LED（發(fā)光二極管）

發(fā)光二極管最早出現(xiàn)在19世紀(jì)60年代，現(xiàn)在我們能夠常常在電氣和電子設(shè)備上看到這些二極管做為指示燈來(lái)用。LED就是一種半導(dǎo)體元件，其電氣性能與一般二極管相同，不同之處在于當(dāng)給LED通電流時(shí)，它會(huì)發(fā)光。因?yàn)長(zhǎng)ED是固態(tài)的，所以它能延長(zhǎng)傳感器的運(yùn)用壽命。因此運(yùn)用LED的光電傳感器能被做得更小，且比白熾燈傳感器更牢靠。不象白熾燈那樣，LED抗震動(dòng)抗沖擊，而且沒(méi)有燈絲。別的，LED所宣布的光能只相當(dāng)于同尺度白熾燈所發(fā)生光能的一部分。（激光二極管在外，它與一般LED的原理相同，但能發(fā)生幾倍的光能，并能到達(dá)更遠(yuǎn)的檢測(cè)間隔）。LED能發(fā)射人眼看不到的紅外光，也能發(fā)射可見(jiàn)的綠光、黃光、紅光、藍(lán)光、藍(lán)綠光或白光。

  經(jīng)調(diào)制的LED傳感器

1970年，人們發(fā)現(xiàn)LED還有一個(gè)比壽命長(zhǎng)更好的長(zhǎng)處，就是它能夠以十分快的速度來(lái)開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)速度可到達(dá)KHz。將接納器的擴(kuò)大器調(diào)制到發(fā)射器的調(diào)制頻率，那么它就只能對(duì)以此頻率振蕩的光信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)大。我們能夠?qū)⒐獠ǖ恼{(diào)制比方成無(wú)線電波的傳送和接納。將收音機(jī)調(diào)到某臺(tái)，就能夠疏忽其他的無(wú)線電波信號(hào)。經(jīng)過(guò)調(diào)制的LED發(fā)射器就類似于無(wú)線電波發(fā)射器，其接納器就相當(dāng)于收音機(jī)。

人們常常有一個(gè)誤解：以為因?yàn)榧t外光LED宣布的紅外光是看不到的，那么紅外光的能量肯定會(huì)很強(qiáng)。經(jīng)過(guò)調(diào)制的光電傳感器的能量的巨細(xì)與LED光波的波長(zhǎng)無(wú)太大聯(lián)系。一個(gè)LED宣布的光能很少，經(jīng)過(guò)調(diào)制才將其變得能量很高。一個(gè)未經(jīng)調(diào)制的傳感器只要經(jīng)過(guò)運(yùn)用長(zhǎng)焦距鏡頭的機(jī)械屏蔽手法，使接納器只能接納到發(fā)射器宣布的光，才干使其能量變得很高。比較之下，經(jīng)過(guò)調(diào)制的接納器能疏忽周圍的光，只對(duì)自己的光或具有相同調(diào)制頻率的光做出呼應(yīng)。

未經(jīng)調(diào)制的傳感器用來(lái)檢測(cè)周圍的光線或紅外光的輻射，如剛出爐的紅熱瓶子，在這種運(yùn)用場(chǎng)合如果運(yùn)用其它的傳感器，可能會(huì)有誤動(dòng)作。如果一個(gè)金屬發(fā)射出的光比周圍的光強(qiáng)許多的話，那么它就能夠被周圍光源接納器牢靠檢測(cè)到。周圍光源接納器也能夠用來(lái)檢測(cè)室外光。可是并不是說(shuō)經(jīng)調(diào)制的傳感器就必定不受周圍光的攪擾，當(dāng)運(yùn)用在強(qiáng)光環(huán)境下時(shí)就會(huì)有問(wèn)題。例如，未經(jīng)過(guò)調(diào)制的光電傳感器，當(dāng)把它直接指向陽(yáng)光時(shí)，它能正常動(dòng)作。我們每個(gè)人都知道，用一塊有擴(kuò)大效果的玻璃將陽(yáng)光集合在一張紙上時(shí)，很簡(jiǎn)單就會(huì)把紙點(diǎn)著。設(shè)想將玻璃替換成傳感器的鏡頭，將紙?zhí)鎿Q成光電三極管，這樣我們就很簡(jiǎn)單理解為什么將調(diào)制的接納器指向陽(yáng)光時(shí)它就不能工作了，這是周圍光源使其飽和了。

調(diào)制的LED改進(jìn)了光電傳感器的規(guī)劃，增大了檢測(cè)間隔，擴(kuò)展了光束的角度，人們逐漸承受了這種牢靠易于對(duì)準(zhǔn)的光束。到1980年，非調(diào)制的光電傳感器逐漸就退出了歷史舞臺(tái)。紅外光LED是功率最高的光束，同時(shí)也是在光譜上與光電三極管最匹配的光束?？墒怯行﹤鞲衅餍枨笥脕?lái)區(qū)別色彩（如色標(biāo)檢測(cè)），這就需求用可見(jiàn)光源。

在前期，色標(biāo)傳感器運(yùn)用白熾燈做光源，運(yùn)用光電池接納器，直到后來(lái)發(fā)明晰高效的可見(jiàn)光LED。現(xiàn)在，大都的色標(biāo)傳感器都是運(yùn)用經(jīng)調(diào)制的各種色彩的可見(jiàn)光LED發(fā)射器。經(jīng)調(diào)制的傳感器往往獻(xiàn)身了呼應(yīng)速度以獲取更長(zhǎng)的檢測(cè)間隔，這是因?yàn)闄z測(cè)間隔是一個(gè)十分重要的參數(shù)。未經(jīng)調(diào)制的傳感器能夠用來(lái)檢測(cè)小的物體或動(dòng)作十分快的物體，這些場(chǎng)合要求的呼應(yīng)速度都十分快?？墒?，現(xiàn)在高速的調(diào)制傳感器也能夠供給十分快的呼應(yīng)速度，能滿意大大都的檢測(cè)運(yùn)用。

超聲波傳感器

聲波傳感器所發(fā)射和接納的聲波，其振蕩頻率都超過(guò)了人耳所能聽(tīng)到的規(guī)模。它是經(jīng)過(guò)核算聲波從發(fā)射，經(jīng)被測(cè)物反射回到接納器所需求的時(shí)間，來(lái)判別物體的位置。關(guān)于對(duì)射式超聲波傳感器，如果物體擋住了從發(fā)射器到接納器的聲波，則傳感器就會(huì)檢測(cè)到物體。與光電傳感器不同，超聲波傳感器不受被測(cè)物通明度和反光率的影響，因此在許多運(yùn)用超聲波傳感器的場(chǎng)合就不合適運(yùn)用光電傳感器來(lái)檢測(cè)。

光纖

裝置空間十分有限或運(yùn)用環(huán)境十分惡劣的情況下，我們能夠考慮運(yùn)用光纖。光纖與傳感器配套運(yùn)用，是無(wú)源元件，別的，光纖不受任何電磁信號(hào)的攪擾，而且能使傳感器的電子元件與其他電的攪擾相阻隔。

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，因此折射率低。光束照在這兩種資料的鴻溝處（入射角在必定規(guī)模內(nèi)，），被悉數(shù)反射回來(lái)。根據(jù)光學(xué)原理，所有光束都能夠由光纖來(lái)傳輸。

兩條入射光束（入射角在承受角以內(nèi)）沿光纖長(zhǎng)度方向經(jīng)多次反射后，從另一端射出。另一條入射角超出承受角規(guī)模的入射光，丟失在金屬外皮內(nèi)。這個(gè)承受角比兩倍的最大入射角略大，這是因?yàn)楣饫w在從空氣射入密度較大的光纖資猜中時(shí)會(huì)有細(xì)微的折射。光在光纖內(nèi)部的傳輸不受光纖是否曲折的影響（曲折半徑要大于最小曲折半徑）。大大都光纖是可曲折的，很簡(jiǎn)單裝置在狹小的空間。

玻璃光纖

玻璃光纖由一束十分細(xì)（直徑約50μm）的玻璃纖維絲組成。典型的光纜由幾百根獨(dú)自的帶金屬外皮玻璃光纖組成，光纜外部有一層護(hù)套維護(hù)。光纜的端部有各種尺度和外形，而且澆注了鞏固的通明樹(shù)脂。檢測(cè)面經(jīng)過(guò)光學(xué)打磨，十分滑潤(rùn)。這道精心的打磨工藝能顯著提高光纖束之間的光耦合功率。

玻璃光纖內(nèi)的光纖束能夠是緊湊安置的，也可隨意安置。緊湊安置的玻璃光纖一般用在醫(yī)療設(shè)備或管道鏡上。每一根光纖從一端到另一端都需求精心安置，這樣才干在另一端得到十分明晰的圖畫。因?yàn)檫@種光纖費(fèi)用十分貴重而且大都的光纖運(yùn)用場(chǎng)合并不需求得到一個(gè)十分明晰的圖畫，所以大都的玻璃光纖其光纖束是隨意安置的，這種光纖就十分廉價(jià)了，當(dāng)然其所得到的圖畫也僅僅一些光。

玻璃光纖外部的維護(hù)層一般是柔性的不銹鋼護(hù)套，也有的是PVC或其他柔性塑料資料。有些特別的光纖可用于特別的空間或環(huán)境，其檢測(cè)頭做成不同的形狀以適用于不同的檢測(cè)要求。

玻璃光纖鞏固而且性能牢靠，可運(yùn)用在高溫文有化學(xué)成分的環(huán)境中，它能夠傳輸可見(jiàn)光和紅外光。常見(jiàn)的問(wèn)題就是因?yàn)槌３Ｇ刍蚯郯霃竭^(guò)小而導(dǎo)致玻璃絲折斷，關(guān)于這種運(yùn)用場(chǎng)合，我們推薦運(yùn)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，一般有PVC外皮。它能裝置在狹小的空間而且能彎成很小的角度。

大都的塑料光纖其檢測(cè)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)運(yùn)用將其剪短。邦納公司的塑料光纖都配有一個(gè)光纖刀。不像玻璃光纖，塑料光纖具有較高的柔性，帶防護(hù)外皮的塑料光纖適于裝置在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)上。塑料光纖吸收必定波長(zhǎng)的光波，包含紅外光，因此塑料光纖只能傳輸可見(jiàn)光。

與玻璃光纖比較，塑料光纖易受高溫，化學(xué)物質(zhì)和溶劑的影響。對(duì)射式和直反式光纖玻璃光纖和塑料光纖既有“單根的”－對(duì)射式，也有“分叉的”－直反式。單根光纖能夠?qū)⒐鈴陌l(fā)射器傳輸?shù)綑z測(cè)區(qū)域，或從檢測(cè)區(qū)域傳輸?shù)浇蛹{器。分叉式的光纖有兩個(gè)顯著的分支，可分別傳輸發(fā)射光和接納光，使傳感器既能夠經(jīng)過(guò)一個(gè)分支將發(fā)射光傳輸?shù)綑z測(cè)區(qū)域，同時(shí)又經(jīng)過(guò)另一個(gè)分支將反射光傳輸回接納器。

直反式的玻璃光纖，其檢測(cè)頭處的光纖束是隨意安置的。直反式的塑料光纖，其光纖束是沿光纖長(zhǎng)度方向一根挨一根安置。光纖的特別運(yùn)用因?yàn)楣饫w受運(yùn)用環(huán)境影響小而且抗電磁攪擾，因此能被用在一些特別的場(chǎng)合，如：適用于真空環(huán)境下的真空傳導(dǎo)光纖（VFT）和適用于爆破環(huán)境下的光纖。在這兩個(gè)運(yùn)用中，特制的光纖裝置在特別的環(huán)境中，經(jīng)一個(gè)法蘭引出來(lái)接到外面的傳感器上，光纖和法蘭的尺度多種多樣。本安型傳感器，如NAMUR型的傳感器，可直接用在特別或有爆破性風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境中。