光电测量系统设计报告
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。
（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。
光电实训设计报告
一、摘要本报告主要针对光电实训设计，以LED光源为基础，通过光电传感器的应用，实现光强度的实时检测与调节。
报告详细阐述了设计背景、设计目标、设计方案、实验过程及结果分析等内容。
二、引言随着科技的不断发展，光电技术在各个领域得到了广泛应用。
光电传感器作为一种重要的光电转换元件，能够将光信号转换为电信号，实现光强度的实时检测与调节。
本实训旨在通过设计一个基于光电传感器的光强度调节系统，提高光强度检测与调节的精度和稳定性。
三、设计背景及意义1. 设计背景随着LED技术的不断发展，LED光源因其具有高亮度、低功耗、长寿命等优点，逐渐取代传统光源。
然而，在实际应用中，LED光源的亮度调节成为一个难题。
为此，本实训设计旨在通过光电传感器的应用，实现LED光源的实时检测与调节。
2. 设计意义（1）提高LED光源亮度调节的精度和稳定性；（2）丰富光电传感器的应用领域；（3）培养学生的实践能力和创新精神。
四、设计目标1. 设计一个基于光电传感器的LED光源亮度调节系统；2. 实现光强度的实时检测与调节；3. 系统具有稳定的性能和良好的抗干扰能力。
五、设计方案1. 硬件设计（1）光电传感器：选用光敏电阻作为光电传感器，用于检测光强度；（2）微控制器：选用STC89C52RC单片机作为主控芯片，实现光强度的实时检测与调节；（3）驱动电路：设计LED驱动电路，实现LED光源的亮度调节；（4）显示模块：采用数码管显示当前光强度和调节结果。
2. 软件设计（1）主程序：实现光强度的实时检测、亮度调节、数据显示等功能；（2）中断程序：实现光强度检测中断，实时调整LED亮度；（3）子程序：实现按键控制、数据显示等功能。
六、实验过程及结果分析1. 实验过程（1）搭建实验平台，包括LED光源、光电传感器、微控制器、驱动电路、显示模块等；（2）编写程序，实现光强度的实时检测与调节；（3）调试程序，确保系统稳定运行；（4）测试系统性能，包括光强度检测精度、亮度调节范围、抗干扰能力等。
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。
光电式几何量测量系统设计的开题报告
光电式几何量测量系统设计的开题报告一、研究背景随着工业自动化程度的不断提高，光学呈现出非常广阔的应用前景。
光电式几何量测量系统就是在光电二次转换原理的基础上，利用图像处理技术，通过光学系统采集图像，并进而测定物体的尺寸、形状等几何特征的仪器。
目前光电式几何量测量系统已被广泛应用于机械加工、汽车制造、数码产品、精密仪器等领域。
由于其高精度、高速度、高效率等特点，光电式几何量测量系统已成为当今高精度测量领域必不可少的工具之一。
因此，进一步研究和开发光电式几何量测量系统，对促进我国高精度测量技术的发展，提高我国制造业的水平，具有非常重要的意义。
二、研究目标本次研究旨在设计一种基于光电转换原理的几何量测量系统，实现对物体的尺寸、形状等几何特征的自动化测量与分析，为高精度测量技术的进一步研究和应用提供技术支持。
具体研究目标包括：1. 建立一套完整的光电式几何量测量系统的硬件设计方案，包括光源、光路、摄像机、图像采集卡等组成部分。
2. 通过算法设计，实现对物体的尺寸、形状等几何特征的自动化测量与分析，并对测量结果进行精度评估。
3. 完善系统的实时性和稳定性，提高系统的准确性和可靠性。
三、研究内容及方法1. 光学系统硬件设计首先，通过对光学实验及文献调研，确定合适的光源、滤光片、透镜、摄像机及图像采集卡等硬件设备，并搭建光学系统；其次，对于测量目标，设计合适的照明方案和光路方案，实现对图像的高清晰度、高亮度、高对比度采集和重构。
2. 算法设计与实现根据光学测量系统的特点和物体的几何特征，选用合适的算法对图像进行处理和分析，实现对物体的长度、宽度、面积、圆度等几何参数的测量与分析。
3. 系统实时性和稳定性优化为了提高系统的实时性和稳定性，采取适当的措施，在硬件设计和算法实现上进行优化，降低系统的误差率和滞后率，提高系统对环境变化的抵抗能力。
四、研究预期成果本次研究预期实现了一套基于光电转换原理的几何量测量系统，该系统的主要特点包括：1. 精度高，能够实现对物体的高精度、高速度、高效率测量和分析。
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。
- 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 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
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
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
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
（2）待测表面呈微凸球面或微凹球面
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
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：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。