物联网传感器–光学传感器

November 11, 2022

概述

我们日常环境中最经常感受的是空气、水和光，每种特征都可以用不同的传感器将数据定量的发出来，物联网世界的各种传感器，对光的感测也已经也已经应用到各个场景中，我们的路灯可以根据天黑来自动打开灯、隐形眼镜的配光方式、安防领域；笔者曾在20年前做过一个自动旋转的餐桌，也是根据类似原理进行设计的。

各种光学传感器的可能参数是温度、速度液位、压力、质量辐射、pH 值、位移（状态）、振动、化学物质、应力、声场和电场。用于应变、位移、倾斜、旋转、力和加速度的光纤传感器已经变得非常普遍，并且可以具有惊人的性能数据。

传感器分类

光电导器件

通过将入射光变化转换为电阻变化来测量电阻；其中材料由于吸收电磁辐射（例如可见光、紫外光、红外光或伽马辐射）而变得更具导电性。当光电导材料作为电路的一部分连接时，它的作用是作为电阻器，其电阻取决于光强度。在这种情况下，该材料称为光敏电阻（也称为光敏电阻或光电导体）

光伏电池

电池是一个大的裸露二极管，使用适当掺杂的半导体之间的 pn 结构造。撞击电池的光子穿过薄的 p 掺杂层，并被 n 掺杂层中的电子吸收。这会导致产生传导电子和空穴

光电二极管

光电二极管是一种光结器件。它是一个普通二极管，其 PN 结通过透明外壳或透明透镜暴露在光线下。这些二极管具有与任何其他结型二极管相同的电压-电流特性。但它们比传统二极管具有更高的电导率。

光电二极管对可见光和红外光都很敏感。光电二极管的最大缺点是它们的反向漏电流仍然在微安范围内——即使在光照下也是如此。因此，它们需要用于光检测的运算放大器电路。

光电二极管的响应时间以纳秒为单位。它们用于复杂的应用，包括相机、成像和扫描设备、CD 和 DVD 阅读器、光纤通信、运动检测和定位传感器。

热释电传感器

PIR (passive infrared sensor )传感器是无源设备，可检测红外辐射的变化，而本身不产生或辐射任何功率。这使得它们能够在很长一段时间（长达 20 年）内以极低的功耗可靠地运行。它们仅需要来自外部热源（例如太阳、人类、电器等）的少量热量输入即可运行.

PIR 是被动运动检测器，它等待来自体温的红外温度来触发活动。换句话说，它可以通过温度变化来感知运动

光电晶体管

光电晶体管类似于光电二极管，只是它们对电流进行放大。这些通常使用普通 NPN 晶体管设计，其集电极-基极 PN 结通过透明外壳或透明透镜暴露在光线下。由于电流放大，它们的输出电流是光电二极管的 50 到 100 倍。基区是电隔离的或具有灵敏度控制

光电晶体管通常用作光开关、光隔离器或红外滤光片，以及红外遥控器和光纤通信

根据对光的使用方式又可以分为以下几类：

点传感器。
分布式传感器
超音速传感器
内在传感器
光束传感器
漫反射传感器
镜反射式传感器

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