模块八光学量检测中

机、电类

《传感器与检测技术项目教程》

模块八、光学量检测课件

统一书号：ISBN978-7-111-48817-0

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2015年2月第1版（作者：梁森、黄杭美、王明霄、王侃夫）7/2/20231本模块介绍“光学量”的基本概念、各种光电元件，例如：紫外光电管、光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管、光电池，介绍各种光电元件的应用。还介绍了光导纤维传感器及其应用。内容简介今天是：7/2/20237/2/20232模块八、光学量检测（中）目录进入进入（上）知识链接光学量的基本概念（上）项目一、光电元件及应用电路（中）项目二、光电传感器的应用拓展阅读光导纤维传感器及应用現在時間是：04:52进入7/2/20233项目二光电传感器的应用【项目教学目标】☞知识目标1）了解光电传感器4种类型的应用。2）了解锅炉炉膛火焰的检测方法。☞技能目标1）掌握转速测量中的±1误差分析。2）掌握边缘位置的检测和纠偏方法。回目录7/2/20234光电传感器的几种基本应用型式图8-23光电传感器的4种应用型式a）被测物是光源b）被测物吸收部分光c）被测物是有反射能力的表面d）被测物遮蔽部分光光电传感器的几种应用形式的演示7/2/20235任务一被测物本身是光源的检测光的照度E的单位是lx（勒克斯），表示受照物体被照亮的程度，可以用照度计（也称勒克斯计）来测量。

光电池(外加柔光罩）7/2/20236一、照度计是一种专门测量光的照度的仪器仪表，又称勒克斯计。照度计通常是由硅光电池（或硒光电池）与微安表（模拟式）或数字电路组成。a）原理图b）外形1－余弦角度补偿器

2－V(λ)修正滤光片

3－磷硅玻璃4－氮化硅减反射膜5－SnO2半透明栅线前电极6－光电池7－银铝浆电极8－微安表9－液晶屏10－控制键图8-24

7/2/20237照度计的

技术指标技术指标：示值切换范围：1.999×10nlx（n=1~5）取样率：2.5次/秒操作环境：0~50℃相对湿度<70%RH7/2/20238照度计中的

补偿器1.受照面的亮度与光源的入射角度有关。当光源入射角度不与柔光罩垂直时，必须进行余弦补偿。斜向光照2.光电池对不同颜色光的转换效率不同，必须进行颜色补偿。光电池的峰值波长约为0.78微米。7/2/20239二、毛火焰格探测恼器1．译火焰牢探测尺器的以用途在大推型锅值炉的握燃烧魔过程傻中，箱需要利用滥火焰郊探测冬器来武检测召火焰混的燃公烧和顺熄灭绩，并贞检测叙火焰礼的稳窜定性。火强焰探伪测器浅与炉骨膛吹谈扫、炊送风每机、捎给煤龄粉机脸等组追成F权SS艇S（抵或B搜MS松）燃诸烧器割管理链系统辰，可券以防止嫁火焰泥突然亭熄灭档时，株炉膛绑内积锯存的部可燃鸟性气胳体在吵高温镰下发蚊生炉济膛爆场燃事纸故。2．南火焰辩的特仇点较强税的火暑焰能暑发射胖出几枣乎连落续的片发光换光谱炊，包蚕含红柿外光扒、可最见光猪和紫删外光宁。多弯数火跃焰的燃烧法信号疾是一难种不秩规则盯的脉叹动信击号。频罗率信作号包蓄含信位号的城频谱胆、带猴宽、拜峰峰棉值等称参数画，要唱对这鹊部分补信号模进行福滤波备，从僚中提取桌火焰疗的燃廉烧特蜓征。锅炉徒中的吊煤粉迈火焰监存在拦着3贫种闪续烁频罗率：①1揭5~弄50乱Hz蹲时火任焰正滨常；②7~盐15珍Hz影时火切焰不膊稳定；③小于猾7H桑z时固火焰喂丧失。6/蝴25递/2叛02债310火焰努信号功的班特点火力喝发电蜂厂图8巡寿-2厕5锅炉差炉膛猪的辐射鹿强度冷变化跳动的的火童焰6/盏25供/2巾02礼3113．富火焰荒探测俘器的金结构图8杠-2戒6锅炉帖火焰牺检测勤原理趋图1－驻火焰2－六高温砖镜头3－信红外枯滤除撕片4－冲成像彩光导望纤维疯束5－遍光导接纤维敏外壳6－荷火焰文成像7－律光电男池6/国25值/2钢02慕312图8酸-2漠7火焰霸探头独的光调谱响围应图8祝-2福8炉膛揪火焰肌探测舱器的畏安装6/牌25梢/2雅02朴313锅炉税安全语保护撤系统埋FS情SS册系统6/屠25倒/2军02丙314三、劲色彩候传感两器也称餐颜色致传感趣器、廊色标非传感淘器等生。色彩羡是光龙源、枣物体沈和观莫察者稻之间究交互纵的结麦果。磁例如勺，红纸久会吸妈收光兄谱中信大多泛数带阴绿色及的部母分和宾带蓝亿色的栏部分，同着时反展射光狸谱中红色衔的部列分，因此陷对观嘉察者各会表圆现为红色。叶绿想素吸宗收红叼、蓝任、紫追光，昨反射嚷绿色削光。任何言一个抚物体弓的颜对色都犁可用枪红、陡绿、惩蓝（R、G、B）三原伴色的及光功距率谱顺的函教数来次表示。射缸入眼睛智的光猾线刺寇激视论网膜他上对柄不同生颜色捞有不弟同灵享敏度的视巷觉细留胞，攀并通伴过视逃神经协传送律到大窗脑，茫从而接感觉蓝到色限彩。6/羡25站/2番02乎315色彩色度项图色彩卵传感旦器常走用于赔检测赞特定响色标气或物磨体上郊的斑贿点，说它是网通过与非脱色标牲区相为比较焦来实盈现色笋标检睁测。视网稿膜中横的三种茄视锥臭细胞般对颜略色的敬感应三基信色光蛇合成6/懂25废/2活02缘瑞316色彩并传感杂器（丧续）图8摄-2盏9色彩银传感挨器及渡信号浴处理笋示意味图1－红、绿、蓝滤色崖片旅2供－玻题璃基榜板妈3请－α-搅Si4－轿透明迫导电雅膜榨5框－公狭共电视极沸6适－背污面引礼出电巷极7－致遮光厉保护播树脂单8－蝇电流症/电椅压转昂换器6/因25材/2谦02甲317色彩柏传感洪器（牵续）6/知25戒/2肝02但318色彩蛇传感原器（桐续）无定趣型硅餐（α劫-S膏i）孙制成欢的色煎彩传祥感器障能得到欣三色裙信号。在值玻璃悼基板唤上按顺上序粘伟贴红、绿、蓝滤色四镜，分伶别与R、G、B三个福输出堪电极敌处于蝇同一领轴线饼上。广α-蕉Si迁本身店的光谱蝴灵敏销度与堵人眼牛十分械接近枕，峰秀值波狂长约塑为0余.5插~0访.6m。当尺光线报透过熊红、喝绿、朋蓝滤弟光片取后，雄就可狼以分稀别得专到R、G、B三根湿光谱篮特性核。图8龄-2骆9色彩谢传感语器及信术号处赔理示泼意图6/雅25肺/2馆02辰319色标瘦传感锤器的肢原理恐及应养用颜色吸传感富器中腿，有隙一类糖称为冰“色标摸传感饮器”，常妨用于检测吃特定歼色标康或物胶体上怕的斑渡点，它抹是通过贪与非辱色标倦区相雹比较佳来实超现色级标检州测，而伐不是再直接冶测量缸颜色缎。可用枪于包邀装、守印刷呜、制朵药、宿纺织张、涂料亲、化亦妆品移、农远业、相血液峡诊断权、尿脉样分舱析和矛假牙刮等。喝还可用底于彩专色材帜料的歇定位串、定攀长、族分切倦、纠博偏、馅计数等功兼能。6/小25舞/2粮02只320各种肠色标尘传感毒器外盗形色标份传感优器能区白别红、绿、蓝（或灵其他爷）颜赴色。6/好25屑/2悄02催321色标从传感代器外敢形（叠续）6/抗25枣/2秘02毙322色标愁传感见器在洽流水暑线上灶检测沸产品秃的颜惜色6/斧25臣/2摄02与323用多搞个色把标传枯感器凶测量溜薄板忘的颜炒色6/否25扇/2焰02令324产品陕包装饶色彩笑检测睡、分勿选6/德25稿/2详02裙325任务百二灾被告测物芝吸收企部分雪光的领检测一、说人体际指尖离脉搏葛仪（放大概图见后贵一页）图8馅-3笨1光电神式指浮尖脉衡搏仪盒示意干图a）粘电原着理框耕图蚊b点）各应关键盘点信扇号波千形1－堤中指养2－哲遮光庸盒只3诵－红忍色发番光二宵极管4－谱光敏额晶体帝管帮5尺－基康座6/长25盘/2悬02像326波形嫩放大抓图见后先一页图8扎-3孔16/傲25怨/2矿02访3276/芽25邪/2给02陕328±1举误差因时热间闸门开启和关闭时与溉时钟号脉冲菠的边沿吼不同摔步而致惜，使脂计数慕脉冲捞群的喇首尾格可能多一磨个脉骄冲或少一吸个脉出冲，从述而产哪生“±1彩误差”。陡可以提高乎“时珍钟”瞧频率，来晃相对脑地减沉小±漏1误杨差。6/轿25第/2睁02最329人体纺指尖让脉搏壶仪原乖理（苗续）每分总钟的纠脉搏锦数值（8狗-8嚼）式（8-流8）给削出的宣理论臂分辨源率可倘达1轿/1征00员0。因时甘间闸预门开壁启和划关闭荐时与租时钟楚脉冲福的边星沿不箭同步保，致茶使计毛数脉介冲群棚的首逮尾可羽能多暑一个河或少城一个日脉冲虹，称为五±1等误差。当脉止搏在凉99裳次/梁mi城n以般下时承，小赚数点萝设置席在倒效数第砖二位撑，分距辨力她为0互.1暗次/昨mi沃n；当脉霉搏在急99孤次/更mi太n以蛙上时爸，不协设小崭数点第。6/立25歼/2蔑02段330血氧醒、脉密搏检警测仪脉搏貌血氧狠饱和葱度测住量的汉基本吸原理毛是：还原锯血红挑蛋白常(R亩Hb母)与短氧气睡结合预后变茅成氧教合血共红蛋舰白(根Hb潜O2条)，呈暗载红色，氧合疤血红镜蛋白杠呈鲜晋红色，两稳者对饮红光犯和红纯外光校的吸铜收不啄同。在波齿长为66汽0n麦m的红光盗处，稍还原简血红鼠蛋白梦对光予的吸笼收比少氧合阁血红权蛋白脾强十耗倍以酒上，而恰在波斜长为肯94秩0n皱m的红外附光处，还原雅血红福蛋白翅对光罩的吸让收比促氧合做血红泛蛋白愧弱得陆多。6/报25跨/2叶02冠331二、轨透射横式光疗电浊己度仪水的哪“混浊呈程度”可林以用躺“浊度”来稀表示屑。当水搅体中寸有体烦积较大串的悬架浮颗福粒物时，存通过廉水体筐的部槐分光嗽线会庭被吸收、多次捏反射及散射，此晓时需采腹用吸挖收法次测量承水样月的“富吸光偷度”。水化的浊度央值越科高，墨透射后光就除越弱。6/根25揉/2腊02恭332透射抱式光冰电浊纵度仪半原理将一定怕量的白色阀高分冻子聚秩合物玩作为静浊度些标准图溶液偿的基渠准物鹅质。1L恰水中泪含有蹄1m断g的心硫酸泉肼与池六次榨甲基上胺聚宣合的占浊度椅定义范为1慎FN茫U。图8盘-3采2透射忆式光斩电吸惊光度围仪原饿理图1－月恒流港源郑2驾－遮御光盒3－药波长脂为8音50勾nm须的L缠ED4－子小孔5－惊半反绩半透惩镜6－蛋全反进射镜7－唱含沙唇被测专水样8、拜11汽－光挽电池9、本12少－电庆流/据电压摄转换港器10暑－标肾准水蛾样参比割通道均（抵则消外鸭界影狂响）6/术25赌/2乡丰02贺333透射武式光拖电浊碰度仪看参比熔通道而与测厉量通谷道（放菜大图师）6/笛25月/2饲02纵334光电峰式含朴沙量市测量将装远有浊狡水的浓试管研插入虽仪器冶中6/俱25罚/2艘02弯335透射票式光搅电浊凝度仪挂原理痰（续蹦）红外劝光从痒小孔晃4射伶出，经过洲半反衰半透景镜5轮分成改两束仆强度侵相等悟的光堪线：一路乔光线笋穿过狡标准香水样鹿10凯（有到时也山采用与标准历衰减补板）艺，到第达光输电池共11穗，产仰生作号为被托测水参样浊腾度的逝参比胆信号；另一访路光颗线经粥全反遵射镜送6后兰，穿距过含干沙被席测水屡样7货到达银光电津池8翅，其损中一肿部分罗光线吃被样姻品介耽质吸随收。6/男25晋/2否02鸟336透射嘱式光姻电浊型度仪进原理察（续村）样品惧水样伙越混主浊，浙光线液衰减风量越歪大，列到达冒光电道池8犯的光扶通量钥就越盲小。上伴下两运路光饱信号杰分别贺为转阵换成羊电压运信号Uo1和Uo2，由仓运算片器计琴算出Uo1/Uo2的比熟值以损及被卵测水夹样的枝浊度企。采用券半反法半透隶镜5播、标询准水览样1摘0以鼠及光典电池绸11骄作为茶参比钳通道贱的好处炒是：班当光众源的缘瑞光通字量由聚于种爽种原绞因有挖所变建化或额环境尿温度缴变化梁引起筐光电施池灵休敏度驱发生梅改变拔时，由于葡两个弦通道使的结席构完撕全一售样，究所以手在计喷算Uo1/Uo2值时纺，上乔述误辨差可腊自动横抵消。6/笋25因/2访02凳337任务招三存被正测物然反射读部分葱光的殃检测一、稼散射高式浊驱度仪将一绿束光每照射妙一定警厚度烈的待数测水蛮样，穿过头待测农水样典的入型射光照束被切待测调水样役中的拳悬浮愧颗粒见所散栏射。按匀照国阀际标病准所犁规定挣，在与照入射阴光9性0º肚的方送向上楼测量颜散射追光强校，可壁以得广到水潮样的弱浊度。散射央光浊井度仪方的准馆确度绍、精速度、齿重现挣性和可重复朵性都踩较好半。60屠0m急m波诊长的垄光线么照射域在胶拒体颗晴粒上症的散绪射3垮种状诱况6/鸭25晶/2灭02读338散射稀式浊朝度仪资工作跨原理图8店-3捆3散射样式光融电浊宿度仪长原理恭图1－恒恒流秒源胶2携－遮鼻光盒3－图波长轮为8田50唱nm费的L棋ED4－筝出光勇孔5－亭被测工浊度鲁水样曾玻璃叔杯（新顶视紧图）6－迅悬浮坟颗粒7－路90最º散坐射光8－谋散射场光测摄量光躲电池9－够散射笼光电架流/烛电压娇转换鸣器10好－参本比透垂射光11庭－参陕比透惠射光茅光电骗池12妙－透维射光间电流酷/电疏压转绞换器6/赤25刘/2掩02玩339二、国光电婚反射贿式烟增雾报床警器1．伤火灾漆报警绿器物质鞋在燃哭烧过衫程中捎一般沃有下霜列现恋象发盈生：（1肝）产坊生热穗量：阴使环寺境温处度升秆高，形可以夕用各纯种温闲度传柱感器草来测掌量。（2咐）产挂生可优燃性脱气体蒙：释败放出耕可燃穴性气迅体，搁如C筑O等拾，可芬以用寒可燃受性气运体传最感器膜来检浆测。（3裁）产篮生烟气雾：览粒子廊直径受大于睬10叉nm携。当打烟雾漏潜入迈烟雾陈传感颜器的笔检测节室时干，可繁引起牛烟雾如室电转流增傅大。（4傍）产忌生火酷焰：习火焰液辐射料出红填外线请、可确见光矮和紫会外线奇。利旅用紫厉外线言管能熔够有站效地馋监测骨火焰烛发出誉的紫伞外线，但应歪避开递太阳徐光的蔽照射踩，以堤免引砖起误肾动作。6/痕25锄/2冒02岩3402．粒离子院式烟盈雾报搞警器离子转式烟疮雾报侄警器扔中的抹关键求元件傅是离筝子室，被盈安装呢在天鼠花板榴下。家离子蛾室所璃用放射望元素化为镅译24神1，朵强度淡约为顶0.伯8微畏居里。正常漂状态易下离雄子室尸的电呢流很稳小（愿约1施0μ作A）。当有寻烟尘雾进入盈电离核室后彻，产霜生大顶量的扛正负灰电离茅子，在电斑场的卖作用潜下，笨各自能向负狸电极唇和正稼电极代移动取。报警岸电路鱼检测恳到离子翁电流歌（毫需安数绍量级劣）超叹过设高定的龙阈值稼时发玻出报迁警信廉号。6/译25找/2圈02英341离子缸式烟旱雾报垫警器辽的安坟装6/膛25壮/2场02膜3423．壶光电骗式烟岗雾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、机小电一潜体化赤设备鸭、办黎公设疤备和震家用否电器肉中。光电笛开关居中的狱发光由二极任管大呜多数销用3桃8k摊Hz防窄脉跌冲电颂流激颠励驱此动；红外狠LE穷D的挂正向息压降干约为纳1.共1~1.衔3V，驱动鞠电流色峰值辽控制券在2陡0m虽A以付内。6/紫25泉/2互02评368反射宪式光慕电开饮关在请流先水线约上的酿应用送料短器定区域式光电开关咖啡罐流水线运行方向罐装高度检测储料仓落料青口遮断送式光棉电开忆关（短用于驱计数笔）任务四6/皂25形/2托02如369反射偏镜反耳射式光电恭开关豪的应造用（续同）反射纤镜反增射式检测湾有无捎物体塔通过6/站25弦/2那02牛370反射盖镜反档射式光电寺开关馆的应矩用（续蚕）产品闻高度最错误努检测6/射25乏/2屡02赵371反射闭式光优电开辜关的夜发射哑、接旦收器眯外形电源伶指示信号辫指示6/刊25斧/2杰02投372反射通式光薄电开转关外蛮形（续涝）灵敏拌度调茫节电百位器6/记25关/2男02召373被测驼物是只具有比漫反歼射特厦性的党反吊射式衰光电招开关瓜原理漫反掌射光唤线反射怠光线被检跑测物绒体光发绑射器和光接婶受器发射川光线漫反票射式蓄光电笨开关集光发踢射器销和光夫接受冷器于烈一体。当被变测物享体经识过该桃光电情开关件时，发射外器发喜出的顺光线盐经被仰测物都体表发面反搂射由进接受向器接梳收，于选是产微生开涝关信书号。额定歇距离6/盏25杰/2碑02赏374光电遇开关移激励覆源调挠制原可理漫反医射式欲光电笛开关粉的LE楚D多采用筝红外域线中答频(38田kH本z左右哀)窄呜脉冲科电流愧驱动,发射绒调制壳光脉莫冲，可减好小发盏射LE碍D的功贩耗。接收专器的席光敏谣管接筹收到瓜漫反锅射光猛线，松输出妨微弱临电流厘信号赴，送盈到38灭kH妖z选频油交流中放大点器，可眼以有衣效地防止私太阳梅光、云日光拴灯的喜干扰，放抓大倍铃数可僻达6辅0d勇B。解调饭前为魔TT类L信盛号，解调街后输撞出直或流负程脉冲抵报警辆信号。6/朵25蜘/2熟02克375例：反仆射式难光电信开关读激励咳源调稀制、返解调6/丝式25位/2寸02歌376常用扯材料圈的反雄射率蚂（相躬对于革白纸作的估矛计值受）6/河25杂/2柳02棕377光电抹开关篇的最时大指访向角稻示意疫图6/火25迟/2尿02治378漫反名射式光电牺开关皂用于宰自动赛水龙落头红外舅线发损射管身发出椅的红外君线由于首人体灾手的摊摭挡可反射而到红外肢线接轮收管，控级制器讨内部湖的微挠电脑竟处理躬后，胆控制小功其率电昂磁阀，打烈开阀芯，水龙泡头出谈水。6/骑25橡/2痰02畅379光电裙开关辜用于奇液面孤超限酱报警当液面躺超过役光电柜开关时，反射系光泄渣漏并坝减弱，光敏麻晶体换管产疏生报眨警信央号。6/阅25蜂/2浴02手380漫反加射式板光电胁开关率应用轿（续脑）包装歌分类盛检测6/楼25咳/2溉02部381漫反惧射式井光电炮开关显应用暑（续灭）转速尤检测6/眼25赖/2咸02瘦382漫反树射式泽光电币开关顶应用探（续湿）机械膨手定摊位6/笨25热/2乌02斗383漫反叹射式另光电驴开关哗应用芽（续薪）三角蜻皮带雨脱落琴检测6/葱25霉/2袍02删384漫反数射式吃光电茂开关昼应用匠（续秆）集成可电路词方向帮检测电动训机换椅向器除间隙刷深度而测量6/馋25缎/2痰02根385漫反遥射式档光电咱开关幼应用惰（续锣）产品垒计数6/江25吊/2斩02腿386漫反烦射式光电残开关丸的应榆用（游续）自动鹿注料物位喊检测6/辛25烦/2投02锁387漫反酬射式光电削开关么的应早用（罚续）物体游倒置弄辨别转速烟检测6/从25柏/2询02义388漫反爹射式光电草开关凤的应鼓用（欣续）产品充计数6/属25两/2醉02来389漫反凡射式光电穿开关的应陶用（毛续）断裂曾检测6/耍25枕/2纱02猛390任务罢四奏被孕测物站遮蔽怠部分竹光的饲检测一、循遮断范式光赞幕传心感器发射进器和壮接收房诚器相饲对安微放，规轴线场严格尽对准。当有熊物体斑在两母者中遮间通夏过时尸，红互外光记束被具遮断译，接轰收器原接收馒不到子红外肆线而蒸产生袖一个羊负脉吩冲信城号。可以辩将一询组数简目相铸同的臂平行义排列闷的红及外或隶红光仓LE益D与秋相应换的光寻敏晶阅体管种组成椒“安搅全光施幕”排。当同丽一条茫