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（目测）。

2．将±15V直流稳压电源接入应变传感器实验模块，将Rw3调节到最小，短接差动放大器的两个输入端Ui，调节Rw4使Uo2输出为0（Uo2接直流电压表2V档）。

3．按图40-3接线，磁阻传感器的三根引线红色接1，蓝色接2，黑色接3，MR1、MR2与R6、R7构成一个电桥，电桥输出接差动放大器输入Ui，调节Rw1，使模块输出Uo2输出为正，且最小（若输出最小值始终为负，可掉换MR1和MR2的位置）；输出Uo2接频率/转速表。

图40-3

4．打开实验台电源开关，用不同的电源驱动转动源转动，记录不同驱动电压对应的转速，填入下表，同时可通过示波器观察光电传感器的输出波形。 驱动电压V(V) 4v 转速n(rpm) 五、实验报告

根据实验所的的数据作转动源输入输出(V-rpm)曲线

6v 8v 10v 12v 16v 20v 24v 实验四十一 光敏电阻特性测试实验

一、实验目的

了解光敏电阻的基本原理和特性。 二、实验设备

光电传感器实验模块、直流稳压电源、恒流源、万用表 三、实验原理

光敏电阻的工作原理是基于光电导效应。在无光照时，光敏电阻具有很高的阻值，在有光照时，当光子的能量大于材料的禁带宽度，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，激发出电子

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——空穴对，使电阻降低；入射光愈强，激发出的电子——空穴对越多，电阻值越低；光照停止后，自由电子与空穴复合，导电性能下降，电阻恢复原值。光敏电阻通常是用半导体材料CdS或CdSe等制成，图39-1为光敏电阻的原理结构，它是由涂于玻璃底板上的一薄层半导体物质构成，半导体上装有梳状电极。由于存在非线性，因此光敏电阻一般用在控制电路中，不适用作测量元件。

发光二极管输出光功率P与驱动电流I的关系由下式确定：

P=ηEpI/e

其中，η为发光效率，Ep为光子能量，e为电子电荷常数。 输出光功率与驱动电流呈线性关系，因此本实验用一个

驱动电流可调的红色超高亮度发光二极管作为实验用光源。图41-1 光敏电阻原理结构图 四、实验内容与步骤

1、光敏电阻置于光电传感器模块上的暗盒内，其两个引脚引出到面板上。暗盒的另一端装有发光二极管，通过驱动电流控制暗盒内的光照度。

2、连接实验台恒流源输出到光电传感器模块驱动LED，电流大小通过直流毫安表内侧检测，用万用表的欧姆档测量光敏电阻阻值。

3、开启实验台电源，通过改变LED的驱动电流，按下表调节驱动电流的大小，并将光敏电阻阻值记录下来。

光敏电阻与输入光信号强度关系特性测定 I (cd) RG (Ω) 五、实验报告

1、根据实验数据，做RG-I曲线。

实验四十二 声波传感器实验

一、实验目的

了解声波传感器的原理。 二、实验仪器

光电传感器实验模块 三、实验原理

利用声波在声场中的物理特性和种种效应而研制的声波传感器，能将声音信号转换成电信号。它的工作原理是当膜片受到声波的压力，并随着压力的大小和频率的不同而振动时，膜片极板之间的电容量就发生变化。与此同时，极板上的电荷随之变化，从而使电路中的电流也相应变化，负载电阻上也就有相应的电压输出，从而完成了声电转换。其结构如下图所示。

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图42-1 声波传感器结构图

声波－电信号的转换原理图如下：

图42-2 声波－电信号转换原理图

声波信号经声波传感器BM拾取后，由于R2的偏置使Q4仍处于截止状态，Q2有很强的音频信号输出，可以用示波器观察。 四、实验内容与步骤

1、声波传感器置于光电传感器模块上。

2、打开实验台电源，将+15V电源接入传感器应用实验模块。 3、说话或者敲击桌面发出声音，用示波器观察Uo输出信号。

4、调节Rw，改变系统的灵敏度，重复步骤3观察实验现象有什么不同。 五、实验报告

记录观察到的信号波形，分析声波信号特征

实验四十三 光敏电阻应用——声光双控LED实验

一、实验目的

了解光敏电阻和声波传感器的原理与应用。 二、实验仪器

光电传感器实验模块、恒流源 三、实验原理

利用声波在声场中的物理特性和种种效应而研制的声波传感器，能将声音信号转换成电信号。它的工作原理是当膜片受到声波的压力，并随着压力的大小和频率的不同而振动时，膜片极

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板之间的电容量就发生变化。与此同时，极板上的电荷随之变化，从而使电路中的电流也相应变化，负载电阻上也就有相应的电压输出，从而完成了声电转换。

光敏电阻的工作原理是基于光电导效应。在无光照时，光敏电阻具有很高的阻值，在有光照时，电阻率降低；入射光愈强，电阻值越低；光照停止后，自由电子与空穴复合，导电性能下降，电阻恢复原值。

利用这两种传感器组成的声光检测系统在安防，楼宇等领域有着广泛的应用。本实验模拟楼道灯的声光双控系统，实验原理图如下：

图43-1 声光双控LED原理图

光敏电阻RG处于光照环境时，RG为低电阻，Q4截止，LED1不亮；光敏电阻RG无光照时，RG为高阻抗，由于R2的偏置使Q4仍处于截止状态；此时若有声波信号经声波传感器BM拾取，Q3有很强的音频信号输入，使Q4处于饱和状态，Q5也处于饱和状态，LED1亮，同时对C3充电，使LED1延时10S左右熄灭。 四、实验内容与步骤

1、光敏电阻置于光电传感器模块上的暗盒内，其两个引脚引出到面板上。通过实验导线将光敏电阻接到声光双控LED电路的RG两端。

2、打开实验台电源，将+15V电源接入传感器应用实验模块。

3、0～20mA恒流源接LED两端，调节LED驱动电流改变暗盒内的光照强度，说话或者敲击桌面发出声音，观察LED1的状态。

4、调节Rw，改变系统的灵敏度，重复步骤3观察实验现象有什么不同。 五、实验报告

根据观察到的实验现象，思考小区楼道灯的工作原理。

实验四十四 硅光电池特性测试实验

一、实验目的

了解光敏二极管的原理和特性。 二、实验仪器

光电传感器实验模块、恒流源、直流稳压电源、数显单元、万用表 三、实验原理

光电二极管主要是利用物质的光电效应，即当物质在一定频率的照射下，释放出光电子的现

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象。当光照射半导体材料的表面时，会被这些材料内的电子所吸收，如果光子的能量足够大，吸收光子后的电子可挣脱原子的束缚而溢出材料表面，这种电子称为光电子，这种现象称为光电子发射，又称为外光电效应。当外加偏置电压与结内电场方向一致，PN结及其附近被光照射时，就会产生载流子（即电子-空穴对）。结区内的电子-空穴对在势垒区电场的作用下，电子被拉向N区，空穴被拉向P区而形成光电流。当入射光强度变化时，光生载流子的浓度及通过外回路的光电流也随之发生相应的变化。这种变化在入射光强度很大的动态范围内仍能保持线性关系。

当没有光照射时，光电二极管相当于普通的二极管。其伏安特性是

?I?Is(ekT?1)?Is?exp?eV??eV??1??? ?kT??

式中I为流过二极管的总电流,Is为反向饱和电流，e为电子电荷，k为玻耳兹曼常量，T为工 作绝对温度，V为加在二极管两端的电压。对于外加正向电压，I随V指数增长，称为正向电流；

当外加电压反向时，在反向击穿电压之内，反向饱和电流基本上是个常数。

当有光照时，流过PN结两端的电流可由下确定：

???eV?I?Is(ekT?1)?Ip?Is?exp???1? ?Ip ?kT???eV式中I为流过光电二极管的总电流,Is为反向饱和电流，V为PN结两端电压，T为工作绝对温度，Ip为产生的反向光电流，S为电流灵敏度，P为入射光功率。从式中可以看到，当光电二极管处于零偏时，V=0，流过PN结的电流I=Ip；当光电二极管处于负偏时（在本实验中取V=-4V），流过PN结的电流I=Ip-Is。因此，当光电二极管用作光电转换器时，必须处于零偏或负偏状态。

图44-1 光电二极管光电信号接收框图

上图是光电二极管光电信号接收端的工作原理框图，光电二极管把接收到的光信号转变为与之成正比的电流信号，再经I/V转换模块把光电流信号转换成与之成正比的电压信号。 四、实验内容与步骤

1、光敏二极管置于光电传感器模块上的暗盒内，其两个引脚引到面板上。通过实验导线将光电二极管接到光电流/电压转换电路的VD两端、光电流/电压转换输出接直流电压表20V档。

2、打开实验台电源，将+15V电源接入传感器应用实验模块。将光电二极管“+”极接地或者-15V。

3、0～20mA恒流源接LED两端，调节LED驱动电流改变暗盒内的光照强度。记录光电流/电

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