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光电脉冲计数器的制作与性能优化.PDF

发布:2018-04-25约1.84千字共14页下载文档
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光电脉冲计数器的制作 与性能优化 刘知平,沈金辉,乐永康 复旦大学物理教学实验中心 Phylab.fudan.edu.cn 破解“黑匣子”困局 • 机械设计和加工 • 传感器原理 • 电学信号处理 • 计算机接口 是电子工程,还是物理? 光电传感器 • 光强响应特性: – 是否线性?强度响应的动态范围多大? • 频率/波长响应特性: – 频率/波长响应曲线,量子转换效率 • 时间响应特性? 时间响应 • 定义: 一个输入量的规定变化引起输出量随时间的 变化 (引自:百度百科) • 例子:温度测量 – 水银温度计不适合测量气体温度的较快变化 • 时间响应特性的物理是什么? • 能否开发相关的教学实验? 光电池的频率响应 光电池的频率响应 输入频率f :1kHz 电容放电曲线! RC常数! C:光电池的 寄生电容 R:采样电阻 ——1MW 光电池的频率响应 光电池的频率响应 输入频率f :1kHz R:采样电阻 ——1kW C:若不变! RC常数是原来的 千分之一。 光电脉冲计数器的制作与性能优化 • 信号发生器生成方波驱动LED,光电池 接收该信号 • 搭建计数脉冲的装置 • 找出限制装置计数速率的因素 • 改进脉冲计数器以提高计数速率的上限 设计思路 • 信号幅度小:运放 • 模数转换器(ADC):3V • 计数 • 显示 Arduino单片机 结果 决定频率上限的因素 • 约30kHz:Arduino单片机的ADC速率 • 如果采用更高速率的ADC,其他部件的设计 怎么优化? • 脉冲计数方法怎么优化? 小结 • 光电池的时间响应:RC常数 • 小课题:设计、制作 – 光电传感器、信号采集、放大、模数转换等 要打开“黑匣子” 需要工程技能 更需要物理知识 谢谢! 欢迎讨论! 刘知平同学的个人主页 进:phylab.fudan.edu.cn,学生通讯录
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