Was Ist Ein Optische Sensoren?
Optische Sensoren sind Geräte, die mit Hilfe von Linsen sichtbares Licht, wie z. B. Sonnenlicht, und Infrarotstrahlen, die eine größere Wellenlänge als sichtbares Licht haben, auffangen und die Lichtinformationen in Bilddaten und andere Daten umwandeln. Licht hat Wellenlängen, und der Wellenlängenbereich, den Menschen direkt mit ihren Augen sehen können, ist sehr begrenzt und reicht von 380 nm bis 780 nm. Infrarotlicht liegt im Wellenlängenbereich oberhalb von 780 nm und kann vom Menschen nicht erkannt werden. Mit Optischen Sensoren kann Infrarotstrahlung jedoch erkannt und als elektronische Daten gespeichert werden. Dies bedeutet, dass sie problemlos in dunklen Bereichen eingesetzt werden können, in denen kein sichtbares Licht vorhanden ist.
Anwendungen Von Optischen Sensoren
Die Hauptanwendungen für Optische Sensoren sind Lichtempfänger zur Bilddatenerfassung in Digitalkameras, Überwachungskameras, Satelliten und automatischen Türen. Die einfachsten Optischen Sensoren sind Bewegungsmelder, die in automatischen Türen eingesetzt werden. Das Prinzip ist, dass sie nur erkennen, ob Licht auf eine Person trifft, und wenn das Licht von einer Person aufgefangen wird, öffnet oder schließt sich die Tür. Optische Sensoren hingegen, die z. B. in Digitalkameras verwendet werden, sind sehr hoch entwickelt und wandeln Licht in elektrische Signale um, um Daten zu erfassen. Sicherheitskameras sind auch für den Einsatz in der Dunkelheit gedacht und sind ein Beispiel für eine Anwendung, die die Vorteile der Erkennung von infrarotem Licht ausnutzt.
Prinzip Der Optischen Sensoren
Optische Sensoren sind Sensoren, die sich ein Phänomen zunutze machen, das als photoelektrischer Effekt bekannt ist. Der photoelektrische Effekt ist ein Phänomen, bei dem, wenn Licht auf ein Material gestrahlt wird, die Wechselwirkung zwischen Licht und Elektronen den Elektronen Lichtenergie zuführt, wodurch Elektronen von der Oberfläche des Materials emittiert werden. Ein optischer Sensor besteht in der Regel aus einem Lichtsender und einem Lichtempfänger. Wird das vom Lichtsender emittierte Licht vom Zielmaterial reflektiert oder blockiert, ändert sich die Lichtmenge, die den Lichtempfänger erreicht. Diese Änderung wird erkannt und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Da das Detektionsprinzip unterschiedlich ist, muss die Wahl je nach Anwendung getroffen werden.
- Durchlässiger Typ
Der Transmissionstyp ist eine Erfassungsmethode, bei der eine Infrarot-LED im Lichtsender und eine Fotodiode im Lichtempfänger installiert ist. Die Lichtblockade zwischen Sender und Empfänger wird erkannt, und es kann bestätigt werden, dass eine Person oder eine Substanz hindurchgegangen ist. - Reflektierender Typ
Beim reflektierenden Typ sind Lichtsender und -empfänger zu einer Einheit zusammengefasst. Licht wird auf die zu erkennende Substanz abgestrahlt, das reflektierte Licht wird empfangen und erkannt.
Arten Von Optischen Sensoren
Optische Sensoren können infrarotes und sichtbares Licht erfassen. Es gibt zwei Arten von Beobachtungsmethoden mit optischen Sensoren.
1. Sichtbare Und Nah-infrarot-fernerkundung
Die Fernerkundung im sichtbaren und nahen Infrarotbereich erfasst und beobachtet die reflektierten sichtbaren und nahen Infrarotstrahlen des Sonnenlichts, die auf Objekte auf dem Boden treffen. Durch die Untersuchung der Intensität der Lichtreflexion kann der Oberflächenzustand von Wäldern, Pflanzen, Flüssen, Seen und städtischen Gebieten untersucht werden. Diese Methode erfordert Sonnenlicht und kann daher nicht für nächtliche oder wolkenbedeckte Beobachtungen verwendet werden.
2. Thermische Infrarot-fernerkundung
Diese Methode beobachtet die von der Erdoberfläche ausgehende thermische Infrarotstrahlung, die durch das Sonnenlicht erwärmt wird. Da sie die Wärme beobachtet, können auch vulkanische Aktivitäten und Waldbrände überwacht werden. Mit dieser Methode können auch nachts Beobachtungen durchgeführt werden, wenn keine Wolken vorhanden sind.
Einsatz Von Optischen Sensoren Auf Satelliten
Satelliten sind mit optischen Sensoren zur Beobachtung ausgestattet. Optische Sensoren werden jedoch durch den Wasserdampf in der Atmosphäre beeinträchtigt, da sie zur Beurteilung der Situation Reflexionen nutzen. Um sich auf diesen Effekt und die Einstrahlungsbedingungen der Sonne einzustellen, werden sonnensynchrone, quasi-rekurrente Umlaufbahnen verwendet.
Meteorologische Satelliten, die die Atmosphäre mit hoher Auflösung in vertikaler Richtung beobachten, schätzen die vertikale Verteilung von Temperatur und Wasserdampfgehalt anhand von Absorptionskurven, die aus Temperatur- und Druckänderungen in verschiedenen Schichten der Atmosphäre gewonnen werden. Optische Methoden sind genauer und einfacher zu handhaben als mikrowellenbasierte Methoden, müssen jedoch in Kombination mit Mikrowelleninformationen betrachtet werden, da sie häufig durch Wolken beeinflusst werden.
Es gibt einen optischen Sensor namens Space Fourier Transform Spectrometer, der zur Bestimmung des Verhaltens von Ozon und Treibhausgasen eingesetzt wird. Dieses Instrument liefert Daten über Methan, Ozon, Stickoxide und Kohlenmonoxid, reicht aber noch nicht aus, um die Verteilung von Kohlendioxid zu analysieren, das ein Problem bei der globalen Erwärmung darstellt.
Mäuse Mit Optischen Sensoren
Optische Mäuse sind nicht nur erschwinglich, sondern auch einfacher zu bedienen als andere Arten von Mäusen, wie z. B. Laser-, blaue LED- und IR-Sensoren, da sie keinen Treiber für die Verwendung benötigen. Ein Nachteil ist, dass sie auf glänzenden Materialien und in regelmäßigen Mustern schlecht funktionieren, was die Erkennungsfähigkeit beeinträchtigt. Dieser Nachteil kann durch die Verwendung eines Mauspads behoben werden.