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第9章 非电量电侧技术
第六节 非电量电测系统 几乎所有的传感器都会受到温度影响而产生温度误差,故需采用一定的温度补偿措施。R1可采用与传感器特性一致的热敏元件,也可在集成运放中采用正反馈或负反馈。 具有温度补偿的电阻电桥电路 在黑暗状态下:RP阻值很大,继电器不动作,其动断触头处于接通状态,照明灯点亮。 第四节 光电传感器 用光敏电阻控制的照明灯自动开关电路 光敏电阻 电流继电器 当有光照射光敏电阻时:其RP值减小,电流增大,继电器动作,其动断触头断开,照明灯熄灭。 (三)用光电子元件测量转速 1.原理:将旋转轴的转速变换为相应频率的电脉冲,测出脉冲的频率,即可得到转速值。 2.优点:结构简单,工作可靠,测量精度高。应用十分广泛。 第四节 光电传感器 光电式测转速原理示意图 3.工作原理:从光源发射的光,通过透镜和圆盘上的孔照射到光电子元件上,开孔盘每转过一孔,光电子元件就感光一次,产生一次电脉冲。若开孔盘上的开孔数为A,转轴每分钟转数为n,则每秒钟产生的脉冲为: 第四节 光电传感器 若A=60,则N即为转速。若A=120,则在0.5秒内测出的脉冲即为转速值。 测量开始之前:控制电路给出的计数控制信号使计数门闭锁。 第四节 光电传感器 光电式转速测量电路的原理方框图 寄存控制 计数控制 复位控制 输入脉冲 振荡器 分频电路 控制电路 计数门 计数器 寄存器 译码显示 在t1时刻测量时:计数门打开,输入脉冲通过计数门送入计数器开始计数。 经过一段延时:控制电路给出一个复位控制脉冲,使计数器清零复位,为下一次测量做好准备。 五、电荷耦合摄像器件(CCD) 近年来出现了一些新型光电元器件,如电荷耦合器件、光导纤维、光电位置敏感器件等。 电荷耦合器件是一种用大规模集成电路工艺制作的器件,由大量MOS光敏单元和读出寄存器组成。 1.光敏单元:简称“像素”。当受到光照时,产生光生电子存储到电荷包中。光生电子数量与入射光的强度成正比,因此电荷包中电子的多少与入射光的强弱有关,从而实现了光电转换。通常在半导体硅片上制作几千个彼此独立的光敏单元组成阵列。 第四节 光电传感器 (一)组成 它在时钟脉冲的控制下,按一定顺序分组将电荷包中的光生电子传送出去,形成一系列幅值不等(与每个光敏单元上的光照强度有关)的时序脉冲序列,这个传输过程实际上是一个电荷耦合的过程,故称为“电荷耦合器件”。 第四节 光电传感器 2.读出寄存器:也采用MOS结构,底部覆有遮光层,以防止外部光线的干扰。 第四节 光电传感器 光信号 电信号 读出电荷 光电变换 电荷存储 被摄物 CCD图像传感器工作示意图 由光学信息输入传感器,经光电变换和电荷存储形成电信号输出。 (三)用途:可作为固体摄像器件,信息处理及信息存储器件,广泛应用于广播电视、无线电传真、工业生产过程中的零件检测等方面。 第四节 光电传感器 (二)优点:结构简单、工作稳定、效率高、功耗低、寿命长。 第四节 光电传感器 无缺陷输出 有缺陷输出 比较输出 CCD矩阵 比较器 移动方向 真钞票 被测钞票 使用CCD的伪钞检测系统原理图 二者的检测结果被同时输入比较器,若测得伪钞,则比较器将输出相应信号,并启动告警装置。 以真钞票作为检测标准,将待检测钞票与真钞票并排放在移动的皮带上,钞票上方放置两个相同的CCD摄像装置。 线性固态图像CCD作为传真装置的输入环节。 第四节 光电传感器 传真装置的CCD输入环节示意图 发射电路 光源 放大器 编码器 调解/解调器 透镜 图像传感器 (2)优点:尺寸小、重量轻、价格低廉、信号传输量大、抗干扰能力强、必威体育官网网址性能好等。 光纤传感器可用于测量温度、压力、流量、位移、液位等多种物理量。 第四节 光电传感器 (四)其它新型光电器件 1.光导纤维(简称光纤) (1)作用:用于传导光信号。已成为极具发展前途的通信手段。 2.光纤传感器 (1)原理:是一种对其感光面上入射光位置敏感的半导体器件。当光点处于器件感光面的不同位置时,将输出不同电信号。 (2)优点:响应速度快、位置分辨率高、可同时检测位置和光强等。 (3)作用:测量位置、位移、距离、振动、运动轨迹等,用其制成的三维传感器用于控制机器人(手)的空间定位。 第四节 光电传感器 3.PSD 一、接近开关 二、霍尔传感器 三、生物传感器 第五节 其它传感器及检测技术 一、接近开关 (一)接近开关分类 电子开关:一种可在一定距离内检测物体有无的传感器,它给出的是开关信号(高电平或低电平信号),也具有一定的驱动负载(如继电器、电磁开关等)能力。 接近开关:检测距离较近。 电感应式 霍尔式 电容式 光电式 干簧管 第五节 其它
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