论文导读：在矿产资源、海洋开发、生命科学、生物工程等领域传感器的应用也是无处不在。光电传感器是以光电效应为基础，是一种将光信号（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。

　　关键词：光电传感器，光电检控技术，应用

　　0.引言

　　随着科学技术的迅猛发展和信息时代的到来，作为现代信息技术三大支柱技术之一的传感器技术，已然成为监测和控制领域获取物理信息的重要手段，在国民经济建设中占据着极其重要的地位。比如，在工农业生产领域，工厂的自动流水生产线，全自动加工设备，许多智能化的检测仪器设备，都大量地采用了各种各样的传感器；在矿产资源、海洋开发、生命科学、生物工程等领域传感器的应用也是无处不在。可以说，没有传感器这个载体，任何先进的科学技术要实现这样那样的功能是不可能的。

　　1.光电传感器及测控技术简介

　　1.1基本概念

　　光电传感器是以光电效应为基础，是一种将光信号（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。论文参考网。光电传感器是在各种光电检测系统中采用光电元件作为检测元件的传感器，它一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。

　　按光电元件（光学测控系统）输出量性质可分二类，即模拟式光电传感器和脉冲（开关）式光电传感器。其中，模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流，它与被测量间呈单值关系，主要包括有透射（吸收）式、漫反射式、遮光式（光束阻档）三大类型；脉冲（开关）式光电传感器中，光电元件接收的光信号是断续变化的，因此光电元件处于开关工作状态，它输出的光电流通常只有两种稳定状态的脉冲形式的信号，多用于光电计数和光电式转速测量等场合。

　　光电检测技术：是利用光电传感器实现各类检测。它将被测量的量转化成光通量，再转化成电量，并综合利用信息传送和处理技术，完成在线和自动测量。它具有高精度、高速度、远距离和大量程、非接触式检测、寿命长、数字化和智能化的特点。

　　1.2光电传感器工作原理

　　主要是把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号，其物理基础是光电效应。它是由于物体吸收到光子能量后产生的电效应，通常把光电效应分为三类：

　　1.2.1外光电效应

　　在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。基于该效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。

　　1.2.2内光电效应

　　在光线作用下能使物体电阻率改变的称为内光电效应，又称光电导效应。基于该效应的光电器件有光敏电阻、光敏晶体管等。

　　1.2.3半导体光生伏特效应

　　在光线作用下能使物体产生一定方向电动势的称为半导体光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池。

　　1.3光电传感器特点

　　1.3.1 检测距离长。

　　1.3.2 对检测物体的限制少

　　由于以检测物体的遮光和反射为检测原理，所以都可以对金属、玻璃、塑料、液体等几乎所有物体进行检测。

　　1.3.3 响应时间短

　　光本身为高速，并且传感器的电路全都由电子零件构成，所以不包含机械工作时间，响应时间短。

　　1.3.4 分辨率高

　　能够通过高级设计技术使投光光束集中在小光点上，或通过构成特殊的受光光学系统来实现高分辨率，也可进行微小物体检测和高精度的位置检测。

　　1.3.5可实现非接触的检测

　　可以无须机械性地接触检测物体实现检测，因此不会对传感器和检测物体造成损伤，因此，传感器能长期使用。

　　1.3.6可实现颜色辨别

　　通过检测物体形成的光的反射率和吸收率，根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这个特性，可对检测物体进行颜色的检测。

　　1.3.7便于调整

　　在投射可视光的类型中，投光光束是眼睛可见的，便于对检测物体的位置进行调整。

　　2.光电传感器的研究应用

　　光电传感器可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。论文参考网。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置中获得广泛应用。近年来，新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器的诞生，为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。本文就光电传感器最常见的应用实例来进一步说明。

　　2.1 在烟尘浊度监测仪上的应用

　　防止工业烟尘污染是环保的重要任务之一。为了消除工业烟尘污染，首先要知道烟尘排放量，因此必须对烟尘源进行监测、自动显示和超标报警。烟道里的烟尘浊度是用通过光在烟道里传输过程中的变化大小来检测的。如果烟道浊度增加，光源发出的光被烟尘颗粒的吸收和折射增加，到达光检测器的光减少，因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。

　　2.2 光电池在光电检测和自动控制方面的应用

　　光电池作为光电探测使用时，其基本原理与光敏二极管相同，但它们的基本结构和制造工艺不完全相同。由于光电池工作时不需要外加电压；光电转换效率高，光谱范围宽，频率特性好，噪声低等，它已广泛地用于光电读出、光电耦合、光栅测距、激光准直、电影还音、紫外光监视器和燃气轮机的熄火保护装置等。

　　2.3 CCD图像传感器（电荷耦合器件）的应用

　　CCD传感器应用时是将不同光源与透镜、镜头、光导纤维、滤光镜及反射镜等各种光学元件结合，应用了光、机、电和计算机相结合的高新技术，作为一种非常有效的非接触检测方法，CCD被广泛用于在线检测尺寸、位移、速度、定位和自动调焦等方面。

　　2.3.1 利用CCD测量几何量，CCD诞生后，首先在工业检测中制成测量长度的光电传感器，物体通过物镜在CCD光敏元上造成影像，CCD输出的脉冲表征测量工件的尺寸或缺陷。

　　2.3.2 用于传真技术，文字、图象识别。例如用CCD识别集成电路焊点图案，代替光点穿孔机的作用。论文参考网。

　　2.3.3 自动流水线装置，机床、自动售货机、自动监视装置、指纹机。

　　2.3.4 CCD固态图像传感器作为摄像机或像敏器件，取代摄像装置的光学扫描系统（电子束扫描），与其它摄像器件相比，尺寸小、价廉、工作电压低、功耗小，且不需要高压。

　　2.3.5 M2A摄影胶囊（Mouthanus），由发光二极管做光源，CCD做摄像机，每秒钟两次快门，信号发射到存储器，存储器取下后接入计算机将图像进行下载。

　　2.3.6 CCD是数码相机的电子眼，它革新了摄影术，现在光可以被电子化地记录下来，取代了胶片。这一数字形式极大地方便了对图像的处理和发送，”诺贝尔奖评选委员会称赞说，“无论是我们大海中深邃之地，还是宇宙中的遥远之处，它都能给我们带来水晶般清晰的影像。”

　　2009年10月6日，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，将2009年诺贝尔物理学奖授予华人科学家高锟以及两名美国科学家韦拉德-博伊尔（Willard Boyle）和乔治-史密斯（George Smith），以奖励他们在光纤和半导体领域上的开创性研究。高锟的获奖理由为——“在光学通信领域光在光纤中传输方面所取得的开创性成就”。两位美国科学家的获奖理由为——“发明了一种成像半导体电路，即CCD（电荷耦合器件）传感器”。

　　3.结束语

　　光电传感器及检控技术两者间的有效结合，提高了工农业领域、军用器械等等领域的生产率，降低了生产成本。可以预见，随着信息技术和自动化技术的快速发展，光电传感器、微/ 纳米光电测控技术等在国民经济建设中将继续得到越来越广泛的应用。

　　【参考文献】

　　[1] 彭军。传感器与检测技术。西安：西安电子科技大学出版社，2003.

　　[2] 谢向花。光电传感器检测技术研究。中国科技信息，2005 年第7 期。

　　[3] 钟丽云。光电检测技术的发展及应用。激光杂志，2000年03期。