第10章_輻射式測(cè)溫

1、第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量上一頁(yè)下一頁(yè)返 回 高溫測(cè)量中應(yīng)用最廣泛，主要應(yīng)用行業(yè)為冶金、鑄造、熱處理以及玻璃、陶瓷和耐火材料等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。 任何物體處于絕對(duì)零度以上時(shí)，都會(huì)以一定波長(zhǎng)電磁波的形式向外輻射能量。輻射式測(cè)溫儀表就是利用物體的輻射能量隨其溫度而變化的原理制成的。 測(cè)量時(shí)，只需把溫度計(jì)光學(xué)接收系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)被測(cè)物體，而不必與物體接觸，因此可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的溫度并不會(huì)破壞物體的溫度場(chǎng)。此外，由于感溫元件只接收輻射能，不必達(dá)到被測(cè)物體的實(shí)際溫度，從理論上講，它沒(méi)有上限，可以測(cè)量高溫。 非接觸測(cè)溫儀表分類：光學(xué)高溫計(jì)、輻射式溫度計(jì)第八章第八章 非接觸測(cè)

2、量非接觸測(cè)量1 熱輻射基本定理2 光學(xué)高溫計(jì)3 光電高溫計(jì)4 輻射溫度計(jì)5 比色溫度計(jì)上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 輻射換熱是三種基本的熱交換形式之一波長(zhǎng)范圍：10-3m10-8m 在低溫時(shí)，物體輻射能量很小，主要發(fā)射的是紅外線。隨著溫度的升高，輻射能量急劇增加，輻射光譜也向短的方向移動(dòng)，在5000C左右時(shí)。輻射光譜包括了部分可見(jiàn)光；到8000C時(shí)可見(jiàn)光大大增加，即呈現(xiàn)“紅熱”；如果到30000C時(shí)，輻射光譜包括更多的短波成分，使得物體呈現(xiàn)“白熱”。 輻射測(cè)溫的基本原理：觀察灼熱物體表面的“顏色”來(lái)大致判斷物體的溫度，這就是上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接

3、觸測(cè)量(1) 熱輻射的重要參數(shù)(2) 輻射能的分配(3) 基爾霍夫定律(4) 黑體輻射定律上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量輻射能Q 以輻射的形式發(fā)射、傳播或接收的能量稱為輻射能，單位為焦耳(J)。輻射能通量 是輻射能隨時(shí)間的變化率，又稱輻射率： (6.4.1)其單位是瓦特(W)。 輻射強(qiáng)度I 在給定方向上的立體角單元內(nèi)，離開(kāi)點(diǎn)輻射源(或輻射源面單元)的輻射功率除以該立體角單元，稱為該方向上的輻射強(qiáng)度，其單位為瓦/球面度(W/sr)。dtdQ上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量輻射出射度M 離開(kāi)輻射源表面一點(diǎn)處的面單元上的輻射能量除以該單元面積，稱為該點(diǎn)的輻射

4、出射度，即 (6.4.2)輻射出射度的單位為瓦/米2(W/m2)。輻射亮度L和光譜輻射亮度 表面一點(diǎn)處的面元在給定方向上的輻射強(qiáng)度，除以該面元在垂直于給定方向平面上的正投影面積，稱為該方向的輻射亮度L。輻射亮度實(shí)際上包括所有波長(zhǎng)的輻射能量。如果是輻射光譜中某一波長(zhǎng)的輻射能量則稱為在此波長(zhǎng)下的光譜輻射亮度。dSdM上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 當(dāng)物體接受到輻射能量以后，根據(jù)物體本身的性質(zhì)，會(huì)發(fā)生部分能量吸收、透射和反射 RDAQQQQQQQQQQRDA1吸收率； 透射率； 反射率。 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 黑體（絕對(duì)黑體）：照射到物體上的輻射

5、能全部被吸收，既無(wú)反射也無(wú)透射。 透明體：照射到物體上的輻射能全部透射過(guò)去，既無(wú)吸收又無(wú)反射。鏡體、白體：照射到物體上的輻射能全部反射出去。若物體表現(xiàn)平整光滑，反射具有一定規(guī)律，則該物體稱之為“鏡體”；若反射無(wú)一定規(guī)律，則該物體稱為“絕對(duì)白體”或者簡(jiǎn)稱為“白體”。 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 在自然界中黑體、白體和透明體都是不存在的。一般固體和液體的值很小或等于零，而氣體的值較大。對(duì)于一般工程材料來(lái)講， 0而+ =1，稱為灰體 從傳熱學(xué)角度看，可以人為制造黑體 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 各物體的輻射出射度和吸收率的比值都相同，和物體的性質(zhì)無(wú)

6、關(guān)，是物體的溫度和發(fā)射波長(zhǎng)的函數(shù) ),(.),(),(),(),(),(),(221100TfTTMTTMTTM式中：M0(,T), M1(,T), M2(,T) 物體的單色()輻射出射度； 0(,T), 2(,T) , 2(,T) 物體的單色()吸收率。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 若物體A0絕對(duì)黑體，那么0(,T) ，根據(jù)基氏定律 ),(.),(),(),(),(02211TMTTMTTM物體的輻射出射度和吸收率之比等于絕對(duì)黑體在同樣的溫度下，相同波長(zhǎng)時(shí)的輻射出射度。這是基氏定律的另一種說(shuō)法。設(shè)M(,T)為物體A在波長(zhǎng)為 ，溫度為T下的輻射出射度。 ),(),(),

7、(),(0TTTMTM式中，稱為物體A的單色輻射率，或稱為單色黑度系數(shù)。它表明了在一定的溫度和波長(zhǎng)下，物體A的輻射出射度與相同溫度和波長(zhǎng)下黑體的輻射出射度之比。 基爾霍夫定律說(shuō)明，物體的輻射能力與它的吸收能力是相同的 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量在全波長(zhǎng)內(nèi)，任何物體的全輻射出射度等于單波長(zhǎng)的輻射出射度在全波長(zhǎng)內(nèi)的積分 )()(),()(),(),(),()(000000TMTAdTMTAdTMTdTMTM式中，A(T) 物體A在溫度T下的全吸收率， M0(T) 黑體在溫度T下的全輻射出射度?；隙傻姆e分形式為 TTATMTM)()()(0它表明了在一定的溫度T下，物體

8、A的輻射出射度與相同溫度下黑體的輻射出射度之比。一般物體的T1， T越接近1,表明它與黑體的輻射能力越接近。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 普朗克定律(單色輻射強(qiáng)度定律) 維恩公式 斯蒂芬波爾茲曼定律 （全輻射強(qiáng)度定律，也稱為四次方定律）上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量溫度為T的單位面積元的絕對(duì)黑體，在半球面方向所輻射的波長(zhǎng)為的輻射出射度為1511520) 1() 1(2),(2TCTkhceCehcTM式中，c光速； h普朗克常數(shù)，6.62617610-34Js； k波爾茲曼常數(shù)，1.3806624410-23J/K； C1第一輻射常數(shù)，3.7418

9、10-16Wm2； C2第二輻射常數(shù)，1.438810-12mK； T絕對(duì)溫度。公式結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是它對(duì)于低溫與高溫都是適用的 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 理論上說(shuō)明了黑體在各種溫度下能量、波長(zhǎng)分布的規(guī)律 TCeCTM2510),(公式簡(jiǎn)單，但是僅適用于不超過(guò)3000K的溫度范圍 黑體的輻射本領(lǐng)是波長(zhǎng)和溫度的函數(shù)，當(dāng)波長(zhǎng)一定時(shí)，黑體的輻射本領(lǐng)就僅僅是溫度的函數(shù)，即)(),(0TfTM上式就是光學(xué)高溫計(jì)和比色高溫計(jì)測(cè)溫的理論根據(jù) 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 溫度為T的絕對(duì)黑體，單位面積元在半球方向上所發(fā)射的全部波長(zhǎng)的輻射出射度與溫度T的四次方

10、成正比。 0443245151000152) 1(),()(2TThckdeCdTMTMTC式中，斯蒂芬波爾茲曼常數(shù)，5.6696110-3W/(m2K4)。 上式就是輻射式溫度計(jì)測(cè)溫的理論根據(jù)。全輻射強(qiáng)度定律是單色輻射強(qiáng)度定律在全波長(zhǎng)內(nèi)積分的結(jié)果。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量精密光學(xué)高溫計(jì)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的精密測(cè)試；標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)高溫計(jì)用于量值的傳遞，例如，在物質(zhì)熔點(diǎn)、熱容量和相變點(diǎn)的測(cè)定中使用。光學(xué)高溫計(jì)可用來(lái)測(cè)量80032000C的高溫。由于采用用肉眼進(jìn)行色度比較，所以測(cè)量誤差與人的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。光學(xué)高溫計(jì)測(cè)量的溫度稱為亮度溫度(TL)，被測(cè)對(duì)象為非黑體時(shí)，要通過(guò)修正才能得到

11、非黑體的真實(shí)溫度。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量隱絲式利用調(diào)節(jié)電阻來(lái)改變高溫?zé)襞莸墓ぷ麟娏?，?dāng)燈絲的亮度與被測(cè)物體的亮度一致時(shí)，燈泡的亮度就代表了被測(cè)物體的亮度溫度。恒定亮度式利用減光楔來(lái)改變被測(cè)物體的亮度，使它與恒定亮度溫度的高溫?zé)襞菹啾容^，當(dāng)兩者亮度相等時(shí)，根據(jù)減光楔旋轉(zhuǎn)的角度來(lái)確定被測(cè)物體的亮度溫度。由于隱絲式光學(xué)高溫計(jì)的結(jié)構(gòu)和使用方法都優(yōu)于恒定亮度式，所以應(yīng)用廣泛。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 光學(xué)系統(tǒng)紅色濾波片，造成一個(gè)較窄的有效波長(zhǎng)吸收玻璃，目的是擴(kuò)展量程目鏡和物鏡是一套光學(xué)系統(tǒng) 電測(cè)系統(tǒng) 包括指示儀表、燈泡、電源和調(diào)節(jié)電阻四部分。光學(xué)

12、高溫?zé)襞荩簶?biāo)準(zhǔn)輻射源電源、調(diào)節(jié)電阻和指示儀表組成測(cè)量電路 原理一般有電壓表式，電流表式以及不平衡電橋和平衡電橋式四種。 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量1物鏡；2吸收玻璃；3燈泡；4紅色濾波片；5目鏡；6指示儀器；7滑線電阻；E電源；K開(kāi)關(guān)；R1刻線調(diào)整電阻上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量為了校正光學(xué)高溫計(jì)測(cè)量非黑體的溫度比真實(shí)溫度偏低的偏差。定義：當(dāng)被測(cè)物體為非黑體，在同一波長(zhǎng)下的光譜輻射亮度同絕對(duì)黑體的光譜輻射亮度相等時(shí)，則黑體的溫度稱為被測(cè)物體在波長(zhǎng)為時(shí)的亮度溫度。)(00LTTTTLL左邊為非黑體光譜輻射亮度，右邊為黑體的光譜輻射亮度 上一頁(yè)下一

13、頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量根據(jù)維恩公式有LTCTCTee22對(duì)上式兩邊取對(duì)數(shù)，并加以整理，得TLCTT1ln112式中，T被測(cè)物體在溫度為T，波長(zhǎng)為時(shí)的單色黑度系數(shù)； T被測(cè)物體的真實(shí)溫度； TL被測(cè)物體的亮度溫度。已知物體的單色黑度系數(shù)，就可以通過(guò)亮度溫度求出物體的真實(shí)溫度。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 光學(xué)高溫計(jì)是由人工操作來(lái)完成亮度平衡工作的，其測(cè)量結(jié)果帶有操作者的主觀誤差。它不能進(jìn)行連續(xù)測(cè)量和記錄，當(dāng)被測(cè)溫度低于8000C時(shí)，光學(xué)高溫計(jì)對(duì)亮度無(wú)法進(jìn)行平衡。 光電高溫計(jì)是在光學(xué)高溫計(jì)測(cè)量理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型測(cè)溫儀表。它采用新型的光電器件，

14、自動(dòng)進(jìn)行平衡，達(dá)到連續(xù)測(cè)量的目的。 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量采用光敏電阻或者光電池作為感受輻射源的敏感元件來(lái)代替人眼的觀察；采用一參考輻射源與被測(cè)物體進(jìn)行亮度比較，由光敏元件和電子放大器組成鑒別和調(diào)整環(huán)節(jié)，使參考輻射源在選定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的亮度自動(dòng)跟蹤被測(cè)物體的輻射亮度，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)即可得到測(cè)量值；在平衡式測(cè)量方式中，光敏元件只起指零作用，它的特性如有變化，對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較小，參考輻射源選用鎢絲燈泡，能保持較高的穩(wěn)定性，因此具有較高的精度和連續(xù)測(cè)量的特性；設(shè)計(jì)了手動(dòng)值修正環(huán)節(jié)，可顯示物體的真實(shí)溫度；采用新型光敏元件，測(cè)量范圍寬，約為2

15、0016000C。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量1物鏡；2同步信號(hào)發(fā)生器；3調(diào)制鏡；4微電機(jī)；5反光鏡；6聚光鏡；7參比燈；8探測(cè)元件上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 由物鏡對(duì)0.5m處被測(cè)物體調(diào)焦成像在分劃板上。通過(guò)目鏡組可清晰地觀察到被測(cè)物體的瞄準(zhǔn)部位 1調(diào)制鏡；2微電機(jī)；3反光鏡；4可變光闌；5聚光鏡組； 6參比燈；7-目鏡組8、9-保護(hù)窗；10物鏡；11-入射光瞳；12-衰減玻璃；13探測(cè)元件；14-濾光片；15-保護(hù)光闌；16-分劃板；17透鏡玻璃；18-出射光闌；19-保護(hù)玻璃上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 為了減少硅

16、光電池性能參數(shù)的變化及電源電壓波動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，WDL型光電高溫計(jì)采用負(fù)反饋原理進(jìn)行工作。 首先利用硅光電池將被測(cè)對(duì)象與標(biāo)準(zhǔn)燈泡的亮度分別轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)放大或送往檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量、比較。當(dāng)兩個(gè)電信號(hào)之差等于零，即說(shuō)明被測(cè)對(duì)象與標(biāo)準(zhǔn)燈泡的光譜輻射亮度LA.和LB相等,則標(biāo)準(zhǔn)燈泡的亮度溫度即為被測(cè)對(duì)象的亮度溫度。第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 根據(jù)全輻射強(qiáng)度定理，即物體的總輻射強(qiáng)度與物體溫度的四次方成正比的關(guān)系來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。組成：輻射感溫器和顯示儀表兩部分可用于測(cè)量40020000C的高溫，多為現(xiàn)場(chǎng)安裝式結(jié)構(gòu)。 為適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)高溫環(huán)境的要求，可在輻射感溫器外加裝水冷夾套。輻射高溫計(jì)測(cè)量的溫

17、度稱為輻射溫度，被測(cè)對(duì)象為非黑體時(shí)，要通過(guò)修正才能得到非黑體的真實(shí)溫度。 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量1物鏡；2外殼；3補(bǔ)償光闌；4座架；5熱電堆；6接線柱；7穿線套；8蓋；9目鏡；10校正片；11小齒軸上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量對(duì)于輻射式溫度計(jì)，它是以絕對(duì)黑體的輻射能為基準(zhǔn)對(duì)儀器進(jìn)行分度的，所以儀器測(cè)出的值稱為輻射溫度。輻射溫度的定義：黑體的總輻射能等于非黑體的總輻射能時(shí)，此黑體的溫度即為非黑體的輻射溫度。根據(jù)全輻射強(qiáng)度定理，總輻射能相等，則有：44FTTT41TFTT因?yàn)榉呛隗wT 1，則TFT因此用輻射溫度

18、計(jì)測(cè)出的溫度要比物體的真實(shí)溫度低。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 輻射溫度計(jì)由輻射感溫器、顯示儀表及輔助裝置構(gòu)成，其工作原理： 被測(cè)物體的熱輻射能量，經(jīng)物鏡聚集在熱電堆（由一組微細(xì)的熱電偶串聯(lián)而成）上并轉(zhuǎn)換成熱電勢(shì)輸出，其值與被測(cè)物體的表面溫度成正比，用顯示儀表進(jìn)行指示記錄。第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量原理：通過(guò)測(cè)量熱輻射體在兩個(gè)或兩個(gè)以上波長(zhǎng)的光譜輻射亮度之比來(lái)測(cè)量溫度。特點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，響應(yīng)快，可觀察小目標(biāo)(最小可到2mm)。因?yàn)閷?shí)際物體的單色黑度系數(shù)和全輻射黑度系數(shù)的數(shù)值相差很大，但是對(duì)同一物體的不同波長(zhǎng)的單色黑度系數(shù)和來(lái)說(shuō)，其比值的變化卻很小。所以用比色溫度計(jì)

19、測(cè)得的溫度稱為比色溫度，它與物體的真實(shí)溫度很接近，一般可以不進(jìn)行校正。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量比色溫度計(jì)第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量上一頁(yè)下一頁(yè)返 回第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量1. 光敏電阻光敏電阻(LDR)When LDR was exposed to light, itgot a lower resistance value, thephenomenon is called Internal photoelectric effect(內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng))( (當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)， 阻值減小

20、。阻值減小。)第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 Demo of LDR 當(dāng)光敏電當(dāng)光敏電阻阻(LDR)(LDR)受受到光照時(shí)到光照時(shí)，光生電光生電子子空穴空穴對(duì)增加，對(duì)增加，阻值減小阻值減小，電流增，電流增大。大。暗電流暗電流(Dark current)（越（越小越好）小越好）第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量2. 光敏二極管光敏二極管 將光敏二極管的將光敏二極管的PN 結(jié)設(shè)置在透明管殼頂部結(jié)設(shè)置在透明管殼頂部的正下方，光照射到光的正下方，光照射到光敏二極管的敏二極管的PN結(jié)時(shí)，電結(jié)時(shí)，電子子-空穴對(duì)數(shù)量增加空穴對(duì)數(shù)量增加，光，光電流（電流（light current）與與照度（照度（ill

21、umination intensity) 成正比。成正比。 第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量不同的外部形式的光敏二極管不同的外部形式的光敏二極管光敏二極管陣列第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 光敏二極管的光敏二極管的反向反向偏置接法偏置接法 在沒(méi)有光照時(shí)，由于二在沒(méi)有光照時(shí)，由于二極管反向偏置，所以反向電極管反向偏置，所以反向電流很小，這時(shí)的電流稱為暗流很小，這時(shí)的電流稱為暗電流，相當(dāng)于普通二極管的電流，相當(dāng)于普通二極管的反向飽和漏電流。反向飽和漏電流。 當(dāng)光照射在二極管的當(dāng)光照射在二極管的PNPN結(jié)（又稱耗盡層）上時(shí)，在結(jié)（又稱耗盡層）上時(shí)，在PNPN結(jié)附近產(chǎn)生的電子結(jié)附近產(chǎn)生的電子-

22、-空穴對(duì)空穴對(duì)數(shù)量也隨之增加，光電流也數(shù)量也隨之增加，光電流也相應(yīng)增大，光電流與照度成相應(yīng)增大，光電流與照度成正比。正比。 第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量演示的反向偏壓連接光敏二極管和光電特性演示的反向偏壓連接光敏二極管和光電特性 在沒(méi)有光照時(shí)，在沒(méi)有光照時(shí)，由于二極管反向偏置由于二極管反向偏置，反向電流（暗電流，反向電流（暗電流）很小。）很小。 當(dāng)當(dāng)光照增加光照增加時(shí)，時(shí)，光電流光電流I與光照度成正與光照度成正比關(guān)系。比關(guān)系。 Backward bias connection of photosensitive diodeUO+ light第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量3. Phot

23、osensitive Triode( (光敏三極管光敏三極管) ) 光敏三極管有兩光敏三極管有兩個(gè)個(gè)PN結(jié)結(jié)。與普通三極管。與普通三極管相似，有電流增益，靈敏度比光敏二極管高相似，有電流增益，靈敏度比光敏二極管高。多數(shù)光敏三極管的基極沒(méi)有引出線，多數(shù)光敏三極管的基極沒(méi)有引出線，只有只有正負(fù)（正負(fù)（c、e）兩個(gè)引腳，所以其外型與光敏兩個(gè)引腳，所以其外型與光敏二極管相似，從外觀上很難區(qū)別。二極管相似，從外觀上很難區(qū)別。) ) 第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量External forms of Photosensitive Triodes ( (光敏三極光敏三極管外形管外形 )第八章第八章 非接觸

24、測(cè)量非接觸測(cè)量Internal structure of Photosensitive Triodes (光敏三極管內(nèi)部光敏三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)) a) internal structure b)管芯結(jié)構(gòu)管芯結(jié)構(gòu) c）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖 1pin of collector junction(集電極引腳集電極引腳) 7N-type collector region (N型集電區(qū)型集電區(qū)) 2管芯管芯 8SiO2保護(hù)圈保護(hù)圈 3shell(外殼外殼) 9collector junction(集電結(jié)集電結(jié)) 4collecting glass mirror(玻璃聚光鏡玻璃聚光鏡) 10P-type

25、base region (P型基區(qū)型基區(qū)) 5pin of emitter junction(發(fā)射極引腳發(fā)射極引腳) 11(N-type emitter region) N型發(fā)射區(qū)型發(fā)射區(qū) 6N+ substrate (N+襯底襯底) 12emitter junction(發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)) 第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Photoelectric characteristic0Light photocurrent (光電流光電流)Photosensitive Triode(光光敏三極管敏三極管)Photosensitive diode(光光敏二極管敏二極管)3000lx4mA請(qǐng)判斷靈敏度的高

26、低請(qǐng)判斷靈敏度的高低0.3mA請(qǐng)計(jì)算當(dāng)請(qǐng)計(jì)算當(dāng)E=100lx時(shí)，光敏二極管的光電流時(shí)，光敏二極管的光電流I IE第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量4.Photoelectric component（光電元件（光電元件) )based on photovoltaic effect （光生伏特效應(yīng)）（光生伏特效應(yīng)） photocell( (光電池光電池) ) 在在N型襯底型襯底(substrate) (substrate) 上制造一薄層上制造一薄層P型層型層作為光照敏感面，就構(gòu)成最簡(jiǎn)單的光電池。當(dāng)入射作為光照敏感面，就構(gòu)成最簡(jiǎn)單的光電池。當(dāng)入射光子光子(incident photon) (inci

27、dent photon) 的能量足夠大時(shí)，的能量足夠大時(shí)，P型區(qū)型區(qū)每吸收一個(gè)光子就產(chǎn)生一對(duì)光生電子每吸收一個(gè)光子就產(chǎn)生一對(duì)光生電子空穴對(duì)，空穴對(duì)， 光生電子光生電子空穴對(duì)的的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使電子通過(guò)漂移運(yùn)空穴對(duì)的的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使電子通過(guò)漂移運(yùn)動(dòng)被拉到動(dòng)被拉到N型區(qū)，空穴留在型區(qū)，空穴留在P區(qū)，所以區(qū)，所以N區(qū)帶負(fù)電，區(qū)帶負(fù)電，P區(qū)帶正電。如果光照是連續(xù)的，經(jīng)短暫的時(shí)間，區(qū)帶正電。如果光照是連續(xù)的，經(jīng)短暫的時(shí)間，PN結(jié)兩側(cè)就有一個(gè)穩(wěn)定的光生電動(dòng)勢(shì)輸出。結(jié)兩側(cè)就有一個(gè)穩(wěn)定的光生電動(dòng)勢(shì)輸出。 第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量External forms of photocellsPhotosensitiv

28、e surface第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量能提供較大電流的大能提供較大電流的大面積光電池面積光電池外形外形第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Other photocells and Application in illumination intensity measuring (其他其他光電池及在照光電池及在照度測(cè)量中的應(yīng)用度測(cè)量中的應(yīng)用) )柔光罩下面為圓形光電池柔光罩下面為圓形光電池第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Photocell -Application in power-related field( (光光電池在動(dòng)力方面的應(yīng)用電池在動(dòng)力方面的應(yīng)用) )Solar-powe

29、red cars(太陽(yáng)太陽(yáng)能賽車）能賽車）A model of solar-powered motor太陽(yáng)能電動(dòng)太陽(yáng)能電動(dòng)機(jī)模型機(jī)模型Solar silicon photocell panels(太陽(yáng)太陽(yáng)能硅光電池板能硅光電池板)第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Photocell -Application in power-related field( (光電池在動(dòng)力方面的應(yīng)用光電池在動(dòng)力方面的應(yīng)用) )Solar electrical energy generation(太陽(yáng)能發(fā)電）太陽(yáng)能發(fā)電）第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Photocell -Application in power

30、-related field( (光電池在動(dòng)力方面的應(yīng)用光電池在動(dòng)力方面的應(yīng)用) )Application in man-made satellites第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Photoelectric characteristic of photocell光電池的光電特性光電池的光電特性 photoelectric characteristics of a typical silicon photocell(硅光電池）硅光電池） 1curve of open circuit voltage 2curve of short circuit currentOpen circuit vo

31、ltage(開(kāi)路電開(kāi)路電壓壓)being a logarithmic performanceShort circuit current(短路電短路電流流)being a linear performance第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量II. Application circuit of photoelectric component (光電元件的基本應(yīng)用電路光電元件的基本應(yīng)用電路 )1. Basic application circuit of photosensitive resistor(光敏光敏電阻的基本應(yīng)用電路電阻的基本應(yīng)用電路) a）U與光照變化趨勢(shì)相同的電路與光照變化趨勢(shì)相同

32、的電路 b）U與光照變化趨勢(shì)相反的電路與光照變化趨勢(shì)相反的電路 第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量2. Application circuit of photocell short circuit current measuring circuit of photocell (光電池短路電流測(cè)量電路光電池短路電流測(cè)量電路) ) output voltage Uo is proportional to photocurrent I in I/U change-over circuit. 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓的輸出電壓Uo與光電流與光電流I成正比。若光電池成正比。若光電池用于微光測(cè)量時(shí)，用于

33、微光測(cè)量時(shí)，I可能較小，則應(yīng)增加一級(jí)放大電路，可能較小，則應(yīng)增加一級(jí)放大電路，并在第二級(jí)使用電位器并在第二級(jí)使用電位器RP微調(diào)總的放大倍數(shù)。微調(diào)總的放大倍數(shù)。 第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Application of photoelectric sensor( (光電傳感器的應(yīng)用光電傳感器的應(yīng)用) ) 1.1.光源本身是被測(cè)物的應(yīng)用實(shí)例光源本身是被測(cè)物的應(yīng)用實(shí)例 光的照度光的照度E的單位的單位是是lx（勒克斯），（勒克斯）， 它是常用的光度學(xué)它是常用的光度學(xué)單位之一，它表示單位之一，它表示受照物體被照亮程受照物體被照亮程度的物理量，可以度的物理量，可以用照度計(jì)用照度計(jì)（Illuminom

34、eter)來(lái)測(cè)量。來(lái)測(cè)量。 光電池光電池（外加柔（外加柔光罩）光罩）第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 Infrared radiation thermometer( (紅外線輻射溫度計(jì)紅外線輻射溫度計(jì)) ) Infrared radiation thermometer can be used for measuring high temperature as well as low temperature below the freezing point, it is the developmental tendency of radiation thermometer. Infrared

35、radiation thermometers on sale can measure the temperature between minus 30 degrees Celsius and 3000 degrees Celsius, many specifications are provided and you can choose the right type according to your request. ( (紅外輻射溫度計(jì)既可用于高溫測(cè)量，又可用于冰點(diǎn)以下的溫度測(cè)量，所以是輻射溫度紅外輻射溫度計(jì)既可用于高溫測(cè)量，又可用于冰點(diǎn)以下的溫度測(cè)量，所以是輻射溫度計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。市售的紅

36、外輻射溫度計(jì)的溫度范圍可以從計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。市售的紅外輻射溫度計(jì)的溫度范圍可以從-30-3030003000，中間分成若干，中間分成若干個(gè)不同的規(guī)格，可根據(jù)需要選擇適合的型號(hào)。）個(gè)不同的規(guī)格，可根據(jù)需要選擇適合的型號(hào)。）第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Eternal forms of infrared radiation thermometers ( (紅外線輻射溫度計(jì)外形紅外線輻射溫度計(jì)外形) ) laser (激光）激光） is only used for aiming第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Eternal forms of infrared radiation thermome

37、ters ( (紅外線輻射溫度計(jì)外形紅外線輻射溫度計(jì)外形) ) used to measure foods temperature第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Infrared radiation thermometer -applications in non-contact body temperature measuring( (非接觸體溫測(cè)量中的應(yīng)用）非接觸體溫測(cè)量中的應(yīng)用）耳溫儀耳溫儀第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 Infrared radiation thermometer - Application in measuring forehead temperature紅外輻

38、射溫度計(jì)紅外輻射溫度計(jì)第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 Infrared radiation thermometer -Application in non-contact temperature measuring( (非接觸溫度測(cè)量中的應(yīng)用）非接觸溫度測(cè)量中的應(yīng)用）集成集成IC 溫度測(cè)量溫度測(cè)量第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量利用紅色激光瞄準(zhǔn)被測(cè)利用紅色激光瞄準(zhǔn)被測(cè)物（冷藏牛奶和面食）物（冷藏牛奶和面食）第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量利用紅色激光瞄準(zhǔn)被利用紅色激光瞄準(zhǔn)被測(cè)物（電控柜、天花測(cè)物（電控柜、天花板內(nèi)的布線層）板內(nèi)的布線層）Temperature acquisition s

39、ystem(溫度采集系溫度采集系統(tǒng)統(tǒng))第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量(2) (2) Pyroelectricoptical transducer （熱釋電傳感器熱釋電傳感器) ) -Application in body detection and alarm systems 熱釋電元件在紅外線檢測(cè)中得到廣泛的熱釋電元件在紅外線檢測(cè)中得到廣泛的應(yīng)用。它可用于能產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外輻射的人體檢應(yīng)用。它可用于能產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外輻射的人體檢測(cè)，如防盜門、賓館大廳自動(dòng)門、自動(dòng)燈的測(cè)，如防盜門、賓館大廳自動(dòng)門、自動(dòng)燈的控制等控制等。 熱釋電元件外形熱釋電元件外形 第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Pyroelect

40、ricoptical transducer（熱釋電傳熱釋電傳感器感器） 熱釋電紅外傳感器是一種能檢測(cè)人或動(dòng)物發(fā)射的熱釋電紅外傳感器是一種能檢測(cè)人或動(dòng)物發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器。早在紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器。早在1938年，有人提年，有人提出過(guò)利用熱釋電效應(yīng)探測(cè)紅外輻射，但并未受到重視出過(guò)利用熱釋電效應(yīng)探測(cè)紅外輻射，但并未受到重視，直到六十年代才又興起了對(duì)熱釋電效應(yīng)的研究和對(duì)，直到六十年代才又興起了對(duì)熱釋電效應(yīng)的研究和對(duì)熱釋電晶體的應(yīng)用。熱釋電晶體已廣泛用于紅外光譜熱釋電晶體的應(yīng)用。熱釋電晶體已廣泛用于紅外光譜儀、紅外遙感以及熱輻射探測(cè)器。除了在樓道自動(dòng)開(kāi)儀、紅外遙感以及熱輻射探測(cè)器。

41、除了在樓道自動(dòng)開(kāi)關(guān)、防盜報(bào)警上得到應(yīng)用外，在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用關(guān)、防盜報(bào)警上得到應(yīng)用外，在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。比如：在房間無(wú)人時(shí)會(huì)自動(dòng)停機(jī)的空調(diào)機(jī)、飲水機(jī)。比如：在房間無(wú)人時(shí)會(huì)自動(dòng)停機(jī)的空調(diào)機(jī)、飲水機(jī)；電視機(jī)能判斷無(wú)人觀看或觀眾已經(jīng)睡覺(jué)后自動(dòng)關(guān)機(jī)；電視機(jī)能判斷無(wú)人觀看或觀眾已經(jīng)睡覺(jué)后自動(dòng)關(guān)機(jī)的電路；開(kāi)啟監(jiān)視器或自動(dòng)門鈴上的應(yīng)用；攝影機(jī)或的電路；開(kāi)啟監(jiān)視器或自動(dòng)門鈴上的應(yīng)用；攝影機(jī)或數(shù)碼照相機(jī)自動(dòng)記錄動(dòng)物或人的活動(dòng)等等數(shù)碼照相機(jī)自動(dòng)記錄動(dòng)物或人的活動(dòng)等等 第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Interior circuit of pyroelectricoptical transducer兩塊反向

42、串聯(lián)的熱釋兩塊反向串聯(lián)的熱釋電晶片電晶片)Field-effect tube(場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管)第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Operational principle of pyroelectricoptical transducer(熱釋熱釋電傳感器工作原理電傳感器工作原理) 熱釋電晶片熱釋電晶片(pyroelectricoptical micro-chips)表面必須罩上一塊由一組平行的棱柱型透鏡所組表面必須罩上一塊由一組平行的棱柱型透鏡所組成成菲涅爾透鏡菲涅爾透鏡(Fresnel lens)，每一透鏡單元都只有，每一透鏡單元都只有一個(gè)不大的視場(chǎng)角一個(gè)不大的視場(chǎng)角(angle of

43、field)，當(dāng)人體在透鏡，當(dāng)人體在透鏡的監(jiān)視視野范圍中運(yùn)動(dòng)時(shí)，順次地進(jìn)入第一、第的監(jiān)視視野范圍中運(yùn)動(dòng)時(shí)，順次地進(jìn)入第一、第二單元透鏡的視場(chǎng)，晶片上的兩個(gè)反向串聯(lián)的熱二單元透鏡的視場(chǎng)，晶片上的兩個(gè)反向串聯(lián)的熱釋電單元將輸出一串交變脈沖信號(hào)釋電單元將輸出一串交變脈沖信號(hào)(a group of AC pulse signals)。當(dāng)然，如果人體靜止不動(dòng)地站在熱。當(dāng)然，如果人體靜止不動(dòng)地站在熱釋電元件前面，它是釋電元件前面，它是“視而不見(jiàn)視而不見(jiàn)”的。的。 第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量External form of Fresnel lens(菲涅爾透鏡菲涅爾透鏡) 傳感器不加菲涅爾傳感器不加

44、菲涅爾透鏡時(shí)，其檢測(cè)距離透鏡時(shí)，其檢測(cè)距離小于小于2m，而加上該透，而加上該透鏡后，其檢測(cè)距離可鏡后，其檢測(cè)距離可增加增加3倍以上。倍以上。第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Pyroelectricoptical kit第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Pyroelectricoptical Alarm(熱釋電報(bào)警器熱釋電報(bào)警器) Fresnel lens設(shè)定按鈕設(shè)定按鈕高分貝喇叭高分貝喇叭第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Pyroelectricoptical alarm(熱釋電報(bào)警器熱釋電報(bào)警器) （續(xù)）（續(xù)） Fresnel lens 5mm接插件接插件第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量

45、pyroelectricoptical alarm(熱釋電報(bào)警器熱釋電報(bào)警器)（續(xù)（續(xù)） ceiling-mounted pyroelectricoptical alarm (吸頂式吸頂式 熱釋電報(bào)警器熱釋電報(bào)警器)第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Application of pyroelectricoptical transducer 熱釋電熱釋電傳感器用于傳感器用于自動(dòng)亮燈，自動(dòng)亮燈，當(dāng)然也可以當(dāng)然也可以用于防盜用于防盜熱釋電傳感器熱釋電傳感器的感應(yīng)范圍的感應(yīng)范圍第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Pyroelectricoptical sense light(熱釋電感應(yīng)熱釋電感應(yīng)燈燈)第

46、八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Automatic sense light (自動(dòng)感應(yīng)燈自動(dòng)感應(yīng)燈)（參考施特朗公司資料）（參考施特朗公司資料）第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Pyroelectricoptical transducer - application in intelligent air-conditioner 智能空調(diào)能檢測(cè)智能空調(diào)能檢測(cè)出屋內(nèi)是否有人，微出屋內(nèi)是否有人，微處理器據(jù)此自動(dòng)調(diào)節(jié)處理器據(jù)此自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)的出風(fēng)量，以達(dá)空調(diào)的出風(fēng)量，以達(dá)到節(jié)能的目的。到節(jié)能的目的。 空調(diào)中，熱釋電傳感器的菲涅爾空調(diào)中，熱釋電傳感器的菲涅爾透鏡做成球形狀，從而能感受到屋內(nèi)透鏡做成球形狀，

47、從而能感受到屋內(nèi)一定空間角范圍里是否有人，以及人一定空間角范圍里是否有人，以及人是靜止著還是走動(dòng)著。是靜止著還是走動(dòng)著。上下范圍上下范圍左右范圍左右范圍第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Operational principle ofOperational principle of photoelectric photoelectric NephelometerNephelometer( (光電式濁度計(jì)光電式濁度計(jì)) )1constant current source1constant current source( (恒流源恒流源) ) 5water sample to be measure

48、d 5water sample to be measured( (被測(cè)水樣被測(cè)水樣) ) 2semiconductor laser2semiconductor laser( (半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器) ) 6 6、9photocell9photocell( (光電池）光電池）33半反半透鏡半反半透鏡 7 7、10I/U converter10I/U converter( (電流電流/ /電壓轉(zhuǎn)換器電壓轉(zhuǎn)換器) ) 4reflecting mirror4reflecting mirror( (反射鏡反射鏡) ) 8standard water sample 8standard water sa

49、mple( (標(biāo)準(zhǔn)水樣標(biāo)準(zhǔn)水樣) ) 參比通道參比通道 第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 2.smoke detector/alarm2.smoke detector/alarm （參考（參考南京千里通公司南京千里通公司 無(wú)線無(wú)線煙霧報(bào)警器煙霧報(bào)警器資料）資料） 無(wú)煙霧時(shí)，光敏無(wú)煙霧時(shí)，光敏元件接收到元件接收到LED發(fā)射發(fā)射的恒定紅外光。而在的恒定紅外光。而在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，煙霧進(jìn)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，煙霧進(jìn)入檢測(cè)室，遮擋了部入檢測(cè)室，遮擋了部分紅外光，使光敏三分紅外光，使光敏三極管的輸出信號(hào)減弱極管的輸出信號(hào)減弱，經(jīng)閥值判斷電路后，經(jīng)閥值判斷電路后，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 smoke報(bào)警報(bào)警第八

50、章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Internal structure of wireless smoke detector(無(wú)線無(wú)線煙霧報(bào)警器內(nèi)部結(jié)構(gòu)煙霧報(bào)警器內(nèi)部結(jié)構(gòu)) ) 可發(fā)出高分貝笛鳴可發(fā)出高分貝笛鳴聲的蜂鳴器聲的蜂鳴器(buzzer)第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量無(wú)線火災(zāi)煙霧傳感器無(wú)線火災(zāi)煙霧傳感器 無(wú)線火災(zāi)煙霧傳感器可以固定在墻體或者天花無(wú)線火災(zāi)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)板上。它內(nèi)部使用一節(jié)9伏層疊電池供電，工作在伏層疊電池供電，工作在警戒狀態(tài)時(shí)，工作電流僅為警戒狀態(tài)時(shí)，工作電流僅為15微安，報(bào)警發(fā)射時(shí)工微安，報(bào)警發(fā)射時(shí)工作電流為作電流為20毫安。當(dāng)探測(cè)

51、到初期明火或者煙霧達(dá)到毫安。當(dāng)探測(cè)到初期明火或者煙霧達(dá)到一定濃度時(shí)，傳感器的報(bào)警蜂鳴器立即發(fā)出一定濃度時(shí)，傳感器的報(bào)警蜂鳴器立即發(fā)出90分貝分貝的連續(xù)報(bào)警，工作指示燈快速連續(xù)閃爍，無(wú)線發(fā)射的連續(xù)報(bào)警，工作指示燈快速連續(xù)閃爍，無(wú)線發(fā)射器發(fā)出無(wú)線報(bào)警信號(hào)，通知遠(yuǎn)方的接收主機(jī)，將報(bào)器發(fā)出無(wú)線報(bào)警信號(hào)，通知遠(yuǎn)方的接收主機(jī)，將報(bào)警信息傳遞出去。警信息傳遞出去。 無(wú)線發(fā)射器的報(bào)警距離在空曠無(wú)線發(fā)射器的報(bào)警距離在空曠地可以達(dá)到地可以達(dá)到200米，在有阻擋的普通家庭環(huán)境中可米，在有阻擋的普通家庭環(huán)境中可以達(dá)到以達(dá)到20米。米。第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量3 被測(cè)物體反射被測(cè)物體反射光通量光通量(Lumi

52、nous flux)的應(yīng)用實(shí)例的應(yīng)用實(shí)例 (1)反射式煙霧報(bào)反射式煙霧報(bào)警器警器 (reflex smoke detector) 在沒(méi)有煙霧在沒(méi)有煙霧時(shí)，由于紅外對(duì)時(shí)，由于紅外對(duì)管相互垂直，煙管相互垂直，煙霧室內(nèi)又涂有黑霧室內(nèi)又涂有黑色吸光材料，所色吸光材料，所以紅外以紅外LED發(fā)出發(fā)出的紅外光無(wú)法到的紅外光無(wú)法到達(dá)紅外光敏三極達(dá)紅外光敏三極管。管。 當(dāng)煙霧進(jìn)入煙霧室后，煙霧的固體粒子對(duì)當(dāng)煙霧進(jìn)入煙霧室后，煙霧的固體粒子對(duì)紅外光產(chǎn)生漫反射（紅外光產(chǎn)生漫反射（diffuse reflection)diffuse reflection)（圖（圖中只畫(huà)出幾個(gè)微粒的反射示意），使部分紅外中只畫(huà)出幾個(gè)微

53、粒的反射示意），使部分紅外光到達(dá)光敏三極管，有光電流輸出。光到達(dá)光敏三極管，有光電流輸出。第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 ( (2)photoelectric tachometer(2)photoelectric tachometer(光電式轉(zhuǎn)速光電式轉(zhuǎn)速表表) ) 光電式轉(zhuǎn)光電式轉(zhuǎn)速表屬于反射速表屬于反射式光電傳感器式光電傳感器，它可以在距，它可以在距被測(cè)物數(shù)十毫被測(cè)物數(shù)十毫米外非接觸地米外非接觸地測(cè)量其轉(zhuǎn)速。測(cè)量其轉(zhuǎn)速。 n =60( f /z ) 第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量水泵水泵轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量External form of photoe

54、lectric tachometer 第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量(3)(3)色標(biāo)傳感器色標(biāo)傳感器 色飽和圖色飽和圖 (color saturation) 色標(biāo)傳感器常用于檢測(cè)色標(biāo)傳感器常用于檢測(cè)特定色標(biāo)或物體上的斑點(diǎn)，特定色標(biāo)或物體上的斑點(diǎn)，它是通過(guò)與非色標(biāo)區(qū)相比較它是通過(guò)與非色標(biāo)區(qū)相比較來(lái)實(shí)現(xiàn)色標(biāo)檢測(cè)，而不是直來(lái)實(shí)現(xiàn)色標(biāo)檢測(cè)，而不是直接測(cè)量顏色。接測(cè)量顏色。 人眼對(duì)各色光的敏感程度人眼對(duì)各色光的敏感程度第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量產(chǎn)品包裝色彩檢測(cè)、分選產(chǎn)品包裝色彩檢測(cè)、分選第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量（4）光電自動(dòng)門）光電自動(dòng)門Photoelectric sensor o

55、f automatic door(自動(dòng)門自動(dòng)門光電傳感器光電傳感器)放大圖放大圖有效檢測(cè)區(qū)域有效檢測(cè)區(qū)域第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量4 被測(cè)物遮擋光通量的應(yīng)用實(shí)例被測(cè)物遮擋光通量的應(yīng)用實(shí)例 （1）光電式帶材跑偏檢測(cè)器光電式帶材跑偏檢測(cè)器 光電傳感器光電傳感器 帶材走偏帶材走偏時(shí)，邊緣經(jīng)常時(shí)，邊緣經(jīng)常與傳送機(jī)械發(fā)與傳送機(jī)械發(fā)生碰撞，易出生碰撞，易出現(xiàn)卷邊，造成現(xiàn)卷邊，造成廢品。廢品。 當(dāng)帶材處于正確位置（中間位置）時(shí)，放大器輸出電壓當(dāng)帶材處于正確位置（中間位置）時(shí)，放大器輸出電壓Uo為零；當(dāng)帶材左偏時(shí)，遮光面積減小，輸出電壓反映了帶為零；當(dāng)帶材左偏時(shí)，遮光面積減小，輸出電壓反映了帶材跑偏的

56、方向及大小。材跑偏的方向及大小。 第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量光電開(kāi)關(guān)在流水線光電開(kāi)關(guān)在流水線(production line)上的應(yīng)用上的應(yīng)用送料器定區(qū)域式光電開(kāi)關(guān)定區(qū)域式光電開(kāi)關(guān)Coffee can流水線運(yùn)行方向流水線運(yùn)行方向罐裝高度檢測(cè)罐裝高度檢測(cè)儲(chǔ)料倉(cāng)儲(chǔ)料倉(cāng)(bunker)落料口落料口遮斷式光電開(kāi)關(guān)遮斷式光電開(kāi)關(guān)（計(jì)數(shù)）（計(jì)數(shù)）第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量定區(qū)域反射式光電開(kāi)關(guān)原理定區(qū)域反射式光電開(kāi)關(guān)原理定區(qū)域式光電開(kāi)關(guān)有定區(qū)域式光電開(kāi)關(guān)有一個(gè)非常確定的檢測(cè)一個(gè)非常確定的檢測(cè)區(qū)域（區(qū)域（detecting detecting area)area)，不經(jīng)過(guò)該區(qū)，不經(jīng)過(guò)該區(qū)域的被

57、測(cè)物體不會(huì)引域的被測(cè)物體不會(huì)引起光電開(kāi)關(guān)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)起光電開(kāi)關(guān)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)。信號(hào)。檢測(cè)距離檢測(cè)距離第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量反射型光電開(kāi)關(guān)及反射鏡外形反射型光電開(kāi)關(guān)及反射鏡外形三角反射鏡三角反射鏡集發(fā)射、接收器集發(fā)射、接收器于一身于一身第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量反射鏡反射鏡反射型反射型光電開(kāi)關(guān)工光電開(kāi)關(guān)工作原理作原理 反射鏡反射鏡反射型反射型光電開(kāi)光電開(kāi)關(guān)集光發(fā)射器和光接受器關(guān)集光發(fā)射器和光接受器于一體，與反射鏡相對(duì)安于一體，與反射鏡相對(duì)安裝配合使用。反射鏡使用裝配合使用。反射鏡使用偏光三角棱鏡，能將發(fā)射偏光三角棱鏡，能將發(fā)射器發(fā)出的光轉(zhuǎn)變成偏振光器發(fā)出的光轉(zhuǎn)變成偏振光反射回去，光

58、接收器表面反射回去，光接收器表面覆蓋一層偏光透鏡，只能覆蓋一層偏光透鏡，只能接受反射鏡反射回來(lái)的偏接受反射鏡反射回來(lái)的偏振光。振光。反射板反射鏡反射鏡(reflector)被測(cè)物體偏振光偏振光(polarized light)發(fā)射光發(fā)射光(emitted light)第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量被測(cè)物漫反射型光電開(kāi)關(guān)原理被測(cè)物漫反射型光電開(kāi)關(guān)原理漫反射光線(ray of diffuse reflection)反射光線(Reflection ray)被檢測(cè)物體光發(fā)射器(light emitter)和光接受器(light receiver)發(fā)射光線(ray of incident light

59、) 漫反射型漫反射型光電開(kāi)關(guān)光電開(kāi)關(guān)集光集光發(fā)射器和光接發(fā)射器和光接受器于一體。受器于一體。當(dāng)被測(cè)物體經(jīng)當(dāng)被測(cè)物體經(jīng)過(guò)該光電開(kāi)關(guān)過(guò)該光電開(kāi)關(guān)時(shí)，發(fā)射器發(fā)時(shí)，發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)被出的光線經(jīng)被測(cè)物體表面反測(cè)物體表面反射由接受器接射由接受器接受，于是產(chǎn)生受，于是產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)。開(kāi)關(guān)信號(hào)。額定距離額定距離(nominal distance)第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 智能化光電開(kāi)關(guān)的自學(xué)習(xí)過(guò)程示意圖智能化光電開(kāi)關(guān)的自學(xué)習(xí)過(guò)程示意圖閾值開(kāi)關(guān)閾值開(kāi)關(guān)學(xué)習(xí)指示燈學(xué)習(xí)指示燈設(shè)定距離設(shè)定距離安裝距離安裝距離第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量表面反射率表面反射率(surface albedo)(surfac

60、e albedo) 對(duì)于漫反射式光電開(kāi)關(guān)發(fā)出的光對(duì)于漫反射式光電開(kāi)關(guān)發(fā)出的光線需要被檢測(cè)物表面將足夠的光線反線需要被檢測(cè)物表面將足夠的光線反射回接收器，所以檢測(cè)距離和被檢測(cè)射回接收器，所以檢測(cè)距離和被檢測(cè)物體的表面反射率及粗糙程度將決定物體的表面反射率及粗糙程度將決定接收器接收到光線強(qiáng)度，被檢測(cè)物體接收器接收到光線強(qiáng)度，被檢測(cè)物體的表面還應(yīng)盡量垂直于光電開(kāi)關(guān)的發(fā)的表面還應(yīng)盡量垂直于光電開(kāi)關(guān)的發(fā)射光線。射光線。第八章第八章 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量Application of photoelectric switch(光電開(kāi)光電開(kāi)關(guān)應(yīng)用關(guān)應(yīng)用)（續(xù)）（續(xù)）透明度測(cè)量、控制透明度測(cè)量、控制質(zhì)量檢測(cè)質(zhì)量