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光传感器
2024-10-08
光传感器通常是指能由能敏锐感应紫外光到红外光的光能量，并将光能量转换成电信号的器件。
光传感器是一种传感装置，主要由光敏元件组成，主要分为环境光传感器、红外光传感器、太阳光传感器、紫外光传感器四类，主要应用在改变车身电子应用和智能照明系统等领域。现代电测技术日趋成熟，由于具有精度高、便于微机相连实现自动实时处理等优点，已经广泛应用在电气量和非电气量的测量中。然而电测法容易受到干扰，在交流测量时，频率响应不够宽及对耐压、绝缘方面有一定要求，在激光技术迅速发展的今天，已经能够解决上述的问题。
简介
磁光效应传感器就是利用激光技术发展而成的高性能传感器。激光，是20世纪60年代初迅速发展起来的又一新技术，它的出现标志着人们掌握和利用光波进入了一个新的阶段。由于以往普通光源单色度低，故很多重要的应用受到限制，而激光的出现，使无线电技术和光学技术突飞猛进、相互渗透、相互补充。利用激光已经制成了许多传感器，解决了许多以前不能解决的技术难题，使它适用于煤矿、石油、天然气贮存等危险、易燃的场所。
比如说用激光制成的光导纤维传感器，能测量原油喷射、石油大罐龟裂的情况参数。在实测地点，不必电源供电，这对于安全防爆措施要求很严格的石油化工设备群尤为适用，也可用来在大型钢铁厂的某些环节实现光学方法的遥测化学技术。
磁光效应传感器的原理主要是利用光的偏振状态来实现传感器的功能。当一束偏振光通过介质时，若在光束传播方向存在着一个外磁场，那么光通过偏振面将旋转一个角度，这就是磁光效应。也就是可以通过旋转的角度来测量外加的磁场。在特定的试验装置下，偏转的角度和输出的光强成正比，通过输出光照射激光二极管LD，就可以获得数字化的光强，用来测量特定的物理量。
种类应用
环境光传感器
例如，在手机、笔记本等移动应用中，显示器消耗的电量高达电池总电量的30%，采用环境光传感器可以最大限度地延长电池的工作时间。另一方面，环境光传感器有助于显示器提供柔和的画面。当环境亮度较高时，使用环境光传感器的液晶显示器会自动调成高亮度。当外界环境较暗时，显示器就会调成低亮度，实现自动调节亮度。 环境光传感器需要在芯片上贴一个红外截止膜，甚至直接在硅片上镀制图形化的红外截止膜。
红外光传感器
该红外光传感器使用充电的热电堆与溴碘化铊（KRS-5）窗口来感应580到40000nm的波长。该传感器使得学生可以自己测量一系列现象，包括自己手掌的红外辐射。
太阳光传感器
1. 太阳传感器。它可识别水平，垂直各360度。太阳所在的位置，识别，阴天，多云天，半阴天，晴天及晚上白天。跟踪方位识别。
2. 识别电路处理和侍服驱动。采用数字芯片完成以上各信息的处理。可侍服各种普通电机，步进电机。整机功耗电流3mA，芯片工作电压5V。
国际先进的太阳跟踪设备，采用的是电脑数据理论，需要地球经纬度地区的的数据和设定。
电路原理、设备技术复杂。智能太阳跟踪仪采用识别理论技术，电路简单元件少，没有经纬度和数据信息的理论。一年四季太阳运行的路线不用考虑。太阳从哪个方向升起，到哪个方向落下，它都会准确无误的识别太阳升起和落下的位置。如果把他安放在行走的车或船上，不论向何方行驶，跟踪仪都能正对太阳。
紫外光传感器
该紫外光传感器使用一个过滤片测量紫外光波段（315nm-400nm）。除去滤光片，传感器可同时感应可见光。传感器包括紫外光滤光片，一个瞄准仪，和传感器手柄。
简单原理
作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。
(4)一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。
(5)多视场的获得，一是多法线小镜面组成的反光聚焦，聚光到传感器上称之为反射式光学系统。另一种是透射式光学系统，是多面组合一起的透镜——菲尼尔透镜聚焦在红外传感器上。
(6)这要指出的是被动红外的几束光表示有几个视场，并非被动红外发红外光，视场越多，控制越严密。被动红外探头的优缺点：
优点：本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。 光传感器价格低廉。
缺点：
容易受各种热源、光源干扰
被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。
易受射频辐射的干扰。
电气特性
暗电流小，低照度响应，灵敏度高，电流随光照度增强呈线性变化；
内置双敏感元，自动衰减近红外，光谱响应接近人眼函数曲线；
内置微信号CMOS放大器、高精度电压源和修正电路，输出电流大，工作电压范围宽，温度稳定性好；可选光学纳米材料封装，可见光透过，紫外线截止、近红外相对衰减，增强了光学滤波效果；
符合欧盟RoHS指令，无铅、无镉
典型应用
背光调节：电视机、电脑显示器、LCD背光、手机、数码相机、MP4、PDA、GPS；
节能控制：室外广告机、感应照明器具、玩具；仪器 仪表：测量光照度的仪器及工业控制；
环保替代：替代传统光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管
进位式编码盘光纤液位传感器的研究
应用案例
改变车身电子应用
环境光检测
在车身电子应用中，环境光传感器用于调节仪表盘的背光强度，以及导航系统（GPS）、温度控制及DVD屏幕中的LCD背光强度。这对于像BMW的iDrive及Prius的Multi-Info等显示屏而言尤其重要。例如，当日光变得昏暗并且漆黑一片时，仪表盘背光将进行不同程度地调节，以达到最佳可见度，并降低可能对驾驶者造成的强光。使用这些传感器可消除在白天打开车大灯时烦人的显示屏自动亮度调节等程序，环境光传感器的关键功能是利用380nm～780nm的敏感度可见波长，复制了人眼的敏感度。
隧道检测
隧道检测需要两个传感器的输入。第一个传感器具有"向上看"的较宽视野，以及相对较长的平均移动时间段，长时间段可防止车灯打开和关闭。第二个传感器具有"向前看"的较窄视野，以及相对较短的平均移动时间段。这可使隧道传感器对突然的日光变化做出快速反应，并打开车大灯，以及在进入隧道时可调节显示屏的背光亮度。前向传感器消除了在进入桥下或遮天蔽日的大树下时打开及关闭车灯。在这些情况下，该传感器仍将"看到"前方的光线。
当进入隧道时，隧道传感器信号将下降，而宽视野传感器的信号将仍保持高强度；车大灯将打开。当出了隧道时，隧道传感器信号将加强，而宽视野传感器信号将下降；车大灯将关闭。凭借不同的平均移动时间段，控制器可做出明确的区别。
智能照明系统
为了提高工作环境的舒适性，照明控制系统采取光传感器，根据当前环境的照度自动控制照明设备，从而使照度控制在舒适的范围内。在传统的照明控制系统中，往往采用普通光传感器结合A/D转换器（ADC）。由于光传感器检测到的光信号既包含可见光成分又有红外光成分，滤除红外光对光传感器检测结果。
