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，光路調節與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 0.1～1.999×10^３lx；

5、光電二極管：暗電流 I_D：±0.1uA；光電流 I_L：±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-發射極電壓≥30V；發射極-集電極電壓≥5V；集電極電流≥20mA；

7、光敏電阻：暗電阻≥1MΩ；最小亮電阻≤20KΩ；

8、硅光電池：開路電壓≥500mV；短路電流≥18mA；

9、PIN光電二極管：反向電壓≥40V；峰值波長920±10nm；開路電壓≥0.4V；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300～700nm；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：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；正向電流If≥60mA；正向電壓Vf≥1.5V；輸出電壓≥30V；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405～680 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光敏三極管光電流測量實驗；

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