实验一 光敏电阻特性测量实验
一、实验目的
了解光敏电阻的工作原理和使用方法；掌握光强与光敏电阻电流值关系测试方法；掌握光敏电阻的光电特性及其测试方法；掌握光敏电阻的伏安特性及其测试方法；掌握光敏电阻的光谱响应特性及其测试方法；掌握光敏电阻的时间响应特性及其测试方法。
二、实验原理
光敏电阻在黑暗的室温条件下，由于热激发产生的载流子使它具有一定的电导，该电导称为热电导，其倒数为热电阻，一般的暗电导值都很小（或暗电阻值都很大）。当有光照射在光敏电阻上时，电导将变大，这时的电导称为光电导。电导随光照量变化越大的光敏电阻，其灵敏度越高，这个特性就称为光敏电阻的光电特性。
光敏电阻在弱辐射和强辐射作用下表现出不同的光电特性（线性和非线性），实际上，它的光电特性可用在“恒定电压”下流过光敏电阻的电流IP与作用到光敏电阻上的光照度E的关系曲线来描述，不同材料的光照特性不同，绝大多数光敏电阻的光照特性是线性的。
光敏电阻的本质是电阻，因此它具有与普通电阻相似的伏安特性。在一定的光照下，加到光敏电阻两端的电压与流过光敏电阻的亮电流之间的关系成为光敏电阻的伏安特性。
三、主要实验设备
光电技术综合实验平台，特性测试实验模块，光源特性测试模块，连接导线。
四、实验内容
组装好光源、遮光筒和光探结构件，打开台体电源，调节照度计“调零”旋钮，至照度计显示为“000.0”为止。按图一连接实验电路。
I RL RG E
图1 光敏电阻伏安特性测试实验电路
改变照度，将实验数据计入下表： 照(Lx) 电压 度50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 U(V) 电流 I(mA) 电阻 RL(k) 按“照度加”，调节使光照为200Lx、300Lx、400Lx、500Lx、600Lx，记录同一光照不同电压下对应的电流值，计入下表： 偏压(V) 电压U(V) 电流I(mA) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 五、实验总结
1.根据实验数据总结光敏电阻伏安特性； 2.根据实验数据总结光敏电阻光谱响应特性； 3.根据实验数据总结光敏电阻时间响应特性；
六、预习及思考
1.预习光敏电阻原理及特性相关知识； 2.思考影响光敏电阻光电特性线性的原因。
实验二 硅光电池特性实验
一、实验目的
了解光电池的工作原理、使用方法和应用；掌握光电池的光照特性及其测试方法；掌
握光电池的伏安特性及其测试方法；掌握光电池的光谱响应特性及其测试方法；掌握光电池的时间响应特性及其测试方法。
二、实验原理（标题：宋体，4号加粗，左对齐，不缩进，1.5倍行距。）
光电池是一种直接将光能转换成电能的光电器件。光电池在有光线作用时实质就是电源，电路中有了这种器件就不需要外加电源。
光电池的工作原理是基于“光生伏特效应”的，它实质上时一个大面积的PN结，当光照射到PN结的一个面，例如P型面时，若光子能量大于半导体材料的禁带宽度，那么P型区每吸收一个光子就产生一对自由电子和空穴，电子-空穴对从表面向内迅速扩散，在结电场的作用下，最后建立一个与光照度强度有关的电动势。
三、主要实验设备（标题：宋体，4号加粗，左对齐，不缩进，1.5倍行距。）
光电技术综合实验平台，特性测试实验模块，光源特性测试模块，连接导线。
四、实验内容（标题：宋体，4号加粗，左对齐，不缩进，1.5倍行距。）
1.硅光电池短路电流的测量 按图2所示连接电路图。
A
图2 短路电流测量电路
将实验数据计入下表： 光照度(Lx) 光生电流(A) 50 100 150 200 300 400 2.硅光电池开路电压的测量 按图3所示连接电路图。
V
图3 开路电压测量电路
将实验数据计入下表： 光照度(Lx) U(mV) 50 100 150 200 300 400 五、实验总结
1.总结硅光电池短路电流特性； 2.总结硅光电池开路电压特性。
六、预习及思考
1.预习硅光电池原理及特性相关知识； 2.思考影响硅光电池光电转换特性的因素。
实验三 硅光电池光照度计设计实验
一、实验目的
加深了解硅光电池的工作原理及应用性。
二、实验原理
硅光电池照度计的基本原理为：利用硅光电池作为光探器件，光源照射到硅光电池上，硅光电池会产生光生电压，光信号转换为电信号，电信号再经过放大处理，可以直接连接到电压表上，电压值和光照度经过标定后，可以作为简易照度计使用。由于硅光电池产生的光电流值很小，所以实际使用时需要加反向偏压。
三、主要实验设备
光电技术综合实验平台，特性测试实验模块，开放性实验模块一，连接导线。
四、实验内容
按图4所示连接电路图。
图4 硅光电池光照度计设计电路
五、实验总结
1.总结硅光光照度计的工作原理； 2.总结影响硅光光照度计精确度的因素。
六、预习及思考
1.预习硅光电池光照度计原理； 2.思考放大电路后级加调零电路的原因。
实验四 热释电报警器设计实验
一、实验目的
掌握热释电传感器的探测原理；利用热释电探测器设计报警器。
二、实验原理
热释电可以组成红外报警系统。该系统主要由光学系统、热释电红外传感器、信号处理部分及报警电路组成。光学系统主要是一个菲涅尔透镜组成。对于辐射到热释电红外传感器的红外辐射，可以通过安装在传感器前面的这个菲涅尔透镜将其聚焦后加在传感器的探测元上，同时产生交替变化的红外辐射的高灵敏区和盲区，以适应热释电探元要求信号不断变化的特性，从而使传感器输出电压信号。而热释电红外传感器是被动式红外报警的核心器件，它可以将人体的红外信号转化为电信号，以供信号处理部分使用。信号处理部分是对热释电传过来的信号进行滤波、放大、比较，为报警功能的实现打下基础。
三、主要实验设备
光电技术综合实验平台，特性测试实验模块，开放性实验模块一，开放性实验模块二，连接导线。
四、实验内容
按图5所示连接电路图。
图5 报警电路
五、实验总结
1.观察实验现象，看与实验原理是否相符； 2.总结影响热释电报警器精密工作的因素。
六、预习及思考
1.预习热释电报警器原理；
2.思考光敏二极管设计的红外报警器与热释电设计的报警电路的区别。
实验五 语音控制实验
一、实验目的
了解音频信号大气光传输的工作原理；掌握音频传输的全过程。
二、实验原理
外接音频信号（可以是电脑PC机、MP3等音频播放器件）送入音频放大单元后，通过功率放大器处理后，驱动扬声器播放歌曲，就相当于小型功放音箱。
可完成语音信号的直接放大播放，也可完成语音信号的大气光传输后的播放。工作过程是：音频模拟信号调制成光信号发射出去，经过大气传输后，探测器接收信号，将信号转化为电信号，探测信号处理单元将进行I/V变化、信号放大、滤波后，再送入音频放大单元。
三、主要实验设备
光电技术综合实验平台，红外发光管及红外接收管结构件，光调制及解调模块，光源特性测试模块，数字双踪示波器（20MHz以上），音频线，连接导线。
四、实验内容
将“音频放大单元”的W1（音量调节）旋钮逆时针旋至低端。将光调制及解调模块的“电源单元”三个端口按照接口标注值分别连接至主平台的“+5V”、“-5V”及“GND1”。
将音频设备输出用音频线接至“音频放大单元”输出端YP（音频插座），连接T5（OUT）至T4（1N）。
打开电源，开启音源设备，调节W1（音量调节）旋钮，直至输出音量适中，分析音频传输过程。
五、实验总结
1.详述音频传输的工作原理； 2.总结音频传输过程中产生噪音因素。
六、预习及思考
1.预习音频传输工作原理；
2.音频传输过程中会失真，并伴随有噪声，分析有哪些因素影响传输效果。
