光电系统设计方案红外人员检测
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光电系统设计与检测说明书
题目红外人员检测
系(部> 电子与通信工程系
专业(班级> 10光电1班
姓名***
学号********
指导教师●***********
起止日期●13年6月 3日6月15日
*****课程设计鉴定表
10级光电系统设计任务
系(部>:电子与通信工程系专业：光电指导教师: 孙利平刘莉谭志光谢志宇2018-4-5
目录
2、设计原理5 2.1、红外客流计数器5
2.1.1、客流计数器的概念及应用6
2.1.2、WZ1001多功能红外计数器产品介绍6
2.2、红外对射技术7
2.2.1、技术简介7
2.2.2、应用优点7
2.2.3、系统原理8
2.2.4、使用特点及应用8
2.3、元器件介绍9
2.3.1、74LS1929
2.3.2、数码管10
3、设计思路11
4、原理图及程序11
5、总结14
6、参考文献14
摘要：
本次课程设计的题目是红外线人员检测，随着人们生活水平的不断提高，人们越来越追人性化的事物，计数器是不可缺少的必需品。本文所设计的计数器采用红外线遮光方式，抗干扰性好，可靠性高,可用于测量宾馆、饭店、商场、超市、博物馆、展览观、车站、码头、银行等场所的人员数量及人员流通数量。该产品应用广泛，也可以测量流水线上的产品数量，以及可检查产品有无缺损。本文介绍了红外计数器的发展前景和现状，设计了一种由数字电路来实现的红外计数器，详细阐述了红外计数器的工作原理和构成，讨论了各模块的实现方法，并对它们进行了严格的理论逻辑推敲和实验测试，以达到设计要求。它可以解决计数中的增减问题，对任意流水线产品及来往客流自动计数因此，研究计数器及扩大其应用，有着非常现实的意义。
红外技术的内容包含四个主要部分：红外辐射的性质，其中有受热物体所发射的辐射在光谱、强度和方向的分布；辐射在媒质中的传播特性--反射、折射、衍射和散射；热电效应和光电效应等。红外元件、部件的研制，包括辐射源、微型制冷器、红外窗口材料和滤光电等。把各种红外元件、部件构成系统的光学、电子学和精密机械的组成部分。红外技术在军事上和国民经济中有着广泛的应用。红外技术有很多应用，例如在夜晚可以用看见物体的红外线来确定物体的位置。用一个红外线发射器和一个红外线接收器在生产上可以计算商品的数量；军事上可以用来防止敌人侵入,当红外线发射器和接收器被挡住,警报就会响。在医学上还可以查看人的病情等等。红外线计数器分为对射式和反射式两种电路。对射式红外线是一个发射头和一个接收头在中间如有物件通过就遮挡一下光线，输出脉冲信号触发计数电路；反射式红外线是把发射头和接收头做在一块成为一个红外探头，当探头前有一个物件出现就把发射头的红外线反射给接收头，探头输出一个脉冲给计数器计数。本文所设计的计数器是采用红外线遮光方式，利用红外对射管作计数传感器,当有物体通过时光被遮挡住,接收模块输出一个高电平脉冲,对此脉冲进行计数,就可实现对产品的统计。基于这种光电检测原理,配合组成集成电路,就可设计对射式红外线计数器。实践证明,该装置抗干扰能力强,
关键词：红外对射、单片机、74LS192、4位数码管。
2、设计原理
2.1、红外客流计数器
2.1.1、客流计数器的概念及应用
客流量计数器从字面理解，所谓的客流量计数器就是指统计客流量的机器，他一般安装在通道的两侧，比如商场、超市、连锁店门口，专卖用来统计通过某个通道。
客流量计数器一般采用红外对射技术<后文有详细解释），机器分发射源和接收源，他们分别装在门口两侧，当有人经过时，红外会被阻挡，此时计一人次，以此类推，可以统计每天有多少人经过，从而达到人数计数的原理。一般的计数器产生的数据会存储在内部芯片中，然后CPU来判定有多少人进出，产生的数据可以通过数据线传输到电脑中，再通过安装在电脑中的软件做分析，供管理者分析，从而产生商业价值。经过多年的发展，经过北京安吉升科技的工作人员的努力，生产出无线型计数器，所有数据完全通过无线传输，省去了现场布线的麻烦，同时不需要后期的任何维护[1]
如何提高零售业、文化娱乐等公共场所业的运营管理，客流信息的精准分析统计必然成为每个运营管理者的首要入口。通过该系统可以随时随地的掌控不同区域的客流信息，从而为日常经营决策的科学性、购物和休闲环境的舒适性、人力资源调配的合理性等提供科学依据。[1]
客流量计数器主要适用于零售业、文体、娱乐、车站等公共场所。
零售场所：商场、卖场、连锁店、超市、药店等零售场所。
文体场所：博物馆、公园、展览馆、图书馆、景区等文化休闲场所。
娱乐场所：酒吧、公园、电影院、网吧等娱乐场所。
公共场所：医院、机场、火车站、客运码头等公共场所。
2.1.2、WZ1001多功能红外计数器产品介绍
WZ1001技术原理：
WZ1001系列多功能型红外客流计数器采用红外光电模糊识
别技术、先进的AVR RISC技术，以及红外探测原理的应用，主
要包括红外光电发射和接收单元、控制/判断单元、存储单元、
报警单元，以及数据传输单元。控制/判断单元由增强的AVR
RISC结构的低功耗8 位CMOS微控制器及其外围电路构成；根据模糊识别算法区分、判断是否有人通过；同时利用DSP时序测定技术，判断人体通过方向。
WZ1001产品功能：
WZ1001系列多功能型红外客流计数器是一款功能强大价格低廉的高性价比电子产品，除必要的辅助功能外，其本身具有以下十四项主要功能：
计数：记录通过检测区域的进出客流数量。
方向判断：自动判断通过检测区域客流的进出方向。
记时：自动记录通过检测区域客流的时间。
多机组网：具有独立的地址码，多台计数器可以组网。
通讯功能：可采用RS485无线、RS485有线、TCP/IP、GPRS进行传输。
防死机：意外死机，设备自动重启。
计数范围：脱机可存储双向人数0-99999999；联网则无限制。
数据存储：设备自身带时间戳存储功能，存储器可扩展到4个，掉电保存可达10年之久。
数据加密：数据加密，确保商业机密安全。
数据纠错：自动纠正数据错误。
方向设置：用户依据实际情况设置方向。
安防报警：用户可根据实际设置客流进/出限制报警，以及安全人数控制报警。
数据显示：客流信息可以通过后台管理软件进行实时显示，也可以直接通过计数器硬件本身外接进行实时显示。
故障报警：设备自身可对长时间遮断光束进行报警，同时对设备断电进行监测，并形成故障日志记录。
系统扩展：开放式接口程序允许第三方软件或硬件直接采集客人数据。
2.2、红外对射技术
2.2.1、技术简介
红外对射全名叫“主动红外入侵探测器”(Active infrared intrusion detectors>，其基本的构造包括发射端、接收端、光束强度指示灯、光学透镜等。其侦测原
理乃是利用经LED红外光发射二极体发射的脉冲红外线，再经光学
镜面做聚焦处理使光线传至很远距离，由受光器接受。当红外脉冲
射束被遮断时就会发出警报。红外线是一种不可见光，而且会扩
散，投射出去之后，在起始路径阶段会形成圆锥体光束，随着发射
距离的增加，其理想强度与发射距离呈反平方衰减。
红外对射[1]全名叫“主动红外入侵探测器”(Active infrared
intrusion detectors>，其基本的构造包括发射端、接收端、光束
强度指示灯、光学透镜等。其侦测原理乃是利用经LED红外光发射
二极体发射的脉冲红外线,再经光学镜面做聚焦处理使光线传至很
远距离,由受光器接受。当红外脉冲射束被遮断时就会发出警报。
红外线是一种不可见光，而且会扩散，投射出去之后，在起始路径阶段会形成圆锥体光束，随着发射距离的增加，其理想强度与发射距离呈反平方衰减。
当物体越过其探测区域时，遮断红外射束而引发警报。传统型主动红外入侵探测器<附图1），由于只有两光束、三光束、四光束类型，常用于室外围墙报警。主动红外入侵探测器要选择合适的触发响应时间：响应时间太短容易引起不必要的干扰，如小鸟飞过，落叶飘过等引发误报警；太长则易形成漏报警。国家标准GB10408.4——2000主动红外入侵探测器规定≥40ms为报警触发时间，是鉴于传统型主动红外入侵探测器通常安装在传统造型墙头的应用条件。而针对于安装在地面应用条件，就必须以人员奔跑最高速度10m/s，来确定最短遮光时间。若人的宽度为
20cm，则最短遮断时间为20ms。以≥20ms的阻断为触发报警，国家
标准GB10408.4——2000主动红外入侵探测器规定≤20ms不得报警。
有部分厂家生产采用编码调制技术，制造多光束远距离红外线幕墙产
品，主要应用于现代造型墙顶及地面等应用条件。
2.2.2、应用优点
1、采用红外波段的射束，人视觉不可见，具有隐蔽的防卫方式：使
入侵者在不知不觉中触警[2]。
2、传统型主动红外入侵探测器防范面低，易存在盲区或死角。多光束远距离红外线幕墙产品不存在盲区和死角。
3、完备的防卫能力：入侵者无法以快速跳跃<能够实现≥20ms触发报警的产品才具有此项功能）、匍伏或其它动作通过隐形红外防卫射束网的防范范围。
4、良好的抗干扰特性：采用阻断所有红外脉冲编码射束为报警触发条件，当昆虫、落叶或小动物等通过红外防卫射束网时，由于不能完全遮断全部红外脉冲编码射束所以不会产生误报警。
5、严密的防破坏能力：当红外接收端电源线或信号线被剪断时，报警信号输出电路将自动输出无线报警信号。
6、可全天侯工作。红外对射探测器执行国家标准GB10408.4——2000 主动红外入侵探测器“ 第
4.1.7探测距离b>室外用：主动红外入侵探测器的最大射束距离应是制造厂规定的探测距离的6倍以上”的规定，以抗御雨、雾、霾、强烈水蒸气、强烈阳光对于射束的衰减，抗御大风<特别是侧向大风）吹而引起射束的偏移等不良天气及气象条件干扰。
1、抗强光达50，000LUX,内置自动调节强光过滤系统,避免受强光或汽车灯光的影响。
2、独特的光学设计：光电射束可穿透多层玻璃，具有特殊的抗环境能力。
3、全密封防雨、雾、尘、虫等的一体化结构设计，使其能在恶劣的环境中正常工作。
4、接收信号强度多级LED指示灯，使其校准更精密。
5、红外射束遮断周期可调，使其更加灵活、适应性更强。
6、周界探测范围：由各个型号决定，最大可达距离：1100m
7、防雷的电路设计。
2.2.3、系统原理
主动红外对射入侵探测器由主动红外发射机和主动红外接收机组成，当发射机与接收机之间的红外光束被完全遮断或按给定百分比遮断时能产生报警状态的装置，叫主动红外入侵探测器。
主动红外发射机通常采用红外发光二极管作光源，其主要优点是体积小、重量轻、寿命长，交直流均可使用，并可用晶体管和集成电路直接驱动。主动红外入侵探测器多数是采用互补型自激多谐振荡电
路作驱动电源，直接加在红外发光二级管两端，使其发出经脉冲调制的、占空比很高的红外光束，这既降低了电源的功耗，又增强了主动红外入侵探测器的抗干扰能力
主动红外接收机中的光电传感器通常采用光电二极管、光电三极管、硅光电池、硅雪崩二极管等，按GBl0408．4—2000《入侵探测器第4部分：主动红外对射入侵探测器》规定：“探测器在制造厂商规定的探测距离工作时，辐射信号被完全或按给定百分比遮光的持续时间大于40ms时，探测器应产生报警状态。”为什么要给出一个范围呢?原因是不同的使用部位可以设定(调节>不同的最短遮光时间，这有益于减少系统的误报警。
主动红外对射发射机所发红外光束定发散角，在GBl0408.4—2000标准中规定：“室内使用时，发射机与接收机经正确安装和对准，并工作在制造厂商规定的探测距离，辐射能量有75%。被持久地遮挡时，接收机不应产生报警状态。”对于室外使用受温度和太阳光的影响，红外光束的灵敏度会有所降低。为了减少由此引起的误报警，安装使用中应让发射机与接收机轴线重合。
2.2.4、使用特点及应用
1. 为了满足在任何环境<主要是天气影响）下都能保证正常、有效地报警，红外对射的探测距离按照理论值的70%计算；
2.红外对射的安装进行交叉安装，以避免产生盲区。
缺点：飞鸟、动物、温度、光线、空气流动、雾气、雨雪等等环境因素以及安装方式、角度、位置等因素都很容易引发误报。
红外对射应用非常广泛，其中以报警最为普遍，我来说说红外对射在行业软件-称重软件的应用。称重软件中利用红外对射对过磅车辆不完全上磅进行检测，在地磅的四个边角处分别安装红外探测仪，能够检测车辆的轮胎是否超出地磅的边界，当超出边界时能够及时报警。该功能应与称重软件实现联动，一旦红外被遮挡，就暂停称重。
2.3、元器件介绍
2.3.1、74LS192
74LS192引脚图：
74LS192功能表：
74LS192同步可逆递增/递减BCD 计数器seF838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸。
74LS193同步可逆递增/递减四位二进制计数器seF838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸。
特点：电路可进行反馈，而很容易的被级联。即把借位输出端和进位输出端分别反馈到后级计数器的减计数输入端和加计数输入端上即可。seF838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸。
2.3.2、数码管
数码管也称LED数码管，晶美、光电、不同行业人士对数码管的称呼不一样，其实都是同样的产品。
数码管按段数可分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元<多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等数码管；
按发光二极管单元连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM>的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM>的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。
结构：
led数码管 图1 这是一个7段两位带小数点 10引脚的LED数码管图2 引脚定义 每一笔划都是对应一个字母表示 DP是小数点. LED数码管引脚10引脚的LED数码管 驱动方式 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 静态显示驱动 静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8=40根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。 动态显示驱动 数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是哪个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中， 每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。 应用范围： 数码管是显示屏其中一类，通过对其不同的管脚输入相对的电流，会使其发亮，从而显示出数字能够显示时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数。 由于它的价格便宜使用简单在电器特别是家电领域应用极为广泛，空调、热水器、冰箱等等。绝大多数热水器用的都是数码管，其他家电也用液晶屏与荧光屏。 3、设计思路 本次设计课题为红外人员计数器，但是由于仿真功能有限，仿真图中用即触代替红外对射管，本次设计中共设计两套方案完成人员计数器。分别是硬件实现和软件实现。 红外人员计数主要用于大型公共场所人员计数，可设计进出口各一个，或者进口出口共用一个，进出口公用一个时，可设计两个红外对管，且称之为管1、管2，在进口处水平间隔放置，当有人进入时先碰管1，后碰管2，有人出时先碰管2，再碰管1，由此达到计数的效果。 本次实际设计中，在计数器中加入了报警装置 4、原理图及程序 4.1、Multisim计数器仿真图： 4.2、单片机proteus仿真图：4.3、源程序： #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit key2=P1^1。sbit key1=P1^0。sbit key3=P1^3。sbit alert=P1^2。 void delay(uint>。 void check_key(void>。 void display(long int>。 void look(void>。 uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。 uchar code table1[]={0x00,0x0e,0x0d,0x0b,0x07}。 long int i=0。 void main(> { P3=0x00。 P2=table[0]。 while(1>{ check_key(>。 display(i>。 look(>。 } } //显示块 void display(long int i> { uint a,b,c,d。 a=i%10。 b=i/10%10。 c=i/100%10。 d=i/1000。 P3=table1[1]。 P2=table[d]。 delay(10>。 P3=table1[2]。 P2=table[c]。 delay(10>。 P3=table1[3]。 P2=table[b]。 delay(10>。 P3=table1[4]。 P2=table[a]。 delay(10>。} //键盘检测 void check_key(void> { //加 if(key1==0> { delay(10>。 if(key1==0> { i++。 if(i==9999> { i=0。 } while(!key1> display(i>。 } } //减 if(key2==0> { delay(10>。 if(key2==0> { i--。 if(i==-1> { i=0。 } while(!key2> display(i>。 } } //清零 if(key3==0> { delay(10>。 if(key3==0> { i=0。 } } } //非零提示 void look(void> { alert=0。 if(i!=0> alert=1。} //延时 void delay(uint n> { uint i,j。 for(i=n。i>0。i--> for(j=110。j>0。j-->。} 5、总结 本次课程设计持续了2个星期时间非常紧张我们的题目是红外人员检测，3个人组成需要完成工程开发计划、需求规格说明书、概要设计说明书、详细设计设计说明书，我的工作主要是可行性分析和详细设计，但实际上每个文档之间都有着联系，仅仅做自己分配到的部分是不够的，系统分为哪些模块以及各模块的功能都需要大家一起讨论确定，统一思路，否则文档无法衔接，课程设计无法完成。红外人员检测系统是一种具有计数功能的人员计数系统，通过该系统管理员可以简易进行人员计数和防盗等相关操作。系统看上去非常简单，但我们在生活中很常见，比如在商场，车站等公共场所，但当实际设计它的时候才发现，这么平常、熟悉的系统原来竟这么复杂。设计时需要考虑系统可行性，要努力做到人员计数精确又人性化。根据我们课设的要求和课设时间将计数系统实现简化，仅保留主要的计数模块，画出仿真图、写出参考程序，最后撰写报告。 做课程设计时，指导老师给了我们很大帮助，发现了很多我们没有想到的问题，并提出了宝贵的建议，使得我们设计的计数器更加简约也更加实用。重点是节约了成本。课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节。这次课程设计中，我学到了不少东西，对软件的设计过程和方法有了更深入的了解，培养了我们的团队精神。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来才能真正提高自己。 6、参考文献 【1】红外检测与诊断技术田裕鹏化学工业出版社 【2】红外检测技术王汝琳，王咏涛化学工业出版社 【3】 https://www.360docs.net/doc/4616808133.html,/view/1574553.htm 【4】 https://www.360docs.net/doc/4616808133.html,/view/1043421.htm 【5】https://www.360docs.net/doc/4616808133.html,/chip/318.html 【6】 https://www.360docs.net/doc/4616808133.html,/view/556862.htm 光电检测技术总结 经过一学期的光电检测技术课程的学习，我们大致上了解了光电检测技术有许多方面的知识，按照传感器、转换电路、检测装置划分排列。接下来我们来仔细探讨一下究竟有什么值得我们学习的。 首先是光电技术的定义。何为光电技术？光电检测技术是以激光、红外、光纤等现代光电子器件作为基础，通过对被检测物体的光辐射，经光电检测器接收光辐射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用信息，或进入计算机处理，最终显示输出所需要的检测物理参数。其中检测和测量有一些不同的地方：检测：通过一定的物理方式，分辨出被测参量并归属到某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或是否存在。测量：将被测的未知量与同性质的标准量比较，确定被测量对标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。而光电检测技术的应用存在在生活中的每一个部分。比如人的视觉功能，人眼是一个直径为23mm的近似球体，眼球前方横径为11mm的透明角膜具有屈光作用，角膜后的虹膜中央有称为瞳孔的圆孔，它可以扩大或缩小以调节进入眼球的光亮。虹膜后的水晶体相当于光学系统中的透镜，其直径为9mm。在眼球的后方有视网膜，这是光学细胞和杆状细胞，它们和视网膜上的其他细胞组成的微小感光单元。这些感光单元接收光刺激后转化为神经冲动，经视神经传导到大脑的高级视觉中枢，从而产生亮度和彩色的感觉，同时也形成有关物体状和大小的判断。因此，人眼是一个高灵敏度、高分辨率和极为复杂而精巧的光传感器。正好光学仪器是人眼的视觉扩展，通过利用光辐射的各种现象和特性，摄取信息实现控制的有力工具，它是人类视觉参与下才能工作的。光学仪器一共在人类视觉上做出了以下的扩展：1、时间上扩展，可以通过摄像机记录过去的样子；2、空间上的扩展，通过地球卫星观看世界个地的样貌；3、识别能力的扩展，通过放大镜和显微镜我们能够观测到人眼看不见的细微东西。 光电检测系统由哪些东西组成？典型的光电仪器包括了精密机械、光学系统、光电信号传感器、电信号处理器和运算控制计算机以及输出显示设备等环节。各种环节分别实现各自的职能，组成光、机、电的综合系统。一个典型的光电检测系统的组成由辐射源开始，依次为传输媒质、检测目标、光学系统、光点检测器件、信息处理、输出设备。其中辐射源通过传输媒质由对象空间进入到光电系统。 光电测量系统设计报告 光电测量系统设计报告 一、干涉的基本原理 干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象．1801年，英国物理学家托马斯·杨(1773—1829)在实验室里成功地观察到了光的干涉．两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象。 由一般光源获得一组相干光波的办法是，借助于一定的光学装置（干涉装置）将一个光源发出的光波（源波）分为若干个波。由于这些波来自同一源波，所以，当源波的初位相改变时，各成员波的初位相都随之作相同的改变，从而它们之间的位相差保持不变。同时，各成员波的偏振方向亦与源波一致，因而在考察点它们的偏振方向也大体相同。一般的干涉装置又可使各成员波的振幅不太悬殊。于是，当光源发出单一频率的光时，上述四个条件皆能满足，从而出现干涉现象。当光源发出许多频率成分时，每一单频成分（对应于一定的颜色）会产生相应的一组条纹，这些条纹交叠起来就呈现彩色条纹。 1、劈尖的等厚干涉测细丝直径 见图7.2.1-2，两片叠在一起的玻璃片，在它们的一端夹一直径待测的细丝，于是两玻璃片之间形成一空气劈尖。当用单色光垂直照射时，如前所述，会产生干涉现象。因为程差相等的地方是平行于两玻璃片交线的直线，所以等厚干涉条纹是一组明暗相间、平行于交线的直线。 设入射光波为λ，则第m级暗纹处空气劈尖的厚度 由上式可知，m=0时，d=0，即在两玻璃片交线处，为零级暗条纹。如果在细丝处呈现m=N级条纹，则待测细丝直径 具体测量时，常用劈尖盒，盒内装有两片叠在一起玻璃片，在它们的一端夹一细丝，于是两玻璃片之间形成一空气劈尖，见图7.2.1-2。使用时木盒切勿倒置或将玻璃片倒出，以免细丝位置变动，给测量带来误差。 红外报警系统建设方案 2016.05.31 第一章系统概述 (1) 1.1系统的意义 (1) 1.2系统的功能 (1) 1.3系统的类别 (2) 1.4主动红外报警系统 (2) 第二章系统方案设计 (2) 2.1系统构成图 (3) 2.2前端探测器 (3) 2.3信道传输 (4) 2.4中心控制部分 (5) 第三章主要设备参数 (5) 3.1中心设备 (5) 3.2前端设备 (5) 第四章设备安装方案......................................... 错误！未定义书签。第五章设备报价及清单.. (7) 第一章系统概述 1.1系统的意义 随着社会的发展，人们安防意识的提高，现代化的安防技术得到了广泛的应用。在一些重要的区域，如工厂、苗圃、机场、军事基地、武器库、监狱、银行金库、博物馆、发电厂、油库等处，为了防止非法的入侵和各种破坏活动，传统的防范措施是在这些区域的外围周界处设置一些（如铁栅栏、围墙、钢丝篱笆网等）屏障或阻挡物，安排人员加强巡逻。在目前犯罪分子利用先进的科学技术，犯罪手段更加复杂化、智能化的情况下，传统的防范手段己难以适应要害部门、重点单位安全保卫工作的需要。人力防范往往受时间、地域、人员素质和精力等因素的影响，亦难免出现漏洞和失误。因此，安装应用先进的周界探测报警系统就成为一种必要措施。周界探测，一旦发现入侵者可立即发出报警，好像在重要区域的周界处墙加了一道人眼看不见的“电子围墙”忠诚地守卫着要害目标。 1.2系统的功能 周界防护系统主要是对非出入通道的周边区域进行监视和管理，目的在于防止非法入侵。通常情况下周界的范围较大，不同的周界，条件和环境也不同，往往单靠人防很难实行全面而有效的管理。而周界报警系统可对周界区域实施24小时实时报警，并可进行计算机化管理，使管理人员能及时准确地了解苗圃周边环境的实际情况，遇有非法入侵能自动报警，自动显示报警区域；自动记录警情及自动转发报警信息；配以视频监控能实时而直观地观察和记录布控现场的实际情况，为警情核实及警后处理提供切实可靠的资料。 本系统的设计思路是，以满足目前的应用为出发点，合理优化设计方案；并兼顾未来的应用需求和技术发展，为系统在技术上提供有效的平滑过渡环境。 本系统做成后能够达到的目的： 设置报警系统的目的是：建立安全可靠的环境，加强货车出入口的安全管理管理，防止因车辆盲区造成的安全事故，保证厂区内部的安全，辅助工作人员对于厂区的安防管理，达到当货车到达自定区域前提前预警报警的作用。 摘要 随着石油、天然气工业以及煤炭工业的发展，煤矿爆炸事故日益增加。我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，也是世界上少数以煤为主要能源的国家之一。在煤炭的生产、加工过程中产生的大量甲烷(CH4)及一氧化碳(CO)等易燃易爆气体，带来了煤矿安全、环境污染等一系列的问题。因此，对煤矿生产、加工过程中产生的有害气体进行高灵敏度检测变得十分重要。通信技术的发展使得光源及各种光纤器件性能更加完善。因此，在各种气体传感器中光纤气体传感器受到国内外研究者的广泛关注。光纤气体传感器因其敏感元件与检测电路和信号处理电路实现了完全的电隔离，使系统更加安全可靠。 本文基于差分检测原理，设计了用于气体传感中微弱信号测量的增益可调的便携式双光路光电检测和采集系统。系统采用以AD795 为核心的低噪声、高灵敏度前置放大器，通过有效的抗干扰措施，实现了微弱信号的高精度低噪声检测，并配以具有极强抗噪性能的24bitsΣ－△模数转换芯片AD7794，完成高分辨率的数据采集。通过AVR 单片机控制实现电路增益的自动调节，解决了差分检测中存在的小信号放大，大信号饱和的问题。 关键词：气体传感；光电检测；微弱信号测量；可调增益；数据采集 Abstract Along with the development of oil and natural gas industry,the coal mine exploding accident increased everyday.China is the country with the maximal coal yield and consumption,and also is one of the countries using coal as the most energy sources. Many kinds of inflammable and explosive gases such as methane(CH4)and carbon monoxide(CO)coexisting in the process caused a series of problem like the safety problem and environment pollution and so on.So it is very important to detect more sensitive the harmful gases engendering in the coal mine. 光电检测技术与应用课后答案 第1章 1、举例说明你说知道的检测系统的工作原理。 （1）光电检测技术在工业生产领域中的应用：在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位…（2）光电检测技术在日常生活中的应用： 家用电器——数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器自动感应灯：亮度 检测---光敏电阻 空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD 医疗卫生——数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器办公商务——扫描仪：文档扫描---线阵CCD 红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管（3）光电检测技术在军事上的应用：夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术激光测距仪：可精确的定位目标光电检 测技术应用实例简介点钞机 （1）激光检测—激光光源的应用用一定波长的红外激光照射第五版人民币上的荧光字，会使荧光字产生一定波长的激光，通过对此激光的检测可辨别钞票的真假。由于仿制 困难，故用于辨伪很准确。（2）红外穿透检测—红外信号的检测红外穿透的工作原理是利用人民币的纸张比较坚固、密度较高以及用凹印技术印刷的油墨厚度较高，因而 对红外信号的吸收能力较强来辨别钞票的真假。人民币的纸质特征与假钞的纸质特征 有一定的差异，用红外信号对钞票进行穿透检测时，它们对红外信号的吸收能力将会 不同，利用这一原理，可以实现辨伪。 （3）荧光反应的检测—荧光信号的检测荧光检测的工作原理是针对人民币的纸质进行检测。人民币采用专用纸张制造（含85％以上的优质棉花），假钞通常采用经漂白处理后的普通纸进行制造，经漂白处理后的纸张在紫外线（波长为365nm的蓝光）的照射下会出现荧光反应（在紫外线的激发下衍射出波长为420－460nm的蓝光），人民 币则没有荧光反应。所以，用紫外光源对运动钞票进行照射并同时用硅光电池检测钞 票的荧光反映，可判别钞票真假。 （4）纸宽的检测—红外发光二极管及接收二极管的应用主要是用于根据钞票经过此红外发光及接收二极管所用的时间及电机的转速来间接的计算出钞票的宽度，并对机器 的运行状态进行判断，比如有无卡纸等；同时也能根据钞票的宽度判断出其面值。 思考题及其答案 习题01 一、填空题 1、通常把对应于真空中波长在（0.38mμ）到（0.78mμ）范围内的电磁辐射称为光辐射。 2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。 3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。 二、概念题 1、视见函数：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。 2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦(1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。 3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。单位为(瓦每球面度平方米) 。 4、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W／sr(瓦每球面度)。 三、简答题 辐射照度和辐射出射度的区别是什么？ 答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接 收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。 四、计算及证明题 证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答： 222 4444R I R I dA d E R dA d E R I I ===∴= ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为 ()1 2222222221 122 12 11001001010E E L I E L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴= = 又的距离为第二个探测器到点光源， 源的距离为设第一个探测器到点光 习题02 一、填空题 1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。 2、价电子的运动状态发生变化,使它跃迁到新的能级上的条件是（具有能向电子提供能量的外力作用）、（电子跃入的那个能级必须是空的）。 3、热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关：一是在能带中（能态的分布），二是这些能态中（每一个能态可能被电子占据的概率）。 4、半导体对光的吸收有（本征吸收）（杂质吸收）（自由载流子吸收）（激子吸收）（晶格吸收）。半导体对光的吸收主要是（本征吸收）。 二、概念题 1、禁带、导带、价带： 专业课程设计 题目 光电传感器的转速测量设计 院系：自动化学院 专业班级： 小组成员： 指导教师： 日期：2012年10月8---2012年10月19 一．课程设计描述 采用单片机、uln2003为主要器件，设计步进电机调速系统，实现电机速度开环可调。 二．课程设计具体要求 1、通过按键选择速度； 2、转速测量显示范围为0~9999转/秒。 3、检测并显示各档速度。 三．主要元器件 实验板（中号） 1个步进电机 1个 STC89C52 1个电容（30pF、10uF）各1个 数码管（共阳、四位一体）1个晶振（12MHz） 1个 小按键 4个 ULN2003 1个 电阻若干发光二极管 1个 三极管（NPN） 4个排阻 1个 四．原理阐述 4.1系统简述 按照题给要求，我们最终设计了如下的解决方案： 用户通过键盘键入控制指令（开关），微控制器在收到指令后改变输出的PWM 波，最终在ULN2003的驱动下电机转速发生改变。通过ST151传感器测量电机扇叶的旋转情况，将转速显示在数码管上。 在程序主循环中实现按键扫描与转速显示，将定时器0作为计数器，计数ST151产生的下降沿，可算出转速，并送至数码管显示。 设计思路： （1）利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一个圆盘，在圆盘上挖1小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接受开关，圆盘转动一圈即光电管导通1次，利用此信号做为脉冲计数所需。 （2）对光电开关信号整流放大。 （3）脉冲经过单片机内部的计数器和定时器进行计数和定时。 （4）显示电路采用单片机动态显示。 4.2转速测量原理 在此采用频率测量法，其测量原理为，在固定的测量时间内，计取转速传感器产生的脉冲个数，从而算出实际转速。设固定的测量时间为Tc（min），计数器计取的脉冲个数m，假定脉冲发生器每转输出p个脉冲，对应被测转速为N （r/min），则f=pN/60Hz；另在测量时间Tc内，计取转速传感器输出的脉冲个数m应为 m=Tcf ，所以，当测得m值时，就可算出实际转速值[1]： N=60m/pTc (r/min) （1） 4.3转速测量系统组成框图 系统由信号预处理电路、单片机STC 89C51、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。对待测信号进行放大的目的是降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机匹配的TTL信号；通过对单片机的编程设置可使内部定时器T0对输入脉冲进行计数，这样就能精确地算出加到T0引脚的单位时间内检测到的脉冲数；设计中转速显示部分采用价格低廉且使用方便的LED模块，通过相关计算方法计算得到的转速通过I2C总线放到E2PROM存储，既节省了所需单片机的口线和外围器件，同时也简化了显示部分的软件编程。系统的原理框图如图2.1所示。 图2.1 系统的原理框图 五．系统硬件电路的设计 系统硬件部分包含输入模块、显示模块、控制模块、测速模块等。在硬件搭建前，先通过Proteus Pro 7.5进行硬件仿真实现。 5.1脉冲产生电路设计 筑龙网 w w w . z h u l o n g . c o m 小区监控及红外报警系统设计方案 上海豪视技术有限公司 2006年 4月 目录 一:概述 (2) 二:设计依据 (2) 三:设计原则 (2) 3.1先进性 (2) 3.2扩展性 (2) 3.3安全性和可靠性 ....................................................................... 3 四:系统功能及技术要求 . (3) 4.1 周界报警系统: (3) 4.2 闭路电视监控系统: (3) 4.3 可视对讲系统:....................................................................... 3 4.4 通道管理系统:.. (3) 4.5 家庭防盗报警系统: (3) 4.6 离线式电子巡更系统:................................................................. 4 五:系统设计方案及特点 ................................................................... 4 5.1 闭路电视监控系 统 (4) 5.2 周界报警系统 (5) 5.3 可视访客对讲系统 ..................................................................... 6 5.4 通道管理系统 . (6) 5.5 家庭防盗报警系统 (7) 5.6 电子巡更系统 (7) 六方案平面图 (7) 七结语 .................................................................................. 8 筑龙网 w w w . z h u l o n g . c o m 一:概述 小区的安全对住户来说是尤为重要的一个部分,同时闭路电视监控系统(CCTV 是智能化小区安全防范系统中不可缺少的一个子系统。 XX 小区小区作为将来的高档住宅小区,如何利用有效的技术和设备, 并通过良好的管理,将小区的安全隐患避免掉。因此我们设计将周边围墙的红外线防越界报警系统和闭路电视监控结合起来,在保安系统的监控中心设数台甚至数十台闭路电视监视器,通过 CCTV 在监控中心可以随时观察到小区人口、主要通道、客梯轿厢以及重要保安部位的动态情况, ,从而保证了小区各主要场所的绝对安全,使 XX 小区小区成为一个真正意义上的安全舒适的高档住宅小区。 二:设计依据 1 《入侵探测器通用技术条件》 GB10408.1-89; 第一章： 1，光电检测系统的基本组成及各部分的主要作用？ 光源——光学系统——被测对象——光学变换——光电转换——电信号放大与处理[存储，显示，控制] 作用：光学变换：将被测量转换为光参量，有时需要光信号的匹配处理，目的是更好的获得待测量的信息。 电信号放大与处理的作用：存储，显示，控制。 第二章： 1、精密度、准确度、精确度、误差、不确定度的意义、区别。 答：精密度高指偶然误差较小，测量数据比较集中，但系统误差大小不明确； 准确度高指系统误差较小，测量数据的平均值偏离真值较少； 精确度高指偶然误差和系统误差都比较小，测量数值集中在真值附近； 误差=测量结果-真值；不确定度用标准偏差表示。 2、朗伯辐射体的定义？有哪些主要特性？ 答：定义：辐射源各方向的辐亮度不变的辐射源。特性：自然界大多数物体的辐射特性，辐亮度与观察角度无关。 3、光谱响应度、积分响应度、量子效率、NEP、比探测率的定义、单位及物理意义。 答：灵敏度又叫响应度，定义为单位辐射度量产生的电信号量，记作R，电信号可以是电流，称为电流响应度；也可以是电压，称为电压响应度。对应不同辐射度量的响应度用下标来表示。辐射度量测量中，测不同的辐射度量，应当用不同的响应度。 对辐射通量的电流响应度(AW-1 ) 对辐照度的电流响应度(AW-1 m 2 ) E 对辐亮度的电流响应度(AW-1 m 2 Sr)L 量子效率：在单色辐射作用于光电器件时，单位时间产生的的光电子数与入射的光子数之比，为光电器件的量子效率。 NEP：信噪比等于1时所需要的最小输入光信号的功率。单位：W。物理意义：反映探测器理论探测能力的重要指标。 比探测率：定义；物理意义：用单位探测系统带宽和单位探测器面积的噪声电流来衡量探测器的探测能力。 第三章： 1、光源的分类及各种光源的典型例子；相干光源和非相关光源包括哪些？ 答：按照光波在时间、空间上的相位特征，一般将光源分成相干光源和非相干光源；按发光机理可分为：热辐射光源，常用的有：太阳、黑体源、白炽灯，典型军事目标辐射；气体辐射光源，广泛用作摄影光源；固体辐射光源，用于数码、字符和矩阵的显示；激光光源，应用：激光器。相干光源：激光；非相关光源：普通光源。 2、对一个光电检测系统的光源通常都有哪方面要求？ 答：1.波长（光谱）特性2.发光强度（光功率）3.光源稳定性（强度、波长） 3、辐射效率和发光效率的概念及意义 答：在给定λ1～λ2波长范围内，某一辐射源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需比，称为该辐射源在规定光谱范围内的辐射效率；某一光源所发射的光通量与产生这些光通量所需的电功/率之比，就是该光源的发光效率。 4、色温，配光曲线的概念及意义 答：色温：如果辐射源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射出的光的颜色相同，则黑体的 沈阳工程学院 课程设计 设计题目：基于光电传感器的脉搏信息检测系统设计 系别自动化学院班级 学生姓名学号 指导教师职称讲师 沈阳工程学院 课程设计任务书 课程设计题目：基于光电传感器的脉搏信息检测系统设计 系别自动化学院班级 学生姓名学号 指导教师职称讲师 课程设计进行地点： F430 任务下达时间： 起止日期： 教研室主任年月日批准 基于光电传感器的脉搏信息检测系统设计 1 设计主要内容及要求 1.1 设计目的： （1）了解脉搏检测相关背景知识以及电工电子学、单片机、传感器等相关技术。 （2）初步掌握常用常用脉搏检测方法的特点和应用场合，并选择恰当方法应用于本设计。 （3）通过学习，具体掌握所选择脉搏测量传感器的使用特点、测量电路和使用方法。 1.2 基本要求 （1）要求设计相关的硬件电路，选择合适的传感器、MCU和显示系统。 （2）设计恰当的测量电路，包括信号的放大、滤波及抗干扰设计等。 （3）设计异常心跳的报警电路。 1.3 发挥部分 自由发挥 2 设计过程及论文的基本要求： 2.1 设计过程的基本要求 （1）基本部分必须完成，发挥部分可任选； （2）符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份； （3）报告的电子档需全班统一存盘上交。 2.2 课程设计论文的基本要求 （1）参照毕业设计论文规范打印，包括附录中的图纸。项目齐全、不许涂改，不少于3000字。图纸为A4，所有插图不允许复印。 （2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（总体设计框图与电路原理图）。 3 时间进度安排 顺序阶段日期计划完成内容备注 1 2016.1.4 讲解主要设计内容，安排学生查阅资料打分 2 2016.1.5 检查任务框图的设计情况打分 3 2016.1.6 检查整个设计理论方面的准备情况打分 4 2016.1.7 指导学生进行传感器的选择打分 5 2016.1.8 进程传感器及测量电路的硬件电路设计打分 6 2016.1.11 讲解原理图的绘制要求打分 7 2016.1.12 检查原理图完成情况，讲解及纠正错误打分 8 2016.1.13 检查流程图的绘制及报告的书写要求打分 9 2016.1.14 布置答辩打分 10 2016.1.15 答辩、写报告打分 2016-1-4 红外报警系统建设方案 第一章系统概述 (1) 1.1周界防范系统的意义 (1) 1.2周界防范系统的功能 (1) 1.3周界防范系统的类别 (2) 1.4主动红外报警系统 (2) 第二章系统方案设计 (2) 2.1系统构成图 (3) 2.2前端探测器 (3) 2.3信道传输 (4) 2.4中心控制部分 (5) 第三章主要设备参数 (5) 3.1中心设备 (5) 3.2前端设备 (6) 第四章设备安装方案................................................................................... 错误！未定义书签。第五章设备报价及清单.. (6) 第六章售后服务......................................................................................... 错误！未定义书签。 6．1 “三包”期间保修承诺............................................................... 错误！未定义书签。 第一章系统概述 1.1周界防范系统的意义 随着社会的发展，人们安防意识的提高，现代化的安防技术得到了广泛的应用。在一些重要的区域，如工厂、苗圃、机场、军事基地、武器库、监狱、银行金库、博物馆、发电厂、油库等处，为了防止非法的入侵和各种破坏活动，传统的防范措施是在这些区域的外围周界处设置一些（如铁栅栏、围墙、钢丝篱笆网等）屏障或阻挡物，安排人员加强巡逻。在目前犯罪分子利用先进的科学技术，犯罪手段更加复杂化、智能化的情况下，传统的防范手段己难以适应要害部门、重点单位安全保卫工作的需要。人力防范往往受时间、地域、人员素质和精力等因素的影响，亦难免出现漏洞和失误。因此，安装应用先进的周界探测报警系统就成为一种必要措施。周界探测，一旦发现入侵者可立即发出报警，好像在重要区域的周界处墙加了一道人眼看不见的“电子围墙”忠诚地守卫着要害目标。 1.2周界防范系统的功能 周界防护系统主要是对非出入通道的周边区域进行监视和管理，目的在于防止非法入侵。通常情况下周界的范围较大，不同的周界，条件和环境也不同，往往单靠人防很难实行全面而有效的管理。而周界报警系统可对周界区域实施24小时实时报警，并可进行计算机化管理，使管理人员能及时准确地了解苗圃周边环境的实际情况，遇有非法入侵能自动报警，自动显示报警区域；自动记录警情及自动转发报警信息；配以视频监控能实时而直观地观察和记录布控现场的实际情况，为警情核实及警后处理提供切实可靠的资料。 本系统的设计思路是，以满足目前的应用为出发点，合理优化设计方案；并兼顾未来的应用需求和技术发展，为系统在技术上提供有效的平滑过渡环境。 本系统做成后能够达到的目的： 设置周界防范报警系统的目的是：建立安全可靠的环境，加强出入口和苗圃周界的管理，防范闲杂人员进入，同时防范非法翻越护栏网，防止苗圃内人员偷盗货物从护栏网出去。周界防越报警系统就是要加强苗圃周界的管理，防止非法人员通过翻越护栏网进入苗圃和防区内部人员通过护栏网翻越外出，保证苗圃内 光电检测技术与应用期末考试复习资料 1、光电信息技术是以光电子学为基础，以光电子器件为主题，研究和发展光电信息的形成、 传输、接收、减缓、处理和应用的技术。 2、检测是通过一定的物理方式，分辨出被测参数量并归属到某一范围带，以此来判别被测 参数是否合格或参数量是否存在。测量是将被测的未知量与同性质的标准量进行比较，确定被测量对标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。 3、光学变换与光电转换是光电测量的核心部分。 4、光电检测技术是将光学技术与电子技术相结合实现各种量的检测，具有以下特点：a、 高精度，b、高速度，c、远距离、大量程，d、非接触测量，e、寿命长，f、具有很强的信息处理和运算能力，可将复杂信息并行处理。 5、在物质受到辐射光照射后，材料的电学性质发生了改变的现象称为光电效应，光电效应 可分为外光电效应和内光电效应。 6、内光电效应是指受到光照射的物质内部电子能量状态产生变化，但不存在表面发射电子 的现象。 7、响应时间是描述检测器对入射辐射响应快慢的一个参数。 8、光电检测器的工作温度就是最佳工作状态时的温度，它是光电检测器重要的性能参数之 一。 9、光电耦合器件的主要特性为传输特性与隔离特性。 10、散粒噪声或称散弹噪声，即穿越势垒的载流子的随机涨落所造成的噪声。 11、Is=1/2＠A2+＠A2d（t）式中：第一项为直流项，若光电检测器输出端有隔直流电 容，则输出光电流只包含第二项，这就是包络检测的意思。 12、热噪声是指载流子无规则的运动造成的噪声，存在于热河电阻中，与温度成正比， 与频率无关。 13、光外差检测系统对检测器性能的要求：a、响应频带宽，b、均匀性好，c、工作温 度高。 14、光波导是指将以光的形式出现的电磁波能量利用全反射的原理约束并引导光波在 光纤内部或表面附近沿轴线方向传播。 15、光纤一般由两层光学性质不同的材料组成，它由折射率n1较大的纤芯和折射率n2 较小的包层同心圆柱结构。 16、将光电信号转换成0、1数字量的过程称为光电信号的二值化处理。 17、在图像识别与图像测量等应用领域常将视频信号的A/D数据采集方法分为“板卡 式”和“嵌入式”。 18、在要求光电检测系统的精度不受光源的稳定性的影响下，应采用浮动阀值二值化 处理电路。 19、HI1175JCB为高速A/D转换器，其最高工作频率为20MHz，DIP封装的器件，转换 器提供参考电源电压。 20、锁相放大器是一种对交变信号进行相敏检波的放大器，三个主要部分：信号通道、 参考通道和相敏检波。 21、相敏检波由混频乘法器和低通滤波器组成，所用参考方式是方波形式。 22、光纤的特性：损耗和色散 23、引起光纤损耗的因素可归结为：吸收损耗（吸收引起）色散损耗（材料引起）。 24、光纤色散可分为：a、材料色散b、波导色散c、多模色散。 25、功能型传感器可实现传光和敏感的作用，而非功能型传感器光纤只起传光作用。 红外线安全防盗报警系统的设计 摘要 随着国民经济的发展,社会安全保障的需要,电子报警这门综合技术正在不断地发展。与同时，红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分，由于红外线是不可见光，因此用它进行红外探测监控，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜均能使用，而且其抗干扰能力强。防盗报警系统利用单片机控制技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并提示发生报警的区域部位，显示可能采取对策的系统。一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，使于迅速采取应急措施。本设计正是基于此，设计了主动式、被动式红外防盗报警系统。 关键词：红外探测单片机声光报警 引言 科技发展到今天，人们的生活中涌现出各种各样的科技产品，各种各样的电子产品更是花样百出、遍及人们生活中的每一部分。现在人们更是感觉到了科技给人们带来的巨大发展，科学技术作为第一生产力，在人类社会的发展中起了很大的推动作用，人类从原始向先进的发展都伴随着科学的发展，从原始的手工到现在的智能控制都是科技发展的结果，先进的科技能减轻人体劳动量、能更合理地利用时间完成任务，可以说科技的微小发展都会给人类带来很大的好处。当代生活中的人们越来越感觉到了社会的飞跃发展，科技的飞速发展给人们很多实惠、生活、学习、工作中都渗透着科技，都能明显地感受到它发展地威力。安全防范技术是以电子技术为主体的一门综合性技术。它的特点是灵敏度高、反映迅速、具有极高的准确性、可靠性、客观性及时间上的连续性。随着国民经济的发展,社会安全保障的需要,电子报警这门综合技术也在不断地发展。 有一个安定、和谐的家庭氛围和社会气息是人们的基本要求，在无人看守的家庭、银行、仓库、商店、重要财经部门等一些重要的部门实施自动监测报警的要求就变得更必要、更重要了，它会使家庭、银行等重要部门的财产免受损失。针对这一要求人们研制了一系列自动报警系统。如有门磁式、触摸式、红外线监测等自动报警系统,报警器为人们解决了不少问题.但是市场上的报警器大部分都是用于一些大公司财政机构。由于红外线是不见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用，此外，在电子防盗、人体探测等领域中，被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分，它在各领域都得到广泛的应用。由于它是不可见光，因此用它作防盗监控报警器，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜均能使用，而且抗干扰能力强防盗报警系统是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取对策的系统。防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，使于迅速采取应急措施。 设计方案 被动红外报警探测器 ?（一）检测 一、检测是通过一定的物理方式，分辨出被测参数量病归属到某一范围带，以此来 判别被测参数是否合格或参数量是否存在。测量时将被测的未知量与同性质的标准量进行比较，确定被测量队标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。 在自动化和检测领域，检测的任务不仅是对成品或半成品的检验和测量，而且为了检查、监督和控制某个生产过程或运动对象使之处于人们选定的最佳状况，需要随时检测和测量各种参量的大小和变化等情况。这种对生产过程和运动对象实时检测和测量的技术又称为工程检测技术。 测量有两种方式：即直接测量和间接测量 直接测量是对被测量进行测量时，对以表读数不经任何运算，直接的出被测量的数值，如：用温度计测量温度，用万用表测量电压 间接测量是测量几个与被测量有关的物理量，通过函数关系是计算出被测量的数值。 如：功率P与电压V和电流I有关，即P=VI，通过测量到的电压和电流，计算出功率。 直接测量简单、方便，在实际中使用较多；但在无法采用直接测量方式、直接测量不方便或直接测量误差大等情况下，可采用间接测量方式。 光电传感器与敏感器的概念 传感器的作用是将非电量转换为与之有确定对应关系得电量输出，它本质上是非电量系统与电量系统之间的接口。在检测和控制过程中，传感器是必不可少的转换器件。 从能量角度出发，可将传感器划分为两种类型：一类是能量控制型传感器，也称有源传感器；另一类是能量转换传感器，也称无源传感器。能量控制型传感器是指传感器将被测量的变换转换成电参数（如电阻、电容）的变化，传感器需外加激励电源，才可将被测量参数的变化转换成电压、电流的变化。而能量转换型传感器可直接将被测量的变化转换成电压、电流的变化，不需外加激励源。 在很多情况下，所需要测量的非电量并不是传感器所能转换的那种非电量，这就需要在传感器前面加一个能够把被测非电量转换为该传感器能够接收和转换的非电量的装置或器件。这种能够被测非电量转换为可用电量的元器件或装置成为敏感器。例如用电阻应变片测量电压时，就需要将应变片粘贴到售压力的弹性原件上，弹性原件将压力转换为应变力，应变片再将应变力转换为电阻的变化。这里应变片便是传感器，而弹性原件便是敏感器。敏感器和传感器随然都可对被测非电量进行转换，但敏感器是把被测量转换为可用非电量，而传感器是把被测非电量转换为电量。 二、光电传感器是基于光电效应，将光信号转换为电信号的一种传感器，广泛应用 于自动控制、宇航和广播电视等各个领域。 光电传感器主要噢有光电二极管、光电晶体管、光敏电阻Cds、光电耦合器、继承光电传感器、光电池和图像传感器等。主要种类表如下图所示。实际应用时，要选择适宜的传感器才能达到预期的效果。大致的选用原则是：高速的光电检测电路、宽范围照度的照度计、超高速的激光传感器宜选用光电二极管；几千赫兹的简单脉冲光电传感器、 毕业设计 学生姓名Xxx学号170302041 院(系) 电子与电气工程 专业Xxx 题目基于光电传感器的转速测量系统设计指导教师 年月 摘要：转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。目前常用的转速测量方法有离心式转速表测速法、测速发电机测速法、光电码盘测速法和霍尔元件测速法等。在对各种测速方法进行分析后提出了基于光电传感器的转速测量系统。详细分析了系统的组成及工作原理，给出了系统中各硬件模块设计方法及系统软件设计方法，给出了部分程序流程图和程序清单。该测速系统安装维护方便，工作稳定，运行可靠，具有较大的推广应用价值。 关键词：单片机，光电转速传感器，转速测量，数据处理 Abstract：The rotate speed is one of the important parameters for the engine, and it is also the important factor that calculates other parameters. At present there are many methods for the tachometric survey measurement. After analyze various rotate speed measurement methods, the photoelectric sensor tachometric survey system is presented. The composition and the principle of the system are presented, and the design method of hardware and the software are also presented. The whole system has the bigger promotion application value. Key words：single-chip computer，photoelectric sensor，rotate speed measurement，data processing 周界红外报警系统 方案书 金珂电子科技有限公司 一、方案设计总说明： 1.1前言： 随着改革开放的深入和城乡经济的迅速发展，城市流动人口的大量增加，带来社会许多的不安定因素，治安形势日趋严峻，刑事案件特别是入室偷窃、抢劫等发案率增加。因此，厂区安防系统建设已逐渐纳入许多厂区建设的必备项目中了。 本方案的安全防技术是集现代科学技术之大成的产物，它体现了现代电子技术、现代通信技术、现代控制技术与现代计算机技术的完美结合，其特点在于它所采用的多元信息采集、传输、监控、记录、管理以及一体化集成等一系列高新技术。实践证明，利用这一技术构成的安全防系统(简称安防系统)，能为建设环境提供一个安全、便利、舒适的受保护空间。 周界防盗报警系统是安防系统中不可缺少的一个重要组成部分，它不仅可以对社区周边围墙进行全天24小时不间断实时监控，发生警情时，还可通过警号和显示键盘告知保安人员进行事故处理.因此，在社区建立一套完善的红外线报警系统，可以改善厂区的安全系数，加强安全保卫防力度，对社区财产和人身安全起到保障作用，并可为社区实现安全现代化管理创造极有利的条件。 1.2设计原则及依据 1.2.1设计原则 a、先进性：在投资费用许可的情况下，系统采用当今先进的技术 和设备，一方面能反映系统所具有的先进水平，另一方面又使系统具有强大的发展潜力，以便该系统在尽可能的时间与社会发展相适应。 b、可靠性：采用成熟的技术产品，在设备选型和系统设计中都尽量提高系统的可靠性与易维护性。 c、安全性：对于安全防系统，其本身的安全性能不可忽视，系统设计时，必须采取多种手段防止本系统各种形式与途径的非法破坏。 d、可扩充性：系统设计时应充分考虑今后的发展需要，系统应具有预备容量的扩充与升级换代的可能。 e、规性：由于本系统是一个严格的综合性系统，在系统的设计与施工过程中应参考各方面的标准与规，严格遵从各项技术规定，做好系统的标准化设计与施工。 本设计主要贯彻“高质量”及“低价格”两条主要思路来进行设计的。为配合厂区周界防盗报警系统建成后将实行“人防、技防、物防”三防的安全措施管理体制 2.2.系统特点： 本公司采用的艾礼富安双光束系列，其功能特点为：周界报警探测器由主动式红外对射探头组成，可以长距离瞄准，精确度高，并且具有性能稳定、误报率极低的特点，防水性能好，适合北方天气，对室外工作环境，表现出极强的适应性。 光电测量系统设计 ----基于干涉方法测量压电陶瓷微小伸长量 指导老师：朱海东樊敏 姓名：陈权 学号：2013031053 班级：电科132班 时间：2016年11月7 日 摘要 本次实验为光电测量系统设计，从而测量压电陶瓷由于加热而产生的微小形变量，故需要掌握干涉和衍射的基本原理和产生条件，结合相关仪器软件完成对光电探测器的设计。首先是对通过杨氏双缝干涉，夫琅禾费衍射，PSD微小位移测量实验对理论知识的补充和了解，并对测量系统的搭建有一个大概的构思。然后在机房通过仿真软件ZMAX完成扩束准直系统的设计，ZW CAD绘制出探测器的光学结构（探头主体、底座、支杆等）；最后，进行了光纤端面处理和光纤传感综合实验。 关键词：光电测量系统；干涉；衍射；探测器；光纤实验 目录 论文总页数：11页1. 简介 (1) 1.1.实验目的及内容 (1) 2. 干涉及衍射原理 (1) 2.1.干涉 (1) 2.1.1. 干涉原理 (1) 2.1.2. 干涉条件 (2) 2.1.3. 实现光束干涉的基本方法 (2) 2.2.衍射 (2) 2.2.1. 衍射原理 (2) 2.2.2. 衍射分类 (2) 3. 干涉仪 (3) 4. 整体结构 (4) 5. 上机 (5) 5.1.ZMAX仿真设计 (5) 5.1.1. 单透镜 (5) 5.1.2. 双透镜 (5) 5.1.3. 扩束准直系统 (6) 5.2.探测器设计 (7) 6. 总结 (10) 6.1.实验结果及分析 (10) 6.2.问题分析 (11) 6.3.实验改进 (11) 结语 (11) 参考文献 (11)光电检测技术
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