自动检测技术及应用(第2版) 教学课件 ppt 作者 梁森 10-2检测教案,第十章-2.doc

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自动检测技术 课程 授课教案 PAGE  PAGE 6 第十章 光电传感器Ⅱ 课题:光电传感器的应用课时安排:2课次编号:15教材分析难点:光电开关重点:光电传感器的应用教学目的和要求1、了解光电元件的分类以及工作原理; 2、掌握光电元件的应用电路; 3、了解光电池的电流/电压转换电路及计算; 4、掌握光电传感器的应用。采用教学方法和实施步骤:讲授、课堂互动、分析教具:各种光电元件、光电传感器各教学环节和内容第三节 光电传感器的应用 光电传感器的最大特点:非接触式测量。 1)光源本身是被测物,被测物发出的光投射到光电元件上,光电元件的输出反映了光源的某些物理参数,如图a所示。典型的例子有光电高温比色温度计、光照度计、照相机曝光量控制等。 2)恒光源发射的光通量穿过被测物,一部分由被测物吸收,剩余部分投射到光电元件上,吸收量决定于被测物的某些参数,如图b所示,典型例子如透明度计、浊度计等。 3)恒光源发出的光通量投射到被测物上,然后从被测物表面反射到光电元件上,光电元件的输出反映了被测物的某些参数,如图c所示。典型的例子如用反射式光电法测转速、测量工件表面粗糙度、纸张的白度等。 4)恒光源发出的光通量在到达光电元件的途中遇到被测物,照射到光电元件上的光通量被遮蔽掉一部分,光电元件的输出反映了被测物的尺寸,如图d所示。典型的例子如振动测量、工件尺寸测量等。 光电传感器的几种形式 a)被测物是光源 b)被测物吸收光通量 c)被测物是有反射能力的表面 d)被测物遮蔽光通量 1-被测物 2-光电元件 3-恒光源 -、光源本身是被测物的应用实例 1.红外线辐射温度 辐射温度计可分为高温辐射温度计、高温比色温度计、红外辐射温度计等。 2.热释电传感器在人体检测、报警中的应用演示 将热释电传感器放置于讲台,接通电源开关。 在学生晃动身体时,发出报警声响。不动时,无反应。 解释菲涅尔透镜在防干扰中的用途。 红外辐射温度计 a)表面温度测量示意图 b)内部原理框图 c)现场使用 1-枪形外壳 2-红色激光瞄准系统 3-滤光片 4-聚焦透镜 二、被测物吸收光通量的应用实例——光电式浊度 光电式浊度计原理图 1-恒流源 2-半导体激光器 3-半反半透镜 4-反射镜 5-被测水样 6、9-光电池 7、10-电流/电压转换器 8-标准水样 分析工作过程, 提问;Uo1/Uo2值的范围是多少? 采用参比通道的好处: 当环境温度升高时:光电池灵敏度降低,Uo1、Uo2同时下降。由于两个通道的结构完全一样,所以在最后运算Uo1/Uo2值时,上述误差可自动抵消,减小了测量误差。复习差动的概念:图3-3;图5-4。 将上述装置略加改动,还可以制成什么仪器: 光电比色计,用于血色素测量、化学分析等。 三、被测物体反射光通量的应用实例 1.反射式烟雾报警器 判断火灾发生时伴随时的有光和热的化学反应: (1)产生热量,使环境温度升高:热敏电阻; (2)产生可燃性气体:气敏电阻; (3)产生烟雾:烟雾报警器; (4)产生火焰:辐射出红外线、可见光和紫外线:紫外线报警器。 分析:在火灾报警中,为什么不能测量单凭红外线增大,判断火灾? 取暖设备、电灯、太阳光线都包含有红外线或可见光。 紫外线的判断:利用本章第一节介绍过的紫外线管(外光电效应型)、也可以用某些专用的半导体内光电效应型紫外线传感器,能够有效地监测火焰发出的紫外线,但应避开太阳光的照射,以免引起误动作。 漫反射式烟雾传感器 a)原理示意图 b)外形 1-红外发光二极管 2-烟雾检测室 3-透烟孔 4-红外光敏晶体管 5-黑色吸光绒布 6-烟雾 分析遮光型和反光型光电反射型烟雾传感器的结构和工作原理。为什么要采用反光型光电反射型烟雾传感器? 反光型光电反射型烟雾传感器的输出本底小。经过放大,可以得到脉冲信号。 为什么反光型光电反射型烟雾传感器中的LED的激励电流要采用脉冲调制? 解释调制的概念! 在反射式烟雾报警器中,红外LED的激励电流用40kHz调制的脉冲,所以红外光敏管接收到的光信号也是同频率的调制光。它输出的40kHz电信号经窄带选频放大器放大、检波后成为直流电压,再经低放和阈值比较器输出报警信号。室内的灯光,太阳光即使泄露进烟雾检测室也无法通过40kHz选频放大器,所以不会引起误报警。 2.光电式转速表 转速的单位:r/min。 光电式转速表的特点:可以在距被测物数十毫米外非接触地测量其转速。 n=60f/(反光片的个数z) 光电式转速表工作原理及各点波形 a)光路及工作原理框图

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