光傳感器的指標有哪些

選擇光傳感器時，zui重要的一點是理解哪項規(guī)格參數(shù)是zui為關(guān)鍵的。一般來說，在選擇一個光傳感器時，需要著重考慮的因素包括光譜響應(yīng)/IR抑制、zui大勒克斯數(shù)、光敏度、集成的信號調(diào)節(jié)功能、功耗以及封裝大小等6個重要規(guī)格。這6個規(guī)格的具體描述如下：

　　1、光譜響應(yīng)/IR抑制：環(huán)境光傳感器應(yīng)該僅對400nm至700nm光譜的范圍有感應(yīng)。

　　2、zui大勒克斯數(shù)：大多數(shù)應(yīng)用為1萬勒克斯。

　　3、光敏度：根據(jù)光傳感器的鏡片類別，光線通過鏡片后，光衰減可以在25%-50%之間。低光敏度非常關(guān)鍵（<5勒克斯），必須選擇可以在這個范圍內(nèi)工作的光傳感器。

　　4、集成的信號調(diào)節(jié)功能（即放大器和ADC）：一些傳感器可能提供非常小的封裝，但是卻需要一個外部放大器或無源元件來獲取所需的輸出信號。具有更高集成度的光傳感器省去了外部元件（ADC、放大器、電阻器、電容器等），具有更多的優(yōu)勢。

　　5、功耗：對于要承受高勒克斯（>1萬勒克斯）的光傳感器來說，采用非線性模擬輸出或數(shù)字輸出。


　　 6、封裝大小：對于大多數(shù)應(yīng)用來說，封裝都是越小越好。現(xiàn)在可提供的較小封裝尺寸約為2.0mm×2.1mm。而尺寸為1.3mm×1.5mm的4引腳封裝則是下一代封裝。

　　對于大多數(shù)光傳感器來說，zui常見的輸出為線性模擬輸出。雖然這一輸出對于一些應(yīng)用非常適合，但現(xiàn)在產(chǎn)品提供更多的輸出選項，包括線性電壓輸出、數(shù)字輸出（通過I2C接口）或者非線性電流或電壓輸出。每種輸出都具有一定的優(yōu)勢。

一旦確定了上述重要規(guī)格參數(shù)，下一個需要考慮的問題就是哪類輸出信號有助于目標應(yīng)用的實現(xiàn)。

　　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)射器帶一個校準鏡頭，將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個真空管放大器上。在金屬圓筒內(nèi)有一個小的白熾

　　燈做為光源。這些小而堅固的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器的雛形。
 

超聲波傳感

　　聲波傳感器所發(fā)射和接收的聲波，其振動頻率都超過了人耳所能聽到的范圍。它是通過計算聲波從發(fā)射，經(jīng)被測物反射回到接收器所需要的時間，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)。這個接受角比兩倍的zui大入射角略大，這是因為光纖在從空氣射入密度較大的光纖材料中時會有輕微的折射。光在光纖內(nèi)部的傳輸不受光纖是否彎曲的影響（彎曲半徑要大于zui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（直徑約50μm）的玻璃纖維絲組成。典型的光纜由幾百根單獨的帶金屬外皮玻璃光纖組成，光纜外部有一層護套保護。光纜的端部有各種尺寸和外形，并且澆注了堅固的透明樹脂。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非常清晰的圖像，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，當然其所得到的圖像也只是一些光。

　　玻璃光纖外部的保護層通常是柔性的不銹鋼護套，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光纖刀。不像玻璃光纖，塑料光纖具有較高的柔性，帶防護外皮的塑料光纖適于安裝在往復(fù)運動的機械結(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分支將發(fā)射光傳輸?shù)綑z測區(qū)域，同時又通過另一個分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。在這兩個應(yīng)用中，特制的光纖安裝在特殊的環(huán)境中，經(jīng)一個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的環(huán)境中。