《光电式传感》课件.ppt

*************************************光电式传感器的应用领域前沿科研天文观测、量子通信、生物成像等科学研究医疗健康医学影像、血氧监测、内窥镜等医疗设备安防监控视频监控、红外检测、烟雾探测等安全系统环境监测水质分析、大气污染监测、气象观测等工业自动化位置检测、尺寸测量、颜色识别等生产过程控制工业自动化物体检测与计数在生产线上检测产品是否存在、计数产品数量，是最基本的光电传感器应用场景。直射式或反射式传感器常用于此类任务，能够准确检测快速移动的物体，实现高速计数。位置与距离测量利用光电传感器进行精确定位和距离测量，支持自动化设备的运动控制。激光三角测量、飞行时间法等技术可实现高精度距离测量，精度可达微米级。颜色与材质识别特殊设计的光电传感器能够识别物体颜色和表面特性，用于产品分拣和质量控制。RGB光源配合色彩传感器可区分数十种不同颜色，支持自动化分类。机器视觉图像采集CCD/CMOS传感器获取高质量图像，是机器视觉的第一步图像处理对采集的图像进行滤波、增强、分割等预处理2特征提取识别图像中的关键特征，如边缘、轮廓、纹理等智能判断基于图像分析结果进行决策，如合格/不合格判定机器视觉系统的核心是光电成像传感器，通常采用高分辨率的CCD或CMOS图像传感器。这些传感器获取的二维图像信息经过计算机处理后，可实现自动检测、识别和测量等功能，大大提高了工业生产的自动化水平和产品质量。环境监测大气污染监测光电传感器通过光散射、吸收或光谱分析原理检测空气中的颗粒物和气体污染物。激光散射型PM2.5传感器可实时监测细颗粒物浓度；差分光学吸收光谱(DOAS)技术可同时检测多种气态污染物。水质监测利用光电传感器检测水体中的浊度、色度、有机物等参数。紫外-可见光谱分析仪可检测水中有机污染物；浊度计利用光散射原理监测水的浊度；荧光传感器可检测藻类和某些特定污染物。气象观测光电传感器在气象观测中用于测量能见度、云高、降水和太阳辐射等参数。激光雷达可测量大气能见度和云层高度；光电雨滴传感器可精确检测降水强度和类型。医疗器械生命体征监测脉搏血氧仪利用不同波长光对含氧和缺氧血红蛋白的吸收差异，无创测量血氧饱和度和脉率；光电容积脉搏波描记仪监测心血管状态医学成像内窥镜利用微型CCD/CMOS传感器实现体内可视化检查；光学相干断层扫描(OCT)提供微米级分辨率的组织结构图像；光声成像结合光学和声学实现深层组织成像临床检验生化分析仪利用光电比色原理测定血液生化指标；流式细胞仪利用激光散射和荧光检测分析细胞特性；酶标仪基于光吸收测定酶联免疫分析结果治疗监控光电传感器监测激光手术能量输出；光动力治疗中监测光剂量；放射治疗中实时监测辐射剂量；透析治疗中监测血液参数安防系统光电传感器在安防系统中发挥着关键作用，主要应用包括入侵检测、视频监控、火灾报警和周界防护等方面。被动红外探测器利用人体红外辐射特性检测入侵者；监控摄像头基于CCD/CMOS传感器进行图像采集；光散射型烟雾探测器可早期发现火灾隐患；激光光栅和光幕系统用于周界防护和区域保护。这些应用极大提高了安防系统的可靠性和智能化水平。光电式传感器在工业自动化中的应用1基础应用物体检测、计数、定位等基本功能高级应用尺寸测量、颜色识别、缺陷检测等3系统集成与机器视觉、机器人、PLC等系统协同工作工业自动化是光电传感器最主要的应用领域之一。在现代制造业中，光电传感器广泛用于生产线上的物体检测、位置感知、参数测量等环节，实现生产过程的自动化控制和质量监控。随着工业4.0的发展，光电传感器正逐步与大数据、云计算、人工智能等技术融合，实现更智能化的工业应用场景。物体检测与计数直射式检测发射器和接收器分开安装，当物体通过光束时遮挡光线，引起接收器信号变化。适用于高速生产线上的稳定检测，检测距离远，最高响应频率可达数千赫兹。反射式检测利用反射板反射光束回到接收器，当物体遮挡光路时触发检测。安装灵活，适合空间受限场合，但检测距离比直射式短，易受物体表面特性影响。漫反射式检测直接利用被测物体反射光进行检测，无需反射板。安装最简便，但检测距离最短，且受物体表面颜色、材质影响大，需要适当调整灵敏度。高速计数应用利用快速响应的光电传感器实现高速物体计数，配合计数器或PLC系统记录物体数量。现代光电计数系统可实现每分钟数万个物体的准确计数。位置与距离测量工作原理光电式距离传感器主要基于三种原理工作：三角测量法、飞行时间法和相位测量法。三角测量利用几何光学原理，通过测量反射光的入射角度计算距离；飞行时间法测量光从