巴鲁夫如何正确的理解光电传感器
实际的生活当中，经常会遇到一些感应控制的装置，这些装置在电子电路的学科分类中是由各种各样的传感器组成的，这些传感器的基本原理都是通过其他类型的信号的变化经过量化之后转换为一定数量的电学物理值来实现的，因此我们可以知道，在这样的一种情况之下，我们生活中的很多感应装置就是都能够非常好的实现出来了。
巴鲁夫在众多的感应器件当中，光电传感器是一种重要的传感器类型，这是一种与光信号息息相关的装置，我们也都知道光在我们的自然界中是一种非常奇特的物质，任何的物质可能都会发光，或者反射光，因此光电传感器的应用是非常广泛的，今天我们就对于光电传感器的一些工作过程进行一下详细的讲解，希望在讲解之后大家能够对于光电传感器的工作过程有一个正确并且科学的理解。
巴鲁夫光电传感器应用:
发光二极管早出现在19世纪60年代，现在我们可以经常在电气和电子设备上看到这些二极管做为指示灯来用。LED就是一种半导体元件，其电气性能与普通二极管相同，不同之处在于当给LED通电流时，它会发光。由于LED是固态的，所以它能延长传感器的使用寿命。因而使用LED的光电传感器能被做得更小，且比白炽灯传感器更可靠。不象白炽灯那样，LED抗震动抗冲击，并且没有灯丝。另外，LED所发出的光能只相当于同尺寸白炽灯所产生光能的一部分。（激光二极管除外，它与普通LED的原理相同，但能产生几倍的光能，并能达到更远的检测距离）。LED能发射人眼看不到的红外光，也能发射可见的绿光、黄光、红光、蓝光、蓝绿光或白光。
安装空间非常有限或使用环境非常恶劣的情况下，我们可以考虑使用光纤。光纤与传感器配套使用，是无源元件，另外，光纤不受任何电磁信号的干扰，并且能使传感器的电子元件与其他电的干扰相隔离。
光纤有一根塑料光芯或玻璃光芯，光芯外面包一层金属外皮。这层金属外皮的密度比光芯要低，因而折射率低。光束照在这两种材料的边界处（入射角在一定范围内，），被全部反射回来。根据光学原理，所有光束都可以由光纤来传输。
两条入射光束（入射角在接受角以内）沿光纤长度方向经多次反射后，从另一端射出。另一条入射角超出接受角范围的入射光，损失在金属外皮内。这个接受角比两倍的入射角略大，这是因为光纤在从空气射入密度较大的光纤材料中时会有轻微的折射。光在光纤内部的传输不受光纤是否弯曲的影响（弯曲半径要大于小弯曲半径）。大多数光纤是可弯曲的，很容易安装在狭小的空间。
玻璃光纤
玻璃光纤由一束非常细（直径约50μm）的玻璃纤维丝组成。典型的光缆由几百根单独的带金属外皮玻璃光纤组成，光缆外部有一层护套保护。光缆的端部有各种尺寸和外形，并且浇注了坚固的透明树脂。检测面经过光学打磨，非常平滑。这道精心的打磨工艺能显著提高光纤束之间的光耦合效率。
玻璃光纤内的光纤束可以是紧凑布置的，也可随意布置。紧凑布置的玻璃光纤通常用在医疗设备或管道镜上。每一根光纤从一端到另一端都需要精心布置，这样才能在另一端得到非常清晰的图像。由于这种光纤费用非常昂贵并且多数的光纤应用场合并不需要得到一个非常清晰的图像，所以多数的玻璃光纤其光纤束是随意布置的，这种光纤就非常便宜了，当然其所得到的图像也只是一些光。
玻璃光纤外部的保护层通常是柔性的不锈钢护套，也有的是PVC或其他柔性塑料材料。有些特殊的光纤可用于特殊的空间或环境，其检测头做成不同的形状以适用于不同的检测要求。
玻璃光纤坚固并且性能可靠，可使用在高温和有化学成分的环境中，它可以传输可见光和红外光。常见的问题就是由于经常弯曲或弯曲半径过小而导致玻璃丝折断，对于这种应用场合，我们推荐使用塑料光纤。
塑料光纤
塑料光纤由单根的光纤束（典型光束直径为0.25到1.5mm）构成，通常有PVC外皮。它能安装在狭小的空间并且能弯成很小的角度。
多数的塑料光纤其检测头都做成探针形或带螺纹的圆柱形，另一端未做加工以方便客户根据使用将其剪短。邦纳公司的塑料光纤都配有一个光纤刀。不像玻璃光纤，塑料光纤具有较高的柔性，带防护外皮的塑料光纤适于安装在往复运动的机械结构上。塑料光纤吸收一定波长的光波，包括红外光，因而塑料光纤只能传输可见光。
与玻璃光纤相比，塑料光纤易受高温，化学物质和溶剂的影响。
对射式和直反式光纤玻璃光纤和塑料光纤既有“单根的”－对射式，也有“分叉的”－直反式。单根光纤可以将光从发射器传输到检测区域，或从检测区域传输到接收器。分叉式的光纤有两个明显的分支，可分别传输发射光和接收光，使传感器既可以通过一个分支将发射光传输到检测区域，同时又通过另一个分支将反射光传输回接收器。
直反式的玻璃光纤，其检测头处的光纤束是随意布置的。直反式的塑料光纤，其光纤束是沿光纤长度方向一根挨一根布置。
光纤的特殊应用
由于光纤受使用环境影响小并且抗电磁干扰，因而能被用在一些特殊的场合，如：适用于真空环境下的真空传导光纤（VFT）和适用于爆炸环境下的光纤。在这两个应用中，特制的光纤安装在特殊的环境中，经一个法兰引出来接到外面的传感器上，光纤和法兰的尺寸多种多样。本安型传感器，如NAMUR型的传感器，可直接用在特殊或有爆炸性危险的环境中。
巴鲁夫接近开关BESM18MI-NSC80B-S04K
光电传感器以光电效应为基础，把被测量的光信号的变化，转换成电信号或其他所需形式的信息输出。光电传感器具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多、传感器的结构简单，因此光电传感器的应用领域非常广泛，如LED照明、安防、智能家居、智能交通、智能农业、玩具、可穿戴设备等数码电子产品等。未来随着物联网技术的发展和普及，光电传感器应用将渗透到人类生活的方方面面。
主要包括：低压控制及自动化产品、推荐：接近开关、光电开关、接近传感器、电容式传感器等工控元器件。
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1．什么是线性NTC温度传感器？
线性温度传感器就是线性化输出的负温度系数（简称NTC）热敏元件，它实际上是一种线性温度-电压转换元件，就是说在通以工作电流（100uA）的条件下，元件的电压值随温度呈线性变化，从而实现了非电量到电量的线性转换。
2．线性NTC温度传感器的主要特点是什么？
这种温度传感器其主要特点就是在工作温度范围内温度-电压关系为一直线，这对于二次开发测温、控温电路的设计，将无须线性化处理，就可以完成测温或控温电路的设计，从而简化仪表的设计和调试。
3．线性NTC温度传感器的测温范围是如何规定的？
就总的而言，测温范围可在-200～+200℃之间，但考虑实际的需要，一般无须如此宽的温度范围，因而规定三个不同的区段，以适应不同封装设计，同时在延长线的选用上亦有所不同。而对于温度补偿专用的线性热敏元件，则只设定工作温度范围为-40℃～+80℃。完全可以满足一般电路的温度补偿之用。
4．延长线的选用应遵循什么原则？
一般的在-200～+20℃、-50～+100℃宜选用普通双胶线在100～200℃范围内应选用高温线。
5．基准电压的含义是什么？
基准电压是指传感器置于0℃的温场（冰水混合物），在通以工作电流（100μA）的条件下，传感器上的电压值。实际上就是0点电压。其表示符号为V（0），该值出厂时标定，由于传感器的温度系数S相同，则只要知道基准电压值V（0），即可求知任何温度点上的传感器电压值，而不必对传感器进行分度。其计算公式为：
V（T）＝V（0）+S×T
示例：如基准电压V（0）＝700mV温度系数S＝-2mV/℃，则在50℃时，传感器的输出电压V（50）＝700—2×50＝600（mV）。这一点正是线性温度传感器优于其它温度传感器的可贵之处。
6．温度系数S的含义是什么？
温度系数S是指在规定的工作条件下，传感器的输出电压值的变化与温度变化的比值，即温度每变化1℃传感器的输出电压变化之值：S＝△V/△T（mV/℃）。
温度系数是线性温度传感器做为温度测量元件的物理基础，其作用与热敏电阻的B值相似，这个参数在整个工作温度范围内是同一值，即-2mV/℃，而且各种型号的传感器也是同一值，这一点传统的热敏电阻温度传感器是无可比拟的。
7．互换精度这一参数有什么意义？
互换精度是指在同一工作条件下（同一工作电流、同一温场）对于同一个确定的理想拟合直线，每一只传感器的电压V（T）—温度T曲线与该直线的最大偏差，这个偏差通常按传感器的温度—电压转换系数S折合成温度来表示。由于传感器的输出线性化及温度—电压转换系数相同，即在测温范围内全程互换，所以互换精度表示了基准电压值的离散程度，即用基准电压值的离散值折合成温度值的大小来描述整批传感器之间的互换程度。一般分为三级：I级的互换偏差不大于0.3℃J级不大于0.5℃K级不大于1.0℃。
8．线性度的意义是什么？
线性度是描述传感器的输出电压值随温度变化的线性程度，实际上也就是传感器输出电压在工作温度范围内相对于理想拟合直线的最大偏差。一般情况下，其线性度的典型值为±0.5%，很显然传感器的线性度越高（其值越小），对于仪表的设计就越简单，在仪表的输入级完全不必采用线性化处理。
9．为什么说线性温度传感器是规范化输出？
所谓规范化输出，就是在0℃温度点上传感器在规定的工作条件下，输出的电压值仅限于某一小范围内，即使不互换，其基准电压值仅限定在690-7１0mV之间，这样在电路设计时，易于在宏观上把握传感器的输出情况，不论在桥路设计还是温度补偿，只要在690-7１0mV之间考虑，在调试中稍加调整即可。而不象普通的热敏电阻由于型号不同，其阻值也不同，针对不同的型号，需进行不同的设计计算。所以线性温度传感器的规范化输出，可以使仪表电路实现规范化设计。
10．用户如何检验线性温度传感器？
用户在购买传感器后，可在恒流的条件下，依温区的大小，采用两点或三点测试，以检验互换精度、线性度和温度系数。一般情况下，比较简单的检验方法只要检验基准电压值即可。而所有电气参数，在交货时均有随货参数表（合格证），以提供该批传感器的详细参数指标。
对测试条件有如下要求：
恒流源：100μA±0.5%
恒温温场：波动度：≤±0.05℃
测试仪表：41/2或51/2数字电压表。
11．实际使用温度传感器是否一定要采用恒流源供电？
一般情况下是不必要的，桥路恒压供电完全可以（参见16项传感器信号处理电路）。这是因为在100μA左右的电流条件下，传感器的温度—电压转换系数变化量很小，可以给一个实测数量级的概念：
在100μA时S＝-2mV/℃
在40μA时S＝-2.1mV/℃
在1000μA时S＝-1.9mV/℃
而在实际的桥路恒压供电时,其电流变化不会有如此大的幅度。
恒压供电时，传感器负载电阻值如何确定？
恒压供电时，负载电阻接在电源与传感器正极之间，信号从传感器正极与负极之间输出，设计电阻值R时，以在0C时使传感器工作电流为100μA即可。如传感器的基准电压为V（0）（mV），恒压源为VDD（mV），则R＝（VDD-V（0））(mV)/0.1(mA)。对于计算出的电阻值R，如果实际的电阻没有这种阻值，可就近阻值选用，对测温精度没有影响。
12．线性温度补偿元件做为电路温度补偿有什么优越性？
这主要考虑热敏元件的输出规范化及温度系数的一致性，便于设计。另外，由于温度系数与晶体管电路中的晶体管基、射极电压的温度系数相同，做为稳定晶体管电路的工作点的基极偏流元件是非常合适的。而将几只元件串联使用，可以通过并联电位器方式，通过电位器的调节出不同的温度系数，以实现精确的温度补偿作用（参见图3）。这种温度系数可调的补偿元件，无须繁杂设计，对元件的工作电流也无严格要求，这也是这种线性热敏元件用于温度补偿的一大优点。
13．稳定性的含义是什么？
稳定性是指传感器的基准电压值年漂移量，这个漂移量再按温度—电压转换系数折合成温度值，即稳定性＝±△V/S/年。线性温度传感器的稳定性为±0.05℃/年。这一参数描述了传感器在各种使用条件下保持原有特性的能力。
14．长线传输对传感器信号是否有影响？
应当说影响不大，一般情况下传输距离可达1000米以上。如果距离再远，可以考虑将传感器输出的信号在当地转换成数字量，这样可以方便地实现更远距离的传输。
15.民品级与工业级使用中的差异是什么？
主要是互换精度不同，对于单台仪表进行大批量群测的应用场合，且测试精度要求较高的工业环境，建议使用工业级而一台表仅用一支传感器批量大可靠性要求很高的民用产品，建议使用民品级。
16.传感器信号处理电路
注：该桥路是通过R2将传感器的基准电压值V（0）予以抵消，即调整R2上的电压等于传感器的基准电压值，这样使桥路输出在0C时为0V，然后按-2mV/C输出到放大器或下一级电路。如果做为控温电路设计，则R2上的电压输出到比较器的同相端，传感器的输出接入比较器的反相端，R2的选取依控温点的电压而定，可用公式计算V（T）＝V（0）+S×T得到，其中V（0）是传感器的基准电压值（出厂时给定），S为传感器的电压温度系数（出厂时给定），T为控温点温度值。建议R2采用多圈电位器，以便对控温点进行更准确的设定。
17.线性NTC温度传感器是否可取代热敏电阻、热电偶、及其它热电阻？
在-200～+200C的温度范围内完全可以取代，不须对原电路做重大改动，而且不用对传感器做线性化处理，只要基准电压值和电压温度系数这两个参数就可以设计电路，这两个参数在出厂时厂家给予标定，而且对同一用户，不同批次的产品该参数不变。
影响温度传感器测温效果的的三大原因，主要有以下几点：
1.插入测量介质的深度
重要的是测温点的选择，对于生产工艺的过程来说，测量温度的位置，要具有典型性和代表性，不然就失去了测量的意义。在温度插入被测量场所的时候，沿着传感器的长度方向将会产生一些热流。当环境温度比较低的时候就会有热量损失。导致温度传感器与被测量介质的温度不一致从而会产生测温误差。因此，由于热传导而引起的测量误差，跟插入的深度有关。而插入深度又与保护管的材质有关系。
在不同的材质中，由于金属保护管的导热性能好，它插入深度应该深一些，而陶瓷材料绝热性能好一些，可插入浅一些。有些方面，对于工程测温，插入深度还跟测量对象是静止还是流动的等一些状态有关，例如流动的液体或高速气流温度的测量，不会受上述限制，插入深度也可以浅一些，具体的数值应由实验来确定
2.与测量介质的响应时间
温度传感器中接触法测温的基本原理是测温元件要跟被测对象达到一个热度的平衡。所以，在测温的时候我们需要将他们保持一定时间，才能够让两者达到一个热度平衡。而保持时间的长或短，就跟测温元件的热响应时间有关系了。而热响应时间主要取决于温度传感器的结构以及测量的条件，差别很大。因此，一般普通的温度传感器不仅跟不上被测对象的温度变化速度出现滞后，而且还会因为达不到热度平衡而产生一些测量误差。
所以，我们可以选择响应速度比较快的传感器。对温度传感器而言除了保护管影响外，还有就是感温元件的测量端直径大小也是其主要因素，即感温元件越细，测量端直径越小，其热响应时间就会越短。
3.被测介质会使热阻抗增加
有种情况，在高温下使用的温度传感器，如果被测量的介质形态为气态时，那么保护管表面沉积的一些灰尘等将烧熔在保护管的表面上，使得保护管加厚，它的热阻抗增大。如果被测介质形态是熔体的时候，在使用的过程当中会有炉渣沉积在上面，不仅增加了温度传感器的响应时间，而且还会让指示温度偏低，从而出现偏差，所以，我们要定期检定外，还要为了减少误差，经常抽查也是很有必要的，对温度传感器的使用时很有帮助。
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