8[1].2光敏传感器

光敏传感器的原理及应用概述光敏传感器是一种能够感知、测量光线强度的设备，通过光敏元件将光信号转化为电信号，从而实现对光的检测和测量。

本文将介绍光敏传感器的原理、分类以及其在不同领域的应用。

光敏传感器的原理光敏传感器的原理是基于光敏效应，即某些材料在受到光照射时会产生电信号。

以下是常见的光敏传感器原理：1.光电效应：基于光子将电子从固体材料中解离出来的现象。

光电效应包括外光电效应和内光电效应两种形式，分别应用于光电导、光电二极管等光敏传感器中。

2.光致电导效应：当光照射到某些半导体材料中时，会产生电导率变化。

此原理常应用于光致电导传感器中。

3.光敏材料的电阻变化：某些光敏材料在受到光照射时，其电阻值会发生变化。

基于该原理的光敏传感器常被用于光敏电阻或光敏电阻器件。

4.光伏效应：某些半导体材料在光照射下会产生电压或电流变化。

光伏效应广泛应用于太阳能电池等光伏元件。

光敏传感器的分类根据不同的原理和应用，光敏传感器可以分为以下几类：1.光敏电阻（Photoresistor）：光照射导致电阻值变化，常用于光控开关、光敏灯等设备。

2.光敏二极管（Photodiode）：光照射产生电流，用于光通信、遥控等应用。

3.光敏三极管（Phototransistor）：光照射产生电流放大效应，常用于光电传感器、光电开关等设备。

4.光敏电容（Photo Capacitor）：光照射改变电容值，常用于光敏触摸屏、光敏开关等。

5.光敏电阻器（Photoconductive Cell）：光照射降低电阻值，常用于曝光控制、自动调光等应用。

6.光敏四极管（Photo Quad）：光照射引发正向信号，常用于光电传感器、图像捕捉等。

光敏传感器的应用领域光敏传感器广泛应用于以下领域：自动化控制•工业自动化：用于光电开关、光电传感器等设备，实现对物体的检测、计数、位置判断等。

•家居自动化：用于照明控制、智能窗帘、安防系统等，实现对环境的感知和控制。

光敏传感器工作原理一、引言光敏传感器是一种能够将光信号转化为电信号的传感器，广泛应用于光电自动控制、光电通讯、安防监控等领域。

本文将介绍光敏传感器的工作原理。

二、光敏传感器分类根据其工作原理和材料，光敏传感器可分为以下几类：1. 光电导型：利用半导体材料在光照下产生载流子的特性进行测量。

2. 光电二极管型：利用PN结在光照下产生电压的特性进行测量。

3. 光敏电阻型：利用半导体材料在光照下改变电阻值的特性进行测量。

4. 光敏场效应管型：利用场效应管中栅极-漏极间阻抗在光照下改变的特性进行测量。

三、主要参数对于不同类型的光敏传感器，其主要参数也有所不同。

以下是常见的几个参数：1. 值灵敏度：单位面积内接收到单位时间内入射辐射能量所产生的响应。

2. 响应时间：从信号输入到输出响应达到稳定值所需的时间。

3. 暗电流：在没有光照的情况下，传感器输出的电流或电压。

4. 噪声等级：传感器输出信号中非期望信号所占比例的大小。

5. 波长响应范围：传感器能够接收到的光波长范围。

四、光敏传感器工作原理1. 光电导型光电导型传感器通常采用硒化铟、硒化铜等半导体材料。

在光照下，材料中的原子被激发，产生自由电子和空穴。

这些载流子在外加电场的作用下运动，形成一个电流。

因此，可以通过测量这个电流来确定光照强度。

2. 光电二极管型光电二极管型传感器通常采用硅、锗等材料制成PN结。

在光照下，PN结中受到激发的载流子会被分离到两侧，在外加反向偏压作用下形成一个电压信号。

因此，可以通过测量这个电压来确定光照强度。

3. 光敏电阻型光敏电阻型传感器通常采用硫化镉、碲化镉等材料。

在光照下，材料中的电子被激发，跃迁到导带中形成自由电子，同时留下空穴。

这些载流子的数量会影响材料的电阻值，因此可以通过测量电阻值来确定光照强度。

4. 光敏场效应管型光敏场效应管型传感器通常采用硅、氮化硅等材料制成场效应管。

在光照下，栅极-漏极间阻抗会发生变化，从而影响输出信号。

一、选择题1．传感器已广泛应用于日常生活。

下列传感器能够将力学量转换为电学量的是（）A．应变片B．干簧管C．热敏电阻D．霍尔元件A解析：AA．应变片是在外力的作用下产生机械形变，其电阻发生相应变化，从而将力学量转换为电学量。

A正确；B．干簧管是将磁学量转化为电学量，B错误；C．热敏电阻是将温度转化为电学量，C错误；D．霍尔元件是将磁学量转化为电学量，D错误。

故选A。

2．抗击新型冠状病毒期间，由于无法外出，某同学在家利用所学物理知识设计能显示拉力大小的电子健身器材，如图所示是原理图。

轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计），弹簧劲度系数为100N/cm。

定值电阻R0=5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1=25Ω，电源输出电压恒为U=3V，理想电流表的量程为0～0.6A。

当拉环不受力时，滑片P位于a端。

下列关于这个电路的说法正确的是（）A．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0AB．当拉力为400N时，电流表指针指在0.3A处C．当拉力为400N时，电流表指针指在0.5A处D ．该健身器材能测量力的范围是0～400N B解析：B当拉环不受力时，滑片P 在a 端，由欧姆定律得I =01U R R +=0.1A 故A 错误；BC ．拉力为400N 时，由F =k Δx ，则Δx =4cm对应的电阻为R aP =20Ω，R 1接入电路的电阻R Pb =5Ω，由欧姆定律得I ′=0pbU R R +=0.3A 故B 正确，C 错误；D ．在P 移动到b 点时Δx ′=5cm ，由F =k Δx ，拉力最大F =500N故D 错误。

故选B 。

3．下列说法正确的是（ ）A ．穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生B ．只要导体相对磁场运动，导体中一定会产生感应电流C ．话筒是一种能够将电信号转换为声音信号的传感器D ．热敏电阻能把热量这个热学量转换为电阻这个电学量A解析：AA ．穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生，选项A 正确；B ．只有当闭合电路的部分导体切割磁感线运动时，导体中才会产生感应电流，选项B 错误；C ．话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器，选项C 错误；D ．热敏电阻是由半导体制成的，电阻随温度的升高而减小；从而把温度这个热学量转换为电阻这个电学量；故D 错误；故选A 。

光敏传感器中最简单的电子器件是光敏电阻，它能感应光线的明暗变化，输出微弱的电信号，通过简单电子线路放大处理，可以控制LED 灯具的自动开关。

因此在自动控制、家用电器中得到广泛的应用，对于远程的照明灯具，例如：在电视机中作亮度自动调节，照相机种作自动曝光；另外，在路灯、航标等自动控制电路、卷带自停装置及防盗报警装置中等。

光敏传感器主要应用于太阳能草坪灯、光控小夜灯、照相机、监控器、光控玩具、声光控开关、摄像头、防盗钱包、光控音乐盒、生日音乐蜡烛、音乐杯、人体感应灯、人体感应开关等电子产品光自动控制领域。

光敏传感器实验简介8.1讯方公司传感器实验2 1、通过该实验项目，学生能够了解光敏传感器的硬件电路和工作原理；2、通过该实验项目，学生能够学会编写光敏传感器的程序。

1、编写一个读取光敏传感器输出电平信号的程序；2、将光检测状态做简单的处理显示，正常无光状态为0，检测到光的状态为1；3、用按键KEY1控制ZIGBEEN是否发送数据。

8.4.1硬件部分1、ZIGBEE调试底板一个；图8-1 ZIGBEE调试底板2、20PIN转接线一条和带USB的J-Link仿真器一个；图8-2 J-Link仿真器实验内容8.3实验目的8.2实验设备8.4电源开关电源传感器C端口指示灯 2J-LINK接口ZigBee_DEBUG复位键节点按键拨码开关ZigBe按键红外发射指示灯1ZigBee复位键可调电阻传感器A端口传感器B端口方口USB线，另一端连接电上电指示灯20PIN转接线，另一端接转接板实验八 传感器之光敏篇33、转接板一个；图 8-3 转接板4、9~12V 电源适配器2个；图8-4 电源适配器5、带普通USB 线的ZIGBEE 仿真器一个；图8-5 ZIGBEE 仿真器普通USB 线10PIN 转接线20PIN 转接线接口10PIN 转接线接口串口接口电源（上）和状态指示灯讯方公司 传感器实验4 6、智能网关一台；图8-6 智能网关7、ZIGBEE 模块两个；图 8-7 ZIGBEE 模块7、光敏传感器一个；图 8-8 光敏传感器ZigBee 模块组合接口电源及开关开关按钮显示屏SD 卡USB 下载数据线+5V 输入 TTL 信号输出 GND 输入输出信号指示灯，低有效光敏感应探头模拟信号输出灵敏度调节旋钮，顺时针增大实验八 传感器之光敏篇58、10PIN 转接线和传感器连接线各一条。

光敏传感器工作原理
光敏传感器是一种能够感知光线强度或光线频率的装置。

它的工作原理基于光电效应，即光线与物质发生相互作用产生电子。

光敏传感器通常由两部分组成：光敏元件和信号转换电路。

光敏元件是传感器的核心部分，其中最常见的一种是光敏电阻。

在光照射下，光敏电阻的电阻值会发生变化。

当光照强度增加时，电阻值会减小；当光照强度减小时，电阻值会增加。

信号转换电路将光敏元件输出的电阻值变化转换成电压或电流信号，以便进一步处理和使用。

这个电路通常包括一个电压源和一个电压比较器。

通过比较光敏元件输出的电阻值和一个参考电阻值，电压比较器可以产生一个与光照强度相关的电压信号。

当光敏传感器检测到光线时，光敏元件会产生相应的电阻值变化，经过信号转换电路转换后，输出一个与光照强度相关的电压信号。

这个信号可以被连接的设备用来做进一步的控制或计算，例如调整照明亮度或记录光照强度的变化。

总结来说，光敏传感器通过利用光电效应，将光照强度转换为电阻值的变化，通过信号转换电路将这种变化转换为与光照强度相关的电压信号。

这样，光敏传感器可以用来感知光线的强弱，从而实现对光照的控制和监测。

实验光敏传感器光电特性的研究光敏传感器是将光信号转换为电信号的传感器，也称为光电式传感器，它可用于检测直接引起光强度变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成份分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其它非电量，如零件直径、表面粗糙度、位移、速度、加速度及物体形状、工作状态识别等。

光敏传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因而在工业自动控制及智能机器人中得到广泛应用。

光敏传感器的物理基础是光电效应，即光敏材料的电学特性等因受到光的照射而发生变化。

光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类。

外光电效应是指在光照射下，电子逸出物体表面的外发射的现象，也称光电发射效应，基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。

内光电效应是指入射的光强改变物质导电率的物理现象，称为光电导效应。

大多数光电控制应用的传感器，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等都是内光电效应类传感器。

近年来新的光敏器件不断涌现，如：具有高速响应和放大功能的APD雪崩式光电二极管，半导体光敏传感器、光电闸流晶体管、光导摄像管、CCD图像传感器等，为光电传感器的应用开创了新的一页。

本实验主要是研究光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管四种光敏传感器的基本特性以及光纤传感器基本特性和光纤通讯基本原理。

【实验目的】1.了解光敏电阻的基本特性，测出它的伏安特性曲线和光照特性曲线；2.了解光敏二极管的基本特性，测出它的伏安特性和光照特性曲线。

【实验仪器】1. 直流恒压源DH-VC32. DH-CGOP光敏传感器实验仪,其中包括：光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池、暗箱（九孔板实验箱）、点光源（灯泡）、短接桥、导线3. 数字万用表4. 电阻箱具体仪器情况如图1：【重要提示】1. 为了避免自然光对实验的影响，所有实验在电路连接好进行测量时必须将实验箱盖严。

2. 万用表直流电压档联接方法：红表笔接“VΩ”端，黑表笔接“COM”端。