光纤传感器的检测原理、特点、类型分类

1.0 概要

光纤传感器可将光纤连接到光电传感器的光源,并在自由安装到狭窄位置等后进行检测。

2.0 原理和主要类型

光纤如图所示,由中心的纤芯和折射率不同的金属包层构成。光线入射到纤芯时,会在与金属包层的边界面反复进行全反射的同时进入光线。穿过光纤内部,从端面发出的光会以约 60° 的角度进行扩散,并照射到检测物体上。

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此外,纤芯包括塑料型和玻璃型。

2.1 塑料型

纤芯为丙烯酸类树脂,由0.1 至1 mm 直径的单根或多根制作而成,被聚乙烯等材料包裹。由于重量轻、低成本及不易弯曲等特性已成为光纤传感器的主流。

2.2 玻璃型

由 10 至 100 m 的玻璃光纤组成,并由不锈钢管包覆。具有使用温度较高(350℃)等特点。

光纤传感器大致分为透过型和反射型2 种检测方法。

透过型由发射器和接收器2 条构成。反射型从外观来看好像是1 根,但从端面观察,分为平行型、同轴型及分离型,如右图所示。

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3.0 光纤传感器的特点和优点

3.1 不限安装位置,自由度高

采用了柔韧光纤,可轻松安装到机械的间隙或狭小空间内。

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3.2 微小物体检测

传感器头尖端非常小,可轻松检测微小物体。

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3.3 出色的环境抗耐性

由于光纤电缆部无法通过电流,因此完全不受电气干扰所影响。只要使用耐热型光纤元件,即使是在高温场所仍可进行检测。

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4.0 光纤传感器的种类 ・光纤元件种类

光纤元件包括非常多的类型。传感器头尖端部不设发射元件和光接收元件的检测电路,因而对尺寸或外观的限制较少。以下为基恩士光纤元件FU 系列的分类示例。

4.1 标准、轻松安装

4.1.1 螺纹安装

最一般的光纤传感器。安装到支架使用。

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4.1.2 圆柱(螺丝组安装)

安装在无空间的位置。开孔后,使用螺丝组进行安装。

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4.1.3 集成支架

将安装支架和传感器一体化。无需繁琐的组装作业

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4.2 小光斑、窄光束

4.2.1 小光斑反射

擅长检测小型目标物。请根据目标物的尺寸进行选择。

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4.2.3窄光束/高功率

使用镜头可控制光的扩散并减少光的偏转。

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4.3 透明体检测

4.3.1 回归反射

适用于检测透明体。光往返2 次穿过工件,因此遮光量变多。

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4.3.2 限定反射

限制检测距离,因此不受背景的影响。

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4.4 节省空间

4.4.1 平板支架

直接安装到空间较小的位置。

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4.4.2 套管

解决空间问题。可靠近工件。

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4.5 耐环境

4.5.1 耐油/药品

由于是氟碳聚合物涂层,因此支持接触油或药品的环境。

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4.5.2 高弹性

超过电线的高弯曲性。该类型抗反复弯曲。

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4.5.3 耐热

耐热高达350℃ 的高温型,产品线十分丰富。

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4.6 专用应用

4.6.1 区域

最适于工件的偏差或复杂形状工件的有无检测。

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4.6.2 液位

检测液位。包括管道安装型和渗入型。

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4.6.3 真空

该传感器可在真空和高温环境下使用。

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