光源傳輸調制探測成像顯示實驗系統

MXY9017 光源傳輸調制探測成像顯示實驗系統

一、 產品介紹

MXY9017 光源傳輸調制探測成像顯示實驗系統是針對光電子信息工程學科而設計打造的一整套光電系統，涵蓋了光源、傳輸、調制、探測、成像、存儲、顯示等多個光電領域技術，讓學生真正了解每個環節的知識點、重點和難點。同時此系統采用開放式教學實驗方式，學生可以利用系統自行設計、搭建、調試各種光學系統、光源驅動電路、傳輸系統、光電轉換系統、光電傳感器的特性測量電路、探測電路、應用電路、光電顯示系統等，完成各種關于光電技術方面的應用開發設計，從各方面提高學生的動腦動手能力及創新意識，幫助高校培養光電技術人才。

此系統由光學導軌系統、數字儀表系統、開放式電路搭建系統、線/面陣CCD相機的原理與應用及數據采集系統、計算機系統、線/面陣CCD相機數據采集軟件等部分構成，系統配備各種電源接口及0-200V高壓可調電源和0-12V 低壓可調電源，可為學生搭建各種實驗電路提供電源。

1、光學導軌系統

光學導軌為鋁制型材，可利用可調滑塊、光電器件、實驗裝置及開放式電路搭建系統搭建出光源驅動電路、傳輸系統、光電轉換系統、光電傳感器的特性測量電路、探測電路、應用電路、光電顯示系統等，并與儀器內部的數據采集系統相結合完成各種實驗系統。

2、數字儀表系統

系統提供3塊數字電壓表（四位半），3塊數字電流表（四位半）和1塊自動更換量程的數字照度計，這些數字儀表可以應用在電路中進行各種電路參數的測量。并且系統配備過流保護裝置，防止學生實驗過程中短路造成電流過大引起儀表系統的損壞。

3、開放式電路搭建系統

此系統還配備各種電阻、電容、可調電位器、二極管、三極管、集成運算放大器、光電耦合器件和現場可編程邏輯器件（CPLD）等電子元器件以及搭建各種實驗系統所需要的系統組件。

4、線/面陣CCD相機的原理與應用及數據采集輸入輸出端口

系統面板上安裝有線/面陣CCD相機的原理與應用及數據采集輸入/輸出端口，輸入端口與系統內部的線陣CCD相機的數據采集卡與面陣CCD圖像傳感器的數據采集卡構成一整套數據采集系統，通過USB總線接入計算機，完成各種測量、振動、掃描及各種圖像采集與處理等功能軟件的開發與設計工作。輸出端口提供線/面陣相機的數字驅動信號及模擬輸出信號，學生可以通過示波器對這些信號進行觀察，從而了解線/面陣CCD的工作原理與應用，進而通過CPLD進行開發設計，提高學生動腦能力。

4、計算機功能軟件

系統配備有各種功能軟件，包括線陣CCD尺寸測量、角度測量、位移測量、條碼識別、圖像掃描軟件，面陣CCD邊緣與輪廓檢測、物體的尺寸測量、圖像的點運算、圖像的幾何變換、圖像采集與參數設置、投影與差影圖像分析、圖像的濾波與增強、形態學處理、旋轉與縮放、顏色識別與變換等圖像處理軟件。不但提供DEMO演示軟件還提供SDK軟件開發包，供學生進行二次開發。

主機尺寸：700mm× 550mm×280mm，重量：24 kg，導軌長度：700mm；

二、教學目的

1、了解并掌握各種光源的特性、原理和應用；

2、了解并掌握光纖的傳感及應用；

3、了解并掌握各種光電傳感器的工作原理、參數測量、變換電路、處理電路以及在各領域中的應用電路；

4、了解并掌握線陣CCD的原理、驅動、特性及其應用；

5、了解并掌握面陣CCD的原理、驅動、特性及其應用；

6、了解CPLD的應用開發技術；

7、了解并掌握各種顯示器件的顯示原理、驅動及其應用；

6、培養學生動腦動手能力及創新意識；

三、配置內容

1、光源

  1、發光二極管R、G、B、W四色各1只；

  2、1W紅光LED1只；

  3、3W全色LED2只；  

  4、白色遠心照明光源1只；

  5、650nm點型3mw半導體激光器1只；

  6、650nm光纖激光器1只；

2、光電傳感器件

  1、光電二極管2只；

  2、光電三極管2只；

  3、光敏電阻2只；

  4、硅光電池1只；

  5、光電耦合器件1只；

  6、PIN光電二極管1只；

  7、雪崩光電二極管（APD）1只；

  8、太陽能電池板2塊；

  9、熱釋電傳感器2只；

  10、四象限位置傳感器1只；

  11、顏色傳感器1只；

  12、紅外ti溫傳感器1只；

  13、數字溫度傳感器1只；

  14、對射式光電耦合器件1只；

  15、反射式光電耦合器件1只；

  16、光電測距傳感器1只；

  17、光電池（帶濾光片，用于探測光纖激光器）1只；

  18、面陣CCD傳感器1只；

  19、PSD位移傳感器1只；

  20、光纖溫度傳感器1只；

  21、光纖壓力傳感器1只；

  22、指紋識別模塊1只；

  23、光纖跳線3根；

  24、對射式光纖傳感器1根；

  25、反射式光纖傳感器1根；

3、系統實驗裝置

  1、LED光源安裝裝置2支；

  2、光電器件安裝裝置3件；

  3、照度計探頭1件；

  4、熱釋電實驗裝置1件；

  5、PSD實驗裝置1件；

  6、紅外遙控器1件；

  7、四象限實驗裝置1件；

  8、光電耦合實驗裝置1件；

  9、光纖固定裝置2件；

  10、傳感光纖固定裝置1件；

  11、光電探測裝置1套；

  12、光纖微彎調制器1套；

  13、光纖溫度測量裝置1套；

  14、光纖液位測量裝置1套；

  15、光纖壓力測量裝置1套；

  16、導光照明裝置1件；

  17、彩色面陣CCD圖像采集卡1塊；

  18、面陣CCD圖像采集標準圖片及夾持裝置1套；  

  19、像屏1件；

4、夾持器具配置

  1、可調滑塊4個；

  2、支撐桿4個；

  3、一維調整架2個；

  4、一維底座2個；

  5、二維調整架1個；

  6、干板架1只；

5、連接線配置

  1、300mm連接線40根；

  2、500mm連接線10根；

  3、面陣CCD相機連接電纜線1根；

  4、電源線1根；

6、配件

  1、USB轉串口線1根；

  2、J-LINK下載器1套；

  3、USB燒寫器1套；

四、技術參數

  1、光學導軌尺寸：700mm× 80mm；

  2、數字電壓表：精度 四位半；量程 2V，20V,200V；

  3、數字電流表：精度 四位半；量程 0.2mA，20mA,200mA；

  4、數字照度計：自動更換量程；測量范圍 0.1～1.999×10^３Lx；

  5、光電二極管：暗電流 I_D=±0.1uA；光電流 I_L=±80uA；峰值響應 880nm；高工作電壓 30V；開關時間 50/50ns；光譜范圍 400～1100nm；

  6、光電三極管：集電極-發射極電壓 30V；發射極-集電極電壓 5V；集電極電流 20mA；

  7、光敏電阻：暗電阻 1.0 MΩ；亮電阻 8～20 KΩ（10Lx）；

  8、硅光電池：開路電壓小于500mV；短路電流小于18mA；輸出電流小于16.5mA；感光面積10X10mm；

  9、PIN光電二極管：反向電壓 40V；峰值波長 920nm；開路電壓 0.4V；短路電流 85uA；

  10、雪崩光電二極管（APD）：工作電壓 100V～150V；峰值波長（λp） 880nm；

  11、四象限光電傳感器：光敏直徑 13mm；光譜響應范圍 380～1100nm；

  12、太陽能電池板：光敏面積：70mm×110mm，5.5V/120mA；

  13、一維PSD：光敏區1mm*8mm；光譜響應范圍300-1100nm；Ev=1000LX  2856K 時，開路電壓為0.3V，短路電流為55µA；PSD調整架：位移范圍13mm；位移精度0.01mm；

  14、熱釋電器件：型號：RE200B；靈敏元面積：2.0×1.0mm2；基片材料：硅；基片厚度：0.5mm；工作波長：5-14µm；平均透過率＞75%；

  15、光電耦合器：型號：4N35；隔離電壓:5300V ；輸入電流:10mA；輸出電壓:30V；工 作溫度范圍:-55°C to +100°C；大正向電流, If:60mA；正向電壓 Vf 大:1.5V；電壓, Vceo:30V；電壓, Vf 典型值:1.3V；輸出電壓 大:30V；擊穿電壓 小:30V；電流傳遞率(CTR) 小值:100%；

  16、彩色面陣CCD相機：有效像元數 768（水平）×576（垂直）；

  17、彩色面陣CCD圖像采集卡：分辨率 8bit×3采集；USB2.0接口；

  18、像屏：70mm×100mm；

  19、紅外遙控設計：自定義遙控路數，LED指示&蜂鳴器指示；

  20、顏色傳感器：光譜范圍：450nm-750nm，大反向電壓30V；

  21、紅外溫度傳感器：量程0-50°，波長8-14µm，精度1%，信號輸出：5V；

  22、光電耦合開關里程表、轉速計設計：反射式光電耦合器件：工作電流20mA，正向電壓：1.5V，轉速0-2400RPM；

  23、光電測距傳感器：工作電壓：5V，測量距離：80cm ；

  24、光纖煙霧報警及濃度顯示設計： 光源：650nm光纖激光器；光纖芯直徑：62.5µm，長度1m；液晶（LCD1602）顯示煙霧濃度值及光功率值；

  25、光纖位移測量設計：光源：650nm光纖激光器；光纖芯直徑：62.5µm，長度1m；液晶（LCD1602）顯示光功率值；

  26、光纖微彎稱重設計：光源：650nm光纖激光器；光纖芯直徑：62.5µm，長度1m；液晶（LCD1602）顯示光功率值；

  27、三基色LED：型號：3WRGB；電壓：紅光：2.0-2.5V；藍光：3.2-3.6V；綠光：3.2-3.6V；

電流：350mA；亮度：紅光：60-65LM ；藍光：30-35LM ；綠光：110-120LM；波長：紅光：620-625nm；藍光：460-465nm ；綠光：520-525nm；發光角度：120度；使用壽命：50000H；  

  28、溫度傳感器：供電范圍：3.0V～5.5V；測溫范圍：-55℃～+125℃；在-10℃～+85℃范圍內精確度為±5℃；

  29、指紋識別模塊：供電電壓：DC4.0V～6.0V；供電電流：工作電流：110mA（典型值）；峰值電流140mA；指紋圖像錄入時間：<0.3秒；窗口面積：15mm×9mm；匹配方式：比對方式（1:1）；搜索方式（1:N）；特征文件：256字節；模板文件：512字節；儲存容量：980枚指紋；認假率（FAR）：<0.001%；拒真率（FRR）：<1.0%；搜索時間：<1.0秒（1:1000時，均值）；上位機接口：RS232（TTL邏輯電平）/USB1.1；通訊波特率（UART）：（9600×N）bps，其中N=1～12（默認值N=6，即57600bps）；工作環境：溫度：-20℃～+40℃；相對濕度：40％RH－85％RH (無凝露)；

  30、功率計探頭光電池；開路電壓0.3V；短路電流8µA；暗電流1nA；光譜響應范圍550nm-750nm，峰值波長650nm；功率范圍：0-5mw；

  31、光纖微彎稱重：光源：650nm光纖激光器；多模光纖跳線：纖芯直徑62.5µm，長度1m；液晶顯示光功率值；砝碼：10g、20g、50g、100g、200g；

  32、光纖位移傳感：光源：650nm光纖激光器；反射式光纖傳感器：纖芯直徑φ1長度80cm；液晶顯示光功率值；

  33、光纖煙霧報警及濃度顯示：光源650nm光纖激光器；多模光纖跳線：纖芯直徑φ1長度50cm；液晶顯示光功率值及煙霧濃度；光線透過率小于80%（即煙霧濃度大于20%）報警；

 34、光纖溫度傳感：對射式光纖傳感跳線：纖芯直徑62.5µm，長度1m；PT100溫度傳感器：測溫范圍：0~90°；溫控儀：額定電壓180V～220V，50Hz；電源功耗<5W；量程0～400℃；準確度0.5；分辨率1℃；環境溫度0～50℃；相對濕度35%～85%；風扇：DC-12V直流風扇；液晶顯示光功率值

 35、光纖液位測量：多模光纖跳線：纖芯直徑62.5µm，長度1m；光纖準直透鏡：近距離，焦距可調；燒瓶：具備入水口及出水口；液晶顯示光功率值，水位小于設定值時報警。

  36、壓力傳感測量：氣泵：ACO-001；功率20W；電源220VAC/50Hz；排氣量20L/min；壓力傳感器：測量范圍20～250KPa；相應的輸出電壓為0.2V～4.9V；工作溫度范圍為-40℃～+125℃；

  37、導光照明光纖：端點發光、體發光兩種；

  38、一位數碼管：額定電流：30-40mA；

  39、四位一體數碼管：0.56英寸 紅色 四位共陽 數碼管；

  40、8*8LED點陣屏：像素直徑：3.75mm；發光顏色：藍色；外觀顏色：黑色表面、透明字節；額定功率：75mW；大正向電流：30mA；大脈沖電流：120mA；大反向電壓：5V；

  41、紅綠雙色（32*64）LED廣告屏：規格：304*152；像素組成：1R1G(1紅1綠）；亮度（cd/m2)：500；發光二極管直經mm：3.75；像素間距（mm)：4.75；像素密度（dots/m2）：44321；LED封裝：點陣模塊1588；單元板分辨率dot：64*32；水平/垂直可視角（℃）：H：110度/V：45度；驅動方式：1/16恒壓；接口定義：HUBOB；模塊拼縫精度：≥1mm；整屏平整度：≥1mm；盲點率：≤萬分之三；

  42、液晶LCD12864：邏輯或電源電壓：2.8V-5.0V；藍色背光：背光電壓3V；串行接口：一根數據線，一根時鐘線；不帶字庫：需要自己編輯外部字模數組；

  43、液晶LCD1602：單排16針接口；8位雙向數據總線；可與8位單片機或控制器直接相連；管腳高電平為+5V；可顯示2行；每行16個字符；

  44、3.5寸TFT帶觸摸液晶屏/9486：320X480點陣，模塊驅動芯片采用ILI9486，全視角面板，底板上帶有觸摸控制芯片和SD卡座；與主流STM32開發板LCD接口連接設計上，模塊接口設計了32PIN和34PIN，使得模塊更具備廣泛使用性：32PIN接口可兼容神舟STM32開發板，紅牛，火牛，金牛等主流開發板的LCD接口；34PIN接口可兼容正點原子ALIENTEK 的MINI STM32及戰艦STM32開發板LCD接口，可直接插在上面使用。

45、TC89C52:工作電壓：5.5-3.4v(5v單片機)和3.8-2.0v(3v單片機)； 工作頻率范圍：0-40MHZ；共有3個16位定時器/計數器，其中定時器0還可以當成2個8位定時器使用； 外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發中斷，POWER DOWN模式可由外部中斷低電平觸發中斷方式喚醒；    

46、STM32F：32位處理器，內置128KB的Flash、20K的RAM、12位AD、4個16位定時器、3路USART通訊口、2個IIC端口、2個SPI端口、1個CAN接口、一個USB全速接口、有80個快速I/O端口等多種資源，時鐘頻率高可達72MHz，封裝：LQFP64。

47、可實現紅外熱像儀各像素點溫度顯示功能，通過設計、搭建、編程、調試實驗電路等步驟，使3.5寸液晶屏整屏、同時、實時顯示紅外熱像儀傳感器的每個像素點探測到的輻射物的溫度，無需翻頁；

48、可實現紅外熱像儀熱成像功能，通過設計、搭建、編程、調試實驗電路等步驟，使3.5寸液晶屏整屏、同時、實時顯示紅外熱像儀傳感器探測到的溫度并處理后的熱成像，熱成像顏色隨輻射物溫度變化而變化，并顯示整屏高溫度點的溫度；

  49、電器參數：輸入電壓 AC220V，50Hz； 功耗 200W；

 50、計算機系統配置： 19英寸液晶顯示器；內存 8.0GB；CPU速度高于2.4GHz；硬盤高于250G；USB2.0接口；防水耐用鍵盤及光電鼠標；

 51、接口方式：與計算機連接接口為USB2.0總線接口方式；

 52、操作軟件：操作系統與Windows2000、WindowsXP、Windows7、WIN10兼容；

 53、主機尺寸：700mm× 550mm×280mm；

五、能夠完成下述實驗內容：

光電傳感器件原理與特性的實驗

  1、光敏電阻特性參數及其測量；

  2、光敏電阻伏安特性實驗；

  3、光敏電阻的變換電路；

  4、光敏電阻時間響應特性；

  5、光電二極管光照靈敏度的測量；

  6、光電二極管伏安特性的測量；

  7、光電二極管時間響應特性的測量；

  8、硅光電池在不同偏置狀態下的特性參數及其測量；

  9、測量硅光電池在反向偏置下的時間響應；

  10、光電三極管光照靈敏度的測量；

  11、光電三極管伏安特性的測量；

  12、光電三極管時間響應的測量；

  13、光電三極管光譜特性的測量；

  14、光電耦合器電流傳輸比的測量；

  15、光電耦合器件伏安特性的測量；

  16、光電耦合器件時間相應的測量；

  17、熱釋電器件基本原理實驗；

  18、熱釋電器件光譜響應的測試實驗；

  19、雪崩光電二極管（APD）特性實驗；

  20、PIN光電二極管特性實驗；

  21、四象限光電傳感特性實驗；

 22、紅外熱像儀各像素點溫度顯示實驗

 23、紅外熱像儀熱成像實驗

開放性設計實驗

  1、光敏電阻光控開關系統設計

  2、光敏電阻光控燈系統設計

  3、熱釋電報警系統設計

  4、光電報警系統設計

  5、太陽能充電系統設計

  6、硅光電池光照度計系統設計

  7、簡易光功率計系統設計

  8、紅外遙控系統設計

  9、紅外ti溫計系統設計

  10、四象限位置測量系統設計

  11、對射式、反射式光電耦合開關里程表系統設計

  12、對射式、反射式光電轉速計系統設計

  13、光電測距系統設計

  14、基于R、G、B的顏色識別系統設計

  15、光纖煙霧報警及濃度顯示系統設計

  16、光纖位移測量系統設計

  17、光纖微彎稱重系統設計

  18、線陣CCD驅動系統設計

  19、大功率LED驅動系統設計

  20、LED玩具系統設計

  21、PSD位移測量系統設計

  22、數字溫度計系統設計

  23、太陽能節能臺燈系統設計

  24、音頻信號的光源調制解調系統設計

  25、光電指紋識別系統設計

PSD位移傳感實驗

  原理性實驗：

  1、PWM脈沖波調節激光發射器電壓實驗

  2、Stm32程序編寫、下載及調試實驗

  3、一維PSD輸出電壓測量實驗

  4、UC/GUI液晶顯示實驗          

  應用性實驗：      

  1、光標位置檢測及顯示實驗

  2、PSD位置傳感器正弦波顯示實驗  

光電檢測技術實驗

1、面陣CCD原理與驅動實驗；

2、利用面陣CCD測量物體外形尺寸；

3、利用面陣CCD提取物體的邊緣與輪廓；

4、利用面陣CCD進行圖像采集與參數設置；

5、利用面陣CCD進行投影與差影圖像分析；

6、利用面陣CCD進行圖像的濾波與增強；

7、利用面陣CCD進行形態學處理；

8、利用面陣CCD進行物體的旋轉與縮放；

9、利用面陣CCD對顏色識別；

10、利用面陣CCD進行圖像信息的點運算；

11、利用面陣CCD進行圖像的幾何變換；

12、利用面陣CCD進行數據采集實驗；

光纖傳感原理及應用實驗

1、LD光源P-I、V-I特性曲線測試設計實驗

2、光纖微彎傳感系統設計實驗

3、光纖位移傳感系統設計實驗

4、光纖煙霧報警系統設計實驗

5、光纖溫度傳感系統設計實驗

6、光纖液位測量系統設計實驗

7、光纖壓力傳感測量系統實驗

8、光纖導光照明系統設計實驗

9、光纖傳感角度測量設計實驗

光電顯示實驗

1、一位數碼管靜態顯示實驗；

2、四位一體數碼管動態掃描實驗；

3、RGB三基色LED調色實驗；

4、8*8藍色LED點陣漢字及圖片顯示實驗；

5、8*8點陣動態顯示音樂頻譜實驗；

6、紅綠雙色（32*64）LED廣告屏顯示內容編輯實驗；

二次開發實驗（52單片機開發實驗）

1、52單片機程序編寫實驗；

2、52單片機外圍電路設計實驗；

 3、基于52單片機的數字時鐘設計實驗；

六、 平臺配套文件資料

1、實驗指導書1本；

2、軟件：平臺軟、硬件使用手冊等內容；

 3、實驗錄像光盤1套 ；                                            

備注：客戶自行配置示波器。