第二章 光電傳感器

2.1 概述

△ 光電傳感器就是將光信號轉換為電信號的光敏器件或光電變換裝置。它的物理基礎是基于一些光敏物質的光電效應及其對各種類型光電效應的有效利用。

△ 可見光信息源、紅外光信息源、紫外光信息源等都直接或間接地輻射出一定功率的光能，包含有一定信息量的光能量由光電傳感器接收后，光電傳感器能夠按一定的規律將光能中所包含的模擬或數字信息轉化成相應的電信號，從而可以以電信號的形式還原出光能中所攜帶的信息。這樣就可以利用成熟的電子信息處理手段將這種攜帶光信息的電信號進行傳輸、存儲、顯示和處理，更方便地予以利用。光電傳感器所輸出電信號應能實時地追隨所接收到的光信息的變化，并能真實地還原出光能量中所包含的信息量。

△ 光電傳感器可以直接用于檢測光強度，接收和轉換來自通信光纖的摸擬或數字形式的光信息，或用做各種自動控制系統中的光電檢測開關；也可以通過檢測特定波長光的光譜分布情況來分析和確定特定種類物質的組成成分等。此外還可以將其他非光信息，如壓力、轉速、移動加速度、位移量，或機械零件的線度誤差、表面粗糙度等用激光掃描等主動加光手段轉化成光信息的變化，再用光電傳感器拾取和讀出之。總之，光電傳感器是一種使用上最靈活多樣，應用上也最廣泛的基本傳感器。圖2-1示出了幾種光電傳感器的外觀。

△ 光電傳感器的種類：

光電傳感器主要有半導體光電二極管、光電三極管、光敏電阻器、光電池、集成型光電傳感器，以及使用半導體光敏單元制作的RGB彩色傳感器、PSD光定位傳感器和CCD/CMOS圖像傳感器等（如表2-1所示）。

△ 實際應用時，要根據不同的光電傳感器的特點，選用適合于此事的光電傳感器，才能達成良好的效果。選用光電傳感器的參考原則有：

●高速的光脈沖檢測裝置、高速應答光電開關、高速光纖通信器等高速工作的設備里，宜選用光電二極管。

●數十kHz以下低頻光電控制裝置、低速光電開關，高靈敏度照度計等，可選用光電二極管，也可以選用光電三極管。響應速度和溫度穩定性優先時，應首選光電二極管；高靈敏度、輸出信號強度優先時，可選用光電三極管。

●不要求高速響應，也不要求嚴格的線性，但要求傳感器具有電阻特性、并要求阻值隨光的強弱而隨之改變的場合，可選用CdS和PbS光敏電阻器。

●不要求高速響應，但要求傳感器自身提供出電能，或自生控制電動勢時，可選用光電池。

●希望通過光信號控制交流電導通角（平均電壓值），來控制交流電力的強度時，宜采用光控可控硅（光電晶閘管）元件。

●在要求裝置微型化的場合，及其它多種模塊化組裝應用的場合，都可以酌情選用性能滿足檢測要求的集成型光電傳感器。

△ 光電傳感器具有非接觸、響應快、線性好、靈敏度高、體積小、易于安裝等獨特優點，并且也容易和技術同樣成熟的半導體發光二極管、半導體激光發生器配合使用，構成光電控制系統，因而得到了十分廣泛的應用。光電式傳感器是目前產量最多，應用也最廣的基本傳感器之一。