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MXY8001光電技術(shù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

一、 產(chǎn)品介紹  

MXY8001光電技術(shù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是針對(duì)高校關(guān)于導(dǎo)軌式光學(xué)實(shí)驗(yàn)需求設(shè)計(jì)的一款實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。由光學(xué)導(dǎo)軌、數(shù)字儀表及電子元器件平臺(tái)、線/面陣CCD相機(jī)的原理與應(yīng)用及數(shù)據(jù)采集輸入輸出端口和線/面陣CCD相機(jī)數(shù)據(jù)采集軟件等部分構(gòu)成，儀器配備各種電源接口及0-200V 高壓可調(diào)電源和0-12V低壓可調(diào)電源，可為學(xué)生搭建各種實(shí)驗(yàn)電路提供電源。學(xué)生能夠利用平臺(tái)自行搭建各種光學(xué)系統(tǒng)、光電傳感器的變換及處理電路，完成各種關(guān)于光電技術(shù)方面的應(yīng)用開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，從各方面提高學(xué)生的動(dòng)腦動(dòng)手能力及創(chuàng)新意識(shí)，幫助高校培養(yǎng)光電技術(shù)人才。

 1、光學(xué)導(dǎo)軌

    可利用導(dǎo)軌滑塊自行調(diào)節(jié)光學(xué)配件的距離，配合電子元器件搭建出幾何光學(xué)、物理光學(xué)、光電檢測(cè)與光電控制等系統(tǒng)，并與儀器內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相結(jié)合完成各種實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

2、數(shù)字儀表、電子元器件平臺(tái)

    平臺(tái)提供2塊數(shù)字電壓表(四位半)，2塊數(shù)字電流表（四位半）和1塊自動(dòng)更換量程的數(shù)字照度計(jì)，這些數(shù)字儀表可以應(yīng)用在電路中進(jìn)行各種電路參數(shù)的測(cè)量。此平臺(tái)還配備各種電阻、電容、可調(diào)電位器、二極管、三極管、集成運(yùn)算放大器、光電耦合器件和現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件（CPLD）等。

3、線/面陣CCD相機(jī)的原理與應(yīng)用及數(shù)據(jù)采集輸入輸出端口

    平臺(tái)面板上安裝有線/面陣CCD相機(jī)的原理與應(yīng)用及數(shù)據(jù)采集輸入/輸出端口，輸入端口與平臺(tái)內(nèi)部的線陣CCD相機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡與面陣CCD圖像傳感器的數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成一整套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過(guò)USB總線接入計(jì)算機(jī)，完成各種測(cè)量、振動(dòng)、掃描及各種圖像采集與處理等功能軟件的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)工作。輸出端口提供線/面陣相機(jī)的數(shù)字驅(qū)動(dòng)信號(hào)及模擬輸出信號(hào)，學(xué)生可以通過(guò)示波器對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行觀察，從而了解線/面陣CCD的工作原理與應(yīng)用，進(jìn)而通過(guò)CPLD進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，提高學(xué)生動(dòng)腦能力。

4、計(jì)算機(jī)功能軟件

平臺(tái)配備有各種功能軟件，包括線陣CCD尺寸測(cè)量、角度測(cè)量、位移測(cè)量、條碼識(shí)別、圖像掃描軟件，面陣CCD邊緣與輪廓檢測(cè)、物體的尺寸測(cè)量、圖像的點(diǎn)運(yùn)算、圖像的幾何變換、圖像采集與參數(shù)設(shè)置、投影與差影圖像分析、圖像的濾波與增強(qiáng)、形態(tài)學(xué)處理、旋轉(zhuǎn)與縮放、顏色識(shí)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(kāi)發(fā)包，供學(xué)生進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

外形尺寸：700mm(長(zhǎng))×400mm(寬)×150mm(高)   重量：9.5 kg

二、教學(xué)目的

1、了解并掌握各種光學(xué)配件及其實(shí)驗(yàn)的原理和應(yīng)用；

2、了解并掌握各種光電傳感器的工作原理、變換電路、處理電路；

3、了解并掌握線陣CCD的原理及其應(yīng)用；

4、了解并掌握面陣CCD的原理及其應(yīng)用；

5、了解CPLD的應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)；

6、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)腦動(dòng)手能力及創(chuàng)新意識(shí)；

三、配置內(nèi)容

1、平臺(tái)電子元器件

   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 發(fā)光二極管R、G、B、W四色各1只；

   ⑥ PIN光電二極管1只；

   ⑦ 雪崩光電二極管（APD）1只；
2、平臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置
   ① LED點(diǎn)光源裝置1支；

   ② 光電器件安裝裝置2件；
   ③ 熱釋電實(shí)驗(yàn)裝置1件；
   ④ PSD實(shí)驗(yàn)裝置1件；
   ⑤ 光柵莫爾條紋實(shí)驗(yàn)裝置1件；

   ⑥ 線陣CCD相機(jī)及夾持器1套；

   ⑦ 彩色面陣CCD相機(jī)與相機(jī)夾持器1套；

   ⑧ USB2.0接口8位A/D線陣CCD數(shù)據(jù)采集卡1塊；

   ⑨ 50mm相機(jī)鏡頭1個(gè)；

   ⑩ 彩色面陣CCD圖像采集卡1塊；

   ⑾ 面陣CCD圖像采集標(biāo)準(zhǔn)圖片及夾持裝置1套； 

   ⑿ 四象限光電傳感器及實(shí)驗(yàn)裝置1套；

   ⒀ 尺寸測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置1件；

   ⒁ 傾角測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置1件；

   ⒂ 條形碼識(shí)別實(shí)驗(yàn)裝置1件；

   ⒃ 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置1件；

   ⒄ 圖像掃描實(shí)驗(yàn)裝置1件；  

   ⒅ MXY8101 光電倍增管綜合實(shí)驗(yàn)儀1臺(tái)；

3、光源配置
   ① 白色遠(yuǎn)心照明光源1只；
   ② 650nm點(diǎn)型3mw半導(dǎo)體激光器1只；

   ③ 650nm線型3mw半導(dǎo)體激光器1只；

4、夾持器具配置
   ① 導(dǎo)軌固定底座4個(gè)；

   ② 導(dǎo)軌底座支撐桿4個(gè)；
   ③ 一維調(diào)整架1個(gè)；

   ④ 二維調(diào)整架1個(gè)；

   ⑤ 三維調(diào)整架1個(gè)；

5、連接線配置
   ① 100mm連接線5顆；

   ② 200mm連接線5顆；

   ③ 300mm連接線5顆；

   ④ 400mm連接線5顆；

   ⑤ 500mm連接線5顆；
   ⑥ φ2.1mm插頭的連接線3顆；
   ⑦ 線陣CCD相機(jī)連接電纜線1顆；

   ⑧ 面陣CCD相機(jī)連接電纜線1顆；

6、光學(xué)元器件

   ① 15mm焦距雙凸透鏡1只；

   ② 50mm焦距雙凸透鏡1只；

   ③ 70mm焦距雙凸透鏡1只；

   ④ 100mm焦距雙凸透鏡1只；

   ⑤ 150mm焦距雙凸透鏡1只；

   ⑥ －60mm焦距透鏡1只；

   ⑦ 20×20×20mm色散棱鏡1只；

   ⑧ φ36×4半透半反鏡2只；

   ⑨ 物屏、像屏及支架1個(gè)；

   ⑩ 分劃板1支；

   ⑾ 10×目鏡1支；

   ⑿ 多孔板架1個(gè)； 

   ⒀ 可調(diào)寬度狹縫2個(gè)；

   ⒁ 600l/mm光柵及支撐調(diào)整架1個(gè)； 

   ⒂ 色散棱鏡支架1臺(tái)；

   ⒃ 多縫板1只；

   ⒄ 光偏振實(shí)驗(yàn)裝置1件；  

   ⒅ 擴(kuò)束鏡1個(gè)；

   ⒆ 刀片1片；  

   ⒇ 干板架1個(gè)；

• 技術(shù)參數(shù)

1、導(dǎo)軌長(zhǎng)度：700mm

2、數(shù)字電壓表：精度 四位半；量程 20V,200V；

3、數(shù)字電流表：精度 四位半；量程 20mA,200mA；

4、數(shù)字照度計(jì)：自動(dòng)更換量程；測(cè)量范圍 0.1～1.999×10^３x；

5、光電二極管：暗電流 I_D=±0.1uA；光電流 I_L=±80uA；峰值響應(yīng) 880nm；

               zui高工作電壓 30V；開(kāi)關(guān)時(shí)間 50/50ns；光譜范圍 400～1100nm；
    6、光電三極管：集電極-發(fā)射極電壓 30V；發(fā)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(kāi)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(zhǎng) 920nm；開(kāi)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(zhǎng)（λp） 660nm；

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

12、線陣CCD相機(jī)：有效像元數(shù) 2160像元；像元尺寸(μm) 14×14×14；

                 靈敏度(V/lx.s) 45；動(dòng)態(tài)范圍 1700；

13、一維PSD：光敏區(qū)1mm*8mm；光譜響應(yīng)范圍300-1100nm；Ev=1000LX  2856K 時(shí)，開(kāi)                   路電壓為0.3V，短路電流為55µA；PSD調(diào)整架：位移范圍13mm；位移精                   度0.01mm；

14、熱釋電器件：型號(hào)：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(zhǎng)：5-14µm；平均透過(guò)率＞75%

15、光電耦合器：型號(hào)：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；zui大正向電流, If:60mA；正向電                     壓 Vf zui大:1.5V；電壓, Vceo:30V；電壓, Vf 典型值:1.3V；輸出                     電壓 zui大:30V；擊穿電壓 zui小:30V；電流傳遞率(CTR) zui小值:*

16、CPLD:zui大延遲時(shí)間 tpd(1)10.0ns；電壓電源 - 內(nèi)部3 V ~ 3.6 V邏輯元件/邏輯              塊數(shù)目4；宏單元數(shù)64；門(mén)數(shù)1250；輸入/輸出數(shù)34；工作溫度0°C ~ 85°C；

17、彩色面陣CCD相機(jī)：有效像元數(shù) 768（水平）×576（垂直）；

    18、線陣CCD數(shù)據(jù)采集卡：USB2.0接口、8位A/D數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

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

20、鏡頭：焦距50mm；

21、物屏、像屏：70mm×100mm；

22、光電倍增管：光譜響應(yīng)范圍 300～700nm；zui大響應(yīng)波長(zhǎng) 420nm；

23、電器參數(shù)：輸入電壓 AC220V，50Hz； 功耗 200W；

24、接口方式：與計(jì)算機(jī)連接接口為USB2.0總線接口方式；

    25、操作軟件：操作系統(tǒng)與Windows2000、WindowsXP、Windows7兼容；

五、配置四能夠完成下述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

光電傳感器件原理與特性的實(shí)驗(yàn)

1、光源發(fā)光光譜特性實(shí)驗(yàn)；

2、光度輻射度參數(shù)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)；

3、光敏電阻特性參數(shù)及其測(cè)量；

4、光敏電阻伏安特性實(shí)驗(yàn)；

    5、光敏電阻的變換電路；

6、光敏電阻時(shí)間響應(yīng)特性；

7、光電二極管光照靈敏度的測(cè)量；

8、光電二極管伏安特性的測(cè)量；

9、光電二極管時(shí)間響應(yīng)特性的測(cè)量；

10、硅光電池在不同偏置狀態(tài)下的特性參數(shù)及其測(cè)量；

11、測(cè)量硅光電池在反向偏置下的時(shí)間響應(yīng)；

12、光電三極管光照靈敏度的測(cè)量；

13、光電三極管伏安特性的測(cè)量；

14、光電三極管時(shí)間響應(yīng)的測(cè)量；

15、光電三極管光譜特性的測(cè)量；

16、光電耦合器電流傳輸比的測(cè)量；

17、光電耦合器件伏安特性的測(cè)量；

18、光電耦合器件時(shí)間相應(yīng)的測(cè)量；

19、熱釋電器件基本原理實(shí)驗(yàn)；

20、熱釋電器件光譜響應(yīng)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)；

21、PSD位移傳感器特性參數(shù)的測(cè)量；

22、光電倍增管陽(yáng)極暗電流Id的測(cè)量；

23、光電倍增管的靈敏度Sa與電源電壓Ubb的關(guān)系；

24、光電倍增管的電流增益G的測(cè)量；

25、四象限光電傳感特性實(shí)驗(yàn)；

26、雪崩光電二極管（APD）特性實(shí)驗(yàn)；

27、PIN光電二極管特性實(shí)驗(yàn)；

光電檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)

1、線陣CCD原理與驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)；

2、線陣CCD尺寸測(cè)量實(shí)驗(yàn)；

3、線陣CCD角度測(cè)量實(shí)驗(yàn)；

4、利用線陣CCD識(shí)別條形碼；

5、利用線陣CCD測(cè)量物體位置和振動(dòng)；

6、利用線陣CCD進(jìn)行物體掃描；

7、光柵與莫爾條紋實(shí)驗(yàn)；

8、利用夫瑯和費(fèi)衍射進(jìn)行的測(cè)量；

9、面陣CCD原理與驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)；

10、利用面陣CCD測(cè)量物體外形尺寸；

11、利用面陣CCD提取物體的邊緣與輪廓；

12、利用面陣CCD進(jìn)行圖像采集與參數(shù)設(shè)置；

13、利用面陣CCD進(jìn)行投影與差影圖像分析；

14、利用面陣CCD進(jìn)行圖像的濾波與增強(qiáng)；

15、利用面陣CCD進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理；

16、利用面陣CCD進(jìn)行物體的旋轉(zhuǎn)與縮放；

17、利用面陣CCD對(duì)顏色識(shí)別；

18、利用面陣CCD進(jìn)行圖像信息的點(diǎn)運(yùn)算；

19、利用面陣CCD進(jìn)行圖像的幾何變換；

20、利用面陣CCD進(jìn)行數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)；

現(xiàn)代光學(xué)實(shí)驗(yàn)

1、用遠(yuǎn)心照明光源測(cè)量薄凸透鏡的焦距；

2、位移法測(cè)量薄凸透鏡的焦距；

3、組裝顯微鏡系統(tǒng)；

4、組裝透射式幻燈機(jī)；

5、透鏡組節(jié)點(diǎn)、焦距的測(cè)量；

6、雙縫干涉原理與現(xiàn)象；

7、夫瑯和費(fèi)單縫衍射原理與現(xiàn)象；

8、夫瑯和費(fèi)圓孔衍射原理與現(xiàn)象；

9、利用夫瑯和費(fèi)衍射測(cè)量細(xì)絲直徑；

10、菲涅耳單縫衍射原理與現(xiàn)象；

11、菲涅耳圓孔衍射原理與現(xiàn)象；

12、光的偏振實(shí)驗(yàn)；

CPLD應(yīng)用技術(shù)方面的實(shí)驗(yàn)

1、編寫(xiě)與設(shè)計(jì)時(shí)鐘邏輯電路實(shí)驗(yàn)；

2、編寫(xiě)與設(shè)計(jì)2160像元的線陣CCD驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)；

3、編寫(xiě)與設(shè)計(jì)線陣CCD二值化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)邏輯電路；

4、編寫(xiě)與設(shè)計(jì)流水線上測(cè)量通過(guò)某一工位工件數(shù)量的系統(tǒng)；

六、 平臺(tái)配套文件資料

1、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)1本；

2、軟件：平臺(tái)軟、硬件使用手冊(cè)等內(nèi)容；

備注：客戶自行配置計(jì)算機(jī)及示波器。