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什么是光照度传感器?光照度与光强度概念解读

发布时间:2021-03-16 点击量:149

光照度传感器是将光照度大小转换成电信号的一种传感器,输出数值计量单位为Lux。光照度变送器在多个行业中都有一定的应用,如农业大棚、大街上的路灯以及自动化气象站等环境的光照度监测。

从工作原理上讲,光照度传感器采用热点效应原理,这种传感器使用了对弱光性有较高反应的探测部件,这些感应原件就像相机的感光矩阵一样,内部有绕线电镀式多接点热电堆,其表面涂有高吸收率的黑色涂层,热接点在感应面上,而冷结点则位于机体内,冷热接点产生温差电势。在线性范围内,输出信号与太阳辐照度成正比。透过滤光片的可见光照射到进口光敏二极管,光敏二极管根据可见光照度大小转换成电信号,然后电信号会进入传感器的处理器系统,从而输出需要得到的二进制信号。

当然,光照度传感器还有很多种分类,有的分类甚至对上面介绍的结构进行了优化,尤其是为了减小温度的影响光照度传感器还应用了温度补偿线路,这样很大程度上提高了光照度传感器的灵敏度和探测能力。

“光照度”常会与“光强度”的概念混淆,让人分不清楚,那么光照度就是光强度吗?其实在光度学中是没有“光强”这样一个概念的。常用的光学量概念有发光强度、光照度、光出射度和光亮度。“光强”只是一个通俗的说法,很难说对应哪一个光度学概念。

以上所说的几个概念都有严格的物理定义:

发光强度:光源在单位立体角内发出的光通量,单位是坎德拉,即每球面度1流明。

光照度:被照明面单位面积上得到的光通量,单位是勒克斯,即每平方米1流明。

光出射度:光源单位面积上发出的光通量,单位与光照度相同。

光亮度:单位面积上沿法线方向的发光强度,或称单位面积在其法线方向上单位立体角内发出的光通量,单位是尼特,即每平方米每球面度1流明。

由于发光强度、光亮度与方向有关,容易推导出:各个方向上光亮度相同的光源其发光强度是方向的余弦函数,在法线方向上发光强度大,称为余弦辐射体,也叫朗伯光源。各个方向上发光强度都相等的光源其光亮度就是不等的。

这些光学量都用到光通量,光通量是与辐射能通量相对应的光学量,因为光是一种电磁辐射。不同波长的电磁波1瓦的辐射能通量所相当的光通量是不一样的,换算到光通量要考虑人眼的光谱灵敏度曲线,即人眼对不同波长同样的辐射能通量所感受到的光是不一样的,如红外光、微波、紫外光等人眼是看不见的,而400nm到760nm波长的可见光是人眼能看得见的。

在物理光学中也提到“光强”,是用麦克斯韦方程组解出光的电矢量,电场强度的平方就是物理光学中的光强,主要用于计算干涉、衍射效应得到的图形。

在光学各相关学科中光强度是一个比较含糊的概念,不同的分支有不同的说法,有的等同于发光强度,有的等同于光照度,有的等同于光亮度。