传感器选用原则

1、现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量 环境合理 地选用传感器， 是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。 当传感器确定之后， 与之相配套的 测量方法和测量设备也就可以确定了。 测量结果的成败， 在很大程度上取决于传感器的选用是否 合理。 1）根据测量对象与测量环境确定传感器的类型 要进行 个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因 素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用， 哪一种原理 的传感器更为合适， 则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程 的大小；被测位置对传感器

2、体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法， 有 线或是非接触测量；传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。 在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器， 然后再考虑传感器的具体性能指标。 2）灵敏度的选择 通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与 被测量变化对应的输出信号的值才比较大， 有利于信号处理。 但要注意的是， 传感器的灵敏度高， 与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此， 要求传感器 本身应具有较高的信噪比，尽员减少从外界引入的厂扰信号。 传感器的灵敏度是有方向性的。 当被测量是

3、单向量， 而且对其方向性要求较高， 则应 选择 其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。 3）频率响应特性 传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测 量条件，实际上传感器的响应总有 定延迟，希望延迟时间越短越好。 传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械 系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。 在动态测量中，应根据信号的特点（ 稳态、瞬态、随机等 ）响应特性，以免产生过火的误差 4）线性范围 传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度

4、保持 定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时， 当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。 但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度 比较低时， 在一定的范围内， 可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的， 这会给测量带来极 大的方便。 5）稳定性 传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定 性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的 稳定性， 传感器必须要有较强的环境适应能力。 在选择传感器之前， 应对其使用环境进行调查， 并根据具体的

5、使用环境选择合适的传感器， 或采取适当的措施， 减小环境的影响。 传感器的稳定 性有定量指标， 在超过使用期后， 在使用前应重新进行标定， 以确定传感器的性能是否发生变化。 在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要 求更严格，要能够经受住长时间的考验。 6）精度 精度是传感器的一个重要的性能指标， 它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。 传感器的精度越高， 其价格越昂贵， 因此， 传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可 以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比 较便宜和简单的传 感器。如果测量目的是定性分析的， 选

6、用重复精度高的传感器即可， 不宜选用绝对量值精度高的； 如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。 对某些特殊使用场合， 无法选到合适的传感器， 则需自行设计制造传感器。 自制传感 器的 性能应满足使用要求 光电传感器基础知识及术语 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

7、二极管） 发光二极管最早出现在 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，其电气性能与 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

8、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，就是它能够以非常 快的速度来开关，开关速度可达到 KHz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

9、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，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

10、。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是效率最高的光束，同时也是在光谱上与光电三极管最匹配的光 束。 但是有些传感器需要用来区分颜色（如色标检测

11、），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 了高效的可见光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 物体或动作非常快的物体， 这些场合要求的响应速度都非常快。 但是，现在高速 的调制传感器也可以提供非常快的响应速度，能满足大多数的检测应用。 超声波传感器 声波传感器所发射和接收的声波，其振动频率都超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

12、时间， 来判断 物体的位置。 对于对射式超声波传感器， 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， 超声波传感器不受被测物透 明度和反光率的影响， 因此在许多使用超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

13、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。 另一条入射角超出接受角范围的入射光， 损失在金属外皮内。 这个接 受角比两倍的最大入射角略大， 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 要大于最小弯曲半径）。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 50卩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保护。光缆的端部

14、 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， 也可随意布置。紧凑布置的玻璃光 纤通常用在医疗设备或管道镜上。每一根光纤从一端到另一端都需要精心布置， 这样才能在另一端得到非常清晰的图像。由于这种光纤费用非常昂贵并且多数的 光纤应用场合并不需要得到一个非常清晰的图像，所以多数的玻璃光纤其光纤束 是随意布置的，这种光纤就非常便宜了，当然其所得到的图像也只是一些光。 玻璃光纤外部的保护层通常是柔性的不锈钢护套，也有的是PVC或其他柔性 塑料材料。有些特殊的光纤可用于特殊的空间或

15、环境， 其检测头做成不同的形状 以适用于不同的检测要求。 玻璃光纤坚固并且性能可靠，可使用在高温和有化学成分的环境中，它可以 传输可见光和红 外光。常见的问题就是由于经常弯曲或弯曲半径过小而导致玻璃丝折断，对 于这种应用场合，我们推荐使用塑料光纤。 塑料光纤 塑料光纤由单根的光纤束（典型光束直径为0.25到1.5mm构成，通常有P VC外皮。它能安装在狭小的空间并且能弯成很小的角度。 多数的塑料光纤其检测头都做成探针形或带螺纹的圆柱形，另一端未做加工 以方便客户根据使用将其剪短。邦纳公司的塑料光纤都配有一个光纤刀。 不像玻 璃光纤，塑料光纤具有较高的柔性，带防护外皮的塑料光纤适于安装在往复运动

16、 的机械结构上。塑料光纤吸收一定波长的光波， 包括红外光，因而塑料光纤只能 传输可见光。 与玻璃光纤相比，塑料光纤易受高温，化学物质和溶剂的影响。 对射式和直反式光纤玻璃光纤和塑料光纤既有“单根的”-对射式，也有“分 叉的”-直反式。单根光纤可以将光从发射器传输到检测区域，或从检测区域传 输到接收器。分叉式的光纤有两个明显的分支， 可分别传输发射光和接收光，使 传感器既可以通过一个分支将发射光传输到检测区域， 同时又通过另一个分支将 反射光传输回接收器。 直反式的玻璃光纤，其检测头处的光纤束是随意布置的。直反式的塑料光纤， 其光纤束是沿光纤长度方向一根挨一根布置。 光纤的特殊应用 由于光纤受使

17、用环境影响小并且抗电磁干扰，因而能被用在一些特殊的场 合，如：适用于真空环境下的真空传导光纤（VFT和适用于爆炸环境下的光纤。 在这两个应用中，特制的光纤安装在特殊的环境中，经一个法兰引出来接到外面 的传感器上，光纤和法兰的尺寸多种多样。本安型传感器，如NAMU型的传感器， 可直接用在特殊或有爆炸性危险的环境中。 红外线光电开关 红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或 X射线。人眼可见的光波是 380nm- 780nm, 发射波长为 780 n m- 1 mm的长射线称为红外线，浙江省洞头县光电开关厂 生产的红外线光电开关优先使用的是接近可见光波长的 近红外线。 需率的奔2血W1S Hi

18、 备門匸 址红外烧蛊隸皤 tt-OBOnm780nm加皿1mm 红 外 线 光 电开 关 ( 光 电传 感器 ) 属 于 光电 接近 开 关 的 简 称， 它 是 利 用被 检测 物 体 对 红 外光 束 的 遮 光 或反 射 由 同步 回路 选 通 而 检 测物 体 的 有 无， 其物 体 不 限 于 金属 对 所 有能 反射 光 线 的 物 体均 可 检 测 。 根 据检 测 方 式 的 不同 红 外 线光 电开 关 可 分 为 VMr|iT innr 坤1 鴉制黑越电遵 搭鑫压I atfhB nnnr t q gdkgD 二二 Wil 局部较强漫反射时的光度 分布 引起理想漫反射的光度分

19、 布 电开戋被轮测物体 1 . 漫 反 射 式 光 电 开 关 漫 反 射 光 电 开 关 是 -一- 种 集 发 射 器 和 接 收 器 于 -一- 体 的 传 感 器 当 有 被 检 测 物 体 经 过 时 将 光 电 开 关 发 射 器 发 射 的 足 够 量 的 光 线 反 射 到 接 收 器 于 是 光 电 开 关 就 产 生 了 开 关 信 号 。 当 被 检 测 物 体 的 表 面 光 亮 或 苴 /、 反 光 率 极 高 时 漫 反 射 式 的 光 电 开 关 是 首 选 的 检 测 模 式 。 2 . 镜 反 射 式 光 电 开 关 镜 反 射 式 光 电 开 关 亦 是 集

20、 发 射 器 与 接 收 器 于 -一- 体 光 电 开 关 发 射 器 发 岀 的 光 线 经 过 反 射 镜 反 射 回 接 收 器 当 被 检 测 物 体 经 1 =1 V 二二二:二 牛 浸西銅先电开羌腴栓割 t 物怫丐用民肘覺 过 且 宀 完 全 阻 断 光 线 时 光 电 开 关 就 产 生 了 检 测 开 关 信 号 。 3 . 对 射 式 光 电 开 关 对 射 式 光 电 开 关 包 含 在 结 构 上 相 互 分 离 且 光 轴 相 对 放 置 的 发 射 器 和 接 收 器 发 射 器 发 岀 的 光 线 直 接 进 入 接 收 器 。 当 被 检 测 物 体 经 过 发

21、 射 器 和 接 收 器 之 间 且 阻 断 光 线 时 光 电 开 关 就 产 生 了 开 关 信 号 。 当 检 测 物 体 是 不 透 明 时 对 射 式 光 电 开 关 是 最 可 靠 的 检 测 模 式 。 1 1 d- sme 11 . 1. * 11 个 Jt电带夷證权嚳 4 .槽式光电开关 槽式光电开 关通常是标准的 U字型结构，其 发射器和接收器 分别位于 U型槽 的 两 边 并 形 成 -一- 光 轴 当 被 检 测 物 体 经 过 U 型 槽 且 阻 断 光 轴 时 光 电 开 关 就 产 生 了 检 测 到 的 开 关 量 信 号 。 槽 式 光 电 开 关 比 较 安

22、 全 可 靠 的 适 合 检 测 高 速 变 化 分 辨 透 明 与 半 透 明 物 体 。 5 . 光 纤 式 光 电 开 关 光 纤 式 光 电 开 关 采 用 塑 料 或 玻 璃 光 纤 传 感 器 来 引 导 光 线 以 实 现 被 检 测 物 体 不 在 相 近 区 域 的 检 测 。 通 常 光 纤 传 感 器 分 为 对 射 式 和 漫 反 射 式 。 无歼菁人成犧妄北歼找 J t 1 t 世第控潮器S?FftO轅橙初働体 光电传感器的检测模式分为如下几类：对射式、反射板式、偏振反射板式、 直反式、宽光束式、聚焦式、定区域式和可调区域式。其中，直反式、宽光束式, 聚焦式、定区域式

23、和可调区域式有时又归类于“光电接近检测模式”（注意：不 要与电容式或电感式接近开关混淆）。对于光纤传感器，如使用对射光纤，则为 对射式检测模式；如使用直反式光纤，则为接近式检测模式。超声波传感器分对 射式和接近式两种检测模式。 1、对射式 对射式检测方式的发射器和接收器相互对射安装， 发射器的光直接对准接收 器。当被测物挡住光束时，传感器输出产生变化以指示被测物被检测到。 （见图 16） 500）this.width=500 border=0 图 16. 对射式检测模式 对射式是最早使用的一种光电检测模式。 在调制光出现之前， 发射器和接收 器的对准是一个很大的难题。 今天， 对于使用高能调制

24、光的光电传感器， 将发射 器和接收器对准已非常容易。 （1）光路对准对射式 光路对准可使最大数量的发射光到达接收器， 发射光要位于接收区域的中央 位置。 当发射器为可见光时， 为使光路对准方便， 在接收器镜头的正前方放一浅色 的标定物，通过观察照在标定物上的光斑来调整发射器位置。 将标定物移开， 观 察传感器上的过量增益指示灯， 细调发射器和接收器的位置以达到最佳的对准位 置。 （ 2）检测距离对射式 检测距离是传感器一个很重要的参数。 对于对射式传感器， 此参数是指传感 器的发射器与接收器之间的最大距离。 有效光束是指发射的所有光束中起作用的 那部分， 为可靠检测物体， 此部分光必须要被全部

25、遮挡。 对射式检测模式的有效 光束，我们可以将其比喻为连接发射器镜头 （或超声波变送器） 与接收器镜头（或 变送器）的一个杆（见图 17），如果发射器和接收器的镜头大小不一样，则此 杆会变成锥形。有效光束与发射器发射的光束或接收器的可接收区域是不一样 的。 500）this.width=500 border=0 图 17. 对射式检测模式的有效光束 对于对射式光电传感器， 在检测小的部件或进行精确定位时， 其有效光束可 能会太大以致不能进行可靠检测。 在这种情况下， 可以给传感器加装光缝来减小 有效光束的尺寸，见图 18。（注意：在选择光缝材料时，要注意有些非金属材 料可能会被高能的调制光穿透

26、） 安装光缝会减小通过镜头的光的能量 （光缝越小，通过的光就越少） 。例如： 直径20mm勺镜头安装上带一 5mm孔的光缝后，则通过此孔的光的能量仅为原来 的 （1/4）2 或 1/16th ，如果发射器和接收器都安装了光缝，则光的能量会损失双 倍。 500）this.width=500 border=0 图 18. 光缝会减小发射光束的尺寸 矩形光缝与同尺寸的圆孔形光缝相比， 其镜头接收光的区域较大。 因此，如 果被测物通过光束的方向是一定的，则优先选用矩形光缝（如边沿检测）。如果 小的被测物通过光束的方向不是固定的，则优先选用圆形光缝。 如果被测物在通过时总是非常靠近发射器或接收器， 则仅

27、需安装一个光缝即 可。其有效光束尺寸在有光缝的一端为光缝上孔的尺寸， 在未安装光缝的一端为 镜头的尺寸，成为锥形。 在使用对射式传感器检测小物体时， 一方面要保证有效光束的尺寸必须小于 被测物的最小尺寸， 同时要使镜头保留尽可能大的可视区域， 以保证足够的检测 距离。一种简便的方法就是使用光纤， 这种光纤检测头的出光孔有多种形状和尺 寸，以适用于不同的被测物。 有些高能的经过调制的对射式传感器， 在近距离使用时， 有时会在被测物周 围产生光能激增现象， 致使传感器产生误动作。 这也是为什么要求被测物尺寸一 定要大于有效光束尺寸的原因之一。 对于对射式的超声波传感器， 通过使用声波引导器件可以确

28、定其波形图。 此 器件安装在接收器的变送器（有时也安装在发射器上），安装此器件后，接收器 对从侧面过来的声波反应就会很弱，因而可以比较可靠的检测小的物体。 2、反射板式 反射板式的检测模式中， 一个传感器本身既有发射器又有接收器 （见图 19）。 发射器发射光照到反射板上， 反射光再返回接收器上。 当物体挡住光束时， 被测 物就被检测到了。 500）this.width=500 border=0 图 19. 反射板将发射光返回到接收器上 反射板式传感器的检测距离为从传感器到反射板的距离。 其有效光束通常为 锥形，从镜头边沿到反射板边沿（见图 20）。特殊情况下与此不同，如：当传 感器离反射板太

29、近时， 光束不能全部覆盖整个反射板； 或者发射光为激光光束时。 在这些情况下，有效光束的尺寸扩展不到反射板的整个面积。 500）this.width=500 border=0 图 20. 有效光束为锥形 反射板通常是由多个几何棱镜组成的矩阵， 每个棱镜有三个互相垂直的平面 和一个斜面。光束从斜面射入，经其他三个面反射后从这个斜面上平行的返回 （见 图 21）。这样反射板就将入射光反回到了接收器。 500）this.width=500 border=0 图 21. 棱镜将入射光反射回接收器 多数棱镜式反射板由透明丙烯酸塑料压铸而成， 具有多种尺寸和外形 （见图 22）。棱镜或反射板经常作为汽车安

30、全反射板用，当汽车前灯照在反射板上时， 反射板会反射回很强的光使司机能及时观察到。 高速公路上的警示标志可以用反射带来制作， 反射带表面涂有一层薄的带几 何棱镜的反光材料或玻璃细沙。 （光滑的玻璃表面也可把光反射回去， 但是涂玻 璃细沙的表面其反光率低于带几何棱镜的表面） 500）this.width=500 border=0 图 22. 反射带和带几何棱镜反射板拥有多种形状和尺寸的产品 非常光亮的表面也可以做反射板用， 射回去。为了使传感器能接收到反射光， 来说，它能将入射光以偏离垂直线最大 常容易。 好的反射板的反光率是一张白纸的 但入射光会以等同的角度朝相反方向反 发射光必须垂直于镜面。

31、 但对于反射板 20的角度反射回来，这样就使对准非 3,000 倍，所以反射板式传感器很容易接 收到从反射板反射回来的光。 但是对于反光率很强的被测物， 当挡住光束时， 也 能将很强的光反射回传感器而使其误认为被测物并未出现。 对这种问题， 我们也 有相应的解决办法。 如果一个表面很平很亮的物体总是沿固定的方向经过检测区域， 那么我们可 以将传感器和反射板倾斜安装， 以使被测物表面反射回来的光回不到传感器， 倾 斜角度通常为 1015（见图 23）。 500）this.width=500 border=0 图 23. 倾斜安装可消除干扰 但是如果光亮被测物表面是圆形或被测物是以不确定的角度进入

32、检测区域， 则问题就会比较复杂。 此时我们可以将传感器和反射板水平及垂直方向均旋转一 定角度，这样通常情况下可以解决问题。 如问题仍不能解决， 则考虑使用偏振反 射板式或对射式检测模式。 （1）偏振 偏振镜头与可见光的反射板式传感器配合使用， 能很好解决光亮物体的检测 问题。两个偏振镜头分别安装在发射器和接收器镜头的前面， 偏振方向互相垂直。 发射光经发射器垂直偏振镜头偏振后，变成垂直振动的光波（见图24）， 此光波经反射板反射（去偏振）后，变为水平方向振动的光波，这种光波可通过 接收器的水 平偏振镜头被接收器接收。 500）this.width=500 border=0 图 24. 偏振反射

33、板式传感器适于检测表面光亮的物体 偏振镜头虽然解决了传感器检测光亮物体时的误动作问题， 但同时也大大减 弱了有效光束的能量， 这一点对于检测环境灰尘较大或需要较长检测距离的应用 场合尤为重要。偏振反射板式传感器仅能与带几何棱镜的反射板配合使用。 （2）光路对准反射板式 近年来，随着LED技术的不断提高，使用可见光光源的发射器逐步增多。 当 使用可见光光源时， 反射板式传感器的对准就很容易了。 当我们在反射板上看到 可见光时，光路基本就对准了。 500）this.width=500 border=0 图 25. 使用可见光光源，对准很容易 3、接近检测模式 接近检测模式的光电和超声波传感器是通过

34、检测从被测物反射回来的能量 来判断是否有被测物（见图 26）。例如，当超声波传感器接收到被测物反射回 来的声波时， 被测物就被检测到了。 这种传感器的发射器和接收器是组装在一起 的，且在传感器的同一侧。在这种检测模式中，当被测物出现时，它把一定数量 的光反射回传感器而不象对射式检测模式中是把光挡住。 光电的接近检测模式又 分为以下几种检测方式：直反式、宽光束式、聚焦式、定区域式和可调区域式。 500）this.width=500 border=0 图 26. 接近检测模式的几种形式 4、直反式 在光电传感器中， 直反式传感器是一种常用的检测模式。 在这种方式中， 发射器 发出的光以多种角度照到

35、被测物表面上， 被测物表面同样以多种角度对入射光进 行反射，其中只有很小的一部分被反射回接收器。 直反式检测模式对光能的利用率相对较低， 因为其接收器只能接收到很小一 部分的反射光。同其他接近检测模式一样， 直反式也受被测物表面反光率的影响。 对于具有亮白表面的被测物，传感器的检测距离就要比暗黑表面的物体要远。 多数直反式传感器都加装镜头来校准发射光， 使其更加集中， 以便获得更多 的反射光。 虽然加装镜头可以扩展检测距离， 但在检测非常光亮的表面时比较困 难，此时传感器的安装角度就变得非常重要。 因为非常光亮的表面就象镜面一样， 安装角度稍微一偏， 多数的反射光就都 反射走了， 只有很小的一部分反射回接收器。 如果被测物表面平行于传感器的检 测头，则多数的直反式传感器能接收到反射回来的光（见图27）。但是如果被 测物是圆形表面（如金属桶）或被检测的金属薄片 / 薄膜经常发生颤动，则检测 起来就会很不可靠。 500）this.width=500 border=0 图 27. 对于直反式检测，传感器镜头必须与光亮的平面平行，以保证可靠检测 （1）宽光束直反式 为了避免检测光亮物体时光的损失对检测性能的影响，尤其是近距离