌面平面與紙板垂直
方向放置直尺，用于記錄小車行走的位移。
5) 將小車的光電傳感器緊貼紅板放置，用電腦或NXT的紅色按鈕啟動(dòng)小
車，進(jìn)行光強(qiáng)信號(hào)的采樣。從直尺上讀取小車的位移。
6) 待小車發(fā)出音樂(lè)后，點(diǎn)擊ROBOLAB的數(shù)據(jù)采集按鈕，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，
將數(shù)據(jù)放入紅色容器。共進(jìn)行四次數(shù)據(jù)采集。 7) 點(diǎn)擊ROBOLAB的計(jì)算按鈕，分別對(duì)四次采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行同時(shí)顯示、平
均線及擬和線處理。
8) 利用數(shù)據(jù)處理結(jié)果及圖表，得出時(shí)間同光強(qiáng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。再利用小車位
移同時(shí)間的關(guān)系（近似為勻速直線運(yùn)動(dòng)），推導(dǎo)出小車位移同光強(qiáng)的關(guān)系表達(dá)式。
5． 調(diào)試與分析
a) 采樣次數(shù)設(shè)為24，采樣間隔為0.05s，共運(yùn)行1.2s。采得數(shù)據(jù)如下所示。
b) 在ROBOLAB的數(shù)據(jù)計(jì)算工具中得到平均后的光電傳感器特性曲線，如圖所示：
c) 對(duì)上述平均值曲線進(jìn)行線性擬合，得到的光強(qiáng)與時(shí)間的線性擬合函數(shù)：
d) 取四次實(shí)驗(yàn)小車位移的平均值，根據(jù)時(shí)間與光強(qiáng)的擬合函數(shù)求取距離與
光強(qiáng)的擬合函數(shù)：
由上圖可得光強(qiáng)與時(shí)間的關(guān)系為：y=-25.×t+56. ; 量取位移為4.5cm，用時(shí)1.2s，得：x=3.75×t ;
光強(qiáng)與位移的關(guān)系為：y=-6x+56. ;
e) 通過(guò)觀測(cè)上圖及導(dǎo)出的光強(qiáng)位移函數(shù)可知，光電傳感器在短距離里內(nèi)對(duì)
位移信號(hào)有著良好的線性關(guān)系，可以利用光強(qiáng)值進(jìn)行位移控制。但我們也可以發(fā)現(xiàn)，其線性區(qū)域十分狹窄，從圖中可看出，主要集中在0.1s到0.8s之間。故只能用于短距離測(cè)控。
6． 注意事項(xiàng)：
● 光電傳感器對(duì)環(huán)境光較為敏感，故應(yīng)采用一定的遮光措施，使環(huán)境盡量
的暗，增大光強(qiáng)變化范圍，提高定位準(zhǔn)確度。另外，采用光電傳感器的自身光源，最大限度的減少環(huán)境光對(duì)實(shí)驗(yàn)的不利影響。
● 小車在行進(jìn)之中，并不能保證軌跡完全與紅板垂直，可以采取固定后輪
的方式，強(qiáng)制小車直線運(yùn)動(dòng)。
● 由于光電傳感器的自身光源為紅色光，故采用紅板反射效果最好。在同
等條件下，白板的反射光強(qiáng)曲線較陡。
● 由于線性區(qū)域很窄，故只用低速檔并可以考慮采用齒輪減速機(jī)構(gòu)，使速
度盡量的慢，得到較為理想的曲線。
7． 實(shí)驗(yàn)總結(jié)：
通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，我們看到光電傳感器的另一種功能，在短距離內(nèi)的測(cè)距功能。但我們也看到，這種工作方式容易受環(huán)境的影響，產(chǎn)生較大的誤差。另外，它也只適合于短距離的測(cè)量，這是由于其與位移的線性關(guān)系決定的。最后，這次實(shí)驗(yàn)也為下次實(shí)驗(yàn)提供了理論支撐和相關(guān)數(shù)據(jù)的確定。
注：小車的搭建過(guò)程詳細(xì)請(qǐng)見(jiàn)9797套裝手冊(cè)
附圖：小車模型
實(shí)驗(yàn)示意圖
齒輪減速機(jī)構(gòu)（右圖為拆去輪子后）
后輪固定機(jī)構(gòu)
實(shí)驗(yàn)報(bào)告3
－—光電傳感器位移傳感應(yīng)用
1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br/>掌握利用光感的局部線性特征進(jìn)行測(cè)距的方法
2． 實(shí)驗(yàn)要求：
小車由出發(fā)點(diǎn)向障礙物方向勻速行進(jìn)，距離3CM、2CM、1CM時(shí)各停止5秒鐘并以不同音調(diào)提示到達(dá)指定位置。回程亦然并停止在3CM位置。測(cè)量小車到達(dá)各目標(biāo)位置的實(shí)際位置。重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。
3． 軟件設(shè)計(jì)：
編寫程序流程圖并寫出程序，如下所示：
ROBOLAB程序設(shè)計(jì)：
4． 實(shí)驗(yàn)步驟：
1) 搭建小車模型，參考附錄步驟或自行設(shè)計(jì)(創(chuàng)新可加分)。 2) 用ROBOLAB編寫上述程序(控制閾值需要修改)。 3) 將小車與電腦用USB數(shù)據(jù)線連接，并打開(kāi)NXT的電源。點(diǎn)擊ROBOLAB
的RUN按鈕，下載程序。
4) 取一紅顏色的紙板（或其他紅板）豎直擺放，并在桌面平面與紙板垂直
方向放置直尺，用于記錄小車與紅板之間的距離。
5) 將小車的正對(duì)紅板放置，與紅板距離約為4cm。用電腦或NX
光電傳感器 實(shí)驗(yàn)報(bào)告：光電傳感器特性實(shí)驗(yàn)報(bào)告.docx
光電傳感器特性實(shí)驗(yàn)報(bào)告
篇一:光電傳感器系列實(shí)驗(yàn)
東南大學(xué)
物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告
姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師
日期報(bào)告成績(jī)
實(shí)驗(yàn)名稱光敏傳感器的光電特性研究目錄
實(shí)驗(yàn)一光敏電阻特性實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)二光敏二極管特性實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
1、了解光敏電阻的基本特性,測(cè)出它的伏安特性曲線和光照特性曲線;
2、了解硅光電池的基本特性,測(cè)出它的伏安特性曲線和光照特性曲線;
3、了解硅光敏二極管的基本特性,測(cè)出它的伏安特性和光照特性曲線;
4、了解硅光敏三極管的基本特性,測(cè)出它的伏安特性和光照特性曲線。
二、實(shí)驗(yàn)原理:
光敏傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器,也稱為光電式傳感器,它可用于檢測(cè)直接引起光強(qiáng)度變化的非電量,如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成分分析等;也可用來(lái)檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其它非電量,如零件直徑、表面粗糙度、位移、速度、加速度及物體形狀、工作狀態(tài)識(shí)別等。光敏傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn),因而在工業(yè)自動(dòng)控制及智能機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。
1、光電效應(yīng)
光敏傳感器的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng),在光輻射作用下電子逸出材料的表面,產(chǎn)生光電子發(fā)射稱為外光電效應(yīng),或光電子發(fā)射效應(yīng),基于這種效應(yīng)的光電器件有光電管、光電倍增管等。電子并不逸出材料表面的則是內(nèi)光電效應(yīng)。光電導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)則屬于內(nèi)光電效應(yīng)。即半導(dǎo)體材料的許多電學(xué)特性都因受到光的照射而發(fā)生變化。光電效應(yīng)通常分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)兩大類,幾乎大多數(shù)光電控制應(yīng)用的傳感器都是此類,通常有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、硅光電池等。
(1)光電導(dǎo)效應(yīng)
若光照射到某些半導(dǎo)體材料上時(shí),透過(guò)到材料內(nèi)部的光子能量足夠大,某些電子吸收光子的能量,從原來(lái)的束縛態(tài)變成導(dǎo)電的自由態(tài),這時(shí)在外電場(chǎng)的作用下,流過(guò)半導(dǎo)體的電流會(huì)增大,即半導(dǎo)體的電導(dǎo)會(huì)增大,這種現(xiàn)象叫光電導(dǎo)效應(yīng)。它是一種內(nèi)光電效應(yīng)。光電導(dǎo)效應(yīng)可分為本征型和雜質(zhì)型兩類。前者是指能量足夠大的光子使電子離開(kāi)價(jià)帶躍入導(dǎo)帶,價(jià)帶中由于電子離開(kāi)而產(chǎn)生空穴,在外電場(chǎng)作用下,電子和空穴參與電導(dǎo),使電導(dǎo)增加。雜質(zhì)型光電導(dǎo)效應(yīng)則是能量足夠大的光子使施主能級(jí)中的電子或受主能級(jí)中的空穴躍遷到導(dǎo)帶或價(jià)帶,從而使電導(dǎo)增加。雜質(zhì)型光電導(dǎo)的長(zhǎng)波限比本
征型光電導(dǎo)的要長(zhǎng)的多。
(2)光生伏特效應(yīng)
在無(wú)光照時(shí),半導(dǎo)體PN結(jié)內(nèi)部自建電場(chǎng)。當(dāng)光照射在PN結(jié)及其附近時(shí),在能量足夠大的光子作用下,在結(jié)區(qū)及其附近就產(chǎn)生少數(shù)載流子(電子、空穴對(duì))。載流子在結(jié)區(qū)外時(shí),靠擴(kuò)散進(jìn)入結(jié)區(qū);在結(jié)區(qū)中時(shí),則因電場(chǎng)E的作用,電子漂移到N區(qū),空穴漂移到P區(qū)。結(jié)果使N區(qū)帶負(fù)電荷,P區(qū)帶正電荷,產(chǎn)生附加電動(dòng)勢(shì),此電動(dòng)勢(shì)稱為光生電動(dòng)勢(shì),此現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。
2、光敏傳感器的基本特性
本實(shí)驗(yàn)主要是研究光敏電阻、硅光電池、光敏二極管、光敏三極管四種光敏傳感器的基本特性。光敏傳感器的基本特性則包括:伏安特性、光照特性等。其中光敏傳感器在一定的入射照度下,光敏元件的電流I與所加電壓U之間的關(guān)系稱為光敏器件的伏安特性。改變照度則可以得到一族伏安特性曲線。它是傳感器應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)選擇電參數(shù)的重要依據(jù)。光敏傳感器的光譜靈敏度與入射光強(qiáng)之間的關(guān)系稱為光照特性,有時(shí)光敏傳感器的輸出電壓或電流與入射光強(qiáng)之間的關(guān)系也稱為光照特性,它也是光敏傳感器應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)選擇參數(shù)的重要依據(jù)之
一。掌握光敏傳感器基本特性的測(cè)量方法,為合理應(yīng)用光敏傳感器打好基礎(chǔ)。
(1)光敏電阻
利用具有光電導(dǎo)效應(yīng)的半導(dǎo)體材料制成的光敏傳感器稱為光敏電阻。目前,光敏電阻應(yīng)用的極為廣泛,可見(jiàn)光波段和大氣透過(guò)的幾個(gè)窗口都有適用的光敏電阻。利用光敏電阻制成的光控開(kāi)關(guān)在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見(jiàn)。
當(dāng)內(nèi)光電效應(yīng)發(fā)生時(shí),光敏電阻電導(dǎo)率的改變量為:
p?epn?en (1)
在(1)式中,e為電荷電量,?p為空穴濃度的改變量,?n為電子濃度的改變量,?表示遷移率。
當(dāng)兩端加上電壓U后,光電流為:
Iph?AdU (2)
式中A為與電流垂直的表面,d為電極間的間距。在一定的光照度下,為恒定的值,因而光電流和電壓成線性關(guān)系。
光敏電阻的伏安特性如圖2a所示,不同的光照度可以得到不同的伏安特性,表明電阻值隨光照度發(fā)生變化。光照度不變的情況下,電壓越高,光電流也越大,而且沒(méi)有飽和現(xiàn)象。當(dāng)然,與一般電阻一樣光敏電阻的工作電壓和電流都不能超過(guò)規(guī)定的最高額定值。
圖2a 光敏電阻的伏安特性曲線圖2b 光敏電阻的光照特性曲線
光敏電阻的光照特性則如圖2b所示。不同的光敏電阻的光照特性是不同的,但是在大多數(shù)的情況下,曲線的形狀都與圖2b的結(jié)果類似。由于光敏電阻的光照特性是非線性的,因此不適宜作線性敏感元件,這是光敏電阻的缺點(diǎn)之一。所以在自
