关于光电传感器检测技术的思考

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　　摘要：科学技术的迅速发展为光电传感器技术以及相关检测技术的全面发展和进步注入了新的活力。随着光电传感器在信息获取、筛选以及传输等领域的广泛应用，为自动化控制目标的实现奠定了坚实的基础。本文主要是就光电传感器检测技术的思考进行了简单的阐述和分析。
　　关键词：光电传感器；光电效应
　　1、光电传感检测技术概述
　　所谓的光电探测技术，实际上是光电或者图像传感器的应用技术。该技术主要通过调制光来检测物体，然后将实际检测到的光信号转换为电信号以便更好地应用。光电传感器主要由发射器，接收器等组成，在实际应用过程中，主要是在接收器的帮助下对光的强度变化进行检测，最终实现其所要求的相关功能。虽然传感器的种类和样式繁多，但是，其主要的目的是为了通过将光信号转换为机械动作的方式，控制生产线的运行，保护操作人员的安全。在光电传感器参与制造应用的过程中，光电传感器主要是在不接触待检测物体的情况下，完成物体的检测和生产线的自动控制，使工业生产的自动化程度也得到了很大提高。未来检测行业的发展必将朝着高精度，高效率的方向发展。而传感器检测技术的发展和应用，不仅彻底解放了劳动者的工作强度，促进了生产效率与质量的稳步提升，同时，实现了降低生产成本，提高企业经济效益的目标。此外，随着近年来新型光电探测器的出现，传感器检测技术受到电子技术和微电脑技术等技术的推动。不仅应用范围进一步扩大，而且已成为当前工艺生产中最重要的检测技术之一。
　　2、光电传感器原理分析
　　经过长期的实践应用发现，很多材料产生的光电效应都可以成为光电传感器能量转换的物理基础。这也是光强信号和电信号之间相互转换的关键。也就是说，如果按照电子是否溢出材料表面原理分析的话，光电效应可以分为以下几种方式。首先，外光电效应。这种物理现象实际上就是我们所说的光照射作用，电子从待照射物体表面溢出的现象称为外光电效应。基于这种光电效应原理开发了光电管元件和光电倍增管等光电元件。其次，内光电效应。内光电效应指的就是，被照射物体内部的原子在光照射作用的影响下，释放出电子。由于这些电子保留在被照射物体内并且没有电子溢出物体表面，因此可以通过检测物体的电阻的变化或组成电路的电动势完成检测。例如，光敏电阻，光电二极管等器件都是在内光电效应原理的基础上发展起来的。
　　2.1外光电效应
　　外光电效应的原理，主要是在光电材料被光照射，且被照射材料表面所吸收的光照射能量达到特定阈值后，出现部分电子摆脱了材料原子约束溢出到外部空间的现象。根据爱因斯坦所研究的光电子效应的理论，光电子是以一种可移动的粒子流的形式出现的。在这其中光子能量為hv（h为普朗克常数，h=6.626×10^（-34）J·s，ν是光波频率）。也就是说，根据这一公式就可以推算出光子能量与光波频率之间存在着正比例的关系。如果光子的能量全部转移至电子的话，那么就会出现电子能量增加的现象。另外，如果基于能量守恒定律分析mv2 = hv-w，其中电子质量为m，则电子逸出面的初始速度为v，逸出功为w。所以，通过对这一公式的分析后发现，如果材料不同的话，那么电子溢出的功率也不同，再加上每一种光电材料的入射光都有其相应的阈值频率，所以只有在入射光频率大于该阈值频率时，才会出现电子溢出材料表面的现象，而这也就是传感器检测技术中常说的红限。
　　2.2内光电效应
　　在半导体材料的价带和导带之间存在具有一定能量间隔的带隙。常用的半导体材料的导电性与导体相比较而言，电子不会自发的跃到导带上，然而，如果通过外部光激发等条件将能量提供给价带，则价带中的电子被激发到导带中。存在半导体材料的导电性增加的现象。例如，如果入射光的能量hv大于eg时，则价带中的电子将通过吸收入射光子中的能量而转变为导带中。并在原有的位置上出现一个大的空穴，虽然在这一过程中电子没有出现溢出材料表面且形成光电子，然而，却由于照射形成了电效应物理现象，这就是我们所说的内部光电效应。
　　3、光电传感器应用分析
　　3.1光电传感器在国防领域的应用
　　由于光电传感器由光敏元件组成，具有高精度，高可靠性和出色的抗干扰能力。因此，光电传感器已广泛用于各种领域，例如水下探测，航空监测和热辐射探测。此外，还有许多半导体光电子器件在军事领域发挥着极其重要的作用。例如，由硫化铅光敏电阻制成的红外夜视装置，红外照相机等。
　　3.2光电传感器的应用自动化生产
　　光电传感器在工业自动化控制、自动线检测等领域中的应用，不仅减轻了人力劳动的工作量，同时也促进了生产效率的稳步提升。一般应用中，光电传感器检测到的待测物体的物理信号被转换为连续变化的光电流，并且进行产品的自动检查以确保生产过程的顺利进行。
　　3.3光电传感器控灾防灾上的应用
　　光电传感器检测技术在火灾防控、气象、干旱和地震灾害等方面的应用，主要是通过利用光电传感器检测技术详细的记录和检测灾害，以达到早发现早预防的目的，避免因为灾害预防措施不到位而造成不必要的人员与财产损失。此外，由现场光电传感器技术生产的光电测量仪器设备也可用于检测物体温度和透射率等。例如，通常用于防火的光电报警器是通过使用传感器的温度传感特性来进行检测，完成在温度测量环境中测温传感头输出传导至温度传感器的工作，以达到有效预防火灾的目的。
　　3.4光电传感器在环境监测中的应用
　　随着国家环保要求的提高，光电传感器在环境预警监测中的应用日益频繁。例如，烟雾浊度连续检测器的工作原理是，平行光源光线通过烟囱时送到光检测接收器，转化为随浊度变化的电信号，在这一过程中，一旦经过电路输出的浊度信号超出设定值的话，那么警示振荡器就开始工作，然后发出相应的报警信号，从而达到监测环境的目的。为了提高监测质量，环境监测系统一般将多个光电传感器组合在一起建立一个完整的光电信息系统，加上光电传感器具有诸如长检测距离，高分辨率和自动分析处理的各种优势功能，适合进行环境变化情况的连续监测和分析。
　　3.5光电传感器信息自动检测方面
　　（1）位置偏移检测。光电位移传感器主要用于检测带型材料，能及时的找出错位位置的信号，以便于工作人员及时的通过改变控制生产的参数，确保材料加工生产的顺利进行。该检测技术通过在印染，薄膜等领域的推广和应用取得了显着的成果。（2）高度检测。高度检测主要应用于对产品包装高度有明确要求的生产线的检测。这一技术的应用不仅确保了产品包装外观尺寸的标准和美观，同时也达到了筛选不符合标准的产品包装的目的，促进了产品包装质量的有效提升。（3）色质检测。根据光电色质检测原理，例如对包装材料进行检验，设定如果因为包装质量不符合要求或者其他原因而造成物品出现变色现象，此时利用光电传感器可以及时的检测出，出现颜色偏差的物品，同时根据检测信号排除变色物品，能确保产品包装的质量符合生产要求。
　　结束语
　　总之，随着科学技术的不断发展和进步，光电传感器已经被广泛的应用于各个领域中。所以，相关部门必须在充分重视光电传感器技术向智能化方向发展的同时，加大我国传感器技术研究投入的力度，才能在促进我国传感器技术核心竞争力稳步提升的基础上，发挥出光电传感器技术在我国社会经济发展过程中的积极作用。
　　参考文献
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　　作者简介：朱伟，1982年10月，男，山东枣庄，讲师，工程硕士。
　　（作者单位：枣庄科技职业学院）
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