基于APD的光电探测器电路研究与设计(1)
APD偏压电路的最佳设计_外文翻译
APD偏压电路的最佳设计 孙纯生，秦世桥，王兴书，朱冬华 1 .国防科技大学光电科学与技术学院，中国长沙410073 2 . 海军工程大学装备工程部，中国武汉430033 本文提出了一种基于温度补偿和负载电阻补偿的雪崩光电二极管（APD）反向偏压控制方法，并详细的分析了背景光和负载电阻对雪崩光电二极管检测电路的影响。为雪崩光电二极管偏置电路的设计建立了一种理想的温度补偿和负载电阻补偿模型。据预测，这种控制方法特别适用于车辆使用的激光测距仪。实验结果证实，本文提出的设计可以很大程度的改善测距仪的性能。 雪崩光电二极管（APD）的特点是具有很高的量子效率和教大的内部增益，这可以很大程度的降低对前置放大电路性能的要求，并能提高检测电路的信噪比(SNR)。因此，它具有很广泛的用途，如光纤通信、激光测距仪、微弱信号探测器等。为了使检测电路能获得最佳检测性能，APD的外部电压需要接近最佳倍增因子时的电压。由于最佳倍增因子是许多因数的复函数，如:外部温度、背景光通量、放大器噪声和系统带宽，因此需要设计一个复杂的反馈控制电路及时的调整雪崩光电二极管的偏压。当然这就增加了开销。本文介绍了一种简单的、避免高开销的方式，就是确保温度补偿的同时给APD偏置电路选择一个合适的负载电阻。通过这种方式，背景光对雪崩光电二极管检测电路造成的不良影响可在一定程度上得到补偿，并且检测电路抗背景光能力得到了改善。在这种方法基础上为汽车防撞设计的激光测距仪能很好地满足系统的要求。 APD激光检测电路的主要噪声源包括检测器噪声、负载电阻噪声、放大电路前端噪
声，还有背景光电流和信号光电流造成的散粒噪声。当前的信噪比可以按照下列方程式计算： （１） 方程1右边分子部分是光信号电流。方程1右边分母部分是噪声电流，包括三个方面。第一项是背景光电流和信号光电流造成的散粒噪声，第二项是检测器噪声，最后一项是负载电阻噪声和跟随放大电路的等效噪声。在方程中，s P 代表检测器接收到的光信号功率，M 是APD 的倍增增益，o R 是当M=1时的电流灵敏度，e 是电子的电荷量，等于1.602×10-19C ，B 是检测电路的通频带宽，b P 是检测器收到的背景光功率，A F 是APD 的过量噪声系数，ds i 是APD 表面漏电流，db i 是负载漏电流，K 是玻耳兹曼常数，等于1.3807 × 10-23 JK-1，T 是检测器负载电阻的温度(K)，l R 是检测器的负载电阻(Ω)，n F 是放大电路的等效输入噪声系数。 由于实际使用中M 是远远大于1的，暗电流可表示为d i ≈M db i ，而APD 过量噪声因子 A F =kM +(1-k )(2-1/M )≈2+kM 。在这一近似条件下，当d (i SNR )/dM =0，i SNR 达到其最大值且倍增因子达到最佳，可表示为: （２） 方程2中符号和方程1中符号的含义相同。我们知道，最佳倍增因子是外部温度、光信号功率、背景光功率，APD 噪声、光谱灵敏度、放大器噪声和系统带宽的函数。此外，特别是APD 内部结构决定了其倍增增益M 随工作温度变化而变化。用温度系数T C 来描述这种影响。对于C30737系列的APD ，T C 为 0.6 V/℃，这意味着在相同条件下，当APD 的工作温度增加1℃，为了维持APD 倍增因子不变偏压需要增加0.6 V 。 从前面一段的分析，我们知道，电路温度和背景光补偿旨在控制偏压，以便在不同SNR
光电检测报警器(最终稿2.0)讲解
课程设计(论文)说明书 题目：光电检测报警器 院（系）：信息与通信学院 专业：电子信息工程 学生姓名：宋永胜 学号：1200220624 指导教师：张法全 职称：副教授 2014年１１月２0 日
摘要 本设计是基于红外对管（反射式）和LM311电压比较器的光电检测报警器。 红外对管是红外线发射管与光敏接收管，或者红外线接收管，或者红外线接收管配合在一起使用时候的总称。本次设计使用红外对管（反射式）构成光电转换元件。 LM311电压比较器主要功能是电压的比较。在本次设计中LM311的功能是比较两输入端电压数值的高低，使输出翻转，去控制蜂鸣器。LM311设计运行在更宽的电源电压：从标准的±15V运算放大器到单5V电源用于逻辑集成电路。其输出兼容RTL,DTL 和TTL以MOS电路。此外，LM311可以驱动继电器，开关电压高达50V，电流高达50mA。 关键字：红外对管；红外线发射管；红外线接收管；LM311电压比较器；逻辑集成电路 Abstract This design is the photoelectric detection alarm for pipe and the LM311 voltage comparator based infrared.Infrared tube is the infrared transmitting tube and an infrared photosensitive receiving tube, or an infrared receiving tube, or an infrared receiving head with term when used together. The design of infrared tube to form a photoelectric conversion element.The main function of LM311 voltage comparator voltage comparison, comparing the two input voltage value level, to make the output flip, to control the buzzer to achieve the purpose of control. The design and operation of LM311 in the power supply voltage and wider: from + 15V operational amplifier to standard single 5V power supply used in logic integrated circuit. The output is compatible with RTL, DTL and TTL in MOS circuit. In addition, LM311 can drive a relay, switch voltage up to 50V, current up to 50mA. Keywords: infrared emitting diode and a photosensitive receiving tube,；LM311 voltage comparator,；logic integrated circuit
-光电探测器原理
上海大学2014 ～2015学年春季学期本科生课程考试 小论文 课程名称：电子科学与技术新探索（专题研讨课） 课程编号： 10426056 论文题目: 光电探测器原理 本科生生姓名: 陆申阳学号: 12121765 论文评语: 成绩: 任课教师: 徐闰 评阅日期:
光电探测器原理原理 姓名：陆申阳 学号：12121765 摘要：光电探测器的原理主要是利用光电效应和光热效应。对于不同类型的光电探测器，他们的工作原理也不尽相同。本文以雪崩光电二极管、光电二极管、光热探测器为例具体介绍了它们们的工作原理。 Abstract:The primary principle of photodetector are photoelectric effect and photothermal effect.But,there are some distinctions of different photodetectors.The principles of photodiode,avalanche photodiode and optothermal detector are as follows. 关键词：雪崩光电二极管，光电二极管，热敏电阻，光电效应 Key words:avalanche photodiode,photodiode,photoelectric effect 简介：近年来，光电子系统已经运用到各个行业、各个领域。对于光电子系统，其最最重要的一部分光电探测器一直作为光电子系统的眼睛而存在。对于光电探测器，按照其辐射作用方式的不同，整体上可以分为光子探测器和光热探测器。按照具体的工作机理，光子探测器又可以分为光电导探测器、光敏电阻、雪崩光电二极管、光电二极管、光电发射探测器、光电管等；光热探测器可以分为热敏电阻、热电偶等。以下分别以光电二极管、雪崩光电二极管、热敏电阻为例具体介绍其工作原理。 一、光电二极管（PD） （一）、原理 光电效应可以分为内光电效应和外光电效应，内光电效应又可以分为光电导效应和光生伏特效应。 光电二极管的基本原理就是利用了光生伏特效应。光辐射照射半导体结上时，光子降价电子激发到导带，形成光生电子——空穴对，光生电子——空穴对在自建电场的作用下被分别扫向两端，形成光生电动势。即光生伏特效应。
APD偏压电路的最佳设计 - 外文翻译
APD偏压电路的最佳设计 - 外文翻译 APD偏压电路的最佳设计 孙纯生，秦世桥，王兴书，朱冬华 1 .国防科技大学光电科学与技术学院，中国长沙410073 2 . 海军工程大学装备工程部，中国武汉430033 提出了一种基于温度补偿和负载电阻补偿的雪崩光电二极管反向偏压控制方法，并详细的分析了背景光和负载电阻对雪崩光电二极管检测电路的影响。为雪崩光电二极管偏置电路的设计建立了一种理想的温度补偿和负载电阻补偿模型。据预测，这种控制方法特别适用于车辆使用的激光测距仪。实验结果证实，提出的设计可以很大程度的改善测距仪的性能。 雪崩光电二极管的特点是具有很高的量子效率和教大的内部增益，这可以很大程度的降低对前置放大电路性能的要求，并能提高检测电路的信噪比(SNR)。因此，它具有很广泛的用途，如光纤通信、激光测距仪、微弱信号探测器等。为了使检测电路能获得最佳检测性能，APD的外部电压需要接近最佳倍增因子时的电压。于最佳倍增因子是许多因数的复函数，如:外部温度、背景光通量、放大器噪声和系统带宽，因此需要设计一个复杂的反馈控制电路及时的调整雪崩光电二极管的偏压。当然这就增加了开销。介绍了一种简单
的、避免高开销的方式，就是确保温度补偿的同时给APD偏置电路选择一个合适的负载电阻。通过这种方式，背景光对雪崩光电二极管检测电路造成的不良影响可在一定程度上得到补偿，并且检测电路抗背景光能力得到了改善。在这种方法基础上为汽车防撞设计的激光测距仪能很好地满足系统的要求。 APD激光检测电路的主要噪声源包括检测器噪声、负载电阻噪声、放大电路前端噪 声，还有背景光电流和信号光电流造成的散粒噪声。当前的信噪比可以按照下列方程式计算： 方程1右边分子部分是光信号电流。方程1右边分母部分是噪声电流，包括三个方面。第一项是背景光电流和信号光电流造成的散粒噪声，第二项是检测器噪声，最后一项是负载电阻噪声和跟随放大电路的等效噪声。在方程中，Ps代表检测器接收到的光信号功率，M是APD的倍增增益，Ro是当M=1时的电流灵敏度，e是电子的电荷量，等于×10-19C，B是检测电路的通频带宽，Pb是检测器收到的背景光功率，FA是APD的过量噪声系数，ids是APD表面漏电流，idb是负载漏电流，K是玻耳兹曼常数，等于× 10-23 JK-1，T 是检测器负载电阻的温度(K)，Rl是检测器的负载电阻(Ω)，Fn是放大电路的等效输入噪声系数。 M 于实际使用中M是远远大于1的，暗电流可表示为
光电报警器电路设计
东北石油大学课程设计 课程光电检测技术 题目光电报警器电路设计 院系电子科学学院 专业班级应用物理07-2班 学生姓名xxx 学生学号xxx 指导教师 2007年 3 月 11 日 2011年3 月10日
东北石油大学课程设计任务书 课程光电检测技术 题目光电报警器电路设计 专业应用物理07-2 姓名xxx学号xxx 主要内容： 通过报警器和光耦结合的小小的结合来设计一个光电报警器，并分析该报警器各个模块的构成和工作原理。 基本要求： 1、设计光电报警器电路功能框图。 2、设计光嗲报警器的光电转换电路、报警控制电路、译码输出以及显示。 3、调试安装。 4、完成课程设计总结报告。 主要参考资料： 1、阎石。数字电子技术基础。高等教育出版社。1997。 2、庞振泰、王采斐、屈宗明（译）.光电接口器件手册.清华大学出版社.1998 完成期限2011年3月10日 指导教师 专业负责人 2011年3 月10日
目录 第1章概述 (2) 1.1 课题作用、实用价值 (2) 1.2 光电报警器的发展前景 (2) 第2章基本原理与总体设计 (4) 2.1 光电报警器的总体设计 (4) 2.2 光电报警器原理介绍 (4) 第3章光电报警器电路设计 (6) 3.1 光电转换模块设计 (6) 3.2 报警模块设计 (7) 3.3 数字显示模块设计 (9) 3.4 蜂鸣器的结构设计 (10) 第4章电路的安装调试 (11) 4.1 元器件的焊接 (11) 4.2 电路的调试 (11) 第5章总结 (12) 参考文献 (13)
第1章概述 随着社会科学技术的迅速发展，报警器的应用非常广泛。在汽车、摩托车报警器，仓库大门，以及家庭保安系统中，几乎无一例外地使用了报警器电路。人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点。而且安全性能也不是很好。光电报警就很好的改善了这点。如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用。 1.1课题作用、实用价值 本次设计的光电报警器是报警器和光耦结合的小小的结合，但它可以运用到各种生产线上，如纺纱工业的监测各个丝线的有无断点，并加以提示，也可以稍加改进，让其能够计数，记录生产进度，安全性能高，节约了人力资源，并且不易出错，还能运用到人力不能监测的环境。可见光电报警器的运用能延伸到各个行业。 1.2光电报警器的发展前景 光电技术光电科技是一门结合光学、电子与电机之尖端技术，早期由于技术门槛高，偏重国防与航天领域之发展，并以雷射相关应用为主。近十余年来，光电相关技术突飞猛进，产品种类也不断推陈出新，其应用更是无远弗届，层面扩及通讯、信息、生化、医疗、工业、能源、民生等领域。展望光电报警器的未来，在轻量化、便携性、低耗能、高效益、整合强的特性下，将更深入各产业应用范围中。 光电产品因应用广泛已成为众所瞩目之焦点，近来无论在通讯网路、多媒体信息化社会等炙手可热的应用领域上，光电产品都扮演着重要的角色，因此许多专业人士都预见到二十一世纪将是属于「光」的世纪。为此，无论日、美、欧
光电探测器原理
光电探测器原理
光电探测器原理及应用 光电探测器种类繁多，原则上讲，只要受到光照后其物理性质发生变化的任何材料都可以用来制作光电探测器。现在广泛使用的光电探测器是利用光电效应工作的，是变光信号为电信号的元件。 光电效应分两类，内光电效应和外光电效应。他们的区别在于，内光电效应的入射光子并不直接将光电子从光电材料 内部轰击出来，而只是将光电材料内部的光 电子从低能态激发到高能态。于是在低能态 留下一个空位——空穴，而高能态产生一个 自由移动的电子，如图二所示。 硅光电探测器是利用内光电效应的。 由入射光子所激发产生的电子空穴对，称为光生电子空穴对，光生电子空穴对虽然仍在材料内部，但它改变了半导体光电材料的导电性能，如果设法检测出这种性能的改变，就可以探测出光信号的变化。 无论外光电效应或是内光电效应，它们的产生并不取决于入射光强，而取决于入射光波的波长λ或频率ν，这是因为光子能量E只和ν有关： E=hν（1） 式中h为普朗克常数，要产生光电效应，每个光子的能量必须足够大，光波波长越短，频率越高，每个光子所具有的能量hν也就越大。光强只反映了光子数量的多少，并不反映每个光子的能量大小。 目前普遍使用的光电探测器有耗尽层光电二极管和雪崩光电二极管，是由半导体材料制作的。 半导体光电探测器是很好的固体元件，主要有光导型，热电型和P—N结型。但在许多应用中，特别是在近几年发展的光纤系统中，光导型探测器处理弱信号时噪声性能很差；热电型探测器不能获得很高的灵敏度。而硅光电探测器在从可见光到近红外光区能有效地满足上述条件，是该波长区理想的光接收器件。 一、耗尽层光电二极管 在半导体中，电子并不处于单个的分裂 能级中，而是处于能带中，一个能带有许多
光电报警器课程设计
一绪论 (2) 二设计要求 (2) 四设计原理及电路图 (4) 4.1报警电路原理图 (4) 4.2数码管显示原理图 (4) 4.3光电转换设计原理图 (5) 五器件清单及简单介绍 (5) 5.1光耦 (5) 5.2 555芯片 (6) 5.2.1 555芯片连线图 (6) 5.2.2 555芯片工作表 (7) 5.3 74LS32译码器 (7) 5.3.1 ；74LS32译码器译码表 (7) 5.3.2 ；74LS32引脚接线图 (7) 5.4 74LS48译码器 (8) 5.4.1电路接线图 (8) 5.4.2 74LS48引脚图 (8) 5.4.3 74LS48译码表 (8) 六控制系统实现 (9) 七proteus仿真电路图 (10) 7.1无光遮挡的情况下数码管显示状态 (10) 7.2当通道1被遮挡时，数码管的显示状态 (10) 7.3当通道2被遮挡时，数码管的显示状态 (11) 7.4当通道全部被遮挡时，数码管的显示状态 (11) 八设计心得 (12) 九参考资料 (12)
一绪论 随着社会科学技术的迅速发展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点。而且安全性能也不是很好。光电报警就很好的改善了这点。如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用。 本文设计了一种光电式报警器，该报警器通过感光器件组成的光电转换电路，可以探测出光线是否被阻挡的信息，并通过把光信号转换成电信号来把这种信息传递至后面的数码显示电路以及声光报警电路以实现控制数码管显示与报警器报警的功能。其中声光报警部分通过555定时器组成的多谐振荡器来控制蜂鸣器发出鸣叫声和发光二极管发出光亮来代替报警效果。整个设计利用了部分数字逻辑电路，能实现在报警过程中同时显示对应路数的功能。且该报警器的设计采用模块化结构，即：光电转换模块、报警模块和显示模块。各单元电路功能结构相对独立，可扩充性强，具有很高的经济利用价值。 二设计要求 1设计一个光电传感器，采用光耦电阻，当有物体遮挡光电传感器所设置的通道时，报警器会自动发出声音，数码管并显示相应遮挡的通道位置（设通道代码分别为1，2，3），当所设计的光电传感器通道一被遮挡时，报警器发出响声，数码管显示1，当所设计的光电传感器通道二被遮挡时，报警器发出声响，同时数码管显示2，当通道三被遮挡时也一样，当光电传感器没有物体遮挡所设计的通道时，报警器不发出声响，数码管不显示。 2设计主要材料 光耦，555芯片，74LS32译码器，74LS48译码器
光电探测器原理
光电探测器原理及应用 光电探测器种类繁多，原则上讲，只要受到光照后其物理性质发生变化的任何材料都可以用来制作光电探测器。现在广泛使用的光电探测器是利用光电效应工作的，是变光信号为电信号的元件。 光电效应分两类，内光电效应和外光电效应。他们的区别在于，内光电效应 的入射光子并不直接将光电子从光电材料内 部轰击出来，而只是将光电材料内部的光电 子从低能态激发到高能态。于是在低能态留 下一个空位——空穴，而高能态产生一个自 由移动的电子，如图二所示。 硅光电探测器是利用内光电效应的。 由入射光子所激发产生的电子空穴对，称为光生电子空穴对，光生电子空穴对虽然仍在材料内部，但它改变了半导体光电材料的导电性能，如果设法检测出这种性能的改变，就可以探测出光信号的变化。 无论外光电效应或是内光电效应，它们的产生并不取决于入射光强，而取决于入射光波的波长λ或频率ν，这是因为光子能量E只和ν有关： E=hν（1） 式中h为普朗克常数，要产生光电效应，每个光子的能量必须足够大，光波波长越短，频率越高，每个光子所具有的能量hν也就越大。光强只反映了光子数量的多少，并不反映每个光子的能量大小。 目前普遍使用的光电探测器有耗尽层光电二极管和雪崩光电二极管，是由半导体材料制作的。 半导体光电探测器是很好的固体元件，主要有光导型，热电型和P—N结型。但在许多应用中，特别是在近几年发展的光纤系统中，光导型探测器处理弱信号时噪声性能很差；热电型探测器不能获得很高的灵敏度。而硅光电探测器在从可见光到近红外光区能有效地满足上述条件，是该波长区理想的光接收器件。一、耗尽层光电二极管 在半导体中，电子并不处于单个的分裂 能级中，而是处于能带中，一个能带有许多
光电报警器的设计
一．方案论证 对于本课题设计了两个方案： 方案一：用光控线路控制振荡器是否振荡，主要由振荡器，功率放大器，光控元件和蜂鸣器组成。方案一原理框图如图1所示。 图1 方案一原理框图 方案二：用光控线路控制振荡器的输出是否加到功率放大器上，同样由振荡器，功率放大器，光控元件和蜂鸣器组成。方案二原理框图如图2所示。 图2 方案二原理框图 通过比较发现实验方案二的方法较方案一实用一些，更加灵敏一些。方案一中当通过光控使电源与振荡器连接的一瞬间并不能及时报警，因为振荡器从接通到输出幅度达到最大需要一段时间，所以按这种方案设计的报警器反应不是很灵敏有缺陷。所以选择方案二。 二、电路设计 1．光控电路设计： 原理：光控电路主要由发光二极管和光电三极管组成。光控电路中最重要的元器件为TIL191管。发光元件为输入回路，它将电能转换成光能；光敏元件为输出回路，它将光能转换成电能，实现了两部分电路的电器隔离，从而可有效抑制电干扰。若有光，相当于开关闭合；若无光，则相当于开关开路，进而可以导通整个功率放大电路，使0.25W、8 蜂鸣器（应调电压为1.414V，电流0.18A）报警。光控电路如图3所示。
50 V 图3光控电路图 2．振荡电路设计： 振荡电路主要由741管构成。因为振荡器是本实验电路的核心，所以其输出频率必须满足技术指标，其顺利工作才能保证音频信号的产生。振荡电路图如图4所示。 V2 图4振荡电路图 3．功率放大电路设计： 功率放大电路也是电路中必不可缺的部分。主要由两个放大三极管组成，如图5所示。当无光时，功率放大电路直接导致与其相连的喇叭（蜂鸣器）发出报警信号，从而完成此次课题所要达到是最终目的。功率放大电路如图5所示。
光控报警器电路设计概要
光控报警器电路设计 摘要：本设计要求设计一个光控报警电路，达到在有光的条件下报警的目的。本设计以光敏电阻和三极管的组合作为开关电路，在无光的条件下，运用光敏电阻阻值大的特点使三极管处于截止状态，报警电路达不到工作电压无法工作，在有光的条件下，光敏电阻阻值减小，三极管导通，报警电路获得正常电压，发出“滴……嘟……”报警声，从而达到光控报警的目的。报警电路方面，通过以双555达到双音报警的目的。这个电路可放进抽屉、保险箱等阴暗放置贵重物品的地方，小偷一旦打开抽屉，便会发出报警，使主人及时警觉。 关键字：光控报警 555 Abstract：The design requirements for the design of an alarm circuit, reach in the light of the conditions of the purpose of warning. This design uses a photoresistor and three transistor combination as the switching circuit, where there is no light conditions, using the photosensitive resistance characteristics of large so that the three transistor in the off state, the alarm circuit is not up to the work voltage and unable to work, in the light of the conditions, photosensitive resistance is reduced, the three transistor is conducted, the alarm circuit to obtain normal voltage, issued a " drop ... ... Du ... ..." Alarm sound, thereby achieving the purpose of alarm. The alarm circuit, through double 555 to two-tone alarm purpose. This circuit can be put into a drawer, a safe and a dark place valuables, the thief once opened the drawer, will then send out the alarm, so that the owner promptly alert. Keywords: alarm 555 Light control
光电报警系统设计
课 程 设 计 报 告
中北大学
课程设计任务书
2012/2013 学 专 院： 业： 学年第 一 学期
信息商务学院 电子信息科学与技术 学 号： 光电报警系统设计 12 月 31 日～ 1 月 18 日 中北大学 王伟 程耀瑜 09050141X13
学 生 姓 名： 郝金风 课程设计题目： 起 迄 日 期： 课程设计地点： 指 导 教 师： 系 主 任：
下达任务书日期:
2012 年
12 月 31 日
课 程 设 计 任 务 书
1．设计目的：
在学习专业基础课和专业课的基础上，主要在电子仪器、微机综合设计与实践、单 片机与 A/D 和 D/A 和光、计、电综合应用等几个方面开展实践活动，巩固所学知识、培 养动手能力。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等） ：
1、了解红外发光二极管与光电二极管的具体应用。 2、了解主动式光电报警系统设计原理，了解锁相环的原理及应用。 3、利用锁相环设计光电报警系统实验 4、 对影响光电探测性能的各种参数进行探讨， 以求最大限度地发挥系统的探测能力。
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、 实物样品等〕 ：
1） 设计说明书符合要求； 2） 相应器件的工作原理及应用； 3） 系统工作原理图； 4） 参考文献原文不少于 3 篇。
课 程 设 计 任 务 书
4．主要参考文献：
? 要求按国标 GB 7714—87《文后参考文献著录规则》书写，例： 1 傅承义，陈运泰，祁贵中.地球物理学基础.北京：科学出版社，1985
（5篇以上）
5．设计成果形式及要求：
设计说明书及相关电路图
6．工作计划及进度：
2012201312 月 31 日 ~1 月 3 日 了解设计题目及熟悉资料 1月 4日 ~1月 7 日 确定各题目要求计算相关参数，确定具体设计方案
1 月 8 日 ~ 1 月 14 日 结合要求具体设计与仿真 1 月 15 日 ~ 1 月 18 日 整理课程设计说明书，答辩或成绩考核
系主任审查意见：
签字： 年 月 日
停电报警器课程设计报告书
设计题目：停电报警器 院系：电气工程系 专业：电子信息工程 年级： 2012 级 姓名：燕 指导教师：黎松奇 西南交通大学峨眉校区 2014年 12月 1日 课程设计任务书
专业电子信息工程姓名燕学号 20128094 开题日期： 2014年 11月10 日完成日期：2014 年 12 月 19日题目：停电报警器 一、设计的目的 在一些场合，必须保证不间断地供电，或停电后必须通知操作者，使其知道已经停电，采取相应的措施。这就需要一个停电报警器，当市电220v正常供电时，报警处于监测状态，当市电220v停电时，马上发出响亮的报警声，提醒人们注意，现在已经停电，从而采取相应的措施。同时停电报警器也可以应用于安防工作，现在，许多不法分子在行不法之事之前都会先切断电源。在一些重要场所，热释电红外传感器电路与停电报警器电路相结合就形成了双重保障，巩固了安防系统。 二、设计的容及要求 本次设计主要是用51单片机来实现，使其在停电能实现报警功能。此次设计 给出停电报警器电路的各个模块电路的设计和所需主要器件的主要参数，并 介绍硬件实现的详细方案，给出本次设计的硬件原理电路图，并分点描述各 模块功能；并给出软件实现的程序流程图，并介绍各模块所要实现的功能。 三、指导教师评语 四、成绩 指导教师 (签章) 年月日
一、组成框图及工作原理 系统组成框图如图1所示，根据系统拟达到的总体功能，将其划分为以下功能模块:主副电源电路、热释电红外传感器电路、停电报警器警铃电路和自动报警器 图1 系统组成图框图 一旦有人入侵、或电源被切断时，与之相应的报警探测器立即向用户端自动报警主机发出报警信号，接到警情事件后，自动报警主机立即进行确认，确认无误后，进行事件的现场声(蜂鸣器)报警。 二、人体热释电红外传感器感 2.1感应器技术 应器技术是信息采集技术的第一步，感应器是将能够感受到的及按规定被测量的按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，其中敏感元件是指感应器中能直接感受或响应被测量(输入量)的部分，转换元件是指感应器中能将敏感元件感受的或响应的感应量转换成适于传输和（或）测量的电信号的部分。 1. 感应器的作用 A、信息的收集。对某种特定要求，需检测目标物的存在状态，把某状态信息转换为数据，对系统或装置的运行状态进行监测。 B、信息数据的交换。把以文字、符号、代码、图形等多种形式记录在纸或胶片上的信nS数据转换成计算机、传真机等易处理的信号数据，或者读出记录
光电探测技术
第一章： 1，光电检测系统的基本组成及各部分的主要作用？ 光源——光学系统——被测对象——光学变换——光电转换——电信号放大与处理[存储，显示，控制] 作用：光学变换：将被测量转换为光参量，有时需要光信号的匹配处理，目的是更好的获得待测量的信息。 电信号放大与处理的作用：存储，显示，控制。 第二章： 1、精密度、准确度、精确度、误差、不确定度的意义、区别。 答：精密度高指偶然误差较小，测量数据比较集中，但系统误差大小不明确； 准确度高指系统误差较小，测量数据的平均值偏离真值较少； 精确度高指偶然误差和系统误差都比较小，测量数值集中在真值附近； 误差=测量结果-真值；不确定度用标准偏差表示。 2、朗伯辐射体的定义？有哪些主要特性？ 答：定义：辐射源各方向的辐亮度不变的辐射源。特性：自然界大多数物体的辐射特性，辐亮度与观察角度无关。 3、光谱响应度、积分响应度、量子效率、NEP、比探测率的定义、单位及物理意义。 答：灵敏度又叫响应度，定义为单位辐射度量产生的电信号量，记作R，电信号可以是电流，称为电流响应度；也可以是电压，称为电压响应度。对应不同辐射度量的响应度用下标来表示。辐射度量测量中，测不同的辐射度量，应当用不同的响应度。 对辐射通量的电流响应度(AW-1 ) 对辐照度的电流响应度(AW-1 m 2 ) E 对辐亮度的电流响应度(AW-1 m 2 Sr)L 量子效率：在单色辐射作用于光电器件时，单位时间产生的的光电子数与入射的光子数之比，为光电器件的量子效率。 NEP：信噪比等于1时所需要的最小输入光信号的功率。单位：W。物理意义：反映探测器理论探测能力的重要指标。 比探测率：定义；物理意义：用单位探测系统带宽和单位探测器面积的噪声电流来衡量探测器的探测能力。 第三章： 1、光源的分类及各种光源的典型例子；相干光源和非相关光源包括哪些？ 答：按照光波在时间、空间上的相位特征，一般将光源分成相干光源和非相干光源；按发光机理可分为：热辐射光源，常用的有：太阳、黑体源、白炽灯，典型军事目标辐射；气体辐射光源，广泛用作摄影光源；固体辐射光源，用于数码、字符和矩阵的显示；激光光源，应用：激光器。相干光源：激光；非相关光源：普通光源。 2、对一个光电检测系统的光源通常都有哪方面要求？ 答：1.波长（光谱）特性2.发光强度（光功率）3.光源稳定性（强度、波长） 3、辐射效率和发光效率的概念及意义 答：在给定λ1～λ2波长范围内，某一辐射源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需比，称为该辐射源在规定光谱范围内的辐射效率；某一光源所发射的光通量与产生这些光通量所需的电功/率之比，就是该光源的发光效率。 4、色温，配光曲线的概念及意义 答：色温：如果辐射源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射出的光的颜色相同，则黑体的
光电式报警器
南昌航空大学 科技学院 课程设计说明书 课程设计名称：电子专业课程设计 课程设计题目：光电式报警器 学院名称：南昌航空大学科技学院信息工程系专业：电子信息工程班级： 学号：姓名： 评分：教师： 20年月日
摘要 随着社会科学技术的迅速发展，报警器的应用非常广泛，在汽车、摩托车报警器，仓库大门，以及家庭保安系统中，几乎无一例外地使用了报警器电路。光电报警器的使用简单，可靠性高，人们在日常生活中可以将光电报警器广泛的利用在很多领域，来提高自己日常生活的安全度。 本文设计了一种光电式报警器，该报警器通过感光器件组成的光电转换电路，可以探测出光线是否被阻挡的信息，并通过把光信号转换成电信号来把这种信息传递至后面的数码显示电路以及声光报警电路以实现控制数码管显示与报警器报警的功能。其中声光报警部分通过555定时器组成的多谐振荡器来控制蜂鸣器发出鸣叫声和发光二极管发出光亮来代替报警效果。整个设计利用了部分数字逻辑电路，能实现在报警过程中同时显示对应路数的功能。且该报警器的设计采用模块化结构，即：光电转换模块、报警模块和显示模块。各单元电路功能结构相对独立，可扩充性强，具有很高的经济利用价值。 关键字：数码显示、光电转换、555定时器、声光报警。
目录 前言 (1) 第一章设计要求与任务 (2) 第二章系统的组成及工作原理 (3) 第三章电路设计 (4) 3.1报警模块 (4) 3.2数字显示模块 (5) 3.3光电转换模块 (6) 第四章实验调试与分析 (7) 结论 (8) 参考文献 (9) 附录一修改后的总设计电路图 (10) 附录二芯片管脚功能图 (11) 附录三元器件清单 (13)
光电技术实验-光电报警(给出发射部分电路)
光电报警系统设计 一、实验目的 1、练习自拟简单的光电报警系统设计实验； 2、对影响光电探测性能的各种参数进行探讨，以求最大限度地发挥系统的探测能力。 二、实验内容 自拟简单的红外光电报警系统。 三、实验仪器 1、红外发射二极管 BT401 1只 2、光敏二极管 2CU2B 1只 3、光电报警系统设计模块 1套 4、连接导线 60 根 5、直流稳压电源 1个 四、实验原理 光电报警系统是一种重要的监视系统，目前其种类已经日益增多。有对飞机、导弹等军事目标入侵进行的报警系统，也有对机场、重要设施或危禁区域防范进行报警的系统。一般说来，被动报警系统的保密性好，但是设备比较复杂；而主动报警系统可以利用特定的调制编码规律，达到一定的保密效果，设备比较简单。 本实验半自拟一个简单的主动报警系统，由图1所示的四个部分组成。 图1 发射系统包括调制电源和红外发射二极管，发射红外调制光。在发射系统和接收系统之间有红外光束警戒线，当警戒线被阻挡时，接收系统发出指示信号，此信号经放大，驱动报警电路发出报警信号。 下面对各部分电路各举一个简单的例子。 1、发射系统：用NE555定时器构成占空比可调的多谐振荡器作调制电源，BT401作为红外发射管。 NE555内部结构原理如下图（2）所示：若不用5脚时，当2脚外加电压小于31 V c （电源 电压）时，比较器2翻转，导致RS 触发器翻转，管脚3输出高电平。同时晶体管Q 截止，使脚7内部开路。当6脚外加电压高于 3 2V c 时，比较器1翻转，导致RS 触发器翻回，管脚 3输出低电平。同时晶体管Q 导通，使脚7内部近似接地。若管脚5外加比较电压，则NE555在外加比较电压下工作。比较器1或比较器2的翻转阈电平由管脚5外加比较电压在电阻R 上的分压决定。 图（3）给出了由NE555构成占空比可调的多谐振荡器的参考电路。
光电探测器 入门详细解析
光电探测器 摘要 本文研究了近期崛起的高科技新秀：光电探测器。本文从光电探测器的分类、原理、主要参数、典型产品与应用、前景市场等方面简单介绍了光电探测器，使大家对光电探测器有一个初步的理解。了解光电探测材料的原理不仅有利于选择正确适宜的光电探测材料，而且对研发新的光电探测器有所帮助 一、简单介绍引入 光电探测器是指一类当有辐射照射在表面时，性质会发生各种变化的材料。光电探测器能把辐射信号转换为电信号。辐射信号所携带的信息有：光强分布、温度分布、光谱能量分布、辐射通量等，其进过电子线路处理后可供分析、记录、储存和显示，从而进行探测。 光电探测器的发展历史： 1826年，热电偶探测器→1880，金属薄膜测辐射计→1946，热敏电阻→20世纪50年代，热释电探测器→20世纪60年代，三元合金光探测器→20世纪70年代，光子牵引探测器→20世纪80年代，量子阱探测器→近年来，阵列光电探测器、电荷耦合器件（CCD） 这个被誉为“现代火眼金睛”的光电探测材料无论在经济、生活还是军事方面，都有着不可或缺的作用。 二、光电探测材料的分类。 由于器件对辐射响应的方式不一样，以此可将光电探测器分为两大类，分别是光 1
子探测器和热探测器。 ○1光子探测器：光子，是光的最小能量量子。单光子探测技术，是近些年刚刚起步的一种新式光电探测技术，其原理是利用新式光电效应，可对入射的单个光子进行计数，以实现对极微弱目标信号的探测。光子计数也就是光电子计数，是微弱光（低于10－14W）信号探测中的一种新技术。 ○2利用光热效应制作的元件叫做热探测器，同时也叫热电探测器。（光热效应指的是当材料受光照射后，光子能量会同晶格相互作用，振动变得剧烈，温度逐渐升高，由于温度的变化，而逐渐造成物质的电学特性变化）。 若将光电探测器按其他种类分类，则 按应用分类：金属探测器，非成像探测器（多为四成像探测器），成像探测器（摄像管等）。 按波段分类：红外光探测器（硫化铅光电探测器），可见光探测器（硫化镉、硒化镉光敏电阻），紫外光探测器。 2
光电式报警器 (2)
光电式报警器 (2)
光电报警器 摘要：本文设计了一种光电式报警器，该报警器通过感光器件把光信号转换成电信号，控制数码管的显示以及报警电路。利用了部分数字逻辑电路，实现能在报警过程中实现对应路数的显示功能。该报警器的设计 采用模块化结构，有三个模块即光电转换模块、定时模块以及显示模块。 键词：光耦，或门，555多谐振荡，光电转换，声光报警 本次课程设计的题目是“光电报警器”。光 电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模 拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。 1 基本设计 1.1基本设计要求 1.设计双光路结构，当任一光路被遮挡时，报警器发出间歇式声光报警。 2.数码管显示被遮挡的路数，无遮挡时数码管显0，1路被遮挡时数码管显1，2路被遮挡时数码管显2，同时被遮挡时数码管显3。 3．电压为5V。 参考元件：光耦（H92B4）对管，555，74LS32，CD4543，数码管，蜂鸣器，发光二极管。 1.2 提高要求 1.设计两位数码显示计数器，对报警的次数
计数，并且数码显示。 2.具有清零功能。 3.电压为5V 。 参考元件：74160, CD4511, 数码管，按键开关， 二极管（IN4148）。 2、 基本设计电路原理 2.1系统工作原理及其组成 本设计首先接通电源通过光耦将光信 号转化成电信号。输出的信号通过CD4543译码器 使共阳数码管显示不同的数字，通过74LS32或门 驱动555定时器构成的多谐振荡电路，使蜂鸣器和 发光二极管发出间歇式声光报警。 2.2设计方案比较和选择 方案一：接通电源通过对管的发送和接收，输 出高低电平，通过CD4511译码器使LED 显示不同 的数字，再由74LS32或门和555多谐振荡器来实 现有选择的间歇式光电报警器。 图2.2.1 光 控电光控电显示 译数码显 触发信多谐振声光 报
光电报警器报告
光电报警器报告 Prepared on 22 November 2020
河南城建学院 电子技术基础课程设计报告 光电报警器 姓名 000000 学号 0000000 专业班级 000000 指导教师 000000 所在院系电气与信息工程学院 2014年6月17日
摘要 本文设计了一种光电式报警器，该报警器通过感光器件把光信号转换成电信号，控制数码管的显示以及报警电路。利用了部分数字逻辑电路，实现能在报警过程中实现对应路数的显示功能。该报警器的设计采用模块化结构，有三个模块即光电转换模块、数码显示模块以及声光报警模块组成。各模块功能独立，可扩充性强，很有经济利用价值。 光电报警器的使用简单，可靠性高，人们在日常生活中可以将光电报警器广泛的利用在很多领域，来提高自己日常生活的安全度。 关键词：光耦，或门，555多谐振荡，光电转换，声光报警
目录 前言 (1) 第1章基本原理与总体设计 (2) 光电报警器的总体设计 (2) 光电报警器原理介绍 (2) 第2章光电报警器电路设计 (4) 光电转换模块设计 (4) 报警模块设计 (5) 数字显示模块设计 (7) 蜂鸣器的结构设计 (8) 实验总结 (9) 参考文献 (10)
前言 随着社会科学技术的迅速发展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点。而且安全性能也不是很好。光电报警就很好的改善了这点。如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用。 本文设计了一种光电式报警器，首先接通电源使光耦导通，通过CD4511译码器使LED显示不同的数字，通过74LS32或门与555定时器构成的多谐振荡电路来实现有选择的间歇式光电报警器。当光路未被挡住时，光耦输出低电平，通过CD4511使LED显0，当第一路光被挡住时，光耦输出高电平，通过CD4511使LED显1，当第二路光被挡住时，也是光耦输出高电平，通过CD4511使LED 显2，当两路都被当时，与上面同样的道理使LED显3，其中当两路信号有任意一路输出为高时，通过74LS32或门，由555构成的多谐振荡器处于工作状态发出间歇式声光报警功能器。这种报警器不仅在视觉上给人以清晰明了的提示，而且在声音上也给人以提醒，达到了一举两得的功效，很有实用价值。