传感器课程设计--紫外线传感器应用电路设计

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1、 课 程 设 计 2013 年 7 月 16 日 课 程 传感器课程设计 题 目 紫外线传感器应用电路设计 院 系 电气信息工程学院 专业班级 测控技术与仪器 10-03 学生姓名 学生学号 指导教师 任务书 课程 传感器课程设计 题目 紫外线传感器应用电路设计 专业 测控技术与仪器 姓名 学号 主要内容：主要内容： 本设计为紫外线火焰监测系统。紫外线是一种不可见光，波长范围 0.01-0.40 微 米，光子能量大。当火焰燃烧到预定程度时会释放出一定量的紫外线，光敏二极管导 通，从而发出预警信号。采用紫外线探测具有反应速度快、避免可见光及炉壁红外辐 射的干扰等优点，可靠性高。 基本要求：基本要

2、求： 1、按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较； 2、利用光电效应设计一种紫外线自动控制电路； 3、说明所用传感器的基本工作原理、画出应用电路电路图、写明电路工作原理、 注明元器件选取参数、进行方案比较。 主要参考资料：主要参考资料： 1黄贤武，郑筱霞.传感器原理与应用M.电子科技大学出版社,2004. 2陈章其.用于火焰探测的紫外光敏光敏管J.传感器学报.1996.01 期 3崔景俊.紫外火灾探测系统的设计与实现D.电子科技大学出版社.2007. 4李青文.紫外脉冲法在特高压放电检测中的应用J.高电压技术.2006.12 完成期限 2013.7.122013.7.16 指导教师

3、 专业负责人 2013 年 7 月 12 日 传感器课程设计 1 摘 要 在我国城市燃烧气体化的过程中， 灵敏的监测系统得到了广泛的应用。 煤气、 天然气、酒精这类物质，其火焰能见度低，点燃快，有爆炸危险，在燃烧时必须 有熄火保护。本课题针对日益巨大的监测系统市场，设计出一种简单可行的紫外 线自动控制电路。采用紫外线控制电路，当火焰燃烧达到一定程度时，利用紫外 线接受器直接接受火焰信号，经过电路处理，发出预警信号。采用紫外线探测有 反应速度快、灵敏度高，避免可见光及炉壁红外辐射的干扰等优点，稳定可靠， 寿命长，耗能少，紫外线传感器得到越来越多的重视。 关键词：紫外线；自动控制；熄火保护；预警

4、传感器课程设计 2 目 录 一 、设计要求. 1 二、设计方案及其特点. 1 1、 方案一 1 2 、方案二 2 3 、方案三 2 三、传感器工作原理. 3 四、电路的工作原理. 4 五、单元电路设计、参数计算和器件选择. 5 2、参数计算 7 3、器件选择 8 六、总结. 8 参考文献. 10 传感器课程设计 1 紫外线传感器应用电路设计 一 、设计要求 电路设有预定的火焰预警范围，当火焰超过给定的紫外线辐射最低量量时， 电路会在毫秒级的数量级上报警，并切断燃料供应；火焰的紫外线辐射量低于给 定个范围，对电路没有影响。可见光、红外线的辐射不会对电路造成影响1。 二、设计方案及其特点 紫外线是

5、一种不可见光，光子能量大。利用光电效应有光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管三种方案。方案如下： 1、方案一 采用光敏电阻。光敏电阻又称光导管，为纯电阻原件，其工作原理是基于光 电导效应，其阻值随光照增强而减小。其设计简单，造价低廉，但舍弃这个方案 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 光 电 流 /mA 光通量/lm 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 图 1 光电流与光照强度之间的关系 传感器课程设计 2 的主要原因是光敏电阻多数是非线性的，不宜做定量监测，如图 1 所示。其次光 敏电阻具有延时性的特点，而且时间常数都很大。再次光敏电阻具有温度特性， 随着温度升高，其暗电

6、流和灵敏度下降2。 2 、方案二 采用光敏三极管。光敏三极管的光照特性近似线性关系，故可以做定量测量。 而且，温度变化对光电流的影响很小，对暗电流的影响很大，但电子线路中应对 电流进行温度补偿3。 舍弃方案二的主要原因是无论是硅管还是锗管都对紫外线不 敏感，从图 2 的光谱特性可以看出。 光敏三极管对紫外线不敏感，对可见光和红外线较敏感，而对于火焰监测系 统来说，要避免可见光及炉壁红外辐射的干扰，所以光敏三极管不适合本设计。 3 、方案三 采用光电管作为敏感元件，可应通过感受紫外线的强度，来完成对电路的控 制，实现自控预警。如图 3 光电管（又称电子光电管）由封装于真空管内的光电 阴极和阳极构成。当入射光线穿过光窗照到光阴极上时，