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MXY8001光電技術(shù)應(yīng)用開發(fā)綜合實驗平臺

一,、 產(chǎn)品介紹  

MXY8001光電技術(shù)應(yīng)用開發(fā)綜合實驗平臺是針對高校關(guān)于導(dǎo)軌式光學(xué)實驗需求設(shè)計的一款實驗平臺。由光學(xué)導(dǎo)軌,、數(shù)字儀表及電子元器件平臺,、線/面陣CCD相機(jī)的原理與應(yīng)用及數(shù)據(jù)采集輸入輸出端口和線/面陣CCD相機(jī)數(shù)據(jù)采集軟件等部分構(gòu)成，儀器配備各種電源接口及0-200V 高壓可調(diào)電源和0-12V低壓可調(diào)電源,，可為學(xué)生搭建各種實驗電路提供電源,。學(xué)生能夠利用平臺自行搭建各種光學(xué)系統(tǒng)、光電傳感器的變換及處理電路,，完成各種關(guān)于光電技術(shù)方面的應(yīng)用開發(fā)設(shè)計,，從各方面提高學(xué)生的動腦動手能力及創(chuàng)新意識，幫助高校培養(yǎng)光電技術(shù)人才,。

 1,、光學(xué)導(dǎo)軌

    可利用導(dǎo)軌滑塊自行調(diào)節(jié)光學(xué)配件的距離，配合電子元器件搭建出幾何光學(xué),、物理光學(xué),、光電檢測與光電控制等系統(tǒng)，并與儀器內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相結(jié)合完成各種實驗系統(tǒng),。

2,、數(shù)字儀表、電子元器件平臺

    平臺提供2塊數(shù)字電壓表(四位半),，2塊數(shù)字電流表（四位半）和1塊自動更換量程的數(shù)字照度計,，這些數(shù)字儀表可以應(yīng)用在電路中進(jìn)行各種電路參數(shù)的測量。此平臺還配備各種電阻,、電容,、可調(diào)電位器、二極管,、三極管,、集成運(yùn)算放大器,、光電耦合器件和現(xiàn)場可編程邏輯器件（CPLD）等。

3,、線/面陣CCD相機(jī)的原理與應(yīng)用及數(shù)據(jù)采集輸入輸出端口

    平臺面板上安裝有線/面陣CCD相機(jī)的原理與應(yīng)用及數(shù)據(jù)采集輸入/輸出端口,，輸入端口與平臺內(nèi)部的線陣CCD相機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡與面陣CCD圖像傳感器的數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成一整套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過USB總線接入計算機(jī),，完成各種測量,、振動、掃描及各種圖像采集與處理等功能軟件的開發(fā)與設(shè)計工作,。輸出端口提供線/面陣相機(jī)的數(shù)字驅(qū)動信號及模擬輸出信號,，學(xué)生可以通過示波器對這些信號進(jìn)行觀察，從而了解線/面陣CCD的工作原理與應(yīng)用,，進(jìn)而通過CPLD進(jìn)行開發(fā)設(shè)計,，提高學(xué)生動腦能力。

4,、計算機(jī)功能軟件

平臺配備有各種功能軟件,，包括線陣CCD尺寸測量、角度測量,、位移測量,、條碼識別、圖像掃描軟件,，面陣CCD邊緣與輪廓檢測,、物體的尺寸測量、圖像的點(diǎn)運(yùn)算,、圖像的幾何變換,、圖像采集與參數(shù)設(shè)置、投影與差影圖像分析,、圖像的濾波與增強(qiáng),、形態(tài)學(xué)處理、旋轉(zhuǎn)與縮放,、顏色識別與變換等圖像處理軟件,。不但提供DEMO演示軟件還提供SDK軟件開發(fā)包，供學(xué)生進(jìn)行二次開發(fā),。

外形尺寸：700mm(長)×400mm(寬)×150mm(高)   重量：9.5 kg

二,、教學(xué)目的

1、了解并掌握各種光學(xué)配件及其實驗的原理和應(yīng)用,；

2,、了解并掌握各種光電傳感器的工作原理、變換電路,、處理電路,；

3,、了解并掌握線陣CCD的原理及其應(yīng)用；

4,、了解并掌握面陣CCD的原理及其應(yīng)用,；

5、了解CPLD的應(yīng)用開發(fā)技術(shù),；

6,、培養(yǎng)學(xué)生動腦動手能力及創(chuàng)新意識；

三,、配置內(nèi)容

1,、平臺電子元器件

   ① 光電二極管2只；
   ② 光電三極管2只,；
   ③ 光敏電阻2只；
   ④ 硅光電池1只,；

   ⑤ 發(fā)光二極管R,、G、B,、W四色各1只,；

   ⑥ PIN光電二極管1只；

   ⑦ 雪崩光電二極管（APD）1只,；
2,、平臺實驗裝置
   ① LED點(diǎn)光源裝置1支；

   ② 光電器件安裝裝置2件,；
   ③ 熱釋電實驗裝置1件,；
   ④ PSD實驗裝置1件；
   ⑤ 光柵莫爾條紋實驗裝置1件,；

   ⑥ 線陣CCD相機(jī)及夾持器1套,；

   ⑦ 彩色面陣CCD相機(jī)與相機(jī)夾持器1套；

   ⑧ USB2.0接口8位A/D線陣CCD數(shù)據(jù)采集卡1塊,；

   ⑨ 50mm相機(jī)鏡頭1個,；

   ⑩ 彩色面陣CCD圖像采集卡1塊；

   ⑾ 面陣CCD圖像采集標(biāo)準(zhǔn)圖片及夾持裝置1套,； 

   ⑿ 四象限光電傳感器及實驗裝置1套,；

   ⒀ 尺寸測量實驗裝置1件；

   ⒁ 傾角測量實驗裝置1件,；

   ⒂ 條形碼識別實驗裝置1件,；

   ⒃ 振動實驗裝置1件；

   ⒄ 圖像掃描實驗裝置1件,；  

   ⒅ MXY8101 光電倍增管綜合實驗儀1臺,；

3,、光源配置
   ① 白色遠(yuǎn)心照明光源1只；
   ② 650nm點(diǎn)型3mw半導(dǎo)體激光器1只,；

   ③ 650nm線型3mw半導(dǎo)體激光器1只,；

4、夾持器具配置
   ① 導(dǎo)軌固定底座4個,；

   ② 導(dǎo)軌底座支撐桿4個,；
   ③ 一維調(diào)整架1個；

   ④ 二維調(diào)整架1個,；

   ⑤ 三維調(diào)整架1個,；

5、連接線配置
   ① 100mm連接線5顆,；

   ② 200mm連接線5顆,；

   ③ 300mm連接線5顆；

   ④ 400mm連接線5顆,；

   ⑤ 500mm連接線5顆,；
   ⑥ φ2.1mm插頭的連接線3顆；
   ⑦ 線陣CCD相機(jī)連接電纜線1顆,；

   ⑧ 面陣CCD相機(jī)連接電纜線1顆,；

6、光學(xué)元器件

   ① 15mm焦距雙凸透鏡1只,；

   ② 50mm焦距雙凸透鏡1只,；

   ③ 70mm焦距雙凸透鏡1只；

   ④ 100mm焦距雙凸透鏡1只,；

   ⑤ 150mm焦距雙凸透鏡1只,；

   ⑥ －60mm焦距透鏡1只；

   ⑦ 20×20×20mm色散棱鏡1只,；

   ⑧ φ36×4半透半反鏡2只,；

   ⑨ 物屏、像屏及支架1個,；

   ⑩ 分劃板1支,；

   ⑾ 10×目鏡1支；

   ⑿ 多孔板架1個,； 

   ⒀ 可調(diào)寬度狹縫2個,；

   ⒁ 600l/mm光柵及支撐調(diào)整架1個； 

   ⒂ 色散棱鏡支架1臺,；

   ⒃ 多縫板1只,；

   ⒄ 光偏振實驗裝置1件；  

   ⒅ 擴(kuò)束鏡1個,；

   ⒆ 刀片1片,；  

   ⒇ 干板架1個,；

• 技術(shù)參數(shù)

1、導(dǎo)軌長度：700mm

2,、數(shù)字電壓表：精度 四位半,；量程 20V,200V；

3,、數(shù)字電流表：精度 四位半,；量程 20mA,200mA；

4,、數(shù)字照度計：自動更換量程,；測量范圍 0.1～1.999×10^３x；

5,、光電二極管：暗電流 I_D=±0.1uA,；光電流 I_L=±80uA；峰值響應(yīng) 880nm,；

               zui高工作電壓 30V,；開關(guān)時間 50/50ns；光譜范圍 400～1100nm,；
    6,、光電三極管：集電極-發(fā)射極電壓 30V,；發(fā)射極-集電極電壓 5V,；集電極電流 20mA；
    7,、光敏電阻：暗電阻 1.0 MΩ,；亮電阻 8～20 KΩ（10Lx）；
    8,、硅光電池：開路電壓小于500mV,；短路電流小于18mA；輸出電流小于16.5mA,；

                 感光面積10X10mm,；

    9、PIN光電二極管：反向電壓 40V,；峰值波長 920nm,；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（λp） 660nm,；

11,、四象限光電傳感器：光敏直徑 13mm,；光譜響應(yīng)范圍 380～1100nm；

12,、線陣CCD相機(jī)：有效像元數(shù) 2160像元,；像元尺寸(μm) 14×14×14；

                 靈敏度(V/lx.s) 45,；動態(tài)范圍 1700,；

13、一維PSD：光敏區(qū)1mm*8mm,；光譜響應(yīng)范圍300-1100nm,；Ev=1000LX  2856K 時，開                   路電壓為0.3V,，短路電流為55µA,；PSD調(diào)整架：位移范圍13mm；位移精                   度0.01mm,；

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：0.5mm；工作波長：5-14µm,；平均透過率＞75%

15,、光電耦合器：型號：4N35；隔離電壓:5300V ,；輸入電流:10mA,；輸出電壓:30V；工                     作溫度范圍:-55°C to +100°C,；zui大正向電流, If:60mA,；正向電                     壓 Vf zui大:1.5V；電壓, Vceo:30V,；電壓, Vf 典型值:1.3V,；輸出                     電壓 zui大:30V；擊穿電壓 zui小:30V,；電流傳遞率(CTR) zui小值:*

16,、CPLD:zui大延遲時間 tpd(1)10.0ns；電壓電源 - 內(nèi)部3 V ~ 3.6 V邏輯元件/邏輯              塊數(shù)目4,；宏單元數(shù)64,；門數(shù)1250；輸入/輸出數(shù)34；工作溫度0°C ~ 85°C,；

17,、彩色面陣CCD相機(jī)：有效像元數(shù) 768（水平）×576（垂直）；

    18,、線陣CCD數(shù)據(jù)采集卡：USB2.0接口,、8位A/D數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

    19,、彩色面陣CCD圖像采集卡：分辨率 8bit×3采集,；USB2.0接口；

20,、鏡頭：焦距50mm,；

21、物屏,、像屏：70mm×100mm,；

22、光電倍增管：光譜響應(yīng)范圍 300～700nm,；zui大響應(yīng)波長 420nm,；

23、電器參數(shù)：輸入電壓 AC220V,，50Hz,； 功耗 200W；

24,、接口方式：與計算機(jī)連接接口為USB2.0總線接口方式,；

    25、操作軟件：操作系統(tǒng)與Windows2000,、WindowsXP,、Windows7兼容,；

五,、配置四能夠完成下述實驗內(nèi)容：

光電傳感器件原理與特性的實驗

1、光源發(fā)光光譜特性實驗,；

2,、光度輻射度參數(shù)測量的實驗；

3,、光敏電阻特性參數(shù)及其測量,；

4、光敏電阻伏安特性實驗,；

    5,、光敏電阻的變換電路；

6、光敏電阻時間響應(yīng)特性,；

7,、光電二極管光照靈敏度的測量；

8,、光電二極管伏安特性的測量,；

9、光電二極管時間響應(yīng)特性的測量,；

10,、硅光電池在不同偏置狀態(tài)下的特性參數(shù)及其測量；

11,、測量硅光電池在反向偏置下的時間響應(yīng),；

12、光電三極管光照靈敏度的測量,；

13,、光電三極管伏安特性的測量；

14,、光電三極管時間響應(yīng)的測量,；

15、光電三極管光譜特性的測量,；

16,、光電耦合器電流傳輸比的測量；

17,、光電耦合器件伏安特性的測量,；

18、光電耦合器件時間相應(yīng)的測量,；

19,、熱釋電器件基本原理實驗；

20,、熱釋電器件光譜響應(yīng)的測試實驗,；

21、PSD位移傳感器特性參數(shù)的測量,；

22,、光電倍增管陽極暗電流Id的測量；

23,、光電倍增管的靈敏度Sa與電源電壓Ubb的關(guān)系,；

24、光電倍增管的電流增益G的測量,；

25,、四象限光電傳感特性實驗,；

26、雪崩光電二極管（APD）特性實驗,；

27,、PIN光電二極管特性實驗；

光電檢測技術(shù)實驗

1,、線陣CCD原理與驅(qū)動實驗,；

2、線陣CCD尺寸測量實驗,；

3,、線陣CCD角度測量實驗；

4,、利用線陣CCD識別條形碼,；

5、利用線陣CCD測量物體位置和振動,；

6,、利用線陣CCD進(jìn)行物體掃描；

7,、光柵與莫爾條紋實驗,；

8、利用夫瑯和費(fèi)衍射進(jìn)行的測量,；

9,、面陣CCD原理與驅(qū)動實驗；

10,、利用面陣CCD測量物體外形尺寸,；

11、利用面陣CCD提取物體的邊緣與輪廓,；

12,、利用面陣CCD進(jìn)行圖像采集與參數(shù)設(shè)置；

13,、利用面陣CCD進(jìn)行投影與差影圖像分析,；

14、利用面陣CCD進(jìn)行圖像的濾波與增強(qiáng),；

15,、利用面陣CCD進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理,；

16,、利用面陣CCD進(jìn)行物體的旋轉(zhuǎn)與縮放；

17,、利用面陣CCD對顏色識別,；

18、利用面陣CCD進(jìn)行圖像信息的點(diǎn)運(yùn)算；

19,、利用面陣CCD進(jìn)行圖像的幾何變換,；

20、利用面陣CCD進(jìn)行數(shù)據(jù)采集實驗,；

現(xiàn)代光學(xué)實驗

1,、用遠(yuǎn)心照明光源測量薄凸透鏡的焦距；

2,、位移法測量薄凸透鏡的焦距,；

3、組裝顯微鏡系統(tǒng),；

4,、組裝透射式幻燈機(jī)；

5,、透鏡組節(jié)點(diǎn),、焦距的測量；

6,、雙縫干涉原理與現(xiàn)象,；

7、夫瑯和費(fèi)單縫衍射原理與現(xiàn)象,；

8,、夫瑯和費(fèi)圓孔衍射原理與現(xiàn)象；

9,、利用夫瑯和費(fèi)衍射測量細(xì)絲直徑,；

10、菲涅耳單縫衍射原理與現(xiàn)象,；

11,、菲涅耳圓孔衍射原理與現(xiàn)象；

12,、光的偏振實驗,；

CPLD應(yīng)用技術(shù)方面的實驗

1、編寫與設(shè)計時鐘邏輯電路實驗,；

2,、編寫與設(shè)計2160像元的線陣CCD驅(qū)動電路實驗；

3,、編寫與設(shè)計線陣CCD二值化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)邏輯電路,；

4、編寫與設(shè)計流水線上測量通過某一工位工件數(shù)量的系統(tǒng),；

六,、 平臺配套文件資料

1,、實驗指導(dǎo)書1本；

2,、軟件：平臺軟,、硬件使用手冊等內(nèi)容；

備注：客戶自行配置計算機(jī)及示波器,。