光電傳感器是通過(guò)把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。
由光通量對(duì)光電元件的作用原理
不同所制成的光學(xué)測(cè)控系統(tǒng)是多種多樣的,按光電元件(光學(xué)測(cè)控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類,即模擬式光電傳感器和脈沖(開關(guān))式光電傳感器.模擬式光電傳感器是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流,它與被測(cè)量間呈單值關(guān)系.模擬式光電傳感器按被測(cè)量(檢測(cè)目標(biāo)物體)方法可分為透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻檔)三大類.所謂透射式是指被測(cè)物體放在光路中,恒光源發(fā)出的光能量穿過(guò)被測(cè)物,部份被吸收后,透射光投射到光電元件上;所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測(cè)物上,再?gòu)谋粶y(cè)物體表面反射后投射到光電元件上;所謂遮光式是指當(dāng)光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測(cè)物光遮其中一部份,使投射到光電元件上的光通量改變,改變的程度與被測(cè)物體在光路位置有關(guān).
光電傳感器在一般情況下,有三部分構(gòu)成,它們分為:發(fā)送器、接收器和檢測(cè)電路。
發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束,發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光源,發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射,或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面,裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測(cè)電路,它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。
此外,光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。 三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成,能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回,具有實(shí)用意義。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角,使光束幾乎是從一根發(fā)射線,經(jīng)過(guò)反射后,還是從這根反射線返回。
分類和工作方式
⑴槽型光電傳感器 把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收器面對(duì)面地裝在一個(gè)槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見(jiàn)光,在無(wú)阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測(cè)物體從槽中通過(guò)時(shí),光被遮擋,光電開關(guān)便動(dòng)作。輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào),切斷或接通負(fù)載電流,從而完成一次控制動(dòng)作。槽形開關(guān)的檢測(cè)距離因?yàn)槭苷w結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。
⑵對(duì)射型光電傳感器 若把發(fā)光器和收光器分離開,就可使檢測(cè)距離加大。由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的光電開關(guān)就稱為對(duì)射分離式光電開關(guān),簡(jiǎn)稱對(duì)射式光電開關(guān)。它的檢測(cè)距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測(cè)物通過(guò)路徑的兩側(cè),檢測(cè)物通過(guò)時(shí)阻擋光路,收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。
⑶反光板型光電開關(guān) 把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)裝置內(nèi),在它的前方裝一塊反光板,利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開關(guān)。正常情況下,發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來(lái)被收光器收到;一旦光路被檢測(cè)物擋住,收光器收不到光時(shí),光電開關(guān)就動(dòng)作,輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。
⑷擴(kuò)散反射型光電開關(guān) 它的檢測(cè)頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器,但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。當(dāng)檢測(cè)物通過(guò)時(shí)擋住了光,并把光部分反射回來(lái),收光器就收到光信號(hào),輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)。
電感式傳感器是建立在電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上、利用線圈電感或互感的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)非電量電測(cè)的。根據(jù)工作原理的不同,可分為變阻磁式,變壓器式和渦流式等種類。
它可以把穩(wěn)入的物理量如位移、振動(dòng)、壓力、流量、比重等參數(shù),轉(zhuǎn)換為線圈的自感系數(shù)L和互感系數(shù)M的變化,而L和M的變化在電路中又轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化,即將非電量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。因此它能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)輸、記錄、顯示和控制等方面的要求。
特點(diǎn):
光滑的塑料外殼可防止沉積
PTB 外殼可耐受酸洗溶液
高防護(hù)等級(jí),適應(yīng)嚴(yán)苛工業(yè)環(huán)境的需求
清晰明確地指示開關(guān)狀態(tài)
自感式傳感器的工作原理
自感式傳感器是把被測(cè)量變化轉(zhuǎn)換成自感L的變化,通過(guò)一定的轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓或電流輸出。
傳感器在使用時(shí),其運(yùn)動(dòng)部分與動(dòng)鐵心(銜鐵)相連,當(dāng)動(dòng)鐵芯移動(dòng)時(shí),鐵芯與銜鐵間的氣隙厚度 δ 發(fā)生改變,引起磁路磁阻變化,導(dǎo)致線圈電感值發(fā)生改變,只要測(cè)量電感量的變化,就能確定動(dòng)鐵芯的位移量的大小和方向。
利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成線圈自感系數(shù)或互感系數(shù)的變化,再由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出,這種裝置稱為電感式傳感器。
電感式傳感器是利用線圈自感或互感的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的一種裝置。通常由振蕩器、開關(guān)電路及放大輸出電路三大部分組成。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無(wú)活動(dòng)電觸點(diǎn),工作壽命長(zhǎng)。而且靈敏度和分辨力高,輸出信號(hào)強(qiáng)。線性度和重復(fù)性都比較好,能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制。可以測(cè)量位移、振動(dòng)、壓力、流量、比重等參數(shù)。
電感式傳感器的核心部分是可變的自感或互感,在將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成線圈自感或互感的變化時(shí),一般要利用磁場(chǎng)作為媒介或利用鐵磁體的某些現(xiàn)象。這類傳感器的主要特征是具有電感繞組。
采用針描法原理的表面粗糙度儀由傳感器、驅(qū)動(dòng)器、指零表、記錄器和工作臺(tái)等主要部件組成。
電感傳感器是輪廓儀的主要部件之一,其工作原理,在傳感器測(cè)桿的一端裝有金剛石觸針;
觸針尖端曲率半徑r很小,測(cè)量時(shí)將觸針搭在工件上,與被測(cè)表面垂直接觸,利用驅(qū)動(dòng)器以一定的速度拖動(dòng)傳感器。
由于被測(cè)表面輪廓峰谷起伏,觸狀在被測(cè)表面滑行時(shí),將產(chǎn)生上下移動(dòng)。
此運(yùn)動(dòng)經(jīng)支點(diǎn)使磁芯同步地上下運(yùn)動(dòng),從而使包圍在磁芯外面的兩個(gè)差動(dòng)電感線圈的電感量發(fā)生變化。
傳感器的線圈與測(cè)量線路是直接接入平衡電橋的,線圈電感量的變化使電橋失去平衡;
于是就輸出一個(gè)和觸針上下的位移量成正比的信號(hào),經(jīng)電子裝置將這一微弱電量的變化放大、相敏檢波后,獲得能表示觸針位移量大小和方向的信號(hào)。
此后,將信號(hào)分成三路:
一路加到指零表上,以表示觸針的位置,一路輸至直流功率放大器,放大后推動(dòng)記錄器進(jìn)行記錄;
另一路經(jīng)濾波和平均表放大器放大之后,進(jìn)入積分計(jì)算器,進(jìn)行積分計(jì)算,即可由指示表直接讀出表面粗糙度Ra值。
指零表的作用反映鐵芯在差動(dòng)電感線圈中所處的位置。當(dāng)鐵芯處于差動(dòng)電感線圈的中間位置時(shí),指零表指針指示出零位,即保證處于電感變化的線性范圍之內(nèi)。
所以,在測(cè)量之前,必須調(diào)整指零表,使其處于零位。噪聲濾波的目的在于剔除一些干擾信號(hào),如電氣元件的噪聲所引起的虛假信號(hào)。
大量的測(cè)試表明,高于 400Hz的信號(hào)即不是被測(cè)表面粗糙度所引的信號(hào),無(wú)損檢測(cè)資源網(wǎng)必須從總信號(hào)中加以剔除。
所以噪聲濾波器是一種低通(低頻能通過(guò))濾波器,它使400Hz以下的低頻信號(hào)順利通過(guò),而將400Hz以上的高頻信號(hào)迅速衰減,從而達(dá)到濾波的目的。
波度濾波的目的則是用以濾掉距大于取樣長(zhǎng)度的波度,因此它是一個(gè)高通(高頻能通過(guò))濾波器,使表面粗糙度所引起的高頻(相對(duì)于波度引起的低頻而言)信號(hào)能自由通過(guò)。
經(jīng)過(guò)噪聲濾波和波度濾波以后,剩下來(lái)的就是與被測(cè)表面粗糙度成比例的信號(hào);
再經(jīng)平均表放大器后,所輸出的電流I與被測(cè)表面輪廓各點(diǎn)偏離中線的高度y的絕對(duì)值成正比,然后經(jīng)積分器完成 的積計(jì)算,得出Ra值,由指零表顯示出來(lái)。
這種儀器適用于測(cè)定0.02-10μm的Ra值,其中有少數(shù)型號(hào)的儀器還可測(cè)定更小的參數(shù)值,儀器配有各種附件;
以適應(yīng)平面、內(nèi)外圓柱面、圓錐面、球面、曲面、以及小孔、溝槽等形狀的工件表面測(cè)量。測(cè)量迅速方便,測(cè)值精度高。