光電傳感器知識

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材料中時(shí)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(彎曲半徑要大于最小彎曲半徑)。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(xì)(直徑約50μm)的玻璃纖維絲組成。典型的光纜由幾百根單獨(dú)的帶金屬外皮玻璃光纖組成，光纜外部有一層護(hù)套保護(hù)。光纜的端部有各種尺寸和外形，并且澆注了堅(jiān)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(fèi)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(dāng)然其所得到的圖像也只是一些光。

玻璃光纖外部的保護(hù)層通常是柔性的不銹鋼護(hù)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(jiān)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(hù)外皮的塑料光纖適于安裝在往復(fù)運(yùn)動的機(jī)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?。分叉式的光纖有兩個明顯的分支，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(shí)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(xiǎn)的環(huán)境中。