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世通魏工分享：光电传感器检测模式

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。

　对射式：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。

对射式是*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。，对于使用高能调制光的光电传感器，将发射器和接收器对准已非常容易。

光路对准－对射式 光路对准可使*大数量的发射光到达接收器，发射光要位于接收区域的位置。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物，通过观察照在物上的光斑来调整发射器位置。将物移开，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*佳的对准位置.
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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*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，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。对于对射式光电传感器，在检测小的部件或进行时，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。（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）。

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的镜头安装上带一5mm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。STJCFW13669

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。

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。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。

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。特殊情况下与此不同，如：当传感器离反射板太近时，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。

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。这样反射板就将入射光反回到了接收器。

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。棱镜或反射板经常作为汽车安全反射板用，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）

非常光亮的表面也可以做反射板用，但入射光会以等同的角度朝相反方向反射回去。为了使传感器能接收到反射光，发射光必须垂直于镜面。但对于反射板来说，它能将入射光以偏离垂直线*大20°的角度反射回来，这样就使对准非常容易。

好的反射板的反光率是一张白纸的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10~15°。

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。

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。

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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，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。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。

检测距离－聚焦式,聚焦式传感器的检测距离是固定的，就是其焦距。这就要求传感器距离被测物非常近。聚焦式传感器在焦点附近能可靠检测被测物，这一以焦点为中心的区域称为景深。景深的大小取决于传感器的设计和被测物的反光率。精密聚焦式传感器的景深是很小的，所以可以用来进行或外观的检测。

有时在检测某些物体时，需要忽略背景中静止或运动的物体。聚焦式传感器的一个特点就是能忽略景深以外的物体。请注意：景深的近点和远点也受被测物反光率的影响。（传感器有时检测不到反光率弱的被测物，但可能会检测到被测物后面反光率较强的背景。）

色标检测是聚焦式传感器的一个特殊应用，使用精密聚焦式传感器来检测色标，以对产品进行。在色标检测中，传感器光源的颜色非常重要，其中蓝绿色光源被证明具有更宽的使用范围，它甚至可以检测白纸上20%的黄色。

激光聚焦式传感器可以产生一个能量集中，尺寸非常小的光斑，直径约0.25mm，非常适合于检测小的物体或做为机械手的传感器。由于其光束能量很强，所以常用来检测反光率很低的其他传感器不能可靠检测的物体。

　定区域式：区域式传感器是一种光电接近式传感器，它具有很明确的检测范围，能忽略此范围以外的物体而不受此物体表面反光率的影响。

定区域式传感器是通过比较落在两个接收器上的反射光的来判断被测物是否出现。如果落在接收器R2上的反射光等于或多于落在R1上的反射光，则传感器检测到被测物。

　可调区域式： 就象定区域式一样，可调区域式传感器可以区分位于不同距离处的物体，在这种情况下，检测距离是可调的。可调区域式传感器的接收器能产生两个电流I1和I2，这两个电流的比值随反射光落在接收器上位置的不同而会有所变化。传感器关断点的位置与这个比值有直接的关系，此关断点的位置可通过电位器来调整，即使位于关断点以外的物体具有很强的反光率，传感器依然会将其忽略。

光纤式：实上，光纤式并不是一种具体的检测模式，使用不同的光纤可以组成不同的检测模式。使用分离式光纤可以组成对射式的检测模式，使用一体式光纤可以组成反射板式或接近式检测模式，特殊的光纤可以定制，下图的光纤是在检测头使用了特殊的结构，使其形成了聚焦式检测镜头

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