浅谈光电传感器的发展及其应用

浅谈光电传感器的发展及其应用

发表时间：2018-07-23T18:17:31.997Z 来源：《知识-力量》2018年7月中作者：任宇轩

[导读] 光电传感器是把光作为感应的基础而设置的一种感应机器，它在受到光的照射之后会出现一些带电的化学效果，接着把有价值的光转化为带电的信号并进行一系列的输出传播，它的意义不仅在于能够置换出清洁的绿色电能，还能够很精确的去对光的强度进行计算检测，并把这些物理量应用到其他领域的技术当中。

（北京信息科技大学，北京房山 102400）

摘要：光电传感器是把光作为感应的基础而设置的一种感应机器，它在受到光的照射之后会出现一些带电的化学效果，接着把有价值的光转化为带电的信号并进行一系列的输出传播，它的意义不仅在于能够置换出清洁的绿色电能，还能够很精确的去对光的强度进行计算检测，并把这些物理量应用到其他领域的技术当中。所以光电传感器在现实当中有着相当广泛和积极的应用。本文将就此展开综合论述，通过对其发展进程以及应用进行归纳分析来为我国光电传感器技术的进步提出自己合理的建议。

关键词：光电传感器；发展分析；应用效果

引言：

光电传感器的工作原理一般集中在以光电效应作为理论核心，控制的基础是将强度较大的光最大限度的转化为可利用的电信号，基本构成首先得有光源，光源是被测量的主要组成部分，其次会有一些信号流动的路径，大部分信号路径也是作为被检测的量被应用到实际当中，接着还必须有一些能够合理置换出电信号的物理元件作为设备基础，将生产出来的大量电储存起来进一步被利用到一些电路当中作为电力能源的输出。光电传感器之所以拥有极强的优越性，是因为它在进行光电的转换测量过程当中不会与被测量的对象拥有大量正面的接触，这样会减少许多不必要的摩擦，因而也会出现更为精确优良的结果。

一、光电效应简介

光电效应的原理是利用一些强的光照，将其收集在可以合理转化电力的材料表面，在这些材料的第一层面会带有一些电子吸收的功能，所以这些电子吸收的光信号会广泛地转化为充足的能量，但一些跳脱的电子会逐渐离开材料的表面，进入另外一种空间。因此电子材料的一个导电性就会彰显出来，最终所长的这种导电性总结起来就是光电效应的现象。整体上来讲，光电效应分为内和外两个层面，科研实际中主要应用到的光电效应还是以外光电效应为基础的理论，其中的爱因斯坦方程式为光子能量等于电子的总质量乘以光的频率。因为每一种不同的物体对应的频率都不一样，所以会有一个标准的极限值作为限制。

二、光电传感器的发展现状

十九世纪四十年代著名的科学家阿克贝勒发现了在不同的金属电极表会浸没于一些带有电势差的离子，这些离子在经过游动之后会产生强大的电力势能，他将这种典型的现象称之为光生伏特。紧接着过了大概四十年，科学家史密斯和梅尔根在硒这种特有的金属元素上发现了光与电的导入效应。在十九世纪末，赫兹将外光电效应的概念彻底充实了起来，接着国际上开始基于这种理论基础把供电设备的研究提上了日常进程，真空离子管、光电倍增器陆陆续续的得以问世，在应用上也得到了广泛的推广，一直到现在都很受人们的欢迎。上个世纪流失年代之后，一些半导体技术迅速发展，各种先进的光电转换材料都在科学家的实验室内被不断的进行功能扩散。典型的结构包括有单晶膜和多晶膜，含有的元素也大多和半导体有关，基础元素构成有硅、汞等。硅这种原料在国际上分布非常广泛丰富，所以在科研当中人们往往会把硅原料作为底层研究基础，而且汞也会和一些混合的晶体作为非常优秀的红外线紫外线感应材料[2]。

在光电效应的基础上，一些器件原理研究理论逐渐形成了越来越成熟的体系，有各种各样的光电感应器件诞生，其中典型的如一些光敏电阻、三极管、二极管，电荷的耦合器等等这都在很多的场合内得到了非常广泛的应用，充分彰显出了各自的价值。而光电传感器的制造工艺因为一些国际上先进工艺水平的提升，在大规模集成电路的应用上被发展到了相当高的地步，并且在成本上也有了大幅度的降低，它被称为是时代的楷模器件，基于光电感应器所形成的光敏序列在现如今的一些摄像管理系统当中扮演着相当重要的角色，国际上最新的基于光电传感器的应用发展是建成了有机性的化学机器以及单分子膜的生长，这些全新的技术工艺甚至开始向造纸行业、纺织行业以及医疗行业不断扩大延伸，自动控制传统领域也对相应的光电测量技术有了全新的认知和应用提升。

三、光电传感器的具体应用分析

（一）检测转速快慢。利用光电传感器对电动机的转轴进行测量，在转轴上分为黑和白两种典型的色彩，当电动机开始进行转动的时候会有一些不同颜色的光来回进行反射，所以光电传感器接收到不同的光反射信号，进行反应之后再输出一系列自己做出的测量信号，然后就会把电动机的转速用一定的方式表现出来，最终会有对应的电子数字在屏幕上让人们知晓，测量出来的结果一般会具有相当高的准确性，不必要人们进行反复的检验评估，主要输出的信号类型是一些方形的波信号，对于整个电路运行不会带来较大的消极影响。

（二）检测工艺器件表面。光电传感器会做成一些激光管的形式，激光管会发出常见的光通过不同类型的透镜进行光束变换，一些不同的光束散落在工艺器件上面之后会形成典型的光带类型，根据光的类型都不同可以对光通量进行实时控制，当工艺漆件表面出现一些粗糙或者是细纹的状况都可以根据不同光类型来实施评判，一旦出现偏转的光都会被硅原料的电池进行光吸收，然后还可以将多余的光作为电信号转化为电力能源，不会产生一些资源浪费[3]。

（三）连续检测烟尘的浑浊度。光电传感器会通过一些平行的光源在烟筒中来回循环进行光能吸收，然后再将吸收到的光能根据一些烟尘浑浊度的变化作为不同类型的电能向外放出，最终会有放大器把这种信号全部接收在其中，然后与规定的标准值进行对比，出现一些信号异常现象会及时提醒对这些状况作出合理解决措施，主要通知方式是借助一些新号喇叭来报警。

（四）填充测量。现在大部分的成品包装在测量一些填充物的时候都会使用常规的容积检测法进行计算，这样计算出来的重量往往会与正常的值有一定偏差，如果出现了范围以外的误差会浪费大量的时间要对其进行修正填充，计算量高度往往会要求极高，因为这些会关系到最终重量物的外观，一旦外观不合理或者达不到工艺水平，最终制成的成品将不能够被允许出厂，堆积之后还是会造成大量的成本损失，所以在利用光电传感器对填充物进行检测的时候，不能够对填充的高度计算出大量的偏差值，光电的接头内部一定要含有大量的电信号作为执行角色，不合理的包装物会及时进行抛弃处理，避免拖最终工艺水平的后腿。

（五）测量水的硬度。曾经有科学家设计了一个以光电效应为基础的传感器能够对水的硬度进行合理测量，在传统的硬水含量当中一