第十章（上） 光电传感器 《自动检测技术知识及应用（第2版）》课件.ppt

红外线辐射温度计在菜肴保温中的应用 红外线辐射温度计在非接触测量食物温度中的应用（续） 红色激光仅用于瞄准被测物 测量冷藏牛奶温度 测量饭食温度 红外线辐射温度计非接触测量管道的温度 红外线辐射温度计在非接触温度测量中的应用（续） 红外线辐射温度计在非接触体温测量中的应用 耳温仪 红外线辐射温度计用于人体额温快速测量 红外线辐射温度计测量电路板温度 IC的温度测量 红外线辐射温度计在非接触测量功率电路设备温度中的应用 用于高压电路的安全测量 红外线辐射温度计在非接触温度测量中的应用（续） 红外线辐射温度计的数据采集系统 装修内部的布线温度升高可能引燃天花板 红外线辐射温度计非接触测量钢水的温度 高温比色计在高温非接触测量中的应用 高温比色温度计能抗烟雾、水蒸气和灰尘能力较强，不受窗口玻璃影响，能瞄准 ,测量小目标，可不考虑距离系数，可以不完全被目标充满，不需调焦就可准确测量。 高温比色温度计适于环境条件恶劣的工业现场中使用，如 :烟雾、水蒸气、灰尘比较严重的钢铁、焦化和炉窑等应用现场。 红色 黄色 高温比色温度计原理 高温比色式温度传感器抗烟雾、水蒸气和灰尘能力较强，不受窗口玻璃影响，能瞄准 ,测量小目标，可不考虑距离系数，可以不完全被目标充满，不需调焦就可准确测量。 根据有关的辐射定律，物体在两个特定波长λ1、λ2上的辐射强度Iλ1、Iλ2之比与该物体的温度成指数关系： 式中 K1、K2——与λ1、λ2及物体的黑度有关的常数。 因此，只要测出Iλ1与Iλ2之比，就可根据上式算得物体的温度T。 高温比色温度计原理 1－高温物体 2－物镜 3－半反半透镜 4－反射镜 5－目镜 6－观察者的眼睛 7－光阑 8－光导棒 9－分光镜 10、12－滤光片 11、13－硅光电池 14、15－电流/电压转换器 I1、I2－两个特定波长λ1、λ2的光在光电池11、13上产生的输出电流 热释电传感器在人体检测、报警中的应用 热释电元件在红外线检测中得到广泛的应用。它可用于能产生远红外辐射的人体检测，如防盗门、宾馆大厅自动门、自动灯的控制等。 热释电元件外形 热释电传感器简介 热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射出的红外线，而输出电压信号的传感器。可以用于楼道自动开关、防盗报警、人体检测等。 例如：在房间无人时能自动减小空调机的功率；能判断无人观看电视或观众已经睡觉后自动关机；有人活动时开启监视器；自动门铃；摄影机或数码照相机自动记录动物或人的活动，以避免长时间空白画面而浪费计算机的硬盘空间。 热释电效应 某些电介质如锆钛酸铅（PZT，见第六章），表面温度发生变化时，在电介质的表面就会产生电荷，这种现象称为热释电效应，用具有热释电效应的电介质制成的元件称为热释电元件。红外热释电传感器由滤光片、热释电红外敏感元件，高输入阻抗放大器等组成。 制作热释电敏感元件时，先把热释电材料制成很小的薄片，在薄片两侧镀上电极，把两个极性相反的热释电敏感元件并排，再反向串联。 红外热释电传感器的内部结构 a）外形 b）分体结构 c）内部电气接线图 d)滤光片的光谱特性 1－滤光片 2－管帽 3－左、右敏感元件 4－放大器 5－管座 6－引脚 7－高阻值电阻R 热释电传感器的放大电路 两块反向串联的热释电晶片 场效应管 热释电传感器工作原理 热释电晶片表面必须罩上一块由一组平行的棱柱型透镜所组成菲涅尔透镜，每一透镜单元都只有一个不大的视场角，当人体在透镜的监视视野范围中运动时，顺次地进入第一、第二单元透镜的视场，晶片上的两个反向串联的热释电单元将输出一串交变脉冲信号。当然，如果人体静止不动地站在热释电元件前面，它是“视而不见”的。 菲涅尔透镜 菲涅尔透镜能将透镜前面的一个物体，在其后面成像为水平方向的n个物体。 当发光物体水平移动时，能产生闪烁效果。 透镜后面为热释电晶片 菲涅尔透镜外形 传感器不加菲涅尔透镜时，其检测距离小于2m，而加上该透镜后，其检测距离可增加3倍以上。 电路原理框图及带宽简介 在正常行走速度下，由菲涅尔透镜产生的光脉冲调制频率约为6Hz左右；当人体快速奔跑通过传感器面前时，可能达到20Hz。再考虑到荧光灯、节能灯、LED灯的脉动频闪为100Hz，所以信号调理电路中的放大器带宽不应太宽,以0.1～20Hz为宜。带宽窄,则干扰小,误判率低；带宽大,噪声电压大,可能引起误报警。低频段对应于慢速移动;展宽高频段,有利于快速移动响应。现已将点画线框中的所有电路集成到一片厚膜电路中。 热释电组件 热释电报警器 菲涅尔透镜 设定按钮 高分贝喇叭 热释电报警器（续） 菲涅尔透镜 Φ 5mm接插件 热释电报警器（续）