无皮鼓原理及应用

原理：

利用红外传感器的原理，用电子电路模拟鼓声，利用红外发射与接收进行控制。原来在每个无皮鼓中都装有一组激光发射器和光敏接受器组成的光电控制器。当用手作敲鼓状遮挡住光束时，接收器接收不到光信号，光电开关就会驱动相应的录有鼓声的语音集成电路，发出鼓声。

按下启动按钮，在无皮鼓没有皮的那个地方敲了一下，就听见“咚”的一声。“无皮鼓”虽然有一面没有皮，但是用红外线给代替了，所以，才会发出声音光电控制器是它能发出声音的最主要的原因。激光发射器只是简单的发出可由光敏接收器接收的一束红外光。

背景：

光敏接受器可由光敏二极管或光敏三极管组成。光敏二极管也叫光电二极管。光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。当光线照射时，可以产生电子一空穴对，使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。

光敏三极管和普通三极管相似，也有电流放大作用，只是它的集

电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。 通常基极不引出，但一些光敏三极管的基极有引出，用于温度补偿和附加控制等作用。当具有光敏特性的PN 接收到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于β倍的信号电流。不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性，与光敏二极管相比，具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度。

光敏管大体有开关作用，环境光检测作用，各种光线接收作用。在太阳能自动跟踪控制中，做光电检测用，接受太阳光，校正方位。光敏二级管被应用于收音机、电视、电脑等设备中，比如用LED发光二极光替代液晶显示器背后的光源，能达到节能且稳定的作用。光敏三极管可用来控制开关的状态，其主要原因是三极管对光照强度十分敏感，可以根据光照强弱来控制电流大小，从而在继电器的配合下控制开关的通断状态，实现自动化控制。由于光敏管对光的敏感性很高，还可用于测量温度，因为不同温度的物体辐射的光不同，以此可以间接测量温度。此外，光敏三极管还可用于传输信号，如光耦合器，光耦合器亦称光电隔离器，简称光耦，光耦合器以光为媒介传输电信号，它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。另外，红光光敏管可用于测量红外线，这一点可用来做夜视仪。

根据光路的通断来改变电路的通断或电流的大小，从而达到控制要控制的物体所做的运动。

应用：

光电控制器有很多的应用不止是可制作新颖的无皮鼓，无弦琴，在工业生产和工程应用过程中，常对产品、部件或对象进行监测与控制。监测与控制的条件通常可以是产品的处理位置、部件运动的速度或对象的位移，有时也可能是对象的形状和特征等。例如，瓶装生产线的饮料加注控制，通常是根据饮料瓶的位置是否对准加注管口来进行控制的。在高速公路的监控工程中，常对车辆的速度、高度和重量进行监控。无论选择哪些变量进行监控，都可以采用光电控制系统来实现。由于光电传感器具有体积小，容易安装且测量精确度高，速度快和无接触的特点，可编程控制器具有数字控制与通信和抗干扰能力强的优点，使得光电控制技术被越来越广泛地应用。光电控制技术已经在航空航天工程、能源工程、机器人系统、生产流水线、制造过程、交通车辆控制、工程测量系统、安全监控系统中得到了广泛的应用。

光电控制系统的发展依赖于光电测试技术的发展和广泛应用。光电测试技术的发展与新型光源、新型光电器件、微电子技术、计算机技术的发展密不可分。自从19xx年第一台红宝石激光器与氦-氖激光器问世以来，由于激光光源的单色性、方向性、相干性和稳定性极好，人们在很短时间内就研制出各种激光干涉仪、激光测距仪、激光准直仪、激光跟踪仪、激光雷达等，大大推动了光电测试技术的发展。

还有应用非常广泛的报警器。在汽车、摩托车报警器，仓库大门，以及家庭保安系统中，几乎无一例外地使用了报警器电路。随着社会科学技术的迅速发展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。

传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点。而且安全性能也不是很好。光电报警就很好的改善了这点。如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用。

红外线传感器常用于无接触温度测量，气体成分分析和无损探伤，在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。例如采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图，可以发现温度异常的部位，及时对疾病进行诊断治疗（见热像仪）；利用人造卫星上的红外线传感器对地球云层进行监视，可实现大范围的天气预报；采用红外线传感器可检测飞机上正在运行的发动机 的过热情况等。

 

第二篇：北航物理光学演示实验报告

物理演示实验报告

        班级：120223班       姓名：徐伟嘉         学号：12021067

一、实验名称：人造火焰

二、实验仪器如下：

三、实验原理：

木炭逼真形象的成因：仪器中的“木炭”是塑料薄膜压制而成的。塑料板后面是红色的背灯，塑料板不同的位置厚度不同，灯光通过厚的地方看到的效果是偏暗的区域，灯光通过薄的地方看到的效果是明亮的区域，只要精心的设计好塑料板的模具，就可以逼真的呈现出燃烧的木炭的形象了。

火苗的形成：为了使火苗从炭火堆中窜出，在炭火模型的后面放置一面反射镜，上面刻有火苗状的透光镜，炭火模型与其镜中的像形成对称结构，中间形成一条透光缝，在缝的下部形成一根横轴，轴的四周镶满不同反射方向的小反光片，光源的光照射到反光片上，光源的光照到反光片上，随着轴的转动，光被随机的反射出来，让我们看到了火苗的存在。

四、实验步骤：

1、接通电源，观察视窗内似有熊熊烈火燃烧；

2、打开加热开关，还会有热风吹出，就像一座逼真的火炉。

五、实验感想：

   通过学习光学实验，观察各种光怪陆离的实验现象，不仅增加了自己对于光学实验的兴趣，而且能把课上所学的关于衍射，干涉，偏振等的知识应用到实际之中，加深了自己对于课堂内容的理解，也有助于今后进一步的理论学习。本次演示实验，受益匪浅。