光电器件测试方法（光电器件测试方法视频）

本文目录一览：

• 1、求：设计一种光电检测仪测物体振动频率 (急！！！！！)
• 2、光学性能检测包含哪些检测项目？
• 3、如何测量光照强度
• 4、光电效应及普朗克常量的测量实验现象

求：设计一种光电检测仪测物体振动频率 (急！！！！！)

一、利用光电传感器测量振动的原理：

振动过程中，需要测量的参数是振幅、频率以及加速度等，图1示出测试方法的一部分。在图1（a）中，重物2悬挂于弹簧1，光源3发出的光线通过光阑4、镜5反射后投至光电器件6。重物2振动时，镜子5也随着振动，因而引起光电器件6上光通量的变化。图1（b）中，光电传感器带有棱镜5与重物2一起振动。若光电器件6上的光通量增大时，另一光电器件6'上的光通量减少，反之亦然。两光电器件接成桥式电路，因而灵敏度和稳定性较好。在图1（c）中的光电传感器有成对的光栅5与5'。光栅5固定不动，光栅5'随着重物2上下振动，因而投射于光电器件6的光通量也随着而变化，它的优点是灵敏度较高，适用于对小位移的测量。

用光电传感器测量振动的原理图

图2（a）示出测量旋转体或旋转轴振动的原理。在轴或旋转体2的旁边安装不动的遮光物3，它的高低可以用螺丝上下移动。旋转体2不动时，它的母线与遮光物3间形成宽为 的缝隙。若旋转体不对称或者偏心，则转动时缝隙的宽度 要变化，因而由光源1发出照射于光电器件4的光通量以及由它产生的光电流也变化，经过放大后由记录器记录或者示波器显示，这样就可以测试出旋转体振动的频率和振幅。

利用缝隙大小变化测量旋转体的振动

为了提高仪器的灵敏度，可以采用两个光电器件。当旋转体振动时使一个光电器件上的电流增大，另一个光电器件上的电流减小，其原理如图 当旋转体4不振动时，光源1发出的光线经过镜2、3反射后至光电器件5、6上的光通量相等。由于电桥这时被调整成平衡，放大器7中无输入信号。当旋转体垂直方向振动时，轴上面的缝隙增大时，下面的缝隙减小（或反之），因此光电器件5、6上的光通量不同，电桥失去平衡，有电压输出，经过放大器7放大后可以由计量器8记录下来。

激光测量高层建筑振动的示意图

图 所示的是用激光束来测定高层建筑风振位移和频率的示意图，整套装置由发射和接收两大部分组成。激光发射部分1放置在建筑物旁的静止地基上，功率为0.4~1毫瓦银运，由单模氦氖激光器发出发射角为 弧度的光束，经内调焦发射望远镜2、直角棱镜3反射到建筑物顶部的接收靶4上。接收部分安装在建筑物的顶部，由接收靶4、放大和运算器5、记录和示波器6、等部分组成。接收靶由四块或两块光电池的中间，差动放大无输出。当建筑物因风力等原因振动时，光斑在靶中的位置改变，经放大和运算后就可以由记录器或者示波器显示出它的波形来。

二、利用光栅和示波器测量微小的振动

利用光栅和示波器测量微小振动

图 示出利用光栅和示波器测量微小振动的原理。由光源1发出的光线通过透镜2平行射向光栅3和4，光栅3和4上每一毫米有100条刻线。光栅3固定不动，动光栅4随被测振动体而振动，安装时使光栅3的刻线相对于光栅4的刻线倾斜一微小的角度，它们在平行光照射下形成莫尔条纹。当动光栅4相对于定光栅3垂直于刻线反向移动时，莫尔条纹将向平行于光栅刻线的方向移动。光栅每移动一个光栅节距，莫尔条纹就随着移动一个条纹的宽度。

莫尔条纹的变化由光电器件接收，借助于棱镜和透镜的组合5把各自的视场分别投射于光电器件6、7、8、9，光电器件的布置使它们得到的信号各相差90度，这些信号再经过各自的放大器10、11、12、13放大后加于电子射线管14的垂直偏转板和水平偏转板。设光电器件6、8的信号相位相反，经过放大后，加于水平偏转板；光电器件7、9的信号相位相反，经放大后加于垂直偏转板。当可动光栅4随着被测对象振动时，莫尔条纹的明暗区域不断变化，光电器件得到的照度不断变化，根据示波器李萨如图形的原理，经过放大后，在电子射线管14的屏上呈现出圆弧，圆弧的弧长正比于振动的幅度。当圆弧闭合形成一个圆时，振动的振幅等于光栅的节距。因此如果在射线念渗管的屏幕上预先标出圆弧角，则可以从弧长测知振动幅度的大小。

三、干涉测振法

测量机械振动的干涉装置，可以选用迈克尔逊干涉仪。干涉条纹的光强 可以参考光束和测量光束的光强 和 的合成求得（设不计反射等损耗）：

式子中：

ψ--参考光束和测量光束之间的相位差；

λ--单色光波长；

--固定的参锋高梁考镜和分光棱镜之间的距离；

--可动的测量镜与分光棱镜之间的距离；

χ--测量物随波测物振动而移动的距离。

若被测物作谐振动，即

代入 得 ，再把 代入 得到干涉条纹光强的变化部分为 。

设光电器件工作在线性区，则输出交变的光电信号为：

x与u波形之间的关系

X与u的波形见上图，光电信号u是一个以 为周期的调制波。这是由于光电信号的频率等于干涉条纹明暗变化的频率，有就是说与振动位移的速度成正比。在振动位移的上极限位置 、 …和下极限位置 、 …处，移动速度最小，干涉条纹移动也最慢，瞬时频率最小，光电信号的密度最疏；在振动位移的平衡位置 、 …处，移动速度最快，干涉条纹移动也最快，瞬时频率最高，光电信号的密度最大。

若可动测量镜移动 ，光束来回往返就变化了 ，干涉光亮暗变化一次，即可得一个脉冲。 与 之间的时间为振动周期，振动一个周期相当于 变化 ，因此振动一个周期对应的计数脉冲数 可以如下求出： ，或者由计数器计得的脉冲数 可以求出振动的振幅 ：

由于激光的单色性、相干性和波长的稳定性好，所以激光干涉测振仪已经作为各国振动计量的较高基准。

利用激光测振，由于其波长误差很小（＜ ），所以可以忽略不计。所以测量的精度取决于计数精度。计数精度决定于光电信号的信噪比（是误计的主要因素）和振幅不能被 除尽时的小数部分记数精度。对于后者可以采用若干周期平均的方法来提高。

当振动频率为 时，计数器记取的条纹频率 为： ，

令记数频率 与被测振动频率 之比为"频率比 "： ，

因此，可以得到被测振幅 与 之间的关系： ，

实际测量中，用计数器记取条纹变化频率 时，是由被测振动频率 控制的计数器门电路记取的，所以计数器的显示数便是频率比 ，由已知光源波长 ，便可以求出 。

图（a）为测振仪的原理图，图（b）为测振仪计数器的方框图。

计数器的控制逻辑是：被测谐振动由拾振器转换成电信号，经过放大以及整形器（2）形成振动脉冲，送到受触发器（2）控制的门（2）。当采样脉冲发生器发来一个采样脉冲使触发器（2）翻转而将门（2）分成两路：一路使触发器（1）翻转而将门（1）打开，让干涉条纹光电信号经过放大以及整形器（1），通过门（1）进入计数器，开始计数；另一路到分频器，分频器是根据所要求平均的振动周期数进行动作的。例如采用8个振动周期，就采用9个分频。当第一个振动脉冲将门（1）打开开始计数后，直到第9个振动脉冲进入分频器时，分频器才有一个脉冲输出。这个分频脉冲分别加到触发器（1）和（2），使它们翻转，而将门（1）和（2）同时关掉，是使连续而来的振动脉冲不能再打开门（1），起到了自锁作用。此时，数码管显示一次Rf读数值。当采样脉冲发生器输出下一个脉冲时，一方面使计数器和分频器复零，同时又使门（2）打开，重复上述测量过程。

详情见《光电检测原理应用》，大点儿的图书馆里都应该有。

光学性能检测包含哪些检测项目？

光学性能是一个大指标，它是由太阳能透过率 太阳能反射率、太阳能吸收率、可见光透射率、可见光反射率、 总太阳能阻隔率、紫外线阻隔率、遮蔽系数、U-值等小指标组成。光线射到纸、塑料、玻璃、金属等材料时显示出正常的反射，但是反射数量有所不同。

可依照ISO、ASTM、DIN、GB、HB等标准完成对各类产品的透光率、着色力、遮盖力、光泽度等光学性能检测服务。

主要内容：

1、折射率

2、色散及色散系数

3、双折射及非常光折射率

4、反射和反射系数

5、全反射

6、吸收系数

7、散射

一般试验：

1.光的自聚焦：

平行强光束进入码型仔介质后出现(类似于通过凸透镜)会聚。

2.光的自感应透明：迟汪

强光短脉冲进入介质后，介质几乎不吸收其能量(几乎透明)。

3.光学双稳态：

强光入射介质后，可能出现高透射或低透射两种稳定状态。

4.双光子吸收：

在强光照射下，介质的原子或分子在一次跃租枝迁中同时吸收2个光子。

5.受激拉曼散射：

在激光照射下，介质产生的拉曼散射。

理论模型：

非谐振振子模型、双能级模型、键电荷模型、键参数模型、电荷转移理论、阴离子基团理论、双重基无结构模型。

实验仪器：

折射仪、反射率计、光学系统特性参数测试仪、自动光学检测设备等。

如何测量光照强度

可以用光照强度测量仪来测量。

光照强度测量仪是用于光探测器(如光电器件硅光电池)的照度测量仪表，是光度测量中用启档的最多的仪器之一，广泛应用于商业和工厂的照度测量。照度计也是照明设计和节约能源最基本的测量仪器。

对于照度大小的测量方法，一般用光照强度测量仪测量。光照强度测量仪可测出不同波长的强度（如对可见光波段和紫外线波段的测量），可向人们提供准确的测量结果。

定标原理：

使Ls垂直照射陪旁颂光电池→ E=I/r2，改变r可得不同照度下的光电流值，由E与i的对应关系将电流刻度转换为照度刻度。

定标方法：

利用光强标准灯,在近似点光源的工作距离下,改变光电池与标准灯的距离l,记录下各个距离下的电流计的读数,由距离平方反比定律E=I/r2计算光照度E,由此可以得到一系列不同照度的光电流值i,作光电流i与照度E的变化曲线,即为照度计的定标曲线由此可对照度计表盘进行分度即为照度计的定标芦郑

光电效应及普朗克常量的测量实验现象

光电效应实验及其光量子理论的解释在量子理论的确立与发展上，在解释光的波粒二象性等方面都具有划时代的深远意义。利用光电效应制成的光电器件（如：光电管、光电池、光电倍增管等）在科学技术中得到广泛的应用，并且至今还在不断开辟新的应用领域，具有广阔的应用前景。

【实验目的】

1、了解光电效应基本规律；

2、用光电效应方法测量普朗克常量；

3、测定光电管的光电特性曲线。

【实验仪器】

【实验原理】

当光照在物体上时，光的能量仅部分地以热的形式被物体吸收，而另一部分则转换为物体中某些电子的能量，使电子逸出物体表面，这种现象称为光电效应，逸出的电子称为光电子。在光电效应中，光显示出它的粒子性质，所以这种现象对认识光的本性，具有极其重要的意义。

光电效应实验原理如图5-26-2所示。其中S为真空光电管，K为阴极，A为阳极。当无光照射阴极时，由于阳极与阴极之间是断路，所以检流计G中无电流流过，当用一波长比较短的

单色光照射到阴极K上时，形成光电流，光电流随加速电位差U变化的伏安特性曲线如图5-26-3所示。

1、 光电流与入射光强度的关系

光电流随加速电位差U的增加而增加，加速电位差增加到一定量值后，光电流达到饱和值，饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。实验指出，有一个遏止电位差存在，当电位差达到这个值时，光电流为零。

2、光电子的初动能与入射光频率之间的关系

实验证明：光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只与入射光频率有关。

3、光电效应有红限频率存在

不论用多强的光照射到物质都不会产生光电效应.

实验时，应根据光电管的U～I曲线的特点来选择交点法或拐点法。本实验采用的光电管，其阴极电流上升很快，反向电流较小，故采用“交点法”确定截止电压。

【实验内容与步骤】

1、测试前的准备

(1)用遮光盖挡住汞灯光源出光口，将测试仪及汞灯电源接通，预热20分钟，使其处于稳定工作状态。

(2)调节实验仪板面“电流调零”旋钮，使其显示“000.0”。每换一次量程，必须重新调零。

(3)用屏蔽电缆线将微电流输入端与K连接、电搏培压输出端与光电管暗箱A及接地连接。

2、测量光电管的伏安特性曲线。

(1)将实验仪“电压选择”键置于“-2V～+30V”状态，将“电流量程选择”开关置于“”档。

(2)将测定仪电流输入电缆断开，调节实验仪“电流调零”旋钮，使电流显示“00.0A”，重新接上电流输入电缆线。

（3）将光阑及365.0nm的滤色片装在光电管暗盒的光输入口上，撤掉光源出光口的遮光盖。注意在此过程中必须用挡片遮一下汞灯，否则容易击穿光电效应仪。从低到高缓慢调节“-2V～+30V”电压微调旋钮，记录电流从零到非零点所对应的电压值作为第李银悉一组数据，令电压输出值缓慢由-2伏增加到+30V，-2到0之间每隔0.3V记一个电流值，0到30之间每隔2V记一个电流值。将数据记录于表5-26-1中。在伏安特性曲线转弯处应多测几组数据，以便作图。

(4)依次换上404.7nm、435.8nm、546.1nm、577.0nm的滤色片，重复步骤（1）、（2）、（3）。

3、测量普朗克常数

（1）将实验仪“电压选择”键置于“–2 V～＋2V”档，将“电哪乎流量程选择”开关置于“”档。将测试仪电流输入电缆断开，调零后重新接上。

（2）将光阑及365.0nm的滤色片装在光电管暗盒的光输入口上，撤掉光源出光口的遮光盖。注意在此过程中必须用挡片遮一下汞灯，否则容易击穿光电效应仪。

（3）从高到低调节“–2 V～＋2V”微调旋钮，用“交点法”测量该波长对应的截止电压，并将数据记录于表5-26-2中。

（4）依次换上404.7nm、435.8nm、546.1nm、577.0nm的滤色片，重复步骤（1）、（2）、（3）。

关键词：电传感器 传感器 光电器件 光电传感器