光信息传感器有哪些?
光信息采集系统主要是通过采集与被测量变化相关的光信号,将其转换为某种易于识别与处理的物理信号(如电信号),然后对信号加以分析并输出的系统。光探测器广泛应用于测距、通信、定位、制导、遥感、工农业生产和科学研究中,以进行各种测量和控制。光信息采集设备主要包括光电传感器、激光传感器以及红外传感器。
(1)光电传感器
光电传感器是以光信号为测量媒介、以光电器件为转换元件的传感器,具有非接触、响应快、灵敏度高、性能可靠、可以进行三维探测等特点。
光电传感器由光源、光通路、光电元件和测量电路四部分构成,如图3-11所示。光源是光电传感器的一个重要组成部分,根据被测量对光源的不同控制方式,可以将光电传感器分为自源式和外源式两种,自源式光电传感器的输入光信号由被测量本身提供,外源式光电传感器的输入光信号来自外部光源,被测量通过控制光源的变化来传递自身状态的变化。光通路是光源进入光电转换元件的通道。对于外源式光电传感器,待测量将在此处进入,通过自身的变化来引发外部光源的变化,从而实现对光源的控制。光电元件是光电转换的核心,它基于光辐射与物质相互作用所产生的光电效应和热电效应,把光信号按一定的对应关系映射为电信号。测量电路对光电元件输出的信号进行再处理,以进行存储、传输或显示等工作。光电传感器可应用于烟尘浊度监测仪中,选取可见光作光源,来获取随浊度变化的相应电信号。条形码系统中对商品信息的检测也是借助光电扫描来实现数据识别的。
(2)激光传感器
激光传感器是以激光作为光源,配以相应的光敏元件而构成的光电转换装置。它具有精度高、测量范围大、检测时间短、非接触式等优点。能产生激光的设备为激光器,按激励物质分类,激光器可以分为固体激光器、液体激光器、气体激光器和半导体激光器。其中,固体激光器具有体积小、功率大的优点;液体激光器发出的激光波长在一定范围内连续可调;气体激光器的光学均匀性、单色性、相干性、稳定性都很好,且能连续工作,但输出功率比固体激光器低;半导体激光器的效率高、体积小、重量轻、结构简单,但输出功率低。激光传感器常用于测量长度、位移、速度、振动等参数。
(3)红外传感器
红外传感器是能将红外光辐射量的变化转化为电量变化的装置,是红外辐射技术的重要工具。红外传感器可以分为红外光电传感器和热释电红外传感器两大类。红外光电传感器一般由光学系统、敏感元件、前置放大器和信号调制器组成。光学系统是由根据光电效应制成的光电元件构成的光电转换系统,其中M负责控制红外光照射到光敏电阻上的时间和频率;R1为光敏电阻,光照越强,阻值越低,测量光敏电阻两端的电压,即可知道红外辐射光的功率大小。
红外传感器应用广泛,例如,常应用于红外测温。红外测温具有非接触式、响应速度快、灵敏度高、准确度高、应用范围广等诸多优点。此外,还可以应用于红外气体分析,该方法灵敏度高、响应速度快、精度高,并且可以连续分析和长期观察气体浓度的瞬时变化。