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)值計量單位為lux。光照度變送器在多個行業(yè)中都有一定的應用,如農(nóng)業(yè)大棚、大街上的路燈以及自動化氣象站等環(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效應原理,這種傳感器使用了對弱光性有較高反應的探測部件,這些感應原件就像相機的感光矩陣一樣,內(nèi)部有繞線電鍍式多接點熱電堆,其表面涂有高吸收率的黑色涂層,熱接點在感應面上,而冷結(jié)點則位于機體內(nèi),冷熱接點產(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,然后電信號會進入傳感器的處理器系統(tǒng),從而輸出需要得到的二進制信號。
當然,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用了溫度補償線路,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“光強度”的概念混淆,讓人分不清楚,那么光照度就是光強度嗎?其實在光度學中是沒有“光強”這樣一個概念的。常用的光學量概念有發(fā)光強度、光照度、光出射度和光亮度。“光強”只是一個通俗的說法,很難說對應哪一個光度學概念。
以上所說的幾個概念都有嚴格的物理定義:
發(fā)光強度: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)光強度、光亮度與方向有關,容易推導出:各個方向上光亮度相同的光源其發(fā)光強度是方向的余弦函數(shù),在法線方向上發(fā)光強度大,稱為余弦輻射體,也叫朗伯光源。各個方向上發(fā)光強度都相等的光源其光亮度就是不等的。
這些光學量都用到光通量,光通量是與輻射能通量相對應的光學量,因為光是一種電磁輻射。不同波長的電磁波1瓦的輻射能通量所相當?shù)墓馔渴遣灰粯拥?,換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。
在物理光學中也提到“光強”,是用麥克斯韋方程組解出光的電矢量,電場強度的平方就是物理光學中的光強,主要用于計算干涉、衍射效應得到的圖形。
在光學各相關學科中光強度是一個比較含糊的概念,不同的分支有不同的說法,有的等同于發(fā)光強度,有的等同于光照度,有的等同于光亮度。