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《北航物理演示實驗報告-無皮鼓（精品doc）》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、無皮鼓原理及應(yīng)用原理：利用紅外傳感器的原理，用電子電路模擬鼓聲，利用紅外發(fā)射與接收進行控制。原來在每個無皮鼓中都裝有一組激光發(fā)射器和光敏接受器組成的光電控制器。當(dāng)用手作敲鼓狀遮擋住光束時，接收器接收不到光信號，光電開關(guān)就會驅(qū)動相應(yīng)的錄有鼓聲的語音集成電路，發(fā)出鼓聲。按下啟動按鈕，在無皮鼓沒有皮的那個地方敲了一下，就聽見“咚”的一聲。“無皮鼓”雖然有一面沒有皮，但是用紅外線給代替了，所以，才會發(fā)出聲音光電控制器是它能發(fā)出聲音的最主要的原因。激光發(fā)射器只是簡單的發(fā)出可由光敏接收器接收的一束紅外光。背景：
2、光敏接受器可由光敏二極管或光敏三極管組成。光敏二極管也叫光電二極管。光敏二極管與半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是類似的,其管芯是一個具有光敏特征的PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦?，因此工作時需加上反向電壓。無光照時,有很小的飽和反向漏電流,即暗電流，此時光敏二極管截止。當(dāng)受到光照時,飽和反向漏電流大大增加，形成光電流,它隨入射光強度的變化而變化。當(dāng)光線照射時，可以產(chǎn)生電子一空穴對，使少數(shù)載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增加。因此可以利用光照強弱來改變電路中的電流。光敏三極管和普通三極管相似，也有
3、電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時也受光輻射的控制。通常基極不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，用于溫度補償和附加控制等作用。當(dāng)具有光敏特性的PN接收到光輻射時，形成光電流，由此產(chǎn)生的光生電流由基極進入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到一個放大了相當(dāng)于β倍的信號電流。不同材料制成的光敏三極管具有不同的光譜特性，與光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度。光敏管大體有開關(guān)作用，環(huán)境光檢測作用，各種光線接收作用。在太陽能自動跟蹤控制中，做光電檢測用，接受太陽光
4、，校正方位。光敏二級管被應(yīng)用于收音機、電視、電腦等設(shè)備中，比如用LED發(fā)光二極光替代液晶顯示器背后的光源，能達(dá)到節(jié)能且穩(wěn)定的作用。光敏三極管可用來控制開關(guān)的狀態(tài)，其主要原因是三極管對光照強度十分敏感，可以根據(jù)光照強弱來控制電流大小，從而在繼電器的配合下控制開關(guān)的通斷狀態(tài)，實現(xiàn)自動化控制。由于光敏管對光的敏感性很高，還可用于測量溫度，因為不同溫度的物體輻射的光不同，以此可以間接測量溫度。此外，光敏三極管還可用于傳輸信號，如光耦合器，光耦合器亦稱光電隔離器，簡稱光耦，光耦合器以光為媒介傳輸電信號，它對輸
5、入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。另外，紅光光敏管可用于測量紅外線，這一點可用來做夜視儀。根據(jù)光路的通斷來改變電路的通斷或電流的大小，從而達(dá)到控制要控制的物體所做的運動。應(yīng)用：光電控制器有很多的應(yīng)用不止是可制作新穎的無皮鼓，無弦琴，在工業(yè)生產(chǎn)和工程應(yīng)用過程中，常對產(chǎn)品、部件或?qū)ο筮M行監(jiān)測與控制。監(jiān)測與控制的條件通?？梢允钱a(chǎn)品的處理位置、部件運動的速度或?qū)ο蟮奈灰?，有時也可能是對象的形狀和特征等。例如，瓶裝生產(chǎn)線的飲料加注控制，通常是根據(jù)飲料瓶的位置是否對準(zhǔn)加注管口來
6、進行控制的。在高速公路的監(jiān)控工程中，常對車輛的速度、高度和重量進行監(jiān)控。無論選擇哪些變量進行監(jiān)控，都可以采用光電控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。由于光電傳感器具有體積小，容易安裝且測量精確度高，速度快和無接觸的特點，可編程控制器具有數(shù)字控制與通信和抗干擾能力強的優(yōu)點，使得光電控制技術(shù)被越來越廣泛地應(yīng)用。光電控制技術(shù)已經(jīng)在航空航天工程、能源工程、機器人系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線、制造過程、交通車輛控制、工程測量系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。光電控制系統(tǒng)的發(fā)展依賴于光電測試技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。光電測試技術(shù)的發(fā)展與新型光
7、源、新型光電器件、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展密不可分。自從1960年第一臺紅寶石激光器與氦-氖激光器問世以來，由于激光光源的單色性、方向性、相干性和穩(wěn)定性極好，人們在很短時間內(nèi)就研制出各種激光干涉儀、激光測距儀、激光準(zhǔn)直儀、激光跟蹤儀、激光雷達(dá)等，大大推動了光電測試技術(shù)的發(fā)展。還有應(yīng)用非常廣泛的報警器。在汽車、摩托車報警器，倉庫大門，以及家庭保安系統(tǒng)中，幾乎無一例外地使用了報警器電路。隨著社會科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對報警器的性能提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的報警器通常采用觸摸式、開關(guān)報警器等。這類
8、報警器具有性能穩(wěn)定、實用性強等特點，但是也具有應(yīng)用范圍窄等缺點。而且安全性能也不是很好。光電報警就很好的改善了這點。如今，光電報警器已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、自動化儀表、醫(yī)療電子設(shè)備等領(lǐng)域本實驗的設(shè)計借助于模擬電路和數(shù)字邏輯電路，采用模塊化的設(shè)計思想，使設(shè)計變得簡單、方便、靈活性強。電路簡單容易實現(xiàn)，工作穩(wěn)定，因此得到了廣泛的應(yīng)用。紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量，氣體成分分析和無損探傷，在醫(yī)學(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如采用紅外線傳感器遠(yuǎn)距離測
