圖4.1a 光感測器實物圖

紅外線感測器原理

4.1c  紫外線感測器原理圖

4.1d 圖象感測器實物圖

光感測器是利用光敏元件將光訊號轉換為電訊號的感測器。現在常用光敏元件的感應波長在可見光波長附近﹐如紅外線波長和紫外線波長。光感測器不只是應用於光的測量﹐更常用於作為探測元件﹐組成其它類型的感測器﹐對非電量(如溫度等)進行檢測﹐只要將這些非電量轉換為光訊號的變化﹐便可實現對非電量的檢測。圖4.1a是光感測器的實物圖。

目前典型的光感測器有紅外線感測器、紫外線感測器、光纖感測器、色彩感測器、CCD圖象感測器等﹐但具體每種光感測器採用的光敏元件和工作原理是有一定的差別。

紅外線感測器採用熱電型紅外線光敏元件和量子型紅外線光敏元件來製作。我們常用來作防盜報警、來客告知和非接觸開關等。紅外線領域的熱釋電紅外線感測器就是採用熱電型紅外線光敏元件來製作。它採用的基本原理是熱釋電效應﹐即當一些晶體受熱時﹐在晶體的兩端將會產生數量相等的但正負相反的電荷﹐產生電極化現象。在熱電型紅外線光敏元件兩端並聯上電阻﹐當元件受熱時﹐電阻上就有電流通過﹐在電阻的兩端就能得到電壓訊號。

紫外線感測器是一種專門用來檢測紫外線的光電器件。它對紫外線特別敏感﹐尤其對木材、化纖織物、紙張、油類、塑料橡膠和可燃氣體等燃燒時產生的紫外光反應特別強烈。其工作原理如圖4.1b所示。紫外線感測器的陰極和陽極之間加有電壓﹐當紫外線透過石英玻璃管照在陰極時﹐由於陰極上涂敷有電子放射物質﹐陰極就會發射光電子﹐在強電場的作用下﹐光電子被吸向陽極﹐光電子高速運動時與管內的氣體分子相碰撞而使氣體分子電離﹐氣體電離產生的電子再與氣體分子相碰撞﹐最終使陰極和陽極間被大量的光電子和離子所充斥﹐引起光放電現象﹐電路中形成很大的電流。

圖象感測器也是採用光電轉換原理﹐它用來攝取平面光學圖象並將其轉換為電子圖象訊號的器件。圖象感測器具有兩個功能。第一是將光訊號轉換為電訊號﹔第二是將平面圖象的像素進行點陣取樣。因為圖象感測器主要用於攝像﹐因此又稱為攝像管。圖象感測器發展非常迅速﹐從光電攝像管、超光電攝像管、光導攝像管、二次電子導電硅管到最新發展的電荷耦合(CCD)圖象感測器。圖4.1c是圖象感測器實物圖。