關于光電傳感器檢測技術的思考

摘要：科學技術的迅速發展為光電傳感器技術以及相關檢測技術的全面發展和進步注入了新的活力。隨著光電傳感器在信息獲取、篩選以及傳輸等領域的廣泛應用，為自動化控制目標的實現奠定了堅實的基礎。本文主要是就光電傳感器檢測技術的思考進行了簡單的闡述和分析。

關鍵詞：光電傳感器；光電效應

1、光電傳感檢測技術概述

所謂的光電探測技術，實際上是光電或者圖像傳感器的應用技術。該技術主要通過調制光來檢測物體，然后將實際檢測到的光信號轉換為電信號以便更好地應用。光電傳感器主要由發射器，接收器等組成，在實際應用過程中，主要是在接收器的幫助下對光的強度變化進行檢測，最終實現其所要求的相關功能。雖然傳感器的種類和樣式繁多，但是，其主要的目的是為了通過將光信號轉換為機械動作的方式，控制生產線的運行，保護操作人員的安全。在光電傳感器參與制造應用的過程中，光電傳感器主要是在不接觸待檢測物體的情況下，完成物體的檢測和生產線的自動控制，使工業生產的自動化程度也得到了很大提高。未來檢測行業的發展必將朝著高精度，高效率的方向發展。而傳感器檢測技術的發展和應用，不僅徹底解放了勞動者的工作強度，促進了生產效率與質量的穩步提升，同時，實現了降低生產成本，提高企業經濟效益的目標。此外，隨著近年來新型光電探測器的出現，傳感器檢測技術受到電子技術和微電腦技術等技術的推動。不僅應用范圍進一步擴大，而且已成為當前工藝生產中最重要的檢測技術之一。

2、光電傳感器原理分析

經過長期的實踐應用發現，很多材料產生的光電效應都可以成為光電傳感器能量轉換的物理基礎。這也是光強信號和電信號之間相互轉換的關鍵。也就是說，如果按照電子是否溢出材料表面原理分析的話，光電效應可以分為以下幾種方式。首先，外光電效應。這種物理現象實際上就是我們所說的光照射作用，電子從待照射物體表面溢出的現象稱為外光電效應。基于這種光電效應原理開發了光電管元件和光電倍增管等光電元件。其次，內光電效應。內光電效應指的就是，被照射物體內部的原子在光照射作用的影響下，釋放出電子。由于這些電子保留在被照射物體內并且沒有電子溢出物體表面，因此可以通過檢測物體的電阻的變化或組成電路的電動勢完成檢測。例如，光敏電阻，光電二極管等器件都是在內光電效應原理的基礎上發展起來的。

2.1外光電效應

外光電效應的原理，主要是在光電材料被光照射，且被照射材料表面所吸收的光照射能量達到特定閾值后，出現部分電子擺脫了材料原子約束溢出到外部空間的現象。根據愛因斯坦所研究的光電子效應的理論，光電子是以一種可移動的粒子流的形式出現的。在這其中光子能量為hv（h為普朗克常數，h=6.626×10^（-34）J·s，ν是光波頻率）。也就是說，根據這一公式就可以推算出光子能量與光波頻率之間存在著正比例的關系。如果光子的能量全部轉移至電子的話，那么就會出現電子能量增加的現象。另外，如果基于能量守恒定律分析mv2 = hv-w，其中電子質量為m，則電子逸出面的初始速度為v，逸出功為w。所以，通過對這一公式的分析后發現，如果材料不同的話，那么電子溢出的功率也不同，再加上每一種光電材料的入射光都有其相應的閾值頻率，所以只有在入射光頻率大于該閾值頻率時，才會出現電子溢出材料表面的現象，而這也就是傳感器檢測技術中常說的紅限。

2.2內光電效應

在半導體材料的價帶和導帶之間存在具有一定能量間隔的帶隙。常用的半導體材料的導電性與導體相比較而言，電子不會自發的躍到導帶上，然而，如果通過外部光激發等條件將能量提供給價帶，則價帶中的電子被激發到導帶中。存在半導體材料的導電性增加的現象。例如，如果入射光的能量hv大于eg時，則價帶中的電子將通過吸收入射光子中的能量而轉變為導帶中。并在原有的位置上出現一個大的空穴，雖然在這一過程中電子沒有出現溢出材料表面且形成光電子，然而，卻由于照射形成了電效應物理現象，這就是我們所說的內部光電效應。

3、光電傳感器應用分析

3.1光電傳感器在國防領域的應用

由于光電傳感器由光敏元件組成，具有高精度，高可靠性和出色的抗干擾能力。因此，光電傳感器已廣泛用于各種領域，例如水下探測，航空監測和熱輻射探測。此外，還有許多半導體光電子器件在軍事領域發揮著極其重要的作用。例如，由硫化鉛光敏電阻制成的紅外夜視裝置，紅外照相機等。

3.2光電傳感器的應用自動化生產

光電傳感器在工業自動化控制、自動線檢測等領域中的應用，不僅減輕了人力勞動的工作量，同時也促進了生產效率的穩步提升。一般應用中，光電傳感器檢測到的待測物體的物理信號被轉換為連續變化的光電流，并且進行產品的自動檢查以確保生產過程的順利進行。

3.3光電傳感器控災防災上的應用

光電傳感器檢測技術在火災防控、氣象、干旱和地震災害等方面的應用，主要是通過利用光電傳感器檢測技術詳細的記錄和檢測災害，以達到早發現早預防的目的，避免因為災害預防措施不到位而造成不必要的人員與財產損失。此外，由現場光電傳感器技術生產的光電測量儀器設備也可用于檢測物體溫度和透射率等。例如，通常用于防火的光電報警器是通過使用傳感器的溫度傳感特性來進行檢測，完成在溫度測量環境中測溫傳感頭輸出傳導至溫度傳感器的工作，以達到有效預防火災的目的。

3.4光電傳感器在環境監測中的應用

隨著國家環保要求的提高，光電傳感器在環境預警監測中的應用日益頻繁。例如，煙霧濁度連續檢測器的工作原理是，平行光源光線通過煙囪時送到光檢測接收器，轉化為隨濁度變化的電信號，在這一過程中，一旦經過電路輸出的濁度信號超出設定值的話，那么警示振蕩器就開始工作，然后發出相應的報警信號，從而達到監測環境的目的。為了提高監測質量，環境監測系統一般將多個光電傳感器組合在一起建立一個完整的光電信息系統，加上光電傳感器具有諸如長檢測距離，高分辨率和自動分析處理的各種優勢功能，適合進行環境變化情況的連續監測和分析。

3.5光電傳感器信息自動檢測方面

（1）位置偏移檢測。光電位移傳感器主要用于檢測帶型材料，能及時的找出錯位位置的信號，以便于工作人員及時的通過改變控制生產的參數，確保材料加工生產的順利進行。該檢測技術通過在印染，薄膜等領域的推廣和應用取得了顯著的成果。（2）高度檢測。高度檢測主要應用于對產品包裝高度有明確要求的生產線的檢測。這一技術的應用不僅確保了產品包裝外觀尺寸的標準和美觀，同時也達到了篩選不符合標準的產品包裝的目的，促進了產品包裝質量的有效提升。（3）色質檢測。根據光電色質檢測原理，例如對包裝材料進行檢驗，設定如果因為包裝質量不符合要求或者其他原因而造成物品出現變色現象，此時利用光電傳感器可以及時的檢測出，出現顏色偏差的物品，同時根據檢測信號排除變色物品，能確保產品包裝的質量符合生產要求。

結束語

總之，隨著科學技術的不斷發展和進步，光電傳感器已經被廣泛的應用于各個領域中。所以，相關部門必須在充分重視光電傳感器技術向智能化方向發展的同時，加大我國傳感器技術研究投入的力度，才能在促進我國傳感器技術核心競爭力穩步提升的基礎上，發揮出光電傳感器技術在我國社會經濟發展過程中的積極作用。

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作者簡介：朱偉，1982年10月，男，山東棗莊，講師，工程碩士。

（作者單位：棗莊科技職業學院）