西克SICK传感器的工作原理

西克SICK传感器的工作原理
SICK传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引 起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可 用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变 、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。光电 式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和 机器人中获得广泛应用。新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器的诞 生，为SICK传感器传感器的进一步应用开创了新的一页。
SICK传感器工作原理
SICK传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类,即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器.模拟式光电传感器是将被测量转换 光电传感器成连续变化的光电流,它与被测量间呈单值关系.模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻档)三大类.所谓透射式是指被测物体放在光路中,恒光源发出的光能量穿过被测物,部份被吸收后,透射光投射到光电元件上;所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上,再从被测物体表面反射后投射到光电元件上;所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份,使投射刭光电元件上的光通量改变,改变的程度与被测物体在光路位置有关. 光敏二极管是zui常见的光传感器。光敏二极管的外型与一般二极管一样，只是它的管壳上开有一个嵌着玻璃的窗口，以便于光线射入，为增加受光面积，PN结的面积做得较大，光敏二极管工作在反向偏置的工作状态下，并与负载电阻相串联，当无光照时，它与普通二极管一样，反向电流很小（<&micro;A），称为光敏二极管的暗电流；当有光照时，载流子被激发，产生电子-空穴，称为光电 光电传感器载流子。在外电场的作用下，光电载流子参于导电，形成比暗电流大得多的反向电流，该反向电流称为光电流。光电流的大小与光照强度成正比，于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。 光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外，还有对电信号放大的功能。光敏三级管的外型与一般三极管相差不大，一般光敏三极管只引出两个极——发射极和集电极，基极不引出，管壳同样开窗口，以便光线射入。为增大光照，基区面积做得很大，发射区较小，入射光主要被基区吸收。工作时集电结反偏，发射结正偏。在无光照时管子流过的电流为暗电流Iceo=（1+β）Icbo（很小），比一般三极管的穿透电流还小；当有光照时，激发大量的电子-空穴对，使得基极产生的电流Ib增大，此刻流过管子的电流称为光电流，集电极电流Ic=（1+β）Ib，可见光电三极管要比光电二极管具有更高的灵敏度。
SICK传感器的选型注意事项
要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需 要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多 种原理的SICK传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据 被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被 测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出 方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受 ，还是自行研制。
在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感 器的具体性能指标。
灵敏度的选择
通常，在SICK传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因 为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信 号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容 易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具 有较高的信噪比，尽量减少从外界引入的干扰信号。
SICK传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向 性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多面向量 ，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。
频率响应特性
SICK传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率 范围内保持不失真。实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短 越好。
传SICK感器的频率响应越高，可测的信号频率范围就越宽。
在动态测量中，应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性，以 免产生过大的误差。
线性范围
SICK传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在 此范围内，灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且 能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要 看其量程是否满足要求。
但实际上，任何传感器都不能保证的线性，其线性度也是相对的。 当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感 器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。
稳定性
SICK传感器使用一段时间后，其性能保持不变的能力称为稳定性。影响 传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。 因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力 。
在选择SICK传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用 环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减小环境的影响。
SICK传感器的稳定性有定量指标，在超过使用期后，在使用前应重新进 行标定，以确定传感器的性能是否发生变化。
在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合，所选用 的传感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验。
精度
精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精 度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精 度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在 满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器阿*空 压机配件。
如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用 量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得的测量值，就需选 用精度等级能满足要求的传感器。
对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感 器。自制传感器的性能应满足使用要求。
西克SICK传感器的工作原理
SICK光电开关、SICK传感器、SICK编码器