光電傳感器 實驗報告：光電傳感器實驗報告..doc

實驗報告2
――光電傳感器測距功能測試
實驗目的：
了解光電傳感器測距的特性曲線；
掌握LEGO基本模型的搭建；
熟練掌握ROBOLAB軟件；

實驗要求：
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動過程中進行光強值采集，繪制出時間－光強曲線，然后推導出位移－光強曲線及方程。

程序設計：
編寫程序流程圖并寫出程序，如下所示：

ROBOLAB程序設計：

實驗步驟：
搭建小車模型，參考附錄步驟或自行設計（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NXT的電源。點擊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的紅色按鈕啟動小車，進行光強信號的采樣。從直尺上讀取小車的位移。
待小車發(fā)出音樂后，點擊ROBOLAB的數(shù)據(jù)采集按鈕，進行數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)放入紅色容器。共進行四次數(shù)據(jù)采集。
點擊ROBOLAB的計算按鈕，分別對四次采集的數(shù)據(jù)進行同時顯示、平均線及擬和線處理。
利用數(shù)據(jù)處理結果及圖表，得出時間同光強的對應關系。再利用小車位移同時間的關系（近似為勻速直線運動），推導出小車位移同光強的關系表達式。

調試與分析
采樣次數(shù)設為24，采樣間隔為0.05s，共運行1.2s。采得數(shù)據(jù)如下所示。

在ROBOLAB的數(shù)據(jù)計算工具中得到平均后的光電傳感器特性曲線，如圖所示：

對上述平均值曲線進行線性擬合，得到的光強與時間的線性擬合函數(shù)：

取四次實驗小車位移的平均值，根據(jù)時間與光強的擬合函數(shù)求取距離與光強的擬合函數(shù)：
由上圖可得光強與時間的關系為：y=-25.×t+56. ;
量取位移為4.5cm，用時1.2s，得：x=3.75×t  ;
光強與位移的關系為：y=-6x+56.  ;

通過觀測上圖及導出的光強位移函數(shù)可知，光電傳感器在短距離里內對位移信號有著良好的線性關系，可以利用光強值進行位移控制。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控。

注意事項：
光電傳感器對環(huán)境光較為敏感，故應采用一定的遮光措施，使環(huán)境盡量的暗，增大光強變化范圍，提高定位準確度。另外，采用光電傳感器的自身光源，最大限度的減少環(huán)境光對實驗的不利影響。
小車在行進之中，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，強制小車直線運動。
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構，使速度盡量的慢，得到較為理想的曲線。

實驗總結：
通過這次實驗，我們看到光電傳感器的另一種功能，在短距離內的測距功能。但我們也看到，這種工作方式容易受環(huán)境的影響，產生較大的誤差。另外，它也只適合于短距離的測量，這是由于其與位移的線性關系決定的。最后，這次實驗也為下次實驗提供了理論支撐和相關數(shù)據(jù)的確定。

注：小車的搭建過程詳細請見9797套裝手冊

附圖：小車模型

實驗示意圖

齒輪減速機構（右圖為拆去輪子后）

后輪固定機構
實驗報告3
－—光電傳感器位移傳感應用
實驗目的：
掌握利用光感的局部線性特征進行測距的方法

實驗要求：
小車由出發(fā)點向障礙物方向勻速行進，距離3CM、2CM、1CM時各停止5秒鐘并以不同音調提示到達指定位置。回程亦然并停止在3CM位置。測量小車到達各目標位置的實際位置。重復實驗三次并記錄相關數(shù)據(jù)。

軟件設計：
編寫程序流程圖并寫出程序，如下所示：

ROBOLAB程序設計：

實驗步驟：
搭建小車模型，參考附錄步驟或自行設計(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NXT的電源。點擊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。
將小車的正對紅板放置，與紅板距離約為4cm。用電腦或NXT的紅色按鈕啟動小車。每逢小車停頓，從直尺上讀取小車的位移。重復三次。
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）

調試與分析

利用上次實驗推導出光強與位移的方程：
y=-6x+56.
得出：   x=1cm時,     y=49.8611≈50

光電傳感器 實驗報告：光電傳感器實驗報告

實驗報告2
――光電傳感器測距功能測試
1．實驗目的：
了解光電傳感器測距的特性曲線；
掌握LEGO基本模型的搭建；
熟練掌握ROBOLAB軟件；
2．實驗要求：
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動過程中進行光強值采集，繪制出時間－光強曲線，然后推導出位移－光強曲線及方程。
3．程序設計：
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 實驗報告：光電傳感器實驗報告（文檔篇）.doc

光電傳感器實驗報告（文檔4篇）

以下是網友分享的關于光電傳感器實驗報告的資料4篇，希望對您有所幫助，就愛閱讀感謝您的支持。
光電傳感器實驗報告第一篇
實驗報告2
――光電傳感器測距功能測試
1． 實驗目的：
了解光電傳感器測距的特性曲線； 掌握LEGO基本模型的搭建； 熟練掌握ROBOLAB軟件；

2． 實驗要求：
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動過程中進行光強值采集，繪制出時間－光強曲線，然后推導出位移－光強曲線及方程。

3． 程序設計：
編寫程序流程圖并寫出程序，如下所示：

ROBOLAB程序設計：

4． 實驗步驟：
1) 搭建小車模型，參考附錄步驟或自行設計（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NXT的電源。點擊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的紅色按鈕啟動小
車，進行光強信號的采樣。從直尺上讀取小車的位移。
6) 待小車發(fā)出音樂后，點擊ROBOLAB的數(shù)據(jù)采集按鈕，進行數(shù)據(jù)采集，
將數(shù)據(jù)放入紅色容器。共進行四次數(shù)據(jù)采集。 7) 點擊ROBOLAB的計算按鈕，分別對四次采集的數(shù)據(jù)進行同時顯示、平
均線及擬和線處理。
8) 利用數(shù)據(jù)處理結果及圖表，得出時間同光強的對應關系。再利用小車位
移同時間的關系（近似為勻速直線運動），推導出小車位移同光強的關系表達式。

5． 調試與分析
a) 采樣次數(shù)設為24，采樣間隔為0.05s，共運行1.2s。采得數(shù)據(jù)如下所示。

b) 在ROBOLAB的數(shù)據(jù)計算工具中得到平均后的光電傳感器特性曲線，如圖所示：

c) 對上述平均值曲線進行線性擬合，得到的光強與時間的線性擬合函數(shù)：

d) 取四次實驗小車位移的平均值，根據(jù)時間與光強的擬合函數(shù)求取距離與
光強的擬合函數(shù)：
由上圖可得光強與時間的關系為：y=-25.×t+56. ; 量取位移為4.5cm，用時1.2s，得：x=3.75×t ;
光強與位移的關系為：y=-6x+56. ;

e) 通過觀測上圖及導出的光強位移函數(shù)可知，光電傳感器在短距離里內對
位移信號有著良好的線性關系，可以利用光強值進行位移控制。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控。

6． 注意事項：
● 光電傳感器對環(huán)境光較為敏感，故應采用一定的遮光措施，使環(huán)境盡量
的暗，增大光強變化范圍，提高定位準確度。另外，采用光電傳感器的自身光源，最大限度的減少環(huán)境光對實驗的不利影響。
● 小車在行進之中，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，強制小車直線運動。
● 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構，使速
度盡量的慢，得到較為理想的曲線。

7． 實驗總結：
通過這次實驗，我們看到光電傳感器的另一種功能，在短距離內的測距功能。但我們也看到，這種工作方式容易受環(huán)境的影響，產生較大的誤差。另外，它也只適合于短距離的測量，這是由于其與位移的線性關系決定的。最后，這次實驗也為下次實驗提供了理論支撐和相關數(shù)據(jù)的確定。

注：小車的搭建過程詳細請見9797套裝手冊

附圖：小車模型

實驗示意圖

齒輪減速機構（右圖為拆去輪子后）

后輪固定機構

實驗報告3
－—光電傳感器位移傳感應用
1． 實驗目的：
掌握利用光感的局部線性特征進行測距的方法

2． 實驗要求：
小車由出發(fā)點向障礙物方向勻速行進，距離3CM、2CM、1CM時各停止5秒鐘并以不同音調提示到達指定位置。回程亦然并停止在3CM位置。測量小車到達各目標位置的實際位置。重復實驗三次并記錄相關數(shù)據(jù)。

3． 軟件設計：
編寫程序流程圖并寫出程序，如下所示：

ROBOLAB程序設計：

4． 實驗步驟：
1) 搭建小車模型，參考附錄步驟或自行設計(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NXT的電源。點擊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) 將小車的正對紅板放置，與紅板距離約為4cm。用電腦或NX

光電傳感器 實驗報告：光電傳感器特性實驗報告.docx

光電傳感器特性實驗報告
篇一:光電傳感器系列實驗
東南大學
物理實驗報告
姓名學號指導教師
日期報告成績
實驗名稱光敏傳感器的光電特性研究目錄
實驗一光敏電阻特性實驗
實驗二光敏二極管特性實驗
一、實驗目的:
1、了解光敏電阻的基本特性,測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,測出它的伏安特性和光照特性曲線。
二、實驗原理:
光敏傳感器是將光信號轉換為電信號的傳感器,也稱為光電式傳感器,它可用于檢測直接引起光強度變化的非電量,如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等;也可用來檢測能轉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)識別等。光敏傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點,因而在工業(yè)自動控制及智能機器人中得到廣泛應用。
1、光電效應
光敏傳感器的物理基礎是光電效應,在光輻射作用下電子逸出材料的表面,產生光電子發(fā)射稱為外光電效應,或光電子發(fā)射效應,基于這種效應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光電效應。光電導效應、光生伏特效應則屬于內光電效應。即半導體材料的許多電學特性都因受到光的照射而發(fā)生變化。光電效應通常分為外光電效應和內光電效應兩大類,幾乎大多數(shù)光電控制應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)光電導效應
若光照射到某些半導體材料上時,透過到材料內部的光子能量足夠大,某些電子吸收光子的能量,從原來的束縛態(tài)變成導電的自由態(tài),這時在外電場的作用下,流過半導體的電流會增大,即半導體的電導會增大,這種現(xiàn)象叫光電導效應。它是一種內光電效應。光電導效應可分為本征型和雜質型兩類。前者是指能量足夠大的光子使電子離開價帶躍入導帶,價帶中由于電子離開而產生空穴,在外電場作用下,電子和空穴參與電導,使電導增加。雜質型光電導效應則是能量足夠大的光子使施主能級中的電子或受主能級中的空穴躍遷到導帶或價帶,從而使電導增加。雜質型光電導的長波限比本
征型光電導的要長的多。
(2)光生伏特效應
在無光照時,半導體PN結內部自建電場。當光照射在PN結及其附近時,在能量足夠大的光子作用下,在結區(qū)及其附近就產生少數(shù)載流子(電子、空穴對)。載流子在結區(qū)外時,靠擴散進入結區(qū);在結區(qū)中時,則因電場E的作用,電子漂移到N區(qū),空穴漂移到P區(qū)。結果使N區(qū)帶負電荷,P區(qū)帶正電荷,產生附加電動勢,此電動勢稱為光生電動勢,此現(xiàn)象稱為光生伏特效應。
2、光敏傳感器的基本特性
本實驗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。它是傳感器應用設計時選擇電參數(shù)的重要依據(jù)。光敏傳感器的光譜靈敏度與入射光強之間的關系稱為光照特性,有時光敏傳感器的輸出電壓或電流與入射光強之間的關系也稱為光照特性,它也是光敏傳感器應用設計時選擇參數(shù)的重要依據(jù)之
一。掌握光敏傳感器基本特性的測量方法,為合理應用光敏傳感器打好基礎。
(1)光敏電阻
利用具有光電導效應的半導體材料制成的光敏傳感器稱為光敏電阻。目前,光敏電阻應用的極為廣泛,可見光波段和大氣透過的幾個窗口都有適用的光敏電阻。利用光敏電阻制成的光控開關在我們日常生活中隨處可見。
當內光電效應發(fā)生時,光敏電阻電導率的改變量為:
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,而且沒有飽和現(xiàn)象。當然,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之一。所以在自