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광센서

광센서(Optical Sensor)란?

"Sense"는 『느낀다』,『지각한다』 등의 의미를 갖는 라틴어에서 온 말이며 원래는 인간의 감각 작용을 가르치고 있다.

여기서는 온도, 빛, 소리, 압력, 속도, 거리, 산도 등의 물리 화학량을 전압, 전류, 전기저항, 전기용량 등의 전기량으로 바꾸어 주는 장치를 센서(Sensor)라 한다. 외부 신호는 센서에 의해 전기적 신호로 바뀌게 되고 이는 구성된 시스템의 입력이 되며, 시스템은 이 입력에 의한 출력을 만들어 내게 된다. 이 출력은 다시 여러 가지 장치들에 의해 환경에 영향을 미치는 물리량으로 바뀌게 된다.

인간의 5감(시각, 후각, 청각, 미각, 촉각)을 대신하여 대상 물질의 에너지 신호, 혹은 정보량을 검출 물리적, 전기적, 기계적 신호로 나타내기 위한 검지 장치이다. 즉 대상물이 어떤 정보를 가지고 있는가를 검지하는 장치를 말한다. 이러한 Sensor는 그 사용 용도에 따라 힘 센서, 온도 센서, 거리 온도 센서, 광센서, 가스, 습도 센서, 기타 응용 센서 등으로 구분된다.



센서(Sensor)의 정의
센서라는 것은 인간의 오감(시각, 청각, 촉각, 후각, 미각)을 대신해 대상의 물리량을 정량적으로 계측해 주므로 인간의 5감에서도 느낄 수 없는 현상(물리량)을 검출하는 장치라 말할 수 있다 측정 대상의 물리량이나 화학량을 선택적으로 포착하여 유용한 신호(주로 전기적 신호)로 변환, 출력하는 장치이다. 그러나 아직도 센서란 낱말의 개념이 명확하게 정의되어 있다고 할 수 없다. 왜냐하면 학자에 따라서, 분야에 따라서, 사용자에 따라서 약간씩 그 개념의 차이를 나타내고 있는데 이것은 센서 기술이 수요 지향적으로 성장해 왔고, 그 특성이 아주 학제적이고 복합 기술적이기 때문이다. 센서를 좁게 보느냐, 넓게 보느냐에 따라서 그 개념적 차이가 상당히 클 수 있기 때문이다.
트렌스듀서와 센서
트렌스듀서 : 물리, 화학량을 전기신호로 변환 하거나 또는 에너지로 변환하는 장치 일반적으로 원초적 정보가 센서에 의하여 채취되고 입력 트랜스듀서(Input transducer)에 의하여 전기적 신호로 변환, 출력하는 장치를 센서라고 하는 것이다.
센서의 기능과 구비요건
우수한 감도(Sensitivity), 선택도(Selectivity), 안정도(Stability) 및 복귀도(Reversibility)를 갖추어야 한다. 이외에도 다양한 부대요건을 구비해야 한다.

▣ 광(전자파의 일종)이란?
눈에 보이지 않는 짧은 파장의 자외선, 긴 파장의 적외선. 눈에 보이는 가시광선, X선과 같이 투과도가 높은 방사선 등이 있다.

광센서 => 수광부(검출소자), 발광부(광원)
1) 광전자 방출형 센서
원리 : 빛의 진동수가 어떤 한계 진동수보다 커지면 금속으로 전자가 방출되는 광전자 방출효과(photoemissive effect)를 이용

광전관 : 광전자를 방출하는 음극 + 광전자를 흡수하는 양극 구조 저감도, 양호한 선형성(입사광-전류), 고속 응답성

광전자 증배관 : 광전관+2차 증배기 감도 증가 고감도 + 고속 응답성 분석기기, 의료용기기, 촬상관 응용 등
2) 광도전형 센서
원리 : 빛이 조사되면 물질의 도전율이 증가되는 광도전 효과 (photoconductive effect)를 이용

특징 : 응답 속도가 느림. 가시광선 이상의 적외선 검출에 이용

CdS 광도전셀 : 광도전체로 CdS, CdSe를 사용하는 센서 고감도, 소형, 저가격, 가시광선 민감, 저속 응답성 카메라의 노출계, 가로등 자동점멸기 등

PbS 광도전셀 : 광도전체로 PbS, PbSe를 사용하는 센서(적외선 민감)
3) 접합형 센서
원리 : p형 /n형 반도체 접합 p형(-), n형(+) 전하, 공픽영역발생 빛 조사 광자가 반도체 전자를 활성화, p형 전자가 n형 이동, 입사광에 비례하여 기전력 발생

포토다이오드 : 희망하는 파장대의 빛 응답을 위한 반도체 재료 변화 자외선 ~ 근적외선 영역 사용, 응답시간은 수십 sec-n sec 저감도 광통신의 검출소자, 리모콘, 노출계 등
빛의 파장과 영역




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