光学传感器种类，光学传感器的应用及解决方案

很多朋友对光学传感器种类，光学传感器的应用及解决方案不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

光学传感器系统通常包括传感器、光源、光纤和测量装置；当相变发生时，传感器充当光电触发器。用于过程控制、医疗诊断、成像和遥感应用的光学传感器正经历着各种产品的快速发展，包括本文将要讨论的一些值得注意的部分。

当今有许多类型的光学传感器，包括基于激光、成像系统和/或光纤的传感器。光学传感器提供了重要的特征，例如电磁抗扰性、电绝缘、宽动态范围、多路复用能力以及紧凑性和便携性。

光学传感系统是测量电场、磁场和电流的理想选择。光纤传感器具有固有的介电特性；它们将传感器头与地电位电隔离，对电磁干扰不太敏感。几乎所有的电场和磁场应用光纤传感器都是通过光纤连接到一些其他材料上，其中光纤是用来监测材料的任何变化并施加电场和磁场，而不是测量实际物理和光学性质的变化。

光本身(如强度、偏振、相位、波长和光谱分布)。这对于电场来说是必须的，因为光纤的玻璃基质排除了Pockels效应，这种效应通过光学介质中恒定的或变化的电场产生双折射(基本上是双折射，当光通过各向异性材料时，光分解成两束光)。

典型应用现在让我们研究一些有代表性的光学传感器及其应用。

虽然许多光学传感器支持监控系统、生物监控和环境控制等应用，但其他传感器则基于小型、廉价、电池供电的电子微传感器设备。看看Avago的两个这样的光学传感器。第一个是ADNS-7550(图1)集成模制引线框密度推断协议(DIP)导航传感器。DIP技术以极低的能源成本和恒定的运行时间提供统计上可靠和精确的局部密度估计。

该传感器基于该公司的激光流技术，通过光学收集连续的表面图像(帧)并以数学方式确定运动的方向和幅度来测量位置的变化。ADNS-7550在单个封装中包含传感器和垂直腔面发射激光器(VCSEL)。与大多数氧化物基单模VCSEL相比，这种VCSEL在较宽的输出功率范围内保持单模工作，功耗明显低于led，用于光学导航应用。

该解决方案包括一个图像采集系统(IAS)，该系统通过透镜和照明系统采集微观表面图像。图像由数字信号处理器(DSP)处理，该处理器计算x和y的相对位移值。微控制器将数据转换为PS2、USB或RF信号，然后将其发送到主机PC或游戏控制台。图1:avagoads-7550在单个封装中包含一个传感器和一个VCSEL。

Avago的LaserStream技术是世界上第一个用于高性能导航的激光照明系统。当用于鼠标应用时，鼠标可以比基于LED的鼠标更精确地跟踪更光滑的表面。

功能包括宽工作电压：4.0至5.25 V，小尺寸，集成模制引线框架芯片板上封装，高达30 ips和8 g的高速运动检测，运动检测引脚输出，内部振荡器-无时钟输入，分辨率可选择400-、800-、1200-、1600-和2000-cpi。应用包括激光鼠标、光学轨迹球和集成模制引线框架输入设备。

相比之下，阿瓦戈ADNS-2700(图2)是一个紧凑的单芯片USB光学鼠标传感器，它是专为实现计算机鼠标中的非机械跟踪引擎而设计的。该传感器基于光学导航技术，包括图像采集系统(IAS)、数字信号处理器(DSP)和USB流输出。在这种传感器中，IAS通过调节透镜提供的透镜和照明系统获得微观表面图像。这些图像由DSP处理，以确定运动的方向和距离。

DSP产生x和y的相对位移值，转换成USB运动数据。它基于光学导航技术，通过光学获取连续的表面图像(帧)并以数学方式确定运动的方向和幅度来测量位置的变化。

该传感器采用8针光学封装，专为ADNS-5100-001微调镜头、ADNS LED装配夹和LED设计。这些组件共同提供了一个完整而紧凑的鼠标传感器。没有运动部件，不需要精确的光学对准，便于大批量组装。图2: ADNS-2700单芯片USB光电鼠标传感器。

输出格式为USB。该器件符合HID修订版1.11规范，并与USB修订版2.0兼容。传感器内部的帧速率发生变化，以实现跟踪和速度性能，而无需使用许多寄存器。默认分辨率指定为每英寸1，000个计数，最大运动速率为每秒30英寸。通过添加PC板、开关和Z轮、塑料外壳和电缆，您可以构建一个完整的鼠标。应用包括有线光学鼠标、轨迹球和集成输入设备。

光学传感器还用于测量环境光，并根据环境光的可用性和亮度控制LED背光LCD显示器的亮度，以实现节能和显示可视性。其中一个器件是ROHM的BH1603FVC模拟电流输出环境光传感器IC(图3)。图3:罗门BH 1603 FVC模拟电流输出环境光传感器。

BH1603FVC用于获取环境光数据，调节手机的LCD和键盘背光，以达到省电和提高可视性的目的。其他应用包括PDP电视、笔记本电脑、便携式游戏机、数码相机、数码摄像机、PDA、LCD监视器和显示器以及汽车导航系统。

功能包括3.0 x 1.6 mm的紧凑型表面贴装封装、非常接近人眼的光谱灵敏度、与亮度成比例的输出电流、2.4 V的最小电源电压、内置关断功能、3级可控输出电流增益、1.8 V逻辑输入接口和低灵敏度变化(15%)。

调整背光强度以补偿环境光水平的变化可以节省操作所选电子设备所需的总功率的50%或更多，从而显著改善通话时间并扩展设备的功能集。为了提供出色的性能，背光亮度控制必须在大范围的环境光条件和光源下以统一的方式进行。

距离测量传感器在许多应用中非常重要，包括无接触开关提供的节能。提供数字输出的一个单元是夏普GP2Y0Di10Z0F(图4)，由光电二极管、红外发光二极管和信号处理电路组成。由组成该单元的三个部分提供的三角测量最小化了反射率、环境温度和操作持续时间对距离检测的影响。

如果在特定距离内存在物体，传感器的输出电压将保持较高，因此传感器也可用于近程传感器应用。

图4:夏普GP2Y0D810Z0f测距传感器单元。RoHS兼容传感器的特性包括数字输出、100 mm的短检测距离、13.6 x 7 x 7.95 mm的薄封装尺寸、5 mA的电流消耗、27-6.2 V的电源电压以及日光耐受性。

光学距离测量传感器可用于各种工业、商业和研究应用中。它们通常通过使用可见或红外激光束将光点投射到目标上来工作，目标是待测量的表面。然后，通过诸如三角测量和改进的飞行时间来测量从光点回到光检测元件的距离。测距传感器的选择标准包括最大范围、灵敏度、目标反射率和镜面反射率、精度和分辨率、环境条件和采样率。

下一步是什么？太赫兹传感器

微纳结构和其他材料的最新发展，包括太赫兹(THz)辐射的新频段、更强的网络功能、小型化和低功耗，为光学传感器开辟了广泛的应用领域。太赫兹(10 ^ 12hz)的电磁波谱介于微波和红外之间。通常，松散地定义为从大约0.3THz(波长1mm)延伸到大约10THz(波长30m)。

THz频率域中的电磁辐射具有独特的性质，这使得它特别适合于从生物医学成像、国家安全和包装物品检测到遥感和光谱学的应用。一个独特的能力就是THz波可以穿透各种非导电材料。它们可以穿过衣服、纸张、纸板、木材、砖石、塑料和陶瓷，以便检查被包装物体的尺寸或化学成分，但它们不能穿透金属，在水中会强烈减弱。

半导体光电导在一种叫做“Grischkowsky天线”的装置中也可以用来探测THz脉冲；用于THz频率范围的偶极天线在绝缘半导体(通常是GaAs)上被图案化为传输线。天线由飞秒激光脉冲门控和开关。只有当激光脉冲在半导体中产生光载流子时，电流才会向太赫兹电场方向流动。通过扫描窄门激光脉冲和太赫兹脉冲之间的时间延迟，可以测量作为时间函数的太赫兹波电场。

这种探测器也被称为“光电导天线”，已用于时域光谱（TDS）。

以上知识分享希望能够帮助到大家！