led光电特性实验报告(实用五篇)

一、实验目的

描绘小灯泡的伏安特性曲线，并对其变化规律进行分析。

二、实验原理

1。金属导体的电阻率随温度的升高而增大，导致金属导体的电阻随温度的升高而增大。以电流I为纵坐标，以电压U为横坐标，描绘出小灯泡的伏安特性曲线I—U图像。

2。小灯泡电阻极小，所以电流表应采用外接法连入电路；电压应从0开始变化，所以滑动变阻器采用分压式接法，并且应将滑动变阻器阻值调到最大。

三、实验器材

小灯泡一盏，电源一个，滑动变阻器一个，电压表、电流表各一台，开关一个，导线若干，直尺一把。

四、实验电路

五、实验步骤

1。按照电路图连接电路，并将滑动变阻器的滑片P移至A端，如图：

2。闭合开关S，将滑片P逐渐向B端移动，观察电流表和电压表的示数，并且注意电压表示数不能超过小灯泡额定电压，取8组，记录数据，整理分析。 3。拆除电路，整理桌面，将器材整齐地放回原位。

以电流I为纵坐标，以电压U为横坐标，描绘出小灯泡的伏安特性曲线I—U图像。

八、实验结论

1。小灯泡的伏安特性曲线不是一条直线

2。曲线原因的分析：根据欧姆定理，R U应该是一条直线，但是那仅仅是理想IU来说，RI电阻，R是恒定不变的但是在现实的试验中，电阻R是会受到温度的影响的，此时随着电阻本身通过电流，温度就会增加，R自然上升，对于R

代表图线中的斜率，当R不变时，图像是直线，当变化时，自然就是曲线。九、误差分析

1。测量时未考虑电压表的分流，造成电流I的实际值大于理论值。 2。读数时没有读准确，在估读的时候出现误差。 3。描绘图像时没有描绘准确造成误差。

离心泵特性曲线测定实验报告范文

一、 实验内容

测定一定转速下离心泵的特性曲线。

二、 实验目的

1.了解离心泵的结构特点，熟悉并掌握离心泵的工作原理和操作方法。

2.掌握离心泵特性曲线测定方法。

三、基本原理

离心泵是工业上最常见的液体输送机械之一，离心泵的特性，通常与泵的结构、泵的转速以及所输送液体的性质有关，影响因素很多。因此离心泵的特性只能采用实验的方法实际测定。

在泵的进口管分别安装上真空表和压力表，则可根据伯努利方程得到扬程的计算公式

He+0+(u22-u12)/2g ①

式①中，h0——二测压点截面之间的垂直距离，m;

P1——真空表所处截面的绝对压力，MPa;

P2——压力表所处截面的绝对压力，MPa;

u1——泵进口管流速，m/s;

u2——泵出口管流速，m/s；

He——泵的实际扬程，m。

由于压力表和真空表的读数均是表示两测压点处的表压，因此，式①可表示为

He=H压+H真+h0+(u22-u12)/2g ② 其中H压③ H真④ ρgρgP2p1

式③、④中的p2和p1分别是压力表和真空表的显示值。

离心泵的效率为泵的有效功率与轴功率之比值，

η=Ne/N轴  ⑤

式⑤中η——离心泵的效率； Ne——离心泵的有效功率，kw;N轴——离心泵的轴功率，kw.

有效功率可用下式计算 Ne=HeQρg[w]  ⑥

工程有意义的是测定离心泵的总效率（包括电机效率和传动效率）。η总=η轴/η电 ⑦

实验时，使泵在一定转速下运转，测出对应于不同流量的扬程、电机输入功率、效率等参数值，将所有数据整理后用曲线表示，即得泵的特性曲线。

四、 实验设计

实验方案

用自来水做实验物料；在离心泵转速一定的条件下，测定不同流速下离心泵进、出口压力和电机功率，即可由式⑤、⑥和⑦计算出相应的扬程、功率和效率；在实验布点时，要考虑到泵的效率随流量变化的趋势。

测试点及测试方法

根据实验原理，需测定的原始数据有：泵两端的压力P1和P2，离心泵电机功率Ne，流量Q、水温t（以确定水的密度），以及进出口管路管径d1和d2，据此可配置相应的测试点和测试仪表。

离心泵出口压力p2由压力表测定

离心泵入口压力p1由真空表测定

流量由装置设在管路中的涡轮流量计测定Q=/

其中Q——流量，L/s;——流量计的转子频率；——涡轮流量计的仪表系数。

电机功率采用数字仪表测量  N电=15×显示读数（kw）

水的温度由水银温度计测定，温度计安装在泵出口管路的上方。 控制点和调节方法

试验中控制的参数是流量Q，可用调节阀来控制流量。为保证系统满灌，将控制阀安装在出口管路的末端。

实验装置及流程

实验装置流程图如下所示，由离心泵和进出口管路、压力表、真空表、流量计和调节控制阀组成控制系统。实验物料为自来水，为节约起见，配置水乡循环使用。为保证离心泵启动时保持满灌，排出泵壳内的空气，在泵的进口管路末端安装有止逆底阀。

1、循环水槽；2、真空表；3、排气阀；4、离心泵；5、功率表；6、压力表；7、引水阀；8、温度计；9、涡轮流量计；10、控制阀

五、实验操作要点

1.首先打开引水阀引水灌泵，并打开泵体的排气阀排出泵内的的气体，确认泵已经灌满且其中的空气已排净，关闭引水阀和泵的排气阀。

2.在启动泵前，要关闭出口控制阀的显示仪表电源开关，以使泵在最低负荷下启动，避免启动脉冲电流过大而损坏电机和仪表。

3.启动泵，然后将控制阀开到最大以确定实验范围，在最大流量范围内合理布置实验点。

4.将流量调至某一数值，待系统稳定后，读取并记录所需数据。

LED调光实验报告

高亮度发光二极管（LED）在各种领域应用普及，并要求LED具备有调光功能。在现在的几种调光技术中，从简单的可变电阻负载到复杂的脉冲宽度调制（PWM）开关，每一种方法均有其利弊。PWM调光的效率最高，电流控制也最精准。本文以LED驱动器LM3405为例，论述LED在调光时的特性，例如亮度与正向电流的关系、波长的变化（色移）和控制器的工作周期限制等。

1、LED驱动器工作原理

由于LED的功率低于1 W，所以可用任何类型的电压源（开关器、晶体管）和串串联电阻建构一个电流源。对于少数光线输出端电流的改变而造成亮度和颜色的变化，人的肉眼是不容易察觉出来。不过，一旦将多个LED串联，该稳压器便必需担当电流源的角色。这是因为LED的正向电压VF会随正向电流IF变化，图1是LED波长随着正向电流IF变化图，而该变化对于每个LED都不相同的，即使是同一批产品也有区别。在较大的电流下，光线的强度变化通常约为20%。而 LED制造商一般都会采用较大的VF范围来增加亮度和颜色，因此上述情况尤其突出。然而，除了电流外，正向电压还会受到温度影响。假如只采用镇流电阻器，则光源的颜色和亮度变化很大，而唯一可确保色温稳定的方法是稳定前正向电流IF。

大部分设计人员只习惯为LED设计稳压器，但在设计电流调节器方面显然有不同的要求。电压输出必须要配合固定的输出电流。虽然在大多数应用中， LED驱动器的输出电流可容许误差±10%，而直流电流的输出纹波更可高达20%，一旦纹波超出20%，人的肉眼便会察觉到亮度的变化，假如输出纹波进一步增加到40%，肉眼就无法承受。

2、器件和设计实例

一般而言，电流调节器的设计都需使用比较大的电感以使电感电流IL的变化少于20%。这里可采用LM3405，即使电感由于1.6 MHz的高开关频率而变得较小，仍可发挥很好的效用。LM3405性能参数如下：

控制方法：

封装：电流模式 TSOT-6

最大输入电压： 15V

应用：工业照明 1A 1~22uF 4.7~10uH 驱动电流： 输出电容： 电感：

3、脉冲宽度调制调光技术

PWM控制是降低LED光线输出的最佳方法。这种控制方法可在保持控制器2高效工作的同时，提供一个相对稳定的颜色输出。在衡量调光质量方面，对比度CR是一个重要的指标，数值越大，表示光线输出的控制越精准。现今，有些驱动电路制造商声称其产品的调光频率可以高至开关频率的50%，因而可获得良好的对比度。理论上，这是有可能的，但这要求稳压器必须在不连续导电模式（DCM）和连续导电模式（CCM）之间正常工作，而这种工作对于设计而言未必是最好的方法。然而，设置PWM频率比开关频率高一级，其稳定性最好。实验数据显示，采用LM3045，调光频率为5 kHz时，稳定性最好。

设置最低调光频率下限是基于:当开关频率低于100 Hz时，肉眼便可看到抖动或闪烁。至于最高频率上限是调光脉冲施加器件后，电路所需的启动时间。以LM3405为例，器件首先会经历一个通电重设，之后进入软启动。整个延迟直到LED电流被完全建立约为100μs，而额外调光脉冲的上升时间（tSU）和下降时间（tSD）会跟随最低调光脉冲到达。

DDIM（min）=（tD+tSU）/T

计算对比度，假设fDIM=1 000 Hz、TDIM=1 ms， 从LM3405数据资料中得知tSU=20μs，则对比度CR为:

DDIM（min）=（20μs+100μs）/1 ms=0.12，则对比度CR=1/DDIM（min）=8.3

从上式可明显看出，若要得到较佳的对比度，则降低调光频率fDIM。在调光频率100 Hz下，对比度CR为83。但效果比起LM3404并不算高，因为LM3404是专为高对比度而设计的，在500 Hz下LM3404的对比度可达655:1，适用于显示器背光灯和机器显示。对于一般的照明应用而言，对比度接近100即可。然而，LM3405可提供最简单和最小型的1 A LED调光驱动器解决方案。将关机和调光功能结合到一个引脚上，封装尺寸缩少70%（比较PSOP-8与TSOT-6封装），但启动时间却增加至100μs。

一、实验目的

1、学习测量非线性元件的伏安特性，掌握测量方法、基本电路；

2、描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律；

3、验证公式UKI的正确性，并计算出K和n的值；

4、学会对非线性关系的线性化处理。

5、掌握用变量代换法把曲线改直线进行线性最小二乘法进行曲线拟合。

6、掌握建立经验公式的基本方法。

二、实验器材

学生电源（6～10V直流），小灯泡（“6。3V 0。15A”），电流表（内阻较小），电压表（内阻很大），滑动变阻器，开关和导线。

三、实验原理

（1）测量伏安特性曲线

电学元件的电流和电压之间关系曲线称为伏安特性曲线，不同电学元件的伏安特性曲线不同。电阻的伏安特性曲线――线性，小灯泡的伏安特性曲线――非线性，二极管（正向和反向）的伏安特性曲线――非线性。

I UR I1R

根据部分电路欧姆定律，可得U，即在U~I坐标系中，图线的斜率等于电阻的倒数。但由于小灯泡的电阻会随温度的改变而变化，小n灯泡在一定电流范围内其电压与电流的关系为UKI，K和n是灯泡的有关系数。

表示非线性元件的电阻有两种方法，一种叫静态电阻（或叫直流电阻），用RD表示；另一种叫动态电阻（或叫微变电阻），用rD表示，它等于工作点附近的电压改变量与电流改变量之比。动态电阻可以通过伏安曲线求出，如图1所示，图中Q点的静态电阻rD dUdI RDUQIQ，动态电阻rD为n1 dkIdxnknI。 IQ

图1Rg

光电定向实验报告

摘要:采用四象限探测器作为光电定向实验，学习四象限探测器的工作原理和特性，同时掌握四象限探测器定向的工作方法。实验中，四象限探测器的四个限区验证了具有完全一样的光学特性，同时四象限的定向具有较良好的线性关系。

关键词:光电 定向 四象限探测器

1、引言

随着光电技术的发展，光电探测的应用也越来越广泛，其中光电定向作为光电子检测技术的重要组成部分，是指用光学系统来测定目标的方位，在实际应用中具有精度高、价格低、便于自动控制和操作方便的特点，因此在光电准直、光电自动跟踪、光电制导和光电测距等各个技术领域得到了广泛的应用。光电定向方式有扫描式、调制盘式和四象限式，前两种用于连续信号工作方式，后一种用于脉冲信号工作方式。，由于四象限光电探测器能够探测光斑中心在四象限工作平面的位置，因此在激光准直、激光通信、激光制导等领域得到了广泛的应用［1］. 本光电定向实验装置采用激光器作为光源，四象限探测器作为光电探测接收器，采用目前应用最广泛的一种光电定向方式现直观，快速定位跟踪目标方位。定向原理由两种方式完成：1、硬件模拟定向，通过模拟电路进行坐标运算，运算结果通过数字表头进行显示，从而显示出定向坐标；2、软件数字定向，通过AD转换电路对四个象限的输出数据进行采集处理，经过单片机运算处理，将数据送至电脑，由上位机软件实时显示定向结果。

本实验系统是根据光学雷达和光学制导的原理而设计的，利用其光电系统可以直接、间接地测定目标的方向。采用650nm激光器做光源，用四象限探测器显示光源方向和强度。通过实验，可以掌握四象限光电探测器原理，并观测到红外可见光辐射到四象限探测器上的位置和强度变化。并利用实验仪进行设计性实验等内容，将光学定向应用到各领域中[2]。

2、实验原理

2.1、系统介绍

光电定向是指用光学系统来测定目标的方位，在实际应用中具有精度高、价格低、便于自动控制和操作方便的特点，因此在光电准直、光电自动跟踪、光电

制导和光电测距等各个技术领域得到了广泛的应用。采用激光器作为光源，四象限探测器作为光电探测接收器，根据电子和差式原理，实现可以直观、快速观测定位跟踪目标方位的光电定向装置，是目前应用最广泛的一种光电定向方式。该系统主要由发射部分，光电探测器，信号处理电路，A/D转换和单片机，最后通过计算机显示输出。该系统结构框图如图1：

图1 系统结构框图

2.1.1激光器发射部分

光发射电路主要由光源驱动器、光源（主要是半导体光源，包括LED、LD等）、光功率自动控制电路（APC）等部分组成。用NE555组成的脉冲发生电路来驱动650nm的激光器。

2.1.2接收部分

接收部分主要由四象限探测器组成。四象限光电探测器是一种常用的精跟踪探测器，其基本原理是光电效应，利用半导体材料吸收光子能量引起的电子跃迁，将光信号转换为电信号.通常是利用集成光路光刻技术将完整的PN结光电二极管的光敏面分割成几个具有相同形状和面积、位置对称的区域，每个区域可以看作1个独立的光电探测器，其背面仍为一整片.理想情况下每个区域都具有完全相同的性能参量.象探测器光敏面形状有圆形和矩形.如图2所示[3].

（a）圆形光敏面QPD （b）矩形光敏面QPD

图2 四象限探测器实物图

如图3（a）所示，四象限光电探测器光敏面有4部分A，B，C，D.假设入射光斑为圆形且能量分布均匀，如图3

（b）所示，照射在光敏面上的光斑

被4个象限分成4个部分，4个象限的光斑面积分别为SA，SB，SC和SD.此时，由于光生伏特效应，在4个象限中产生与光信号对应的电信号，其对应电流大小分别为IA，IB，IC和ID.如图2（c）所示，当光斑中心在四象限光电

探测器上的位置改变时，光敏面各象限上的光斑面积也会改变，从而引起四象限探测器各象限输出电流强度的变化，通过一定的信号处理方法可以得到光斑能量中心位置相关信息.如图4所示.

图3 四象限探测器工作示意图

图4四象限探测器工作光路

根据输出电流强度可以计算出光斑能量中心位置.用σx和σy分别表示x和y

轴上根据四象限光电探测器输出信号经过一定的算法处理后的归一化偏移量，σx和σy与光斑能量中心实际偏移量的对应关系利用加减算法得［6－7］

x0KxK(SASB)(SBSD) SASBSCSD

(SASB)(SBSD) SASBSCSDy0KyK

式中K 为比例常数，光斑能量中心偏移量σx和σy仅与光斑在探测器上的面积有关，只要得到了各象限面积之间的比例关系，即可得到光斑能量中心位置的坐标.光斑在探测器上移动如图3（d）所示

2.2单脉冲定向原理

利用单脉冲光信号确定目标方向的原理有以下四种：和差式、对差式、

和差

比幅式和对数相减式。

2.2.1 和差式

这种定向方式是参考单脉冲雷达原理提出来的。

在图5中，四象限探测器与直角坐标系坐标轴x,y重合，目标（近似圆形的光斑）成像在四象限探测器上。当目标圆形光斑中心与探测器中心重合时，四个光电二极管接收到相同的光功率，输出相同大小的电流信号，表示目标方位坐标为：x＝0，y＝0.当目标圆形光斑中心偏离探测器中心，如图3，四个光电二极管输出不同大小电流信号，通过对输出电流信号进行处理可以得到光斑中心偏差量x1和y1。若光斑半径为r，光斑中心坐标为x1和y1，为分析方便，认为光斑得到均匀辐射功率，

总功率为P。在各象限探测器上得到扇形光斑面积是光斑总面积的一部分。若设各象限上的光斑总面积占总光斑面积的百分比为A、B、C、D。则由求扇形面积公式可推得如下关系[4]：

当2Xsin1(1) rX14x1时,ABCD1 rr

r即x1(ABCD) 4

r同理可得 y1(ABCD) 4

可见，只要能测出A、B、C、D和r的值就可以求得目标的直角坐标。但是在实际系统中可以测得的量是各象限的功率信号，若光电二极管的材料是均匀的，则各象限的光功率和光斑面积成正比，四个探测器的输出信号也与各象限上的光斑面积成正比。如图6，可得输出偏差信号大小为

Vx1KP(ABCD)

Vy1KP(ABCD)

对应于 x1k(ABCD)

y1k(ABCD)

图6 和差定向原理 式中krKP, K为常数，与系统参数有关。 4

2.2.2 对差式

将图4的坐标系顺时针旋转45o，于是得

x2＝x1cos45o+y1sin45o＝2kAC

y2＝-x1cos45o+y1sin45o＝2kBD

2.2.3 和差比幅式

上述两种情况中输出的坐标信号均与系数k有关。而k又与接收到的目标辐射功率有关。它是随目标距离远近而变化的。这是系统输出电压Vx1、Vy1并不能

够代表目标的真正坐标。采用下式表示的和差比幅运算可以解决这一问题。 x3k(ABCD)(ABCD)k(ABCD)(ABCD)

k(ABCD)(ABCD)k(ABCD)(ABCD)y3

式中不存在k系数。与系统接收到的目标辐射功率的大小无关，所以定向精度很高。

2.2.4 对数相减式

在目标变化很大的情况下，可以采用对数相减式定向方法。坐标信号为

x4＝lgkABlgkCD=lgABlgCD

y4＝lgkADlgkCB=lgADlgCB

可见，坐标信号中也不存在系数k，同样消除了接收到的功率变化影响。 当定向误差很小时，可以得到如下近似关系

x4ABCD