[PLC技術(shù)]傳感器選用原則

1、現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及測量 環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測量時(shí)首先要解決的問題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設(shè)備也就可以確定了。測量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。 1)根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型 要進(jìn)行個(gè)具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大??；被測位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式

2、還是非接觸式；信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。 在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。 2)靈敏度的選擇 通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測量變化對應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡員減少從外界引入的廠擾信號(hào)。 傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應(yīng) 選擇其它方向

3、靈敏度小的傳感器；如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。 3)頻率響應(yīng)特性 傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。 傳感器的頻率響應(yīng)高，可測的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械  系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號(hào)的頻率較低。 在動(dòng)態(tài)測量中，應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過火的誤差 4)線性范圍 傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能

4、保證一定的測量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。 但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對的線性，其線性度也是相對的。當(dāng)所要求測量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會(huì)給測量帶來極大的方便。 5)穩(wěn)定性 傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長期穩(wěn)定 性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的 穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。 在選擇傳感器之前，應(yīng)對其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。傳感器的穩(wěn)定

5、性有定量指標(biāo)，在超過使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。 在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長時(shí)間的考驗(yàn)。 6)精度 精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測量系統(tǒng)測量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比 較便宜和簡單的傳感器。如果測量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精

6、度等級能滿足要求的傳感器。 對某些特殊使用場合，無法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感 器的性能應(yīng)滿足使用要求光電傳感器基礎(chǔ)知識(shí)及術(shù)語光電傳感器是一種小型電子設(shè)備，它可以檢測出其接收到的光強(qiáng)的變化。早期的用來檢測物體有無的光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設(shè)備，發(fā)射器帶一個(gè)校準(zhǔn)鏡頭，將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個(gè)真空管放大器上。在金屬圓筒內(nèi)有一個(gè)小的白熾燈做為光源。這些小而堅(jiān)固的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器的雛形。LED（發(fā)光二極管）發(fā)光二極管最早出現(xiàn)在19世紀(jì)60年代，現(xiàn)在我們可以經(jīng)常在電氣和電子設(shè)備上看到這些二極管做為指示燈來用。LED就是一種半導(dǎo)體元件，

7、其電氣性能與普通二極管相同，不同之處在于當(dāng)給LED通電流時(shí)，它會(huì)發(fā)光。由于LED是固態(tài)的，所以它能延長傳感器的使用壽命。因而使用LED的光電傳感器能被做得更小，且比白熾燈傳感器更可靠。不象白熾燈那樣，LED抗震動(dòng)抗沖擊，并且沒有燈絲。另外，LED所發(fā)出的光能只相當(dāng)于同尺寸白熾燈所產(chǎn)生光能的一部分。（激光二極管除外，它與普通LED的原理相同，但能產(chǎn)生幾倍的光能，并能達(dá)到更遠(yuǎn)的檢測距離）。LED能發(fā)射人眼看不到的紅外光，也能發(fā)射可見的綠光、黃光、紅光、藍(lán)光、藍(lán)綠光或白光。經(jīng)調(diào)制的LED傳感器1970年，人們發(fā)現(xiàn)LED還有一個(gè)比壽命長更好的優(yōu)點(diǎn)，就是它能夠以非?？斓乃俣葋黹_關(guān)，開關(guān)速度可達(dá)到KHz。

8、將接收器的放大器調(diào)制到發(fā)射器的調(diào)制頻率，那么它就只能對以此頻率振動(dòng)的光信號(hào)進(jìn)行放大。我們可以將光波的調(diào)制比喻成無線電波的傳送和接收。將收音機(jī)調(diào)到某臺(tái)，就可以忽略其他的無線電波信號(hào)。經(jīng)過調(diào)制的LED發(fā)射器就類似于無線電波發(fā)射器，其接收器就相當(dāng)于收音機(jī)。人們常常有一個(gè)誤解：認(rèn)為由于紅外光LED發(fā)出的紅外光是看不到的，那么紅外光的能量肯定會(huì)很強(qiáng)。經(jīng)過調(diào)制的光電傳感器的能量的大小與LED光波的波長無太大關(guān)系。一個(gè)LED發(fā)出的光能很少，經(jīng)過調(diào)制才將其變得能量很高。一個(gè)未經(jīng)調(diào)制的傳感器只有通過使用長焦距鏡頭的機(jī)械屏蔽手段，使接收器只能接收到發(fā)射器發(fā)出的光，才能使其能量變得很高。相比之下，經(jīng)過調(diào)制的接收器能

9、忽略周圍的光，只對自己的光或具有相同調(diào)制頻率的光做出響應(yīng)。未經(jīng)調(diào)制的傳感器用來檢測周圍的光線或紅外光的輻射，如剛出爐的紅熱瓶子，在這種應(yīng)用場合如果使用其它的傳感器，可能會(huì)有誤動(dòng)作。如果一個(gè)金屬發(fā)射出的光比周圍的光強(qiáng)很多的話，那么它就可以被周圍光源接收器可靠檢測到。周圍光源接收器也可以用來檢測室外光。但是并不是說經(jīng)調(diào)制的傳感器就一定不受周圍光的干擾，當(dāng)使用在強(qiáng)光環(huán)境下時(shí)就會(huì)有問題。例如，未經(jīng)過調(diào)制的光電傳感器，當(dāng)把它直接指向陽光時(shí)，它能正常動(dòng)作。我們每個(gè)人都知道，用一塊有放大作用的玻璃將陽光聚集在一張紙上時(shí)，很容易就會(huì)把紙點(diǎn)燃。設(shè)想將玻璃替換成傳感器的鏡頭，將紙?zhí)鎿Q成光電三極管，這樣我們就很容易

10、理解為什么將調(diào)制的接收器指向陽光時(shí)它就不能工作了，這是周圍光源使其飽和了。調(diào)制的LED改進(jìn)了光電傳感器的設(shè)計(jì)，增大了檢測距離，擴(kuò)展了光束的角度，人們逐漸接受了這種可靠易于對準(zhǔn)的光束。到1980年，非調(diào)制的光電傳感器逐步就退出了歷史舞臺(tái)。紅外光LED是效率最高的光束，同時(shí)也是在光譜上與光電三極管最匹配的光束。但是有些傳感器需要用來區(qū)分顏色（如色標(biāo)檢測），這就需要用可見光源。在早期，色標(biāo)傳感器使用白熾燈做光源，使用光電池接收器，直到后來發(fā)明了高效的可見光LED?，F(xiàn)在，多數(shù)的色標(biāo)傳感器都是使用經(jīng)調(diào)制的各種顏色的可見光LED發(fā)射器。經(jīng)調(diào)制的傳感器往往犧牲了響應(yīng)速度以獲取更長的檢測距離，這是因?yàn)闄z測距離

11、是一個(gè)非常重要的參數(shù)。未經(jīng)調(diào)制的傳感器可以用來檢測小的物體或動(dòng)作非?？斓奈矬w，這些場合要求的響應(yīng)速度都非常快。但是，現(xiàn)在高速的調(diào)制傳感器也可以提供非?？斓捻憫?yīng)速度，能滿足大多數(shù)的檢測應(yīng)用。超聲波傳感器聲波傳感器所發(fā)射和接收的聲波，其振動(dòng)頻率都超過了人耳所能聽到的范圍。它是通過計(jì)算聲波從發(fā)射，經(jīng)被測物反射回到接收器所需要的時(shí)間，來判斷物體的位置。對于對射式超聲波傳感器，如果物體擋住了從發(fā)射器到接收器的聲波，則傳感器就會(huì)檢測到物體。與光電傳感器不同，超聲波傳感器不受被測物透明度和反光率的影響，因此在許多使用超聲波傳感器的場合就不適合使用光電傳感器來檢測。光纖安裝空間非常有限或使用環(huán)境非常惡劣的情況

12、下，我們可以考慮使用光纖。光纖與傳感器配套使用，是無源元件，另外，光纖不受任何電磁信號(hào)的干擾，并且能使傳感器的電子元件與其他電的干擾相隔離。光纖有一根塑料光芯或玻璃光芯，光芯外面包一層金屬外皮。這層金屬外皮的密度比光芯要低，因而折射率低。光束照在這兩種材料的邊界處（入射角在一定范圍內(nèi)，），被全部反射回來。根據(jù)光學(xué)原理，所有光束都可以由光纖來傳輸。兩條入射光束（入射角在接受角以內(nèi)）沿光纖長度方向經(jīng)多次反射后，從另一端射出。另一條入射角超出接受角范圍的入射光，損失在金屬外皮內(nèi)。這個(gè)接受角比兩倍的最大入射角略大，這是因?yàn)楣饫w在從空氣射入密度較大的光纖材料中時(shí)會(huì)有輕微的折射。光在光纖內(nèi)部的傳輸不受光纖

13、是否彎曲的影響（彎曲半徑要大于最小彎曲半徑）。大多數(shù)光纖是可彎曲的，很容易安裝在狹小的空間。玻璃光纖玻璃光纖由一束非常細(xì)（直徑約50m）的玻璃纖維絲組成。典型的光纜由幾百根單獨(dú)的帶金屬外皮玻璃光纖組成，光纜外部有一層護(hù)套保護(hù)。光纜的端部有各種尺寸和外形，并且澆注了堅(jiān)固的透明樹脂。檢測面經(jīng)過光學(xué)打磨，非常平滑。這道精心的打磨工藝能顯著提高光纖束之間的光耦合效率。玻璃光纖內(nèi)的光纖束可以是緊湊布置的，也可隨意布置。緊湊布置的玻璃光纖通常用在醫(yī)療設(shè)備或管道鏡上。每一根光纖從一端到另一端都需要精心布置，這樣才能在另一端得到非常清晰的圖像。由于這種光纖費(fèi)用非常昂貴并且多數(shù)的光纖應(yīng)用場合并不需要得到一個(gè)非常

14、清晰的圖像，所以多數(shù)的玻璃光纖其光纖束是隨意布置的，這種光纖就非常便宜了，當(dāng)然其所得到的圖像也只是一些光。玻璃光纖外部的保護(hù)層通常是柔性的不銹鋼護(hù)套，也有的是PVC或其他柔性塑料材料。有些特殊的光纖可用于特殊的空間或環(huán)境，其檢測頭做成不同的形狀以適用于不同的檢測要求。玻璃光纖堅(jiān)固并且性能可靠，可使用在高溫和有化學(xué)成分的環(huán)境中，它可以傳輸可見光和紅外光。常見的問題就是由于經(jīng)常彎曲或彎曲半徑過小而導(dǎo)致玻璃絲折斷，對于這種應(yīng)用場合，我們推薦使用塑料光纖。塑料光纖塑料光纖由單根的光纖束（典型光束直徑為0.25到1.5mm）構(gòu)成，通常有PVC外皮。它能安裝在狹小的空間并且能彎成很小的角度。多數(shù)的塑料光纖

15、其檢測頭都做成探針形或帶螺紋的圓柱形，另一端未做加工以方便客戶根據(jù)使用將其剪短。邦納公司的塑料光纖都配有一個(gè)光纖刀。不像玻璃光纖，塑料光纖具有較高的柔性，帶防護(hù)外皮的塑料光纖適于安裝在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)上。塑料光纖吸收一定波長的光波，包括紅外光，因而塑料光纖只能傳輸可見光。與玻璃光纖相比，塑料光纖易受高溫，化學(xué)物質(zhì)和溶劑的影響。對射式和直反式光纖玻璃光纖和塑料光纖既有“單根的”對射式，也有“分叉的”直反式。單根光纖可以將光從發(fā)射器傳輸?shù)綑z測區(qū)域，或從檢測區(qū)域傳輸?shù)浇邮掌鳌７植媸降墓饫w有兩個(gè)明顯的分支，可分別傳輸發(fā)射光和接收光，使傳感器既可以通過一個(gè)分支將發(fā)射光傳輸?shù)綑z測區(qū)域，同時(shí)又通過另一個(gè)分

16、支將反射光傳輸回接收器。直反式的玻璃光纖，其檢測頭處的光纖束是隨意布置的。直反式的塑料光纖，其光纖束是沿光纖長度方向一根挨一根布置。光纖的特殊應(yīng)用由于光纖受使用環(huán)境影響小并且抗電磁干擾，因而能被用在一些特殊的場合，如：適用于真空環(huán)境下的真空傳導(dǎo)光纖（VFT）和適用于爆炸環(huán)境下的光纖。在這兩個(gè)應(yīng)用中，特制的光纖安裝在特殊的環(huán)境中，經(jīng)一個(gè)法蘭引出來接到外面的傳感器上，光纖和法蘭的尺寸多種多樣。本安型傳感器，如NAMUR型的傳感器，可直接用在特殊或有爆炸性危險(xiǎn)的環(huán)境中。紅外線光電開關(guān)紅外線屬于一種電磁射線，其特性等同于無線電或X射線。人眼可見的光波是380nm-780nm，發(fā)射波長為780nm-1m

17、m的長射線稱為紅外線，浙江省洞頭縣光電開關(guān)廠生產(chǎn)的紅外線光電開關(guān)優(yōu)先使用的是接近可見光波長的近紅外線。    紅外線光電開關(guān)（光電傳感器）屬于光電接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測。根據(jù)檢測方式的不同，紅外線光電開關(guān)可分為 1.漫反射式光電開關(guān)漫反射光電開關(guān)是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過時(shí)，將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。當(dāng)被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時(shí)，漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測

18、模式。  引起理想漫反射的光度分布 局部較強(qiáng)漫反射時(shí)的光度分布 2.鏡反射式光電開關(guān) 鏡反射式光電開關(guān)亦是集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡，反射回接收器，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號(hào)。3.對射式光電開關(guān) 對射式光電開關(guān)包含在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器。當(dāng)被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。當(dāng)檢測物體是不透明時(shí)，對射式光電開關(guān)是最可靠的檢測模式。4.槽式光電開關(guān) 槽式光電開關(guān)通常是標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩

19、邊，并形成一光軸，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測到的開關(guān)量信號(hào)。槽式光電開關(guān)比較安全可靠的適合檢測高速變化，分辨透明與半透明物體。5.光纖式光電開關(guān)光纖式光電開關(guān)采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導(dǎo)光線，以實(shí)現(xiàn)被檢測物體不在相近區(qū)域的檢測。通常光纖傳感器分為對射式和漫反射式。光電傳感器的檢測模式分為如下幾類：對射式、反射板式、偏振反射板式、直反式、寬光束式、聚焦式、定區(qū)域式和可調(diào)區(qū)域式。其中，直反式、寬光束式，聚焦式、定區(qū)域式和可調(diào)區(qū)域式有時(shí)又歸類于“光電接近檢測模式”（注意：不要與電容式或電感式接近開關(guān)混淆）。對于光纖傳感器，如使用對射光纖，則為對射式檢測模式；如使用直反

20、式光纖，則為接近式檢測模式。超聲波傳感器分對射式和接近式兩種檢測模式。1、對射式對射式檢測方式的發(fā)射器和接收器相互對射安裝，發(fā)射器的光直接對準(zhǔn)接收器。當(dāng)被測物擋住光束時(shí)，傳感器輸出產(chǎn)生變化以指示被測物被檢測到。（見圖16）<IMG title=點(diǎn)擊在新窗口查看原始圖片 style="BORDER-LEFT-COLOR: #000000; BORDER-BOTTOM-COLOR: #000000; BORDER-TOP-COLOR: #000000; BORDER-RIGHT-COLOR: #000000" src=" onload="java_sc

21、ript_:if(this.width>500)this.width=500" border=0>圖16. 對射式檢測模式對射式是最早使用的一種光電檢測模式。在調(diào)制光出現(xiàn)之前，發(fā)射器和接收器的對準(zhǔn)是一個(gè)很大的難題。今天，對于使用高能調(diào)制光的光電傳感器，將發(fā)射器和接收器對準(zhǔn)已非常容易。（1）光路對準(zhǔn)對射式光路對準(zhǔn)可使最大數(shù)量的發(fā)射光到達(dá)接收器，發(fā)射光要位于接收區(qū)域的中央位置。當(dāng)發(fā)射器為可見光時(shí)，為使光路對準(zhǔn)方便，在接收器鏡頭的正前方放一淺色的標(biāo)定物，通過觀察照在標(biāo)定物上的光斑來調(diào)整發(fā)射器位置。將標(biāo)定物移開，觀察傳感器上的過量增益指示燈，細(xì)調(diào)發(fā)射器和接收器的位置以達(dá)到最佳的對

22、準(zhǔn)位置。（2）檢測距離對射式檢測距離是傳感器一個(gè)很重要的參數(shù)。對于對射式傳感器，此參數(shù)是指傳感器的發(fā)射器與接收器之間的最大距離。有效光束是指發(fā)射的所有光束中起作用的那部分，為可靠檢測物體，此部分光必須要被全部遮擋。對射式檢測模式的有效光束，我們可以將其比喻為連接發(fā)射器鏡頭（或超聲波變送器）與接收器鏡頭（或變送器）的一個(gè)桿（見圖17），如果發(fā)射器和接收器的鏡頭大小不一樣，則此桿會(huì)變成錐形。有效光束與發(fā)射器發(fā)射的光束或接收器的可接收區(qū)域是不一樣的。<IMG title=點(diǎn)擊在新窗口查看原始圖片 style="BORDER-LEFT-COLOR: #000000; BORDER-BO

23、TTOM-COLOR: #000000; BORDER-TOP-COLOR: #000000; BORDER-RIGHT-COLOR: #000000" src=" onload="java_script_:if(this.width>500)this.width=500" border=0>圖17. 對射式檢測模式的有效光束對于對射式光電傳感器，在檢測小的部件或進(jìn)行精確定位時(shí)，其有效光束可能會(huì)太大以致不能進(jìn)行可靠檢測。在這種情況下，可以給傳感器加裝光縫來減小有效光束的尺寸，見圖18。（注意：在選擇光縫材料時(shí)，要注意有些非金屬材料可能會(huì)被高能

24、的調(diào)制光穿透）安裝光縫會(huì)減小通過鏡頭的光的能量（光縫越小，通過的光就越少）。例如：直徑20mm的鏡頭安裝上帶一5mm孔的光縫后，則通過此孔的光的能量僅為原來的(1/4)2或1/16th，如果發(fā)射器和接收器都安裝了光縫，則光的能量會(huì)損失雙倍。<IMG title=點(diǎn)擊在新窗口查看原始圖片 style="BORDER-LEFT-COLOR: #000000; BORDER-BOTTOM-COLOR: #000000; BORDER-TOP-COLOR: #000000; BORDER-RIGHT-COLOR: #000000" src=" onload=&quo

25、t;java_script_:if(this.width>500)this.width=500" border=0>圖18.光縫會(huì)減小發(fā)射光束的尺寸矩形光縫與同尺寸的圓孔形光縫相比，其鏡頭接收光的區(qū)域較大。因此，如果被測物通過光束的方向是一定的，則優(yōu)先選用矩形光縫（如邊沿檢測）。如果小的被測物通過光束的方向不是固定的，則優(yōu)先選用圓形光縫。如果被測物在通過時(shí)總是非常靠近發(fā)射器或接收器，則僅需安裝一個(gè)光縫即可。其有效光束尺寸在有光縫的一端為光縫上孔的尺寸，在未安裝光縫的一端為鏡頭的尺寸，成為錐形。在使用對射式傳感器檢測小物體時(shí)，一方面要保證有效光束的尺寸必須小于被測物的最小尺

26、寸，同時(shí)要使鏡頭保留盡可能大的可視區(qū)域，以保證足夠的檢測距離。一種簡便的方法就是使用光纖，這種光纖檢測頭的出光孔有多種形狀和尺寸，以適用于不同的被測物。有些高能的經(jīng)過調(diào)制的對射式傳感器，在近距離使用時(shí)，有時(shí)會(huì)在被測物周圍產(chǎn)生光能激增現(xiàn)象，致使傳感器產(chǎn)生誤動(dòng)作。這也是為什么要求被測物尺寸一定要大于有效光束尺寸的原因之一。對于對射式的超聲波傳感器，通過使用聲波引導(dǎo)器件可以確定其波形圖。此器件安裝在接收器的變送器（有時(shí)也安裝在發(fā)射器上），安裝此器件后，接收器對從側(cè)面過來的聲波反應(yīng)就會(huì)很弱，因而可以比較可靠的檢測小的物體。2、反射板式反射板式的檢測模式中，一個(gè)傳感器本身既有發(fā)射器又有接收器（見圖19）

27、。發(fā)射器發(fā)射光照到反射板上，反射光再返回接收器上。當(dāng)物體擋住光束時(shí)，被測物就被檢測到了。<IMG title=點(diǎn)擊在新窗口查看原始圖片 style="BORDER-LEFT-COLOR: #000000; BORDER-BOTTOM-COLOR: #000000; BORDER-TOP-COLOR: #000000; BORDER-RIGHT-COLOR: #000000" src=" onload="java_script_:if(this.width>500)this.width=500" border=0>圖19. 反射

28、板將發(fā)射光返回到接收器上反射板式傳感器的檢測距離為從傳感器到反射板的距離。其有效光束通常為錐形，從鏡頭邊沿到反射板邊沿（見圖20）。特殊情況下與此不同，如：當(dāng)傳感器離反射板太近時(shí)，光束不能全部覆蓋整個(gè)反射板；或者發(fā)射光為激光光束時(shí)。在這些情況下，有效光束的尺寸擴(kuò)展不到反射板的整個(gè)面積。<IMG title=點(diǎn)擊在新窗口查看原始圖片 style="BORDER-LEFT-COLOR: #000000; BORDER-BOTTOM-COLOR: #000000; BORDER-TOP-COLOR: #000000; BORDER-RIGHT-COLOR: #000000"

29、 src=" onload="java_script_:if(this.width>500)this.width=500" border=0>圖20. 有效光束為錐形反射板通常是由多個(gè)幾何棱鏡組成的矩陣，每個(gè)棱鏡有三個(gè)互相垂直的平面和一個(gè)斜面。光束從斜面射入，經(jīng)其他三個(gè)面反射后從這個(gè)斜面上平行的返回（見圖21）。這樣反射板就將入射光反回到了接收器。<IMG title=點(diǎn)擊在新窗口查看原始圖片 style="BORDER-LEFT-COLOR: #000000; BORDER-BOTTOM-COLOR: #000000; BORDER-

30、TOP-COLOR: #000000; BORDER-RIGHT-COLOR: #000000" src=" onload="java_script_:if(this.width>500)this.width=500" border=0>圖21. 棱鏡將入射光反射回接收器多數(shù)棱鏡式反射板由透明丙烯酸塑料壓鑄而成，具有多種尺寸和外形（見圖22）。棱鏡或反射板經(jīng)常作為汽車安全反射板用，當(dāng)汽車前燈照在反射板上時(shí)，反射板會(huì)反射回很強(qiáng)的光使司機(jī)能及時(shí)觀察到。高速公路上的警示標(biāo)志可以用反射帶來制作，反射帶表面涂有一層薄的帶幾何棱鏡的反光材料或玻璃細(xì)沙。（

31、光滑的玻璃表面也可把光反射回去，但是涂玻璃細(xì)沙的表面其反光率低于帶幾何棱鏡的表面）<IMG title=點(diǎn)擊在新窗口查看原始圖片 style="BORDER-LEFT-COLOR: #000000; BORDER-BOTTOM-COLOR: #000000; BORDER-TOP-COLOR: #000000; BORDER-RIGHT-COLOR: #000000" src=" onload="java_script_:if(this.width>500)this.width=500" border=0>圖22. 反射帶和帶

32、幾何棱鏡反射板擁有多種形狀和尺寸的產(chǎn)品非常光亮的表面也可以做反射板用，但入射光會(huì)以等同的角度朝相反方向反射回去。為了使傳感器能接收到反射光，發(fā)射光必須垂直于鏡面。但對于反射板來說，它能將入射光以偏離垂直線最大20°的角度反射回來，這樣就使對準(zhǔn)非常容易。好的反射板的反光率是一張白紙的3,000倍，所以反射板式傳感器很容易接收到從反射板反射回來的光。但是對于反光率很強(qiáng)的被測物，當(dāng)擋住光束時(shí)，也能將很強(qiáng)的光反射回傳感器而使其誤認(rèn)為被測物并未出現(xiàn)。對這種問題，我們也有相應(yīng)的解決辦法。如果一個(gè)表面很平很亮的物體總是沿固定的方向經(jīng)過檢測區(qū)域，那么我們可以將傳感器和反射板傾斜安裝，以使被測物表面反

33、射回來的光回不到傳感器，傾斜角度通常為1015°（見圖23）。<IMG title=點(diǎn)擊在新窗口查看原始圖片 style="BORDER-LEFT-COLOR: #000000; BORDER-BOTTOM-COLOR: #000000; BORDER-TOP-COLOR: #000000; BORDER-RIGHT-COLOR: #000000" height=191 src=" width=472 onload="java_script_:if(this.width>500)this.width=500" border

34、=0>圖23.傾斜安裝可消除干擾但是如果光亮被測物表面是圓形或被測物是以不確定的角度進(jìn)入檢測區(qū)域，則問題就會(huì)比較復(fù)雜。此時(shí)我們可以將傳感器和反射板水平及垂直方向均旋轉(zhuǎn)一定角度，這樣通常情況下可以解決問題。如問題仍不能解決，則考慮使用偏振反射板式或?qū)ι涫綑z測模式。（1）偏振偏振鏡頭與可見光的反射板式傳感器配合使用，能很好解決光亮物體的檢測問題。兩個(gè)偏振鏡頭分別安裝在發(fā)射器和接收器鏡頭的前面，偏振方向互相垂直。發(fā)射光經(jīng)發(fā)射器垂直偏振鏡頭偏振后，變成垂直振動(dòng)的光波（見圖24），此光波經(jīng)反射板反射（去偏振）后，變?yōu)樗椒较蛘駝?dòng)的光波，這種光波可通過接收器的水平偏振鏡頭被接收器接收。<IMG

35、 title=點(diǎn)擊在新窗口查看原始圖片 style="BORDER-LEFT-COLOR: #000000; BORDER-BOTTOM-COLOR: #000000; BORDER-TOP-COLOR: #000000; BORDER-RIGHT-COLOR: #000000" src=" onload="java_script_:if(this.width>500)this.width=500" border=0>圖24. 偏振反射板式傳感器適于檢測表面光亮的物體偏振鏡頭雖然解決了傳感器檢測光亮物體時(shí)的誤動(dòng)作問題，但同時(shí)也大大減

36、弱了有效光束的能量，這一點(diǎn)對于檢測環(huán)境灰塵較大或需要較長檢測距離的應(yīng)用場合尤為重要。偏振反射板式傳感器僅能與帶幾何棱鏡的反射板配合使用。（2）光路對準(zhǔn)反射板式近年來，隨著LED技術(shù)的不斷提高，使用可見光光源的發(fā)射器逐步增多。當(dāng)使用可見光光源時(shí)，反射板式傳感器的對準(zhǔn)就很容易了。當(dāng)我們在反射板上看到可見光時(shí)，光路基本就對準(zhǔn)了。<IMG title=點(diǎn)擊在新窗口查看原始圖片 style="BORDER-LEFT-COLOR: #000000; BORDER-BOTTOM-COLOR: #000000; BORDER-TOP-COLOR: #000000; BORDER-RIGHT-C

37、OLOR: #000000" src=" onload="java_script_:if(this.width>500)this.width=500" border=0>圖25. 使用可見光光源，對準(zhǔn)很容易3、接近檢測模式接近檢測模式的光電和超聲波傳感器是通過檢測從被測物反射回來的能量來判斷是否有被測物（見圖26）。例如，當(dāng)超聲波傳感器接收到被測物反射回來的聲波時(shí)，被測物就被檢測到了。這種傳感器的發(fā)射器和接收器是組裝在一起的，且在傳感器的同一側(cè)。在這種檢測模式中，當(dāng)被測物出現(xiàn)時(shí)，它把一定數(shù)量的光反射回傳感器而不象對射式檢測模式中是把光擋住。光

38、電的接近檢測模式又分為以下幾種檢測方式：直反式、寬光束式、聚焦式、定區(qū)域式和可調(diào)區(qū)域式。<IMG title=點(diǎn)擊在新窗口查看原始圖片 style="BORDER-LEFT-COLOR: #000000; BORDER-BOTTOM-COLOR: #000000; BORDER-TOP-COLOR: #000000; BORDER-RIGHT-COLOR: #000000" height=124 src=" width=468 onload="java_script_:if(this.width>500)this.width=500"

39、; border=0>圖26. 接近檢測模式的幾種形式4、直反式在光電傳感器中，直反式傳感器是一種常用的檢測模式。在這種方式中，發(fā)射器發(fā)出的光以多種角度照到被測物表面上，被測物表面同樣以多種角度對入射光進(jìn)行反射，其中只有很小的一部分被反射回接收器。直反式檢測模式對光能的利用率相對較低，因?yàn)槠浣邮掌髦荒芙邮盏胶苄∫徊糠值姆瓷涔狻Ｍ渌咏鼨z測模式一樣，直反式也受被測物表面反光率的影響。對于具有亮白表面的被測物，傳感器的檢測距離就要比暗黑表面的物體要遠(yuǎn)。多數(shù)直反式傳感器都加裝鏡頭來校準(zhǔn)發(fā)射光，使其更加集中，以便獲得更多的反射光。雖然加裝鏡頭可以擴(kuò)展檢測距離，但在檢測非常光亮的表面時(shí)比較困難，

40、此時(shí)傳感器的安裝角度就變得非常重要。因?yàn)榉浅９饬恋谋砻婢拖箸R面一樣，安裝角度稍微一偏，多數(shù)的反射光就都反射走了，只有很小的一部分反射回接收器。如果被測物表面平行于傳感器的檢測頭，則多數(shù)的直反式傳感器能接收到反射回來的光（見圖27）。但是如果被測物是圓形表面（如金屬桶）或被檢測的金屬薄片/薄膜經(jīng)常發(fā)生顫動(dòng)，則檢測起來就會(huì)很不可靠。<IMG title=點(diǎn)擊在新窗口查看原始圖片 style="BORDER-LEFT-COLOR: #000000; BORDER-BOTTOM-COLOR: #000000; BORDER-TOP-COLOR: #000000; BORDER-RIGH

41、T-COLOR: #000000" src=" onload="java_script_:if(this.width>500)this.width=500" border=0>圖27. 對于直反式檢測，傳感器鏡頭必須與光亮的平面平行，以保證可靠檢測（1）寬光束直反式為了避免檢測光亮物體時(shí)光的損失對檢測性能的影響，尤其是近距離檢測時(shí)，可以使用寬光束直反式傳感器，沒有聚光鏡頭，檢測距離就會(huì)縮短，但同時(shí)也不必嚴(yán)格要求傳感器鏡頭必須與光亮的被測平面平行。這是其優(yōu)點(diǎn)所在。（見圖26）對于任何接近檢測模式的傳感器，其檢測距離受被測物大小及外形的影響。尺寸大的被測物反射回來的光的能量要比小的被測物多。在2.5mm檢測距離之內(nèi)，寬光束直反式傳感器的檢測性能要比一般直反式的要好。因此如果傳感器鏡頭能夠貼近被測物檢測，則寬光束直反式傳