光电测量系统设计报告

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光电系统模拟与仿真设计报告

光电系统模拟与仿真设计报告姓名:学号:专业:光电技术学院实验一Zemax仿真设计实验目的1．熟悉Zemax实验环境，练习使用元件库中的常用元件组建光学系统。

2．利用Zeamx的优化功能设计光学系统并使其系统的各项性能参数达到最优。

实验内容（1、2中任选一个，3必做）1、显微物镜系统设计在图1 显示一个10X 显微物镜。

其包含二组远距的胶合双重透镜（Lister型式）。

NA：0.25；EFL=0.591。

表1 提供了这个设计的数据。

第一镜面到像距为0.999。

第一镜面到物距为6.076。

最后一面供作保护面之用。

畸变=0.26﹪。

图1 10倍显微物镜系统表1 10倍显微物镜参数要求：（1）运用zemax软件仿真实现该系统，并进行像质评价和分析，给出多个波长和多个视场的像质评价和分析。

（2）改变某一Lens Data，观察像质评价和分析，然后设置该Lens Data为变量并进行优化，再观察像质评价和分析，最后比较优化前后结果，在此基础上多选几个变量进行优化看能否得到更好的像质。

（3）在原有系统基础上再加一个单透镜或双透镜，选取一定的参数进行优化，看能否得到更好像质的系统。

（4）改变系统波长，观察像质评价和分析，重复完成（3），比较优化前后像质情况。

2、望远镜头系统设计在图2 是一个望远镜头具有20°视场以及EFL=5 。

这个镜组的资料给定在表2。

图2 望远镜头系统表2 望远镜头系统参数要求：（1）运用zemax软件仿真实现该系统，并进行像质评价和分析，给出多个波长和多个视场的像质评价和分析。

（3）在原有系统基础上再加一个单透镜或双透镜，选取一定的参数进行优化，看能否得到更好像质的系统。

（4）改变系统波长，观察像质评价和分析，重复完成（3），比较优化前后像质情况。

南邮《光电综合设计》报告2..

课程设计报告B01060702 邓心惟A 类：课题2．设计任务：有一平面镜和曲率半径为R 的凹面镜，画出光束发散角与腔长L 的关系曲线。

一．课题要求：1. 有输入输出界面；2. 可输入不同凹面镜曲率半径值，查看结果。

参考：《激光原理》第二章二．课题分析及设计思路：1．问题分析：根据激光原理，一般稳定球面腔基模远场发散角为：12212402121212121241212(2)2[]()()()[2]{}(1)L R R L R L R L R R L g g g g g g g g λθπ--=--+-+-=-其中L 为腔长，R 为半径又由课题条件，为平-凹腔，故1R =∞ 可简化公式为：21/40222[]()L R L λθπ=-其中变量为L ，2R ，λ，常量为π2．设计思路：要求发散角与腔长L 的的关系，即需要给定2R ，λ的值，2R 要求根据输入确定，而λ可以为程序内含或者外部输入。

考虑到一般激光器的波长不是任意值，而为了使设计单元体现不同波长对发散角的影响，这里利用分离选择项作为波长输入，一般我们使用的激光器为CO 2激光器，波长10.6um ；氦氖激光器，波长632.8nm 。

因此选择支为两个。

采用MATLAB 用户界面（GUI ）工具设计，输入变量为两个，R 为编辑输入，单位cm ，缺省值1m ；波长为选择输入，10.6um 或者632.8nm ，缺省值为10.6um 。

三．模型创建与编程：本题较为直观，除了在MATLAB 设计中注意矩阵元与数值的差别外，没有难点。

直接给出相应处理的程序部分：global r;r=str2double(get(hObject,'String'));% r为半径变量，从界面处获得输入半径值global bochang;contents = get(hObject,'String');bochang=str2double(contents{get(hObject,'Value')});% bochang为波长变量，从界面处获得输入波长值，因为设计实现时直接选择的就%是波长值，因此直接将其转化成双精度值即可。

光电检测系统课程设计报告

********光电系统设计与检测说明书电子照片（证件照）题目红外遥控设计系(部)******专业(班级)******姓名****学号20100411**页脚内容1指导教师******起止日期13年6月3日6月15日长沙学院课程设计鉴定表页脚内容2页脚内容310级光电检测课程设计任务书系(部):电子与通信工程系专业：光电指导教师: 刘莉孙利平谭志光谢志宇2013-6-8页脚内容4页脚内容5页脚内容6摘要：很多电器都采用红外遥控,那么红外遥控的工作原理是什么呢?本文将介绍其原理和设计方法。

红外线遥控就是利用波长为0.76～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。

常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。

红外遥控常用的载波频率为38kHz，这是由发射端所使用的455kHz晶振来决定的，在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。

也有一些遥控系统采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。

接收端的输出状态大致可分为脉冲、电平、自锁、互锁、数据五种形式。

页脚内容7关键词：80c51单片机、红外发光二极管、晶振目录页脚内容81、绪论 (10)2、红外遥控器 (11)2.1、基本原理及应用 (11)2.2、红外遥控发射部分 (13)2.3、红外遥控接收部分 (17)2.4、系统设计 (17)3、设计思路 (19)4、设计成果展示 (19)5、总结 (21)6、参考文献： (21)附录1： (22)页脚内容91、绪论人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。

其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。

比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。

红外线遥控就是利用波长为0.76～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。

发射部分的主要元件为红外发光二极管。

基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计-课设报告

北京信息科技大学测控综合实践课程设计报告题目：基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计学院：仪器科学与光电工程学院专业：测控技术与仪器学生姓名：摘要摘要基于单片机的转速测量方法较多，本次设计主要针对于光电传感器测量直流电机转速的原理进行简单介绍，并说明它是如何对电机转速进行测量的。

通过实验得到结果并进行了数据分析。

本次设计应用了STC89C52RC单片机，采用光电传感器测量电机转速的方法，其中硬件系统包括脉冲信号的产生模块、脉冲信号的处理模块和转速的显示模块三个模块，采用C语言编程，结果表明该方法具有简单、精度高、稳定性好的优点。

关键词：直流电机；单片机；PWM调节；光电传感器Abstract目录摘要 (I)第一章概述 (1)1.1 课设目标 (1)1.2 内容 (1)第二章系统设计原理 (2)2.1 STC89C52单片机介绍 (2)2.2 STC89C52定时计数器 (4)2.3 STC89C52中断控制 (6)2.4 光电传感器 (6)2.5 数码管介绍 (7)第三章硬件系统设计 (10)3.1测速信号采集及其处理 (10)3.2 单片机处理电路设计 (11)3.3 显示电路 (12)3.4 PWM驱动电路 (13)第四章软件设计 (14)4.1语言选用 (14)4.2程序设计流程图 (14)4.3原程序代码 (15)第五章数据分析 (19)总结 (20)附件 (21)参考文献 (23)第一章概述在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速。

目前国内外测量电机转速的方法有很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。

计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。

光电设备检测与调试自动化测试系统设计

光电设备检测与调试自动化测试系统设计摘要：光电设备检测与调试是电子行业中至关重要的环节之一。

为了提高测试效率和准确性，设计一个自动化测试系统是必不可少的。

本文将介绍光电设备检测与调试自动化测试系统的设计，包括硬件配置、测试流程设计、数据处理和结果分析等方面。

1. 引言光电设备广泛应用于通信、能源、医疗和工业等领域，其性能和可靠性对于设备的使用具有重要意义。

在生产过程中，光电设备需要进行严格的检测和调试。

传统的手动测试方式存在测试效率低、测试结果不准确等问题。

因此，设计一个自动化测试系统能够提高测试效率和准确性，大大节省时间和人力成本。

2. 硬件配置自动化测试系统的硬件配置需要考虑到光电设备的特性和测试要求。

主要包括测试仪器、数据采集设备和控制设备。

测试仪器包括光功率计、频谱分析仪、波长计等。

数据采集设备用于采集和传输测试数据，可以选择高速数据采集卡或者USB接口设备。

控制设备可以选择PLC或者单片机等，用于控制测试仪器的操作。

3. 测试流程设计测试流程设计是自动化测试系统的核心，决定了测试的准确性和稳定性。

测试流程应包括以下步骤：(1) 初始化：对测试仪器进行初始化设置，准备开始测试。

(2) 标定：对测试仪器进行定标，确保测试结果的准确性。

(3) 样品加载：将待测样品加载到测试系统中，并确保正确的连接。

(4) 参数设置：设置测试参数，包括光功率、频率、波长等。

(5) 测试：开始自动化测试过程，测试仪器按照设定的参数对样品进行测试。

(6) 数据采集和存储：测试仪器采集到的数据通过数据采集设备传输到控制设备，并存储为文件。

(7) 结果分析：利用计算机软件对测试结果进行分析，得出测试数据的统计结果。

(8) 报告生成：根据测试结果生成测试报告，以便后续使用。

4. 数据处理和结果分析自动化测试系统采集到的数据需要进行处理和分析，以得到准确的测试结果。

数据处理主要包括数据滤波、数据校正和数据合并等步骤。

结果分析可以通过计算机软件进行，包括数据的统计特性分析、图像展示和结果比较等。

光电实验报告：波分复用系统的设计(Optisystem)

实验名称：WDM 系统设计实验目的：设计一个四波分WDM 光纤传输系统，并利用OptiSystem 仿真测试。

实验要求：1．四波长复用，波长设置以100GHz 为间隔，频率分别为193.0THz、193.1THz、193.2THz、193.3THz，每个波长传输速率为2.5Gbit/s（NRZ）。

系统应包括多波长光源、波分复用器和解复用器、常规光纤（100km）、光接收机等，提供系统设计图。

2．对所设计的WDM 系统进行仿真分析。

3．探讨波分复用器和解复用器通道隔离度、光通道功率均衡等对邻近通道串扰。

实验仪器：光纤、光源、调制器、解调器、光功率计、光谱仪、电脉冲发生器、比特序列信号发生器、电信号示波器、光信号示波器、波分多路复用器、波分解复用器等（注：以上元件全部包含于软件中）以下用了三种方法进行了串扰的测试方法1实验原理及电（光）路图测试结果方法2实验原理及电（光）路图测试数据方法3实验原理及电（光）路图通道信号 1 2 3 41 -16.153 -64.993 -77.023 -84.0652 -64.993 -16.153 -64.993 -77.0233 -77.023 -64.993 -16.153 -64.9934 -84.065 -77.023 -64.993 -16.153信号2为193.1THz信号3 为193.2THz信号4为193.3THz表中数据为当某信号光功率为10dBm，其余信号为-100dBm时，通过各通道后的光功率例如，第一行第一列表示信号1 （光功率为10dBm，其余信号为-100dBm时）通过波分复用后在通道1的接收端测得的光功率，第二行第一列表示信号2（光功率为10dBm，其余信号为-100dBm时）通过波分复用后在通道1的接收端测得的光功率.。

光电检测方法研究毕业设计

摘要随着石油、天然气工业以及煤炭工业的发展，煤矿爆炸事故日益增加。

我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，也是世界上少数以煤为主要能源的国家之一。

在煤炭的生产、加工过程中产生的大量甲烷(CH4)及一氧化碳(CO)等易燃易爆气体，带来了煤矿安全、环境污染等一系列的问题。

因此，对煤矿生产、加工过程中产生的有害气体进行高灵敏度检测变得十分重要。

通信技术的发展使得光源及各种光纤器件性能更加完善。

因此，在各种气体传感器中光纤气体传感器受到国内外研究者的广泛关注。

光纤气体传感器因其敏感元件与检测电路和信号处理电路实现了完全的电隔离，使系统更加安全可靠。

本文基于差分检测原理，设计了用于气体传感中微弱信号测量的增益可调的便携式双光路光电检测和采集系统。

系统采用以AD795 为核心的低噪声、高灵敏度前置放大器，通过有效的抗干扰措施，实现了微弱信号的高精度低噪声检测，并配以具有极强抗噪性能的24bitsΣ－△模数转换芯片AD7794，完成高分辨率的数据采集。

通过AVR 单片机控制实现电路增益的自动调节，解决了差分检测中存在的小信号放大，大信号饱和的问题。

关键词：气体传感；光电检测；微弱信号测量；可调增益；数据采集AbstractAlong with the development of oil and natural gas industry,the coal mine exploding accident increased everyday.China is the country with the maximal coal yield and consumption,and also is one of the countries using coal as the most energy sources. Many kinds of inflammable and explosive gases such as methane(CH4)and carbon monoxide(CO)coexisting in the process caused a series of problem like the safety problem and environment pollution and so on.So it is very important to detect more sensitive the harmful gases engendering in the coal mine.目录第一章绪论1.1课题的来源及意义1.2光电检测系统概况和发展趋势1.3论文的主要工作第二章气体差分检测中光电检测技术应用的理论基础 2.1 气体差分检测技术原理2.2 光电检测技术原理2.3 气体差分检测中光电检测系统总体设计原理第三章气体差分检测中光电检测系统的设计3.1前置放大电路设计3.2自动控制增益电路设计3.3主放大电路与滤波电路设计3.4数据采集系统结束致谢附录参考文献：英文翻译第一章绪论1.1 选题的来源和意义利用光电传感器实现各类检测。

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光电测量系统设计报告
光电测量系统设计报告
一、干涉的基本原理
干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象．1801年，英国物理学家托马斯·杨(1773—1829)在实验室里成功地观察到了光的干涉．两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象。

由一般光源获得一组相干光波的办法是，借助于一定的光学装置（干涉装置）将一个光源发出的光波（源波）分为若干个波。

由于这些波来自同一源波，所以，当源波的初位相改变时，各成员波的初位相都随之作相同的改变，从而它们之间的位相差保持不变。

同时，各成员波的偏振方向亦与源波一致，因而在考察点它们的偏振方向也大体相同。

一般的干涉装置又可使各成员波的振幅不太悬殊。

于是，当光源发出单一频率的光时，上述四个条件皆能满足，从而出现干涉现象。

当光源发出许多频率成分时，每一单频成分（对应于一定的颜色）会产生相应的一组条纹，这些条纹交叠起来就呈现彩色条纹。

1、劈尖的等厚干涉测细丝直径
见图7.2.1-2，两片叠在一起的玻璃片，在它们的一端夹一直径待测的细丝，于是两玻璃片之间形成一空气劈尖。

当用单色光垂直照射时，如前所述，会产生干涉现象。

因为程差相等的地方是平行于两玻璃片交线的直线，所以等厚干涉条纹是一组明暗相间、平行于交线的直线。

设入射光波为λ，则第m级暗纹处空气劈尖的厚度
由上式可知，m=0时，d=0，即在两玻璃片交线处，为零级暗条纹。

如果在细丝处呈现m=N级条纹，则待测细丝直径
具体测量时，常用劈尖盒，盒内装有两片叠在一起玻璃片，在它们的一端夹一细丝，于是两玻璃片之间形成一空气劈尖，见图7.2.1-2。

使用时木盒切勿倒置或将玻璃片倒出，以免细丝位置变动，给测量带来误差。

2、利用干涉条纹检验光学表面面形
检查光学平面的方法通常是将光学样板（平面平晶）放在被测平面之上，在样板的标准平面与待测平面之间形成一个空气薄膜。

当单色光垂直照射时，通过观测空气膜上的等厚干涉条纹即可判断被测光学表面的面形。

（1）待测表面是平面
两表面一端夹一极薄垫片，形成一楔形空气膜，如果干涉条纹是等距离的平行直条纹，则被测平面是精确的平面，见图7.2.1-3（a），如果干涉条纹如图7.2.1-3（b）所示，则表明待测表面中心沿AB方向有一柱面形凹痕。

因为凹痕处的空气膜的厚度较其两侧平面部分厚，所以干涉条纹在凹痕处弯向膜层较薄的A端。

（2）待测表面呈微凸球面或微凹球面
将平面平晶放在待测表面上，可看到同心圆环状的干涉条纹，参看图7.2.1-4。

用手指在平晶上表面中心部位轻轻一按，如果干涉圆环向中心收缩，表明面形是凹面；如果干涉圆环从中心向边缘扩散，则面形是凸面。

这种现象可解释为：
当手指向下按时，空气膜变薄，各级干涉条纹要发生移动，以满足式（2），
3、用牛顿环测平凸透镜的曲率半径当曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一平面玻璃上时，见图7.2.1-1，在透镜的凸面与平面之间形成一个从中心O 向四周逐渐增厚的空气层。

当单色光垂直照射下来时，从空气层上下两个表面反射的光束1和光束2在上表面相遇时产生干涉。

因为光程差相等的地方是以O 点为中心的同心圆，因此等厚干涉条纹也是一组以O点为中心的明暗相间的同心圆，称为牛顿环。

由于从下表面反射的光多走了二倍空气层厚度的距离，以及从下表面反射时，是从光疏介质到光密介质而存在半波损失，故1、2两束光的光程差为：
式中λ为入射光的波长，δ是空气层厚度，空气折射率n ≈ 1 。

当程差Δ为半波长的奇数倍时为暗环，若第m个暗环处的空气层厚度为m，则有：
由图7.2.1-1中的几何关系，以及一般空气层厚度远小于所使用的平凸透镜的曲率半径R，即，可得：
式中是第m个暗环的半径。

由式（2）和式（3）可得：
可见，我们若测得第m个暗环的半径便可由已知λ求R，或者由已知R求λ了。

但是，由于玻璃接触处受压，引起局部的弹性形变，使透镜凸面与平面玻璃不可能很理想的只以一个点相接触，所以圆心位置很难确定，环的半径也就不易测准。

同时因玻璃表面的不洁净所引入的附加程差，使实验中看到的干涉级数并不代表真正的干涉级数m。

为此，我们将式（4）作一变换，将式中半径换成直径，则有：
对第m+n个暗环有
将（5）和（6）两式相减，再展开整理后有
可见，如果我们测得第m个暗环及第（m+n）个暗环的直径、，就可由式（7）计算透镜的曲率半径R。

经过上述的公式变换，避开了难测的量和m，从而提高了测量的精度，这是物理实验中常采用的方法。

二、干涉法测微小量的原理与干涉仪绘制草图
1、实验内容
用干涉法测微小形变实验验证
实验仪器：he-ne激光器、共焦球面干涉仪、压电陶瓷、探测器、示波器、电源、锯齿波发生器。

2、实验原理：
（1）、共焦球面干涉仪示意图：
共焦球面干涉仪是一个无源腔，由两块球形凹面反射镜构成两面镜子的曲率半径和腔长相等（R1=R2=L），镜面1固定不动，镜面2固定在可随外电压变化而变化的压电陶瓷上。

光在腔内每走一个周期都会有部分光从镜面透射出去为光线1，另一部分则反射4次出射，为光线2；
光线1与光线2满足干涉条件，当其光程差D满足条件：D=mλ时，干涉相长示波器出现峰值，随着压电陶瓷随电压的变化，腔长变化，D也随之变化。

当D=（m±1）λ时，再次干涉相长，示波器上出现相应的峰值。

3、实验步骤：
（1）、打开he-ne激光器，调整光路和压电陶瓷方向，使得光路准直，（若没调整好，在共焦球面干涉仪后方会出项两个光斑，光线1和光线2并不产生干涉）。

（2）、将探头和锯齿波发生器分别接入示波器的两个通道，打开激光器和锯齿波发生器的电源。

（3）、观察示波器上波形。

4、实验结果：
5、实验总结：
本实验是干涉法测微小形变的实验验证，故无需计算；压电陶瓷的微小形变影响到共焦球面干涉仪的腔长，从而影响到光线1和光线2的光程差D，进一步反应到示波器的波形显示上。

该测量方法得到验证。

三、Auto cad图
探头主体
探头后盖
底座
螺钉
电路图
电源外壳四、Zemax的绘制：扩束准直系统
五、实验回顾及总结
这次实验和以往的实验不同，以往更多的是的老师设计好，安排每一节课的内容让我们照着做，而这次更多的是自主设计进行探索发现。

前几次课程我们主要是通过设计实验系统，学习并运用CAD画出模型，这样我们既学会了软件设计又理解实验原理及结构。

激发了我们的兴趣。

谢谢老师为我们自由式发挥创造了条件。