技術文章磁感式接近開關TURCK，圖爾克結構方式

偏振反射板式：當被測物有很強的反光率時，我們可以使用

偏振反射板式的傳感器。兩個偏振鏡頭分別安裝在發射器和

接收器鏡頭的前面，偏振方向互相垂直。

可調區域式傳感器使用多個接收單元陣列，通過簡單的調整可

以使傳感器電路改變關斷點的位置。在可調區域檢

測模式中，位于關斷點以外的物體被忽略掉。

如果我們已經知道了傳感器的使用環境，那么可以根據表 1

來確定所需要的過量增益，以傳感器能工作表中所

列過量增益為 1.5x，是指較清潔的使用環境。過量增益過

50x，對射式光束就能穿透紙和具有一定透光性能的材料。

圖有助于我們判斷并行安裝的傳感器能安裝到多近而彼此之

間沒有光線的干擾。同時，我們可以通過對調發射器和接收

器的位置而使兩對傳感器安裝的更近。

每一種傳感器都有特定的響應時間。響應時間是指輸入信號

發生變化，到傳感器的輸出做出反應，所需要的較大的時間。

也就是輸入信號的上升沿（或下降沿）到輸出狀態發生改變

的這段時間。

當傳感器的輸出去控制一個設備的動作時，尤其是高速循環

動作時，傳感器的重復精度就變得非常重要。如噴墨打印日

期、標簽檢測等。

透明的塑料可以傳輸光能。對射式光纖必須成對使用；直反式光

纖可同時傳輸發射光和接收光，因此可以做為直反式檢測模式。

有時直反式光纖加裝鏡頭后可成為反射板式檢測模式。光纖式傳

感器可使用在狹小的安裝空間。

光形圖是傳感器響應與檢測距離之間的一個二維圖形，它對

預先估計傳感器的檢測性能有很大幫助。光形圖是基于以下

條件得出的：清潔的檢測環境，光路對準良好，針對特定的

檢測距離把過量增益調整到較佳點。沿光軸的光束具有強

的能量，越靠近光形圖的邊沿能量越弱。對應每種檢測模式

的傳感器，都有典型的光形圖，但實際中的光形圖并不一定

就是這樣的。

一般來說，傳感器是在計算3到4個調制的光脈沖后，其輸出

才有動作的。調制傳感器輸出動作之前的響應時間就是傳感

器計算那幾個光脈沖所需要的時間，而且只有計算完足夠的

光脈沖，傳感器的輸出狀態才可能會改變。然而由于被測條

件的改變可以發生在一個調制周期內的任一時刻，所以被測

條件發生改變與傳感器的輸出發生改變，這二者之間的時間

差多會有一個調制周期的差別。（見圖53）這個差別就是傳

感器的重復精度。傳感器的重復精度乘上被測物的運動速度

就可換算成機械上的重復精度。

在光電檢測中，操作方式有亮態和暗態之分。有些傳感器有亮

態 / 暗態選擇開關。如果一個傳感器調整為亮態操作，那么當

接收器接收到足夠的光信號時，其輸出就會動作；如果調整為

暗態操作，那么當接收器接收不到光時，其輸出就會動作。

在對射式檢測模式中，暗態操作也就是說當被測物出現，擋

住有效光束時，傳感器動作。如果沒有被測物出現而傳感器

動作，那就是亮態操作方式。在反射板式的檢測模式中，亮

態操作和暗態操作也是這樣的。

直反式檢測模式中亮態條件為被測物出現，將入射光反射回

接收器；如果沒有被測物，那么就沒有光線被反射回接收器。

體元件，其電氣性能與普通二極管相同，不同之處在于當給

LED 通電流時，它會發光。它具有以下：

由于 LED 是固態的，所以它能延長傳感器的使用。

對射式檢測模式要求發射器與接收器對射安裝，以

接收器能接收到發射器發出的光。當被測物擋住光束

時，傳感器就會檢測到。這種模式對光能的利用率

高，并且能提供較高的過量增益。

傳感器的重復精度是基于檢測條件從暗態到亮態變化時給出

的。當從亮態到暗態變化時，就不計算調制脈沖，這種情況

下輸出的重復精度沒有給出，但它是一個非常短暫的時間（典

型值于 OFF 響應時間的 10%）。所給出的傳感器的重復精

度值是壞情況下的數值，因而即使在被測物高速移動且重

復精度要求非常高的場合，這個數值也非常用來評估傳

感器是否適用于此場合。

安裝光縫會減小通過鏡頭的光

的能量（光縫越小，通過的光就越少）。例如：直徑 20mm 的

鏡頭安裝上帶一孔的光縫后，則通過此孔的光的能量僅為原

來的(1/4) 或1/16，如果發射器和接收器都安裝了光縫，則光

的能量會損失雙倍。

矩形光縫與同尺寸的圓孔形光縫相比，其鏡頭接收光的區域

較大。因此，如果被測物通過光束的方向是一定的，則優先

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，則優先選用圓形光縫。

在使用對射式傳感器檢測小物體時，一方面要有效光束

的尺寸必須小于被測物的小尺寸，同時要使鏡頭保留盡可

能大的可視區域，以足夠的檢測距離。

由于 LED 沒有燈絲，所以它具有良好的抗震動抗沖擊性。

它能夠以非常快的速度來開關，開關速度可達到 KHz，（見

圖 2）將接收器的放大器調制到發射器的調制頻率，那么它

就只能對以此頻率振動的光信號進行放大。

LED 能發射人眼看不到的紅外光，也能發射可見的綠光、黃

光、紅光、藍光、藍綠光或白光。其中，紅外光LED是

效率較高的光束，同時也是在光譜上與光電三極管匹配的光束。

調制的 LED 改進了光電傳感器的設計，增大了檢測距離擴展了光束的角度，

使人們逐漸接受了這種易于對準的光束。

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、聚焦式、定區域式和可調區域式。對

于光纖傳感器，如使用對射光纖，則為對射式檢測模式；如

使用直反式光纖，則為直反式檢測模式。

發射光經發射器垂直偏振鏡頭偏振后，變成垂直振動的光波

（見圖 7）此光波經反射板反射（去偏振）后，變為水平方向

振動的光波，這種光波可通過接收器的水平偏振鏡頭被接收

器接收。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。偏振反射板式傳感器適于檢測表面光亮的物體。

直反式檢測模式對光能的利用率相對較，因為其接收器只

能接收到很小一部分的反射光。同其他接近檢測模

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

定區域式傳感器有兩個接收器和一個比較電路，當遠距離接

收器上的光強高于近距離接收器上的光強度時，傳感器將不

做出響應，因此任何處于關斷點以外的物體都將被忽略掉。

如果落在 R2上的反射光等于多于落在R1 上的反射

光，則傳感器檢測到被測物。

技術文章磁感式接近開關TURCK，圖爾克結構方式