模块八、光学量检测(中)《传感器与检测技术项目教程》

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1、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课程配套网站www.sensor-measurement.net或www.liangsen.net2015年2月第1版(作者:梁森、黄杭美、王明霄、王侃夫)7/5/20211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:7/5/20217/5/20212模块八、光学量检测(中)目录进入进入(上)知识链接光学量

2、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:12:22进入7/5/20213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7/5/20214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7/5/2021

3、5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)7/5/20216一、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8-247/5/20217照度计的 技术指标技术指标:示值切换范围:1.999×10n

4、lx(n=1~5)取样率:2.5次/秒操作环境:0~50℃相对湿度<70%RH7/5/20218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。7/5/20219二、火焰探测器1.火焰探测器的用途在大型锅炉的燃烧过程中,需要利用火焰探测器来检测火焰的燃烧和熄灭,并检测火焰的稳定性。火焰探测器与炉膛吹扫、送风机、给煤粉机等组成FSSS(或BMS)燃烧器管理系统,可以防止火焰突然熄灭时,炉膛内积存

5、的可燃性气体在高温下发生炉膛爆燃事故。2.火焰的特点较强的火焰能发射出几乎连续的发光光谱,包含红外光、可见光和紫外光。多数火焰的燃烧信号是一种不规则的脉动信号。频率信号包含信号的频谱、带宽、峰峰值等参数,要对这部分信号进行滤波,从中提取火焰的燃烧特征。锅炉中的煤粉火焰存在着3种闪烁频率:①15~50Hz时火焰正常;②7~15Hz时火焰不稳定;③小于7Hz时火焰丧失。7/5/202110火焰信号 的特点火力发电厂图8-25锅炉炉膛的辐射强度变化跳动的火焰7/5/2021113.火焰探测器的结构图8-26锅炉火焰检测原理图1-火焰2-高温镜头3-红外

6、滤除片4-成像光导纤维束5-光导纤维外壳6-火焰成像7-光电池7/5/202112图8-27火焰探头的光谱响应图8-28炉膛火焰探测器的安装7/5/202113锅炉安全保护系统FSSS系统7/5/202114三、色彩传感器也称颜色传感器、色标传感器等。色彩是光源、物体和观察者之间交互的结果。例如,红纸会吸收光谱中大多数带绿色的部分和带蓝色的部分,同时反射光谱中红色的部分,因此对观察者会表现为红色。叶绿素吸收红、蓝、紫光,反射绿色光。任何一个物体的颜色都可用红、绿、蓝(R、G、B)三原色的光功率谱的函数来表示。射入眼睛的光线刺激视网膜上对不同颜色有

7、不同灵敏度的视觉细胞,并通过视神经传送到大脑,从而感觉到色彩。7/5/202115色彩色度图色彩传感器常用于检测特定色标或物体上的斑点,它是通过与非色标区相比较来实现色标检测。视网膜中的三种视锥细胞对颜色的感应三基色光合成7/5/202116色彩传感器(续)图8-29色彩传感器及信号处理示意图1-红、绿、蓝滤色片2-玻璃基板3-α-Si4-透明导电膜5-公共电极6-背面引出电极7-遮光保护树脂8-电流/电压转换器7/5/202117色彩传感器(续)7/5/202118色彩传感器(续)无定型硅(α-Si)制成的色彩传感器能得到三色信号。在玻璃基板上

8、按顺序粘贴红、绿、蓝滤色镜,分别与R、G、B三个输出电极处于同一轴线上。α-Si本身的光谱灵敏度与人眼十分接近,峰值波长约为0.5~0.

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