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.