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當(dāng)前位置:山東仁科測控技術(shù)有限公司>>技術(shù)文章>>什么是光照度傳感器?光照度與光強(qiáng)度概念解讀
光照度傳感器是將光照度大小轉(zhuǎn)換成電信號的一種傳感器,輸出數(shù)值計(jì)量單位為Lux。光照度變送器在多個(gè)行業(yè)中都有一定的應(yīng)用,如農(nóng)業(yè)大棚、大街上的路燈以及自動(dòng)化氣象站等環(huán)境的光照度監(jiān)測。
從工作原理上講,光照度傳感器采用熱點(diǎn)效應(yīng)原理,這種傳感器使用了對弱光性有較高反應(yīng)的探測部件,這些感應(yīng)原件就像相機(jī)的感光矩陣一樣,內(nèi)部有繞線電鍍式多接點(diǎn)熱電堆,其表面涂有高吸收率的黑色涂層,熱接點(diǎn)在感應(yīng)面上,而冷結(jié)點(diǎn)則位于機(jī)體內(nèi),冷熱接點(diǎn)產(chǎn)生溫差電勢。在線性范圍內(nèi),輸出信號與太陽輻照度成正比。透過濾光片的可見光照射到進(jìn)口光敏二極管,光敏二極管根據(jù)可見光照度大小轉(zhuǎn)換成電信號,然后電信號會進(jìn)入傳感器的處理器系統(tǒng),從而輸出需要得到的二進(jìn)制信號。
當(dāng)然,光照度傳感器還有很多種分類,有的分類甚至對上面介紹的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,尤其是為了減小溫度的影響光照度傳感器還應(yīng)用了溫度補(bǔ)償線路,這樣很大程度上提高了光照度傳感器的靈敏度和探測能力。
“光照度”常會與“光強(qiáng)度”的概念混淆,讓人分不清楚,那么光照度就是光強(qiáng)度嗎?其實(shí)在光度學(xué)中是沒有“光強(qiáng)”這樣一個(gè)概念的。常用的光學(xué)量概念有發(fā)光強(qiáng)度、光照度、光出射度和光亮度。“光強(qiáng)”只是一個(gè)通俗的說法,很難說對應(yīng)哪一個(gè)光度學(xué)概念。
以上所說的幾個(gè)概念都有嚴(yán)格的物理定義:
發(fā)光強(qiáng)度:光源在單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量,單位是坎德拉,即每球面度1流明。
光照度:被照明面單位面積上得到的光通量,單位是勒克斯,即每平方米1流明。
光出射度:光源單位面積上發(fā)出的光通量,單位與光照度相同。
光亮度:單位面積上沿法線方向的發(fā)光強(qiáng)度,或稱單位面積在其法線方向上單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量,單位是尼特,即每平方米每球面度1流明。
由于發(fā)光強(qiáng)度、光亮度與方向有關(guān),容易推導(dǎo)出:各個(gè)方向上光亮度相同的光源其發(fā)光強(qiáng)度是方向的余弦函數(shù),在法線方向上發(fā)光強(qiáng)度大,稱為余弦輻射體,也叫朗伯光源。各個(gè)方向上發(fā)光強(qiáng)度都相等的光源其光亮度就是不等的。
這些光學(xué)量都用到光通量,光通量是與輻射能通量相對應(yīng)的光學(xué)量,因?yàn)楣馐且环N電磁輻射。不同波長的電磁波1瓦的輻射能通量所相當(dāng)?shù)墓馔渴遣灰粯拥模瑩Q算到光通量要考慮人眼的光譜靈敏度曲線,即人眼對不同波長同樣的輻射能通量所感受到的光是不一樣的,如紅外光、微波、紫外光等人眼是看不見的,而400nm到760nm波長的可見光是人眼能看得見的。
在物理光學(xué)中也提到“光強(qiáng)”,是用麥克斯韋方程組解出光的電矢量,電場強(qiáng)度的平方就是物理光學(xué)中的光強(qiáng),主要用于計(jì)算干涉、衍射效應(yīng)得到的圖形。
在光學(xué)各相關(guān)學(xué)科中光強(qiáng)度是一個(gè)比較含糊的概念,不同的分支有不同的說法,有的等同于發(fā)光強(qiáng)度,有的等同于光照度,有的等同于光亮度。
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