光电测量系统设计报告
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。
光电脉搏测量仪
光电脉搏测量仪设计报告一、设计意义从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临Array床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。
目前医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟脉搏数，方法是用手按在病人腕部的动脉上，根据脉搏的跳动进行计数。
为了节省时间，一般不会作1分钟的测量，通常是测量10秒钟时间内心跳的数，再把结果乘以6即得到每分钟的心跳数，即使这样做还是比较费时，而且精度也不高，因此，需要有使用更加方便，测量精度更高的设备。
二、关键技术脉搏检测中关键技术是传感器的设计与传感器输出的微弱信号提取问题, 本文设计的脉搏波检测系统以光电检测技术为基础，并采用了脉冲振幅光调制技术消除周围杂散光、暗电流等各种干扰的影响。
并利用过采样技术和数字滤波等数字信号处理方法，代替实现模拟电路中的放大滤波电路的功能。
本系统模拟电路简单，由ADC841芯片实现脉搏信号采集，信号处理和脉搏次数的计算等功能，因此体积小，功耗低，系统稳定性高。
本系统可实现脉搏波的实时存储并可实现与上位机(PC机)的实时通讯, 因此可作为多参数病人中心监护系统的一个模块完成心率检测和脉搏波形显示。
三、硬件设计3.1 设计框图光电脉搏测量仪是利用光电传感器作为变换原件，把采集到的用于检测脉搏跳动的红外光转换成电信号，用电子仪表进行测量和显示的装置。
本系统的组成包括光电传感器、信号处理、单片机电路、数码显示、电源等部分。
脉搏测量仪硬件框图如图1所示。
当手指放在红外线发射二极管和接收三极管中间，随着心脏的跳动，血管中血液的流量将发生变换。
由于手指放在光的传递路径中，血管中血液饱和程度的变化将引起光的强度发生变化，因此和心跳的节拍相对应，红外接收三极管的电流也跟着改变，这就导致红外接收三极管输出脉冲信号。
该信号经放大、滤波、整形后输出，输出的脉冲信号作为单片机的外部中断信号。
单片机电路对输入的脉冲信号进行计算处理后把结果送到数码管显示。
3.2脉搏信号采集与放大整形目前脉搏波检测系统有以下几种检测方法：光电容积脉搏波法、液体耦合腔脉搏传感器、压阻式脉搏传感器以及应变式脉搏传感器。
光电设计实验报告
光电设计实验报告光电系统设计学号：130402152姓名：仲路铭⽇期：17.1.2第⼀章单⾊仪的研究1. 系统介绍本次课程采⽤WDG系列精密光栅单⾊仪。
它是⼀种能获得单⾊辐射的⾼性能仪器，可以测各种辐射源的光谱分布、探测器的光谱灵敏度、发光材料及光学薄膜的光谱特性等。
整台仪器包括单⾊仪主体和微机控制系统，单⾊仪主体上层为光学系统，下层是机械系统。
单⾊仪外观图1.12. 光学原理图1.2 为光学系统图。
进⼊⼊射狭缝S1的光线经准直镜M1，变为平⾏光。
由闪耀光栅G⾊散，经聚焦物镜M2从出射狭缝S2射出单⾊光。
3. 机械系统机械系统的功能是实现波长扫描，波长显⽰，并未微机系统提供控制信号。
转动光栅可以在出射狭缝处得到不同波长的单⾊辐射，为了实现波长线性指⽰，本仪器采⽤带有初始⾓的正弦机构。
在微机控制下步进电机经连轴节驱动正弦机构，进⾏⾃动扫描。
波长原点向计算机提供波长原点信号，仪器找到波长原点后，显⽰波长值为“0”，并停机待命。
在扫描过程中，正弦机构上的微动开关向计算机提供保护信号，使仪器扫描⾄终点或反扫描⾄起点能⾃动停机。
光栅转动⾓与丝杆副运动距离的关系4. 微机系统单⾊仪在微机控制下，实现⾃动扫描、数据采集和数据处理。
计算机通过接⼝及驱动器控制单⾊仪内的扫描电机和滤光⽚的动作，实现波长扫描和波长计数。
单⾊仪给出的光谱信号，经过接收器、放⼤器和A/D变换器，由接⼝送⼊计算机，数据处理后，分别由显⽰器显⽰、打印机记录或者外存储器存储。
5. 单⾊仪实验实验步骤：（1）调试仪器（2）⾃动检测（3）内部优化（4）系统运⾏（5）扫描出图6. 实验结果并分析有四个波长不同的光波7.实验遇到问题及解决⽅法调试没有达到设备运⾏的要求，需要调节⼊射光⼝的⼤⼩，调节⼊射光的强度，来达到设备运⾏的要求。
第⼆章Zemax 光路仿真及相关计算实验⽬标：使⽤Zemax软件设计⼀个⼊射狭缝和出射狭缝宽度均为2mm，两反射⼝径为100mm，闪耀光栅⼝径为150mm，光⼊射经平⾯镜反射到光栅的光程与光从光栅反射再经平⾯反射镜反射到出射狭缝的光程相等且为500mm，并⽤多重结构实现闪耀光栅光线的追迹。
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**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10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。
关键词：80c51单片机、红外发光二极管、晶振目录1、绪论 (7)2、红外遥控器 (8)2.1、基本原理及应用 (8)2.2、红外遥控发射部分 (9)2.3、红外遥控接收部分 (11)2.4、系统设计 (12)3、设计思路 (13)4、设计成果展示 (14)5、总结 (15)6、参考文献： (15)附录1： (16)1、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。
它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。
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。
最新光电实验报告.
最新光电实验报告.
在本次光电实验中，我们探究了光电效应的基本原理及其在现代科技中的应用。
实验的主要目的是验证爱因斯坦的光电效应理论，并测量光电子的动能与入射光频率之间的关系。
实验开始前，我们首先搭建了光电实验装置，包括光电管、光源、电压源和电流计。
光电管内部涂有高灵敏度的光电材料，能够将入射光子的能量转换为电子的动能。
光源选用了一系列不同波长的单色光，以便我们能够观察不同频率光对光电效应的影响。
实验过程中，我们调整了光源的强度和电压源的偏压，记录了不同条件下的电流计读数。
通过改变入射光的频率，并保持其他条件不变，我们得到了一系列的电流-电压（I-V）特性曲线。
数据分析阶段，我们将实验数据与爱因斯坦的光电效应公式进行了对比。
根据公式，光电子的最大动能应与入射光的频率成正比，与光强度无关。
我们的实验结果与理论预测相符，证明了光电效应的量子性质。
此外，我们还观察到，在一定的偏压下，电流随光强度的增加而增加，这表明了光电效应的饱和现象。
在实验的最后部分，我们探讨了光电效应在实际应用中的潜力，例如在太阳能电池和光电探测器中的作用。
我们还讨论了如何通过改进光电材料和设计来提高光电转换效率。
总结来说，本次实验不仅加深了我们对光电效应理论的理解，而且通过实践操作提高了我们的实验技能。
通过分析和讨论，我们也对光电技术的未来发展趋势有了更清晰的认识。
光电测量系统设计报告
光电测量系统设计报告一、引言近年来，光电测量技术在各个领域中得到了广泛的应用和发展。
光电测量系统是一种用于测量光的强度、波长、光谱、光色度等参数的仪器设备。
光电测量系统在光学、电子、材料等领域中有着重要的用途，本报告旨在设计一种基于XYZ色度标准的光电测量系统。
二、设计原理XYZ色度标准是一种广泛应用的颜色空间，它可以将任意颜色转化为线性变换下的三个刺激值。
光电测量系统基于XYZ色度标准的设计主要包括光源、光谱分析仪、光电传感器和数据处理部分。
1.光源：选择高质量的白色LED作为光源，保证光线的稳定性和均匀性。
2.光谱分析仪：采用高分辨率的光谱分析仪，可以准确地分析光源的光谱，并提供基于XYZ色度标准的光谱数据。
3.光电传感器：选择高灵敏度、宽动态范围的光电传感器，可将光信号转换为电信号，并提供给数据处理部分进行处理。
4.数据处理：利用计算机进行数据处理，根据XYZ色度标准进行色度计算，并将结果显示在计算机屏幕上。
三、系统设计与实施1.硬件设计：(1)光源：选择白色LED光源，通过特殊的光学配置保证光线均匀分布，并通过反馈控制保持光源的稳定性。
(2)光谱分析仪：选择高分辨率光谱分析仪，可以快速获取光谱信息，并将光谱数据传输给计算机。
(3)光电传感器：选择高灵敏度、宽动态范围的光电传感器，可以准确地转换光信号为电信号，并传输给计算机。
(4)数据处理部分：利用计算机进行数据处理，设计合适的算法来实现XYZ色度计算，并将结果通过界面显示出来。
2.软件设计：(1)数据采集：通过光谱分析仪和光电传感器实时获取光谱和光强度数据，并传输给计算机。
(2)数据处理：将光谱数据和光强度数据进行处理，基于XYZ色度标准计算RGB刺激值，并将结果转化为色度坐标。
(3)结果显示：将色度坐标显示在界面上，同时提供保存数据的功能，方便后续分析。
四、系统测试与验证进行系统的测试与验证是确保系统设计能够正确实施的重要步骤。
1.灯光源测试：测试光源的稳定性和均匀性，确保在测量过程中光源的参数保持不变。
偏振导航光电测试系统设计与实验分析的开题报告
偏振导航光电测试系统设计与实验分析的开题报告题目：偏振导航光电测试系统设计与实验分析一、选题背景随着航空航天技术的不断发展，对于导航系统的要求越来越高。
在光电导航系统中，偏振技术被广泛应用。
偏振导航技术可以通过对光波的偏振状态进行测量和分析来确定飞行器的位置、速度和姿态等信息，具有精度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点。
因此，设计一种高精度的偏振导航光电测试系统，对于提高光电导航系统的稳定性和精度，具有重要意义。
二、研究目的本研究旨在设计一种高精度的偏振导航光电测试系统，通过对光波的偏振状态进行测量和分析，实现飞行器的位置、速度和姿态等信息的确定。
主要研究内容包括：1. 偏振技术的原理及在光电导航中的应用。
2. 偏振导航光电测试系统的设计和实现，包括硬件和软件设计。
3. 基于该系统的实验研究，对其性能进行验证和分析。
三、研究内容和方法1. 偏振技术的原理及在光电导航中的应用介绍偏振技术的原理和基本概念，探讨其在光电导航中的应用，分析其优势和局限性。
2. 偏振导航光电测试系统的设计和实现根据光学原理和偏振技术的实现方式，设计偏振导航光电测试系统，包括硬件和软件设计。
其中，硬件部分主要涉及光路设计、光电检测器、信息采集和处理器等；软件部分主要包括信号处理、数据分析和算法设计等。
3. 基于该系统的实验研究在实验室中搭建系统，对该系统进行性能测试和实验研究。
主要包括：光电探测器的灵敏度检测、光学偏振器的精度测试、光路的校准、系统输出的精度测试等。
在此基础上，通过实验数据的分析和处理，对系统进行性能验证和分析。
四、研究预期成果1. 设计并实现了一种高精度的偏振导航光电测试系统。
2. 对偏振技术在光电导航中的应用进行了探讨和分析，揭示了其优点和局限性。
3. 基于该系统进行了实验研究，对该系统的性能进行了分析和验证。
提出了可能的优化方案，为进一步提高偏振导航光电测试系统的精度和稳定性提供了基础和参考。
五、进度安排1. 第一阶段：2022年3月-2022年5月，完成偏振技术的原理探讨和系统设计的初步方案。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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·(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瓷上。
光在腔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。
老师为我们自由式发挥创造了条件。