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    SICK光电传感器的应用及工作原理

    更新时间： 2012-11-30　　点击次数： 2673次

    SICK光电传感器的应用及工作原理/39529839/39529830：单荣兵
    SICK光电传感器应用光电传感器是一种小型电子设备， 它可以检测出其接收到的光强的变化。 早期的用来检测物体有无的光电传感器是一种小的金
    属圆柱形设备， 发射器带一个校准镜头， 将光聚焦射向接收器，接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上。 在金属圆筒内有一个
    小的白炽灯做为光源。 这些小而坚固的白炽灯传感器就是今天光电传感器的雏形。 LED （发光二极管）发光二极管zui早出现在19世纪60年代，
     现在我们可以经常在电气和电子设备上看到这些二极管做为指示灯来用。 LED 就是一种半导体元件， 其电气与普通二极管相同，
    不同之处在于当给LED 通电流时， 它会发光。 由于LED 是固态的， 所以它能延长传感器的使用寿命。 因而使用LED 的光电传感器能被
    做得更小， 且比白炽灯传感器更可靠。 不象白炽灯那样， LED 抗震动抗冲击， 并且没有灯丝。 另外， LED 所发出的光能只相当于同尺寸SICK光电传感器的应用及工作原理/39529839/39529830：单荣兵
    白炽灯所产生光能的一部分。 （激光二极管除外， 它与普通LED 的原理相同， 但能产生几倍的光能， 并能达到更远的检测距离） 。
    LED 能发射人眼看不到的红外光， 也能发射可见的绿光、 黄光、 红光、 蓝光、 蓝绿光或白光。经调制的LED 传感器 1970年，
    人们发现LED 还有一个比寿命长更好的优点， 就是它能够以非�？斓乃俣壤纯�， 开关速度可达到K H z。 将接收器的放大器调制到发射器
    的调制频率， 那么它就只能对以此频率振动的光信号进行放大。我们可以将光波的调制比喻成无线电波的传送和接收。 将收音机调到某台，
     就可以忽略其他的无线电波信号。 经过调制的LED 发射器就类似于无线电波发射器， 其接收器就相当于收音机。人们常常有一个误解：
    认为由于红外光LED 发出的红外光是看不到的， 那么红外光的能量肯定会很强。 经过调制的光电传感器的能量的大小与LED
    光波的波长无太大关系。 一个LED 发出的光能很少， 经过调制才将其变得能量很高。 一个未经调制的传感器只有通过使用长焦距镜头的
    机械屏蔽手段， 使接收器只能接收到发射器发出的光， 才能使其能量变得很高。 相比之下， 经过调制的接收器能忽略周围的光，
    只对自己的光或具有相同调制频率的光做出响应。未经调制的传感器用来检测周围的光线或红外光的辐射， 如刚出炉的红热瓶子，SICK光电传感器的应用及工作原理/39529839/39529830：单荣兵
    在这种应用场合如果使用其它的传感器， 可能会有误动作。如果一个金属发射出的光比周围的光强很多的话， 那么它就可以被周围光源接
    收器可靠检测到。 周围光源接收器也可以用来检测室外光。但是并不是说经调制的传感器就一定不受周围光的干扰， 当使用在强光环境下时
    就会有问题。 例如，未经过调制的光电传感器， 当把它直接指向阳光时， 它能正常动作。 我们每个人都知道， 用一块有放大作用的玻璃将
    阳光聚集在一张纸上时， 很容易就会把纸点燃。 设想将玻璃替换成传感器的镜头， 将纸替换成光电三极管， 这样我们就很容易理解为什么
    将调制的接收器指向阳光时它就不能工作了， 这是周围光源使其饱和了。调制的LED 改进了光电传感器的设计， 增大了检测距离， 扩展了
    光束的角度， 人们逐渐接受了这种可靠易于对准的光束。 到1980年， 非调制的光电传感器逐步就退出了历史舞台。红外光LED 是效率zui高
    的光束， 同时也是在光谱上与光电三极/39529839/39529830：单荣兵
    管zui匹配的光束。但是有些传感器需要用来区分颜色（如色标检测） ， 这就需要用可见光源。
    在早期， 色标传感器使用白炽灯做光源， 使用光电池接收器， 直到后来发明了的可见光LED 。 现在， 多数的色标传感器都是使用经
    调制的各种颜色的可见光LED 发射器。 经调制的传感器往往牺牲了响应速度以获取更长的检测距离， 这是因为检测距离是一个非常重要的
    参数。 未经调制的传感器可以用来检测小的物体或动作非�？斓奈锾澹� 这些场合要求的响应速度都非�？臁� 但是， 现在高速的调制传感器
    也可以提供非�？斓南煊λ俣龋� 能满足大多数的检测应用。声波传感器声波传感器所发射和接收的声波， 其振动频率都过了人耳所能听到
    的范围。 它是通过计算声波从发射， 经被测物反射回到接收器所需要的时间， 来判断物体的位置。 对于对射式声波传感器， 如果物体挡
    住了从发射器到接收器的声波， 则传感器就会检测到物体。 与光电传感器不同， 声波传感器不受被测物透明度和反光率的影响， 因此在许
    多使用声波传感器的场合就不适合使用光电传感器来检测。光纤安装空间非常有限或使用环境非常恶劣的情况下， 我们可以考虑使用光纤。
     光纤与传感器配套使用，是无源元件， 另外， 光纤不受任何电磁信号的干扰， 并且能使传感器的电子元件与其他电的干扰相隔离。光纤有一
    根塑料光芯或玻璃光芯， 光芯外面包一层金属外皮。 这层金属外皮的密度比光芯要低， 因而折射率低。 光束照在这两种材料的边界处（入射
    角在一定范围内， ） ， 被全部反射回来。 根据光学原理， 所有光束都可以由光纤来传输。两条入射光束（入射角在接受角以内） 沿光纤长
    度方向经多次反射后， 从另一端射出。 另一条入射角出接受角范围的入射光， 损失在金属外皮内。 这个接受角比两倍的zui大入射角略大，
    这是因为光纤在从空气射入密度较大的光纤材料中时会有轻微的折射。 光在光纤内部的传输不受光纤是否弯曲的影响（弯曲半径要大于zui小弯
    曲半径） 。 大多数光纤是可弯曲的， 很容易安装在狭小的空间。玻璃光纤玻璃光纤由一束非常细（直径约50μ m ） 的玻璃纤维丝组成。
    典型的光缆由几百根单独的带金属外皮玻璃光纤组成， 光缆外部有一层护套�；�。 光缆的端部有各种尺寸和外形， 并且浇注了坚固的透明
    树脂。 检测面经过光学打磨， 非常平滑。 这道精心的打磨工艺能显著提高光纤束之间的光耦合效率。玻璃光纤内的光纤束可以是紧凑布置的，
    /39529839/39529830：单荣兵

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