定义
基于光学原理的传感器，或光传感器。
术语光学传感器可能意味着两种不同的东西：
- 有用于光的传感器，本质上是感测光功率或强度等特性。
- 其他设备正在感测非光学特性，如力、位移和倾斜、应变、温度、化学或电特性，并以某种方式为此目的使用光。
光传感器
光的各种特性可以通过某些类型的光学传感器来解决：
- 在大多数情况下，会感测光功率或强度。 为此，人们经常使用光电二极管或其他类型的光电探测器。 然而，有时人们使用热探测器，其中将光辐射转换为热量并测量由此产生的温度升高，通常使用电子手段。 功率或强度传感器可以集成到光功率计和光功率监视器等测量仪器中。
- 在某些应用中，需要感知光束的空间位置。 为此，有不同类型的位置敏感探测器，其中一些具有非常高的空间分辨率。
- 其他光学传感器可以测试光束或漫射光的其他特性，例如关于偏振或光谱。
利用光的传感器
在本节中，将解释基于涉及使用光的测量原理测量非光学特性的传感器。
与竞争技术相比，光学传感器具有明显的优势，例如在极端条件下的性能或可用性方面。
这种传感器正在与其他传感器技术竞争，例如基于纯电子手段的传感器技术。 与这些相比，光学传感器通常更昂贵，但由于特定优势，可能更可取。 例如，对于特定恶劣环境中表现出复杂方面的传感应用，例如强电场、无线电波或极端温度，具有相对坚固且不导电的传感器元件（例如光纤）可能是有利的，可能包含光纤布拉格光栅。 这种类型的传感器可以在不产生绝缘问题或爆炸危险的情况下工作，需要在不方便的位置供电或受到周围某些干扰的过度影响。 另一方面是有时卓越的性能，例如可以测量机械应变的极高分辨率，特别是在干涉传感器的情况下。
在某些情况下，人们使用连接一个或多个外部光学传感器的光学传感仪器。 例如，可以在长光纤中加入多个甚至多个光纤布拉格光栅，或者沿整个光纤长度使用一种分布式传感。 一种可能的测量原理是利用光的有限速度，从脉冲信号的到达时间推断位置。 这种分布式传感器系统也比基于长链电子传感器元件的系统更经济，需要许多电缆或复杂的电子总线系统。
在下文中，我们将讨论最常见的光学传感器类型（按测量数量分组），而不努力生成任何接近传感器技术的完整概述的内容，因为这是一个巨大的领域。
存在传感器
基于光栅原理的传感器通常用于检测人员或其他物体的存在。 在这里，人们将光束（例如来自红外激光二极管的激光束）通过某个区域并检测到达的光束，例如可能被进入该区域的人阻挡。
同样，光学传感器可以利用散射光或发射的热辐射。
用于机械量的光学传感器
用于应变、位移、倾斜、旋转、力和加速度的光纤传感器已经变得非常普遍，并且可以具有惊人的性能数据。
各种光学传感器可用于测量和监控机械量，如力、位移和倾斜（= 旋转位置变化）和应变。 它们可以基于非常不同的测量原理。 例如，使用各种干涉仪可以非常精确地监测位置变化，这可以通过体光学器件或光纤来实现。 相同的原理可用于测量机械力，因为这些力可以很容易地转换为位移，使用某些机械部件的弹性变形。 同样，加速度可以通过例如测试质量的相对运动或通过惯性力来测量。 此外，还有各种感测振动的方法，部分具有高时间分辨率和灵敏度。 对于感应旋转，有光学陀螺仪，例如基于环形激光器的陀螺仪，其灵敏度可能非常灵敏。
其中许多设备以光纤传感器的形式实现 - 通常但不总是使用光纤布拉格光栅。 通常，这种传感器对温度变化也很敏感，但有多种方法可以分离这种影响;事实上，有许多传感器可以同时测量应变和温度。 一种常用的技术是利用两个相同的光纤布拉格光栅，其中两个光栅暴露在相同的温度下，但只有一个暴露在一定的应变下。 有关更多详细信息，请参阅有关光纤传感器的文章。
光学温度传感器
光学温度传感器最常用的技术可能是基于光纤布拉格光栅。 在这里，这种光栅的窄反射峰具有显着取决于温度的峰值波长。 如果通过合适的包装避免这种机械影响，它也会受到应变的影响，这不是问题。
有关更多详细信息，请参阅有关光纤传感器的文章。
火灾和烟雾传感器
火灾可以通过不同的方式检测：
- 人们可以用某种温度传感器来感知由此产生的温度升高，见上文。
- 可以用一种红外探测器测量产生的热辐射（热辐射，红外光）。
- 人们可以检测到产生的烟雾。 在家庭中已经变得非常普遍，例如，使用光学烟雾报警器，检测由小型发光二极管（LED）产生的光的散射;该光可能会散射到附近的光电探测器，该光电探测器的安装使得没有烟雾，产生的光无法到达它。 通常，光源不会连续工作，例如每30秒仅运行一次，如果检测到烟雾，就会产生响亮的警报信号，以便人们受到惊吓，并有望及时逃离和/或采取对策。 由于正常监控模式下的低耗电量，紧凑型电池可以使用数年。
化学传感器
化学传感器可以对某种物质的浓度或某些化学参数（如pH值）做出反应，指示酸度。 已经开发出可用于此类目的的各种类型的光学传感器。 它们可以基于非常不同的操作原理：
- 感兴趣的量可能会改变物质的折射率或光吸收，可以用光监测。 在这里，可能需要与波长相关的测量;例如，在比色传感器中就是这样做的。
- 在其他情况下，某些化学物质会发出荧光（通常以受控方式用某些入射探针光激发），这些荧光可能会被灵敏地检测到 - 甚至可能具有很高的空间分辨率。
- 通常，某种探针光与化学样品相互作用，例如与穿过测量单元的自由空间光束相互作用，或者与来自一种波导的消逝光与周围介质的非常局部的接触。
- 某些试剂可能会被某些化学物质吸引，通过测量该试剂的光学效应，可以推断出其他化学物质的浓度。
- 化学传感也可以通过激光雷达技术在很远的距离上完成，例如，在地球大气层中高处的位置。
电磁量传感器
有多种方法可以用光学手段监测电量。 例如，某些晶体材料的折射率线性取决于施加的电场强度。 这种电光效应可用于电光采样，例如在某些电子芯片的研究中。
同样，人们可以利用法拉第效应来处理磁场的光学传感器。 由于磁场通常由电流产生，因此也可用于制造电流传感器，例如用于在恶劣的高压环境中测量电流，例如超高压输电系统，包括地下电缆。
