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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：ISBN 978-7-111-48817-0课程配套网站或 2015年2月第1版 内容简介 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。 模块八、光学量检测（中） 目录 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。 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 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。 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。 照度计的技术指标 技术指标： 示值切换范围： 1.999×10n lx （n=1~5） 取样率： 2.5次/秒 操作环境： 0~50℃ 相对湿度 70%RH 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。 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。 火焰信号的特点 火力发电厂 3．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 图8-27 火焰探头的光谱响应 锅炉安全保护系统FSSS系统 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。 色彩 色度图 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-Si 4－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 色彩传感器（续） 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0.5~0.6?m。当光线透过红、绿、蓝滤光片后，就可以分别得到R、G、B三根光谱特性。 色标传感器的原理及应用 颜色传感器中，有一类称为“色标传感器”，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，而不是直接测量颜色。 各种色标传感器外形 色标传感器外形（续） 色标传感器在流水线上检测产品的颜色 用多个色标传感器测量薄板的颜色 产品包装色彩检测、分选 任务二 被测物吸收部分光的检测 一、人体指尖脉搏仪（放大图见后一页） 波形放大图 见后一页 ±1误差 因时间闸门开启和关闭时与时钟脉冲的边沿不同步而致，使计数脉冲群的首尾可能多一个脉冲或少一个脉冲，从而产生“±1误差”。可以提高“时钟”频率，来相对地减小±1误差。 人体指尖脉搏仪原理（续） 每分钟的脉搏数值 （8-8） 式（8-8）给出的理论分辨率可达1/1000。因时间闸门开启和关闭时与时钟脉冲的边沿不同步，致使计数脉冲群的首尾可能多一个或少一个脉冲，称为±1误差。 血氧、脉搏检测仪 脉搏血氧饱和度测量的基本原理是：还原血红蛋白(RHb)与氧气结合后变成氧合血红蛋白(HbO2)，呈暗红色，氧合血红蛋白呈鲜红色，两者对红光和红外光的吸收不同。 二、透射式光电