1、機、電類傳感器與檢測技術項目教程模塊八、光學量檢測 課件統(tǒng)一書號：ISBN 978-7-111-48817-0課程配套網(wǎng)站或 2015年2月第1版（作者：梁森、黃杭美、王明霄、王侃夫）10/2/20221.機、電類傳感器與檢測技術項目教程模塊八、光學量檢測 本模塊介紹“光學量” 的基本概念、各種光電元件，例如：紫外光電管、光敏電阻、光敏二極管、光敏晶體管、光電池，介紹各種光電元件的應用。還介紹了光導纖維傳感器及其應用。內(nèi)容簡介今天是：10/2/202210/2/20222.本模塊介紹“光學量” 的基本概念、各種光電元件，例如：紫外光模塊八、光學量檢測（中） 目錄進入進入（上）知識鏈接 光學量的

2、基本概念（上）項目一、光電元件及應用電路（中）項目二、光電傳感器的應用拓展閱讀 光導纖維傳感器及應用現(xiàn)在時間是：10:16進入10/2/20223.模塊八、光學量檢測（中） 目錄進入進入（上）知識鏈接 光學項目二 光電傳感器的應用【項目教學目標】 知識目標1）了解光電傳感器4種類型的應用。2）了解鍋爐爐膛火焰的檢測方法。 技能目標1）掌握轉(zhuǎn)速測量中的1誤差分析。2）掌握邊緣位置的檢測和糾偏方法。回目錄10/2/20224.項目二 光電傳感器的應用【項目教學目標】回目錄10/2/2光電傳感器的幾種基本應用型式圖8-23 光電傳感器的4種應用型式a）被測物是光源 b）被測物吸收部分光c）被測物是有

3、反射能力的表面 d）被測物遮蔽部分光光電傳感器的幾種應用形式的演示10/2/20225.光電傳感器的幾種基本應用型式圖8-23 光電傳感器的4種應任務一 被測物本身是光源的檢測光的照度E的單位是lx（勒克斯），表示受照物體被照亮的程度，可以用照度計（也稱勒克斯計）來測量。 光電池(外加柔光罩）10/2/20226.任務一 被測物本身是光源的檢測光的照度E的單位是lx（勒克一、照度計是一種專門測量光的照度的儀器儀表，又稱勒克斯計。照度計通常是由硅光電池（或硒光電池）與微安表（模擬式）或數(shù)字電路組成。a）原理圖 b）外形1余弦角度補償器 2V()修正濾光片 3磷硅玻璃 4氮化硅減反射膜 5SnO2

4、半透明柵線前電極 6光電池 7銀鋁漿電極 8微安表 9液晶屏 10控制鍵圖8-24 10/2/20227.一、照度計是一種專門測量光的照度的儀器儀表，又稱勒克斯計。照照度計的技術指標技術指標：示值切換范圍：1.99910n lx （n=15）取樣率：2.5次/秒操作環(huán)境：050相對濕度70%RH10/2/20228.照度計的技術指標技術指標：10/2/20228.照度計中的補償器1.受照面的亮度與光源的入射角度有關。當光源入射角度不與柔光罩垂直時，必須進行余弦補償。斜向光照 2.光電池對不同顏色光的轉(zhuǎn)換效率不同，必須進行顏色補償。光電池的峰值波長約為0.78微米。10/2/20229.照度計中

5、的補償器1.受照面的亮度與光源的入射角度有關。當光二、火焰探測器1火焰探測器的用途在大型鍋爐的燃燒過程中，需要利用火焰探測器來檢測火焰的燃燒和熄滅，并檢測火焰的穩(wěn)定性。火焰探測器與爐膛吹掃、送風機、給煤粉機等組成FSSS（或BMS）燃燒器管理系統(tǒng)，可以防止火焰突然熄滅時，爐膛內(nèi)積存的可燃性氣體在高溫下發(fā)生爐膛爆燃事故。2火焰的特點較強的火焰能發(fā)射出幾乎連續(xù)的發(fā)光光譜，包含紅外光、可見光和紫外光。多數(shù)火焰的燃燒信號是一種不規(guī)則的脈動信號。頻率信號包含信號的頻譜、帶寬、峰峰值等參數(shù)，要對這部分信號進行濾波，從中提取火焰的燃燒特征。鍋爐中的煤粉火焰存在著3種閃爍頻率：1550Hz時火焰正常；715H

6、z時火焰不穩(wěn)定；小于7Hz時火焰喪失。10/2/202210.二、火焰探測器1火焰探測器的用途10/2/202210.火焰信號的特點火力發(fā)電廠圖8-25 鍋爐爐膛的輻射強度變化跳動的火焰10/2/202211.火焰信號的特點火力發(fā)電廠圖8-25 鍋爐爐膛的跳動的火焰3火焰探測器的結(jié)構(gòu)圖8-26 鍋爐火焰檢測原理圖1火焰 2高溫鏡頭 3紅外濾除片 4成像光導纖維束 5光導纖維外殼 6火焰成像 7光電池10/2/202212.3火焰探測器的結(jié)構(gòu)圖8-26 鍋爐火焰檢測原理圖10/2圖8-27 火焰探頭的光譜響應圖8-28 爐膛火焰探測器的安裝10/2/202213.圖8-27 火焰探頭的光譜響應圖

7、8-28 爐膛火焰探測器鍋爐安全保護系統(tǒng)FSSS系統(tǒng)10/2/202214.鍋爐安全保護系統(tǒng)FSSS系統(tǒng)10/2/202214.三、色彩傳感器也稱顏色傳感器、色標傳感器等。色彩是光源、物體和觀察者之間交互的結(jié)果。例如，紅紙會吸收光譜中大多數(shù)帶綠色的部分和帶藍色的部分，同時反射光譜中紅色的部分，因此對觀察者會表現(xiàn)為紅色。葉綠素吸收紅、藍、紫光，反射綠色光。任何一個物體的顏色都可用紅、綠、藍（R、G、B）三原色的光功率譜的函數(shù)來表示。射入眼睛的光線刺激視網(wǎng)膜上對不同顏色有不同靈敏度的視覺細胞，并通過視神經(jīng)傳送到大腦，從而感覺到色彩。10/2/202215.三、色彩傳感器也稱顏色傳感器、色標傳感器等

8、。任何一個物體的顏色彩 色度圖 色彩傳感器常用于檢測特定色標或物體上的斑點，它是通過與非色標區(qū)相比較來實現(xiàn)色標檢測。視網(wǎng)膜中的三種視錐細胞對顏色的感應三基色光合成10/2/202216.色彩 色度圖 色彩傳感器常用于檢測特定色標或物體上的斑色彩傳感器（續(xù)）圖8-29 色彩傳感器及信號處理示意圖1紅、綠、藍濾色片 2玻璃基板 3-Si 4透明導電膜 5公共電極 6背面引出電極 7遮光保護樹脂 8電流/電壓轉(zhuǎn)換器10/2/202217.色彩傳感器（續(xù)）圖8-29 色彩傳感器及信號處理示意圖10色彩傳感器（續(xù)）10/2/202218.色彩傳感器（續(xù)）10/2/202218.色彩傳感器（續(xù)）無定型硅（

9、-Si）制成的色彩傳感器能得到三色信號。在玻璃基板上按順序粘貼紅、綠、藍濾色鏡，分別與R、G、B三個輸出電極處于同一軸線上。-Si本身的光譜靈敏度與人眼十分接近，峰值波長約為0.50.6m。當光線透過紅、綠、藍濾光片后，就可以分別得到R、G、B三根光譜特性。圖8-29 色彩傳感器及信號處理示意圖10/2/202219.色彩傳感器（續(xù)）無定型硅（-Si）制成的色彩傳感器能得到三色標傳感器的原理及應用 顏色傳感器中，有一類稱為“色標傳感器”，常用于檢測特定色標或物體上的斑點，它是通過與非色標區(qū)相比較來實現(xiàn)色標檢測，而不是直接測量顏色。可用于包裝、印刷、制藥、紡織、涂料、化妝品、農(nóng)業(yè)、血液診斷、尿樣

10、分析和假牙等。還可用于彩色材料的定位、定長、分切、糾偏、計數(shù)等功能。10/2/202220.色標傳感器的原理及應用 顏色傳感器中，有一類稱為“色標傳感器各種色標傳感器外形色標傳感器能區(qū)別紅、綠、藍（或其他）顏色。10/2/202221.各種色標傳感器外形色標傳感器能區(qū)別紅、綠、藍（或其他）顏色。色標傳感器外形（續(xù)）10/2/202222.色標傳感器外形（續(xù)）10/2/202222.色標傳感器在流水線上檢測產(chǎn)品的顏色10/2/202223.色標傳感器在流水線上檢測產(chǎn)品的顏色10/2/202223. 用多個色標傳感器測量薄板的顏色10/2/202224. 用多個色標傳感器測量薄板的顏色10/2/2

11、02224.產(chǎn)品包裝色彩檢測、分選10/2/202225.產(chǎn)品包裝色彩檢測、分選10/2/202225.任務二 被測物吸收部分光的檢測一、人體指尖脈搏儀（放大圖見后一頁）圖8-31 光電式指尖脈搏儀示意圖a）電原理框圖 b）各關鍵點信號波形1中指 2遮光盒 3紅色發(fā)光二極管 4光敏晶體管 5基座10/2/202226.任務二 被測物吸收部分光的檢測一、人體指尖脈搏儀（放大圖見波形放大圖見后一頁圖8-3110/2/202227.波形放大圖圖8-3110/2/202227.10/2/202228.10/2/202228.1誤差因時間閘門開啟和關閉時與時鐘脈沖的邊沿不同步而致，使計數(shù)脈沖群的首尾可能

12、多一個脈沖或少一個脈沖，從而產(chǎn)生“1誤差”。可以提高“時鐘”頻率，來相對地減小1誤差。10/2/202229.1誤差因時間閘門開啟和關閉時與時鐘脈沖的邊沿不同步而致，使人體指尖脈搏儀原理（續(xù)）每分鐘的脈搏數(shù)值 （8-8）式（8-8）給出的理論分辨率可達1/1000。因時間閘門開啟和關閉時與時鐘脈沖的邊沿不同步，致使計數(shù)脈沖群的首尾可能多一個或少一個脈沖，稱為1誤差。 當脈搏在99次/min以下時，小數(shù)點設置在倒數(shù)第二位，分辨力為0.1次/min；當脈搏在99次/min以上時，不設小數(shù)點。10/2/202230.人體指尖脈搏儀原理（續(xù)）每分鐘的脈搏數(shù)值 當脈搏在99血氧、脈搏檢測儀脈搏血氧飽和度

13、測量的基本原理是：還原血紅蛋白(RHb)與氧氣結(jié)合后變成氧合血紅蛋白(HbO2)，呈暗紅色，氧合血紅蛋白呈鮮紅色，兩者對紅光和紅外光的吸收不同。 在波長為660nm的紅光處，還原血紅蛋白對光的吸收比氧合血紅蛋白強十倍以上，而在波長為940nm的紅外光處，還原血紅蛋白對光的吸收比氧合血紅蛋白弱得多。10/2/202231.血氧、脈搏檢測儀脈搏血氧飽和度測量的基本原理是：還原血紅蛋白二、透射式光電濁度儀水的“混濁程度”可以用“濁度”來表示。當水體中有體積較大的懸浮顆粒物時，通過水體的部分光線會被吸收、多次反射及散射，此時需采用吸收法測量水樣的“吸光度”。水的濁度值越高，透射光就越弱。10/2/20

14、2232.二、透射式光電濁度儀水的“混濁程度”可以用“濁度”來表示。1透射式光電濁度儀原理將一定量的白色高分子聚合物作為濁度標準溶液的基準物質(zhì)。1L水中含有1mg的硫酸肼與六次甲基胺聚合的濁度定義為1FNU。圖8-32 透射式光電吸光度儀原理圖1恒流源 2遮光盒 3波長為850nm的LED 4小孔 5半反半透鏡 6全反射鏡 7含沙被測水樣 8、11光電池 9、12電流/電壓轉(zhuǎn)換器 10標準水樣參比通道（抵消外界影響） 10/2/202233.透射式光電濁度儀原理將一定量的白色高分子聚合物作為濁度標準溶透射式光電濁度儀參比通道與測量通道（放大圖）10/2/202234.透射式光電濁度儀參比通道與

15、測量通道（放大圖）10/2/202光電式含沙量測量將裝有濁水的試管插入儀器中10/2/202235.光電式含沙量測量將裝有濁水的試管插入儀器中10/2/2022透射式光電濁度儀原理（續(xù)）紅外光從小孔4射出，經(jīng)過半反半透鏡5分成兩束強度相等的光線：一路光線穿過標準水樣10（有時也采用標準衰減板），到達光電池11，產(chǎn)生作為被測水樣濁度的參比信號；另一路光線經(jīng)全反射鏡6后，穿過含沙被測水樣7到達光電池8，其中一部分光線被樣品介質(zhì)吸收。10/2/202236.透射式光電濁度儀原理（續(xù)）紅外光從小孔4射出，經(jīng)過半反半透鏡透射式光電濁度儀原理（續(xù)）樣品水樣越混濁，光線衰減量越大，到達光電池8的光通量就越小

16、。上下兩路光信號分別為轉(zhuǎn)換成電壓信號Uo1和Uo2，由運算器計算出Uo1/Uo2的比值以及被測水樣的濁度。采用半反半透鏡5、標準水樣10以及光電池11作為參比通道的好處是：當光源的光通量由于種種原因有所變化或環(huán)境溫度變化引起光電池靈敏度發(fā)生改變時，由于兩個通道的結(jié)構(gòu)完全一樣，所以在計算Uo1/Uo2值時，上述誤差可自動抵消。10/2/202237.透射式光電濁度儀原理（續(xù)）樣品水樣越混濁，光線衰減量越大，到任務三 被測物反射部分光的檢測一、散射式濁度儀將一束光照射一定厚度的待測水樣，穿過待測水樣的入射光束被待測水樣中的懸浮顆粒所散射。按照國際標準所規(guī)定，在與入射光90的方向上測量散射光強，可以

17、得到水樣的濁度。散射光濁度儀的準確度、精度、重現(xiàn)性和重復性都較好。600mm波長的光線照射在膠體顆粒上的散射3種狀況10/2/202238.任務三 被測物反射部分光的檢測一、散射式濁度儀散射光濁度儀散射式濁度儀工作原理圖8-33 散射式光電濁度儀原理圖1恒流源 2遮光盒 3波長為850nm的LED 4出光孔 5被測濁度水樣玻璃杯（頂視圖） 6懸浮顆粒 790散射光 8散射光測量光電池 9散射光電流/電壓轉(zhuǎn)換器 10參比透射光 11參比透射光光電池 12透射光電流/電壓轉(zhuǎn)換器10/2/202239.散射式濁度儀工作原理圖8-33 散射式光電濁度儀原理圖10二、光電反射式煙霧報警器1火災報警器物質(zhì)

18、在燃燒過程中一般有下列現(xiàn)象發(fā)生：（1）產(chǎn)生熱量：使環(huán)境溫度升高，可以用各種溫度傳感器來測量。（2）產(chǎn)生可燃性氣體：釋放出可燃性氣體，如CO等，可以用可燃性氣體傳感器來檢測。（3）產(chǎn)生煙霧：粒子直徑大于10nm。當煙霧潛入煙霧傳感器的檢測室時，可引起煙霧室電流增大。 （4）產(chǎn)生火焰：火焰輻射出紅外線、可見光和紫外線。利用紫外線管能夠有效地監(jiān)測火焰發(fā)出的紫外線，但應避開太陽光的照射，以免引起誤動作。10/2/202240.二、光電反射式煙霧報警器1火災報警器 （4）產(chǎn)生火焰2離子式煙霧報警器離子式煙霧報警器中的關鍵元件是離子室，被安裝在天花板下。離子室所用放射元素為镅241，強度約為0.8微居里。

19、正常狀態(tài)下離子室的電流很小（約10A）。當有煙塵進入電離室后，產(chǎn)生大量的正負電離子，在電場的作用下，各自向負電極和正電極移動。報警電路檢測到離子電流（毫安數(shù)量級）超過設定的閾值時發(fā)出報警信號。10/2/202241.2離子式煙霧報警器離子式煙霧報警器中的關鍵元件是離子室，被離子式煙霧報警器的安裝10/2/202242.離子式煙霧報警器的安裝10/2/202242.3光電式煙霧報警器光電反射式煙霧報警器由總線供電。總線上可以連接幾百個報警器，與火災報警控制器聯(lián)網(wǎng)，組成一個報警系統(tǒng)。報警時主機有聲、光提示，值班人員可以根據(jù)感煙報警器的地址編碼發(fā)現(xiàn)報警的物理位置（房間號碼）。10/2/202243.

20、3光電式煙霧報警器光電反射式煙霧報警器由總線供電。總線上可光電式煙霧報警器原理（放大圖見下頁）沒有煙霧時，由于紅外對管相互垂直，煙霧室內(nèi)又涂有黑色吸光材料，所以紅外LED發(fā)出的紅外光無法到達紅外光敏晶體管。當煙霧進入煙霧室后，煙霧的固體粒子對紅外光產(chǎn)生漫反射，使部分紅外光到達光敏晶體管。10/2/202244.光電式煙霧報警器原理（放大圖見下頁）沒有煙霧時，由于紅外對管光電式煙霧報警器原理（續(xù)）a）原理示意圖 b）外形1紅外發(fā)光二極管 2煙霧檢測室 3透煙孔 4紅外光敏晶體管 5黑色吸光絨布 6煙霧圖8-3410/2/202245.光電式煙霧報警器原理（續(xù)）a）原理示意圖 b）外形圖8-3煙霧

21、報警器（續(xù)）在沒有煙霧時，由于紅外對管相互垂直，煙霧室內(nèi)又涂有黑色吸光材料，所以紅外LED發(fā)出的紅外光無法到達紅外光敏晶體管。當煙霧進入煙霧室后，煙霧的固體粒子對紅外光產(chǎn)生漫反射，使部分紅外光到達光敏晶體管。煙霧報警10/2/202246.煙霧報警器（續(xù)）在沒有煙霧時，由于紅外對管相互垂直，煙霧室內(nèi)無線煙霧報警器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 可發(fā)出高分貝笛鳴聲的蜂鳴器10/2/202247.無線煙霧報警器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 可發(fā)出高分貝笛鳴聲的蜂鳴器1無線火災煙霧傳感器 無線火災煙霧傳感器可以固定在墻體或者天花板上。它內(nèi)部使用一節(jié)9伏層疊電池供電，工作在警戒狀態(tài)時，工作電流僅為15微安，報警發(fā)射時工作電流為20毫安。當探測

22、到初期明火或者煙霧達到一定濃度時，傳感器的報警蜂鳴器立即發(fā)出90分貝的斷續(xù)報警聲，工作指示燈快速連續(xù)閃爍，無線發(fā)射器發(fā)出無線報警信號，通知遠方的接收主機，將報警信息傳遞出去。 無線發(fā)射器的報警距離在空曠地可以達到200米，在有阻擋的普通房間結(jié)構(gòu)中，可以達到20米。可穿透200mm磚墻。10/2/202248.無線火災煙霧傳感器 無線火災煙霧傳感器可以固定在墻體或火災感知傳感器及玻璃球灑水噴頭 煙霧傳感器 當發(fā)生火災時，溫度升高使玻璃球爆裂，高壓自來水自動噴出。煙10/2/202249.火災感知傳感器及玻璃球灑水噴頭 煙霧傳感器 當發(fā)反射式煙霧報警器演示 紅外LED的激勵電流用40kHz調(diào)制,所

23、以紅外光敏晶體管接收到的光信號也是同頻率的調(diào)制光。 光敏晶體輸出40kHz電信號，經(jīng)窄帶選頻放大器放大、檢波后成為直流電壓，再經(jīng)低放和閾值比較器輸出報警信號。室內(nèi)的燈光、太陽光即使泄露進煙霧檢測室也無法通過40kHz選頻放大器。10/2/202250.反射式煙霧報警器演示 紅外LED的激勵電流用40k三、光電式轉(zhuǎn)速表1光電式轉(zhuǎn)速表的基本原理工程中，轉(zhuǎn)速是指每分鐘內(nèi)旋轉(zhuǎn)物體轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，它的單位是r/min（或rpm）。光電式轉(zhuǎn)速表可以在距被測物數(shù)十毫米外非接觸地測量其轉(zhuǎn)速。由于光電器件的動態(tài)特性較好，所以可以用于高轉(zhuǎn)速的測量而又不干擾被測物的轉(zhuǎn)動。10/2/202251.三、光電式轉(zhuǎn)速表1光電式

24、轉(zhuǎn)速表的基本原理工程中，轉(zhuǎn)速是指每圖8-35 光電式轉(zhuǎn)速表a）工作原理 b）各關鍵點波形 c）外形1光源（紅色LED） 2、6聚焦透鏡 3被測旋轉(zhuǎn)物 4反光紙 5遮光罩 7光敏二極管 8施密特整形電路 9秒信號閘門放大圖見后頁10/2/202252.圖8-35 光電式轉(zhuǎn)速表放大圖見后頁10/2/202252圖8-35 光電式轉(zhuǎn)速表10/2/202253.圖8-35 10/2/202253.光電反射式轉(zhuǎn)速表 光電式轉(zhuǎn)速表屬于反射式光電傳感器，它可以在距被測物數(shù)十毫米外非接觸地測量其轉(zhuǎn)速。 n =60( f /z ) n ：每分鐘轉(zhuǎn)速 f ：輸出脈沖頻率z ： 齒輪的齒數(shù)10/2/202254.光

25、電反射式轉(zhuǎn)速表 光電式轉(zhuǎn)速表屬于反射式光電傳感器，它可以在光電反射式轉(zhuǎn)速計用于水泵轉(zhuǎn)速測量10/2/202255.光電反射式轉(zhuǎn)速計用于水泵轉(zhuǎn)速測量10/2/202255.光源（紅色LED）發(fā)出的光線經(jīng)聚焦透鏡2會聚成平行光束，照射到被測旋轉(zhuǎn)物3上，光線經(jīng)事先粘貼在旋轉(zhuǎn)物體上的反光紙4反射回來，經(jīng)透鏡6聚焦后落在光敏二極管7上。旋轉(zhuǎn)物體每轉(zhuǎn)一圈，光敏二極管就產(chǎn)生一個脈沖信號，經(jīng)放大、整形電路8得到TTL電平的脈沖信號，該信號在與門（秒信號閘門）9中和“秒信號”的高電平相“與”。與門在1s的時間間隔內(nèi)輸出的脈沖數(shù)正比于旋轉(zhuǎn)物體每秒鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，由LCD顯示器顯示出被測旋轉(zhuǎn)物每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）。

26、由于被測旋轉(zhuǎn)物體上只有一個反光片，所以每轉(zhuǎn)只產(chǎn)生1個脈沖，則轉(zhuǎn)速 （8-10）可以用單片機來實現(xiàn)與上述邏輯電路相同的功能。10/2/202256.光源（紅色LED）發(fā)出的光線經(jīng)聚焦透鏡2會聚成平行光束，照射2數(shù)字量檢測時的1誤差測頻誤差主要有兩個：閘門時間t閘門的誤差：可以使用晶振來提高t閘門的準確性；量化誤差：又稱為1誤差。測頻時，有N個脈沖在閘門為高電平的時間段里通過閘門（圖8-35中的與門）進入計數(shù)器，則被測頻率f=N/t門控。由于閘門開啟時刻（秒信號的上升沿）和被測計數(shù)脈沖上升沿到來的時刻之間的關系是隨機的，因此在第二個1s閘門時間里，可能比在第一個1s閘門時間多計數(shù)或少計數(shù)了一個脈沖

27、（見圖8-31中的uk波形、圖8-35中的ud波形）。每個脈沖所代表的頻率（誤差）f=1/ t 門控 （8-11）當被測頻率f 較低時，1誤差所產(chǎn)生的示值相對誤差明顯增大。10/2/202257.2數(shù)字量檢測時的1誤差測頻誤差主要有兩個：10/2/201誤差引起的示值相對誤差（續(xù)）例如，當t門控=1s時，1個脈沖所產(chǎn)生的1誤差代表f=1Hz。當被測頻率f=1 000Hz時，示值相對誤差f1000=(1Hz/1 000Hz)100%=0.1%。當被測頻率f=10Hz，t門控仍然為1s時，示值相對誤差f1000=(1Hz/100Hz)100%=10%。所以當被測頻率f 較低時，應增加門控時間，以減

28、小1誤差。例如，當t門控增加到10s時，每一個脈沖代表f=1/t門控=1/(10s)=0.1Hz。當被測頻率f=10Hz時，根據(jù)f =N / t門控，在10s的時間間隔里，可以得到N=f t門控=10Hz10s=100個脈沖，所產(chǎn)生的示值相對誤差只有t門控為1s時的1/10：f 10=(0.1Hz/10Hz)100%=1%。10/2/202258.1誤差引起的示值相對誤差（續(xù)）例如，當t門控=1s時，1個例8-5 圖8-35中，當t門控=0.1s、被測頻率f=1kHz時，求：1）每個脈沖代表多少赫茲？2）在0.1s的時間間隔里，可以得到多少個脈沖？3）所產(chǎn)生的示值誤差為百分之幾？解 1）每一個

29、1脈沖代表的頻率f=1/t門控=1/(0.1s)=10Hz。2）在0.1s的時間間隔里，可以得到N=f t門控=1kHz0.1s=100個脈沖。3）所產(chǎn)生的示值誤差為f1000=(10Hz/1000Hz)100%=1%。或f1000=(1個脈沖/100個脈沖)100%=1%。10/2/202259.例8-5 圖8-35中，當t門控=0.1s、被測頻率f=1四、反射式光電開關光電開關可分為遮斷式和反射式兩類，反射式又可分為兩種情況。反射鏡反射式傳感器安裝時，需要調(diào)整反射鏡的角度以取得最佳的反射效果，它的檢測距離不如遮斷式。反射鏡使用偏光三角棱鏡，對安裝角度的變化不太敏感，能將光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)變成偏

30、振光（波動方向嚴格一致的光）反射回去。光敏元件表面覆蓋一層偏光透膜，只能接收反射鏡反射回來的偏振光，而不響應表面光亮物體反射回來的各種非偏振光。這種設計使它也能用于檢測諸如罐頭、玻璃瓶等具有反光面的物體。反射鏡反射式光電開關的檢測距離可達幾米。只要不是全黑的物體均能產(chǎn)生漫反射。散射式光電開關的安裝較為方便，但檢測距離比遮斷式小，通常只有幾百毫米。10/2/202260.四、反射式光電開關光電開關可分為遮斷式和反射式兩類，反射式又圖8-36 光電開關類型及應用a）遮斷式 b）反射鏡反射式 c）散射式1發(fā)射器 2接收器 3被測物 4偏振光反射鏡5帶偏振光濾光片的接收器10/2/202261.圖8-

31、36 光電開關類型及應用a）遮斷式 10/2/2反射式光電傳感器實例：光電自動門自動門光電傳感器局部放大圖有效檢測區(qū)域10/2/202262.反射式光電傳感器實例：光電自動門自動門光電傳感器局部放大圖有反射式光電開關的安裝反射鏡反射式傳感器的發(fā)射器和接收器單側(cè)安裝，反射鏡在遠側(cè)安裝，本質(zhì)上仍然是遮斷式傳感器。偏光三角棱鏡能將發(fā)射器發(fā)出的光以固定的偏振方向反射回去。安裝時，需要在360平面上調(diào)整反射鏡的偏振方向,使得反射光的偏振面恰好與接收器表面的偏振濾光片的偏振方向一致,才能取得最大靈敏度(可達幾米)。10/2/202263.反射式光電開關的安裝反射鏡反射式傳感器的發(fā)射器和接收器單側(cè)安偏振光光

32、是一種電磁波，電磁波是橫波。而振動方向和光波前進方向構(gòu)成的平面叫做振動面，光的振動面只限于某一固定方向，叫做平面偏振光或線偏振光。振動方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚ΨQ性叫做偏振。偏振片只允許某個偏振方向的光通過， 因此偏振濾光片能夠區(qū)別偏振光的方向，而人的眼睛對偏振光不敏感。偏振光偏振透鏡非偏振光10/2/202264.偏振光光是一種電磁波，電磁波是橫波。而振動方向和光波前進方向反射式光電開關及反射鏡外形三角偏振反射鏡 發(fā)射器在上，接收器在下10/2/202265.反射式光電開關及反射鏡外形三角偏振反射鏡 發(fā)射器在反射鏡反射式光電開關工作原理 反射鏡為偏光三角棱鏡，能將發(fā)射器發(fā)出的光轉(zhuǎn)變成偏振光反射回

33、去，光接收器表面覆蓋一薄片型偏光片，只能接受反射鏡反射回來的某一確定偏振角的偏振光，對其他雜散光視而不見。偏振反射鏡被測物體偏振光發(fā)射光10/2/202266.反射鏡反射式光電開關工作原理 反射鏡為偏光三角棱鏡，能將發(fā)反射鏡反射鏡反射式光電開關優(yōu)點 雖然塑料瓶的表面也反射光,但不是偏振光，不會引起接收器動作。能反光的塑料瓶10/2/202267.反射鏡反射鏡反射式光電開關優(yōu)點 雖然塑料瓶的表面也反反射式 光電開關的應用反射式光電開關廣泛應用于自動控制系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線、機電一體化設備、辦公設備和家用電器中。光電開關中的發(fā)光二極管大多數(shù)用38kHz窄脈沖電流激勵驅(qū)動；紅外LED的正向壓降約為1.1

34、1.3V，驅(qū)動電流峰值控制在20mA以內(nèi)。 10/2/202268.反射式 光電開關的應用反射式光電開關廣泛應用于自反射式光電開關在 流水線上的應用送料器定區(qū)域式光電開關咖啡罐流水線運行方向罐裝高度檢測儲料倉落料口遮斷式光電開關（用于計數(shù)）任務四10/2/202269.反射式光電開關在 流水線上的應用送料器定反射鏡反射式光電開關的應用（續(xù)）反射鏡反射式檢測有無物體通過10/2/202270.反射鏡反射式光電開關的應用（續(xù)）反射鏡反射式檢測有無物體通過反射鏡反射式光電開關的應用（續(xù)）產(chǎn)品高度錯誤檢測10/2/202271.反射鏡反射式光電開關的應用（續(xù)）產(chǎn)品高度錯誤檢測10/2/2反射式光電開關

35、的發(fā)射、接收器外形電源指示信號指示10/2/202272.反射式光電開關的發(fā)射、接收器外形電源指示信號指示10/2/2反射式光電開關外形（續(xù)）靈敏度調(diào)節(jié)電位器10/2/202273.反射式光電開關外形（續(xù)）靈敏度調(diào)節(jié)電位器10/2/20227被測物是具有漫反射特性的反射式光電開關原理漫反射光線反射光線被檢測物體光發(fā)射器和光接受器發(fā)射光線 漫反射式光電開關集光發(fā)射器和光接受器于一體。當被測物體經(jīng)過該光電開關時，發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)被測物體表面反射由接受器接收，于是產(chǎn)生開關信號。額定距離10/2/202274.被測物是具有漫反射特性的反射式光電開關原理漫反射光線反射光光電開關激勵源調(diào)制原理漫反射式光

36、電開關的LED多采用紅外線中頻(38kHz左右)窄脈沖電流驅(qū)動,發(fā)射調(diào)制光脈沖，可減小發(fā)射LED的功耗。接收器的光敏管接收到漫反射光線，輸出微弱電流信號，送到38kHz選頻交流放大器，可以有效地防止太陽光、日光燈的干擾，放大倍數(shù)可達60dB。解調(diào)前為TTL信號，解調(diào)后輸出直流負脈沖報警信號。 10/2/202275.光電開關激勵源調(diào)制原理漫反射式光電開關的LED多采用紅外線中例：反射式光電開關激勵源調(diào)制、解調(diào)10/2/202276.例：反射式光電開關激勵源調(diào)制、解調(diào)10/2/202276.常用材料的反射率（相對于白紙的估計值）10/2/202277.常用材料的反射率（相對于白紙的估計值）10/

37、2/202277光電開關的最大指向角示意圖10/2/202278.光電開關的最大指向角示意圖10/2/202278.漫反射式光電開關用于自動水龍頭 紅外線發(fā)射管發(fā)出的紅外線由于人體手的摭擋反射到紅外線接收管，控制器內(nèi)部的微電腦處理后，控制小功率電磁閥，打開閥芯，水龍頭出水。10/2/202279.漫反射式光電開關用于自動水龍頭 紅外線發(fā)射管發(fā)出的紅外線由光電開關用于液面超限報警 當液面超過光電開關時，反射光泄漏并減弱，光敏晶體管產(chǎn)生報警信號。10/2/202280.光電開關用于液面超限報警 當液面超過光電開關時，反射光漫反射式光電開關應用（續(xù)）包裝分類檢測10/2/202281.漫反射式光電開

38、關應用（續(xù)）包裝分類檢測10/2/202281漫反射式光電開關應用（續(xù)）轉(zhuǎn)速檢測10/2/202282.漫反射式光電開關應用（續(xù)）轉(zhuǎn)速檢測10/2/202282.漫反射式光電開關應用（續(xù)）機械手定位10/2/202283.漫反射式光電開關應用（續(xù)）機械手定位10/2/202283. 漫反射式光電開關應用（續(xù)）三角皮帶脫落檢測10/2/202284. 漫反射式光電開關應用（續(xù)）三角皮帶脫落檢測10/2/202 漫反射式光電開關應用（續(xù)）集成電路方向檢測電動機換向器間隙深度測量10/2/202285. 漫反射式光電開關應用（續(xù)）集成電路方向檢測電動機換向器間隙 漫反射式光電開關應用（續(xù)）產(chǎn)品計數(shù)1

39、0/2/202286. 漫反射式光電開關應用（續(xù)）產(chǎn)品計數(shù)10/2/202286.漫反射式光電開關的應用（續(xù)）自動注料物位檢測10/2/202287.漫反射式光電開關的應用（續(xù)）自動注料物位檢測10/2/202漫反射式光電開關的應用（續(xù)）物體倒置辨別轉(zhuǎn)速檢測10/2/202288.漫反射式光電開關的應用（續(xù)）物體倒置辨別轉(zhuǎn)速檢測10/2/2漫反射式光電開關的應用（續(xù)）產(chǎn)品計數(shù)10/2/202289.漫反射式光電開關的應用（續(xù)）產(chǎn)品計數(shù)10/2/202289.漫反射式光電開關的應用（續(xù)）斷裂檢測10/2/202290.漫反射式光電開關的應用（續(xù)）斷裂檢測10/2/202290.任務四 被測物遮蔽部分光的檢測一、遮斷式光幕傳感器發(fā)射器和接收器相對安放，軸線嚴格對準。當有物體在兩者中間通過時，紅外光束被遮斷，接收器接收不到紅外線而產(chǎn)生一個負脈沖信號。可以將一組數(shù)目相同的平行排列的紅外或紅光LED與相應的光敏晶體管組成“安全光幕”。當同一條直線上的紅外發(fā)射管、紅外接收管之間沒有障礙物，紅外發(fā)射管發(fā)出的調(diào)制光信號能順利到達紅外接收管。紅外接收管接收到調(diào)制信號后，相應的報警電路輸出低電平。當任何一路光電對管之間有障礙物，報警電路輸出高電平。安全光幕的紅外對管數(shù)目可達48對，檢測距離可達十幾米。10