光电式传感器的原理及应用

各式各样的传感器是构建物联网的感知层的重要感知设备，是物联网获取信息和实现物体控制的初步环节，可以说传感器对物联网有着相当重要的影响。

光电式传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器，具有反应快、精度高、非接触等优点，而且可测参数多，结构简单，形式灵活多样。因此，光电式传感器在监测和控制领域中应用非常广泛。

一、光电式传感器的原理

光电式传感器的感光元件是采用光电效应，而光电效应又分为外光电效应和内光电效应（分为光电导效应和光生伏特效应）。

1、内光电效应：

（1）光电导效应：当入射光子射入到半导体表面时，半导体吸收入射光子产生电子空穴对，使其自身电导增大。

（2）光生伏特效应：当一定波长的光照射非均匀半导体（如PN结），在自建场的作用下，半导体内部产生光电压。

光照射到半导体或绝缘体的表面时，使物体内部的受束缚电子受到激发，从而使物体的导电性能改变。这就称为内光电效应。显然照射的辐射通量愈大，则被激发的电子数愈多，该物体的电阻值就变得愈小。

光导管（又称光敏电阻）就是利用内光电效应制成的半导体器件。像硫化镉、硫化铅、硫化铟、硒化镉、硒化铅的那个均是半导体光导管。光导管的优点是体积小、牢固耐用。它主要用于光谱仪器的光接收器、光电控制、激光接收和远距离探测等方面。

2、外光电效应：

由光电效应或光致电离引起的光电子发射。在光线作用下能使电子从物体表面逸出地称为“外光电效应”或光电发射。

当物质受到光线照射时，电子得到了足够的光能后从物质表面上放射出来的现象，称为光电子发射效应。发射出来的电子称为光电子，可以发射光电子的物体称为光电发射体。光电子形成的电流即为光电流。

二、光电式产品应用

1、太阳总辐射传感器

太阳总辐射传感器采用光电原理，可用来测量太阳光下的总辐射值。辐射传感器采用高精度的感光元件，宽光谱吸收，全光谱范围内吸收量高，稳定性好；同时感应元件外安装透光率高达95%的防尘罩，防尘罩采用特殊处理，减少灰尘吸附，有效防止环境因素对内部元件的干扰，能够较为精准的测量太阳辐射量。产品采用标准Mod-bus通信协议，可直接读取当前太阳辐射值，接线方式简单。外形小巧美观，占用安装空间小。产品广泛应用于太阳能利用、气象、农业、建筑材料老化以及大气污染等部门做太阳总辐射的测量。

2、光电式烟雾报警器

光电感烟火灾探测报警器（以下称报警器）能够探测火灾时产生的烟雾。报警器采用光电感烟器件及优良的生产工艺，工作稳定，外形美观，安装简单，无需调试，可广泛应用于商场、宾馆、商店、仓库、机房、住宅等场所进行火灾安全检测。报警器内置蜂鸣器，报警后可发出强烈声响。

3、光合有效辐射传感器

光合有效辐射传感器采用光电感应原理，可用来测量光谱范围在400~700nm的光合有效辐射。传感器采用高精度的光电感应元件，宽光谱吸收，400-700nm范围内吸收量高，稳定性好；当有光照时，产生一个与入射辐射强度成正比的电压信号，并且其灵敏度与入射光的直射角度的余弦成正比。防尘罩采用特殊处理，减少灰尘吸附，有效防止环境因素对内部元件的干扰，能够较为精准的测量光合有效辐射量。
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