离⼦式烟雾传感器顾名思义和离⼦有关，传感器中存在⼀个电离室，其中有⼀个放射源（常为镅241）.在通常状态下该放射源会将空⽓电离产⽣正负离⼦。这些离⼦在电离室的两个极板间加上电压后会形成电流。当烟雾中的⼤颗粒经过时，会对离⼦流产⽣阻碍作⽤，进⽽减⼩电流。 电流的减⼩和烟雾浓度基本成正⽐关系。^[吴朋亮. ⼀种⽆线独⽴式光电感烟报警器的设计与实现[D].武汉邮电科学研究院,2019.]
虽然这放射源的辐射剂量是在可控范围内，没什么危害，但是好兄弟不想⽤这个，就算了。
半导体烟雾传感器半导体传感器的主要原理就是依靠材料了 以最为知名（就是⽹上⼀搜⼀⼤⽚⽂章全提的这玩意）的MQ-2传感器为例，其表⾯有在空⽓中电导率较低的⼆氧化锡(SnO2)材料，常态表现为⾼电阻的状态。当传感器所处的环境存在特定⽓体（可燃⽓体、烟雾等）时，传感器的电导率随其浓度增⼤⽽增⼤，在电路中反应为传感器的电阻减⼩。 具体的测量电路及后续系统咱们以后再说，今天就先看看这个原理，毕竟⽹上那么多⽂章都就提了个电阻减⼩。
SnO2在O空位的情况下，⾦属氧化物被还原，⼀些电⼦填充到导带的底部。氧化物薄膜的导电性与氧化物⽣长过程中所产⽣的氧空位有关，氧空位浓度越⾼，其导电性就越⾼。（更详细的内容可以学习半导体物理学、固体物理学） SnO2传感器的检测原理是⽓体吸附时敏感材料表⾯发⽣化学催化反应，进⽽导致氧化物的晶粒间传导受到阻碍。 ⽽当有⽓体被吸附在敏感材料表⾯时，离⼦的迁移就没那么容易，形成Sn^2+^与电⼦分布⾼度不对称的状况。^[薛妞⼦. ⼆氧化锡⽓体传感器表⾯改性及选择性的研究[D].武汉理⼯⼤学,2018.]
现在许多⾼校的课题组名⽈研究半导体传感器，当被测量变化的时候传感器的能带怎么变带隙怎么变，可实际上只是在材料灌⽔，希望这些研究能调整⼀下思路，孕育出有意义的⼯业化产品。
光电式烟雾传感器相⽐简单粗糙的半导体传感器⽽⾔，光电式的烟雾传感器就精巧的许多了。 它往往有发射器和接收器（⼀般是红外⼆极管加个光电⼆极管），然后通过烟雾⼤颗粒对发射器发出光线的散射影响接收器产出的信号，进⽽判断是否有烟雾。
⼀说到光电式，我们很容易就能想到两个基本的形态，对射和散射。
简单直接来讲的话就⽤两个波长对应的管⼦对着，烟雾经过的时候接受的光强肯定会发⽣变化，在⼀些⼤⾯积的烟雾检测中有⼀定的应⽤。 但是有烟和⽆烟的状况下光电⼆极管接收到的光强变化⾮常⼩。 测量⼀个⽐较⼤的数值发
⽣微⼩变化是很困难的，所有我们在测量⼀些电阻的微⼩变化时常常使⽤电桥来将其取出。 光学测量⾃有光学的办法，⽐如我们的散射⽅法。
如图所⽰，⼆极管并不相对，暗室中的光源并不能直接照射到接收器上。当烟雾离⼦进⼊到暗室中时，⼤量的⼤颗粒粒⼦会散射光源发出的光，使⼀部分光散射到光电⼆极管上，形成输出信号。这就是在为0的信号的基础上产⽣变化了。
⽬前市⾯上最常见的烟雾传感器叫做光迷宫式传感器，便是利⽤这种原理。
光迷宫为何物呢，就是边上的这对黑⾊⼀截⼀截的墙壁，光⽆法直接照射到暗室内，但是⽓体却能在缝隙处拐弯进⼊，进⽽影响光信号。 总之是实现透⽓不透光的⼀种结构。
散射⽅式散射⽅式主要有前向散射、垂直散射和后向散射三种 顾名思义当⼊射光和散射光的夹⾓⼤于 90°为前向散射迷宫，等于 90°为垂直散射迷宫，⼩于90°为后向散射迷宫
现有的传感器常常采⽤前向散射，散射⾓135°
简述⽕灾烟雾的散射
可以将烟雾颗粒视为插⼊均匀空⽓介质中的其他介质，利⽤电磁场理论描述烟雾颗粒对光的散射。
如图所⽰^[吴朋亮. ⼀种⽆线独⽴式光电感烟报警器的设计与实现[D].武汉邮电科学研究院,2019.]，⼊射波和出
射波应当满⾜
设
⼜有
满⾜Maxwell⽅程 边界条件为在颗粒边界上的点x以及指向外部的向量
有
在远场近似条件下(kr>>1)的解的形式为
其中A为垂直于径向的⽮量。 因
此在远场区域，散射场和⼊射场满⾜变换关系式
其中的矩阵S取决于烟雾颗粒的形状、介电常数、磁导率等物理性质，影响散射⾓和⽅位⾓。
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