易福門超聲波傳感器UGR500工作原理

上海譜瑞特工業(yè)自動化設備有限公司竭誠為您服務，本公司所在的集團在歐美多個設有分公司，于廠家關系非常和諧，可以去廠家直接拿貨，保證貨物質(zhì)量和貨期，優(yōu)惠的價格是我們的宗旨，良好的服務、給所有的客戶解決問題是我們的追求，歡迎與我們合作！

易福門電子（上海）有限公司成立于2005年1月，總部位于上海張江技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)。易福門品牌創(chuàng)立之初是激情驅(qū)使著創(chuàng)始人為之改善。開發(fā)具有品質(zhì)和可靠的傳感器，并提供的客戶服務。正因為有著這樣的愿景和認識，迄今為止的易福門“品質(zhì)”超越 1969 年10 月 ifm開始推出的實體產(chǎn)品。

質(zhì)量和服務

質(zhì)量對我們而言是一個超越實際產(chǎn)品的詞。 我們的所有流程均專注于客戶服務和產(chǎn)品質(zhì)量。 我們親自為客戶提供支持 - 無論是在世界的哪個位置，使用哪種語言。 如果需要快速響應，我們的專家會通過免費服務通訊提供的支持。 我們利用客戶反饋來持續(xù)改進產(chǎn)品質(zhì)量。 在特殊的測試程序中，我們會讓傳感器承受遠超過其期限的負荷，以確保它們在客戶流程中保持提供我們承諾的性能。 此外，每件產(chǎn)品在出廠前均會接受終檢查。 這是我們所重視的承諾，因此我們?yōu)槊考夸洰a(chǎn)品保修 5 年。

德國制造

我們 70 % 的產(chǎn)品均是在德國開發(fā)和制造。 我們深感與業(yè)務據(jù)點德國緊密相連。 但我們已進入想要進一步深化我們承諾“與您緊密聯(lián)系”的愿景時期。 憑借位于美國、新加坡、波蘭和羅馬尼亞的制造和開發(fā)據(jù)點，我們將遵循自己的原則，并能以*的專業(yè)能力，快速、靈活且專業(yè)地響應不同市場的要求。 無論是涉及到我們員工的工作條件、環(huán)境保護，還是開發(fā)與生產(chǎn)的高質(zhì)量標準，我們的所有制造和開發(fā)據(jù)點均按相同的德國高質(zhì)量標準設立。

易福門超聲波傳感器UGR500主要屬性：

極大的檢測范圍

通過按鈕對檢測范圍進行直觀設定

指示開關狀態(tài)和回波的清晰可見 LED

輸出功能常開/常閉可編程

不受物體顏色、透明度或表面特征影響的非接觸式檢測

技術參數(shù)：

電氣數(shù)據(jù)

工作電壓 [V] 10...30 DC; (符合cULus - Class 2標準)

電流損耗 [mA] 55

防護等級 III

反相保護 是

開機延遲時間 [s] < 0.5

轉(zhuǎn)換頻率 [kHz] 230

總的輸入/輸出

輸入和輸出總數(shù) 數(shù)字輸出數(shù)量: 1

輸出

輸出數(shù)量 1

電氣設計 PNP

數(shù)字輸出數(shù)量 1

輸出功能 常開/常閉; (可設定參數(shù))

開關量輸出DC電壓降大值 [V] 2.2

開關量輸出DC的持續(xù)電流負載 [mA] 100

開關頻率DC [Hz] 2

短路保護 是

過載保護 是

監(jiān)控范圍

感應距離 [mm] 250...1600

圓柱形孔徑角 [°] ±8

檢測范圍滯后 [mm] < 1

90°角度傳感器/目標的偏差大值 [°] ± 4

精度/偏差

注釋 The indicated values are reached after a warm-up time of min. 20 minutes

溫度補償 是

遲滯 [%] < 1

開關點偏移 [%] -2...2

接口

通信接口 IO-Link

傳遞類型 COM2 (38,4 kBaud)

IO-Link revision 1.1

SDCI標準 IEC 61131-9

外形 Smart Sensor: Process Data Variable; Device Identification

SIO模式 是

必需的mater port type A

處理周期小值 [ms] 3.2

工作條件

環(huán)境溫度 [°C] -20...70

外殼防護等級 IP 67

認證/測試

EMC電磁兼容

EN 61000-4-2 ESD 4 kV CD / 塑料

8 kV AD / 金屬

EN 61000-4-3 HF電磁場輻射 3 V/m

EN 61000-4-4 Burst 2 kV

EN 61000-4-6 射頻場感應的傳導抗擾度 3 V

EN 55011 等級A

抗振強度

EN 60068-2-6 Fc (10-55) Hz 1毫米的幅度，振蕩時間5分鐘，每軸共振時30分鐘或55赫茲

抗沖擊

EN 60068-2-27 Ea 是

MTTF [年] 163

機械技術數(shù)據(jù)

重量 [g] 101.5

外殼 螺紋結(jié)構(gòu)

尺寸 [mm] M18 x 1 / L = 97.5

螺紋代號 M18 x 1

原材料 不銹鋼(1.4404 / 316L); PA; 環(huán)氧玻璃陶瓷

顯示器/操作件

顯示

開關狀態(tài) 2 LED, 黃色

回聲 1 LED, 綠色

附件

附件（附送）

固定螺母: 2, 特種鋼

注釋

注釋

按照cULus工作電壓"電源級2"

包裝單位 1 件數(shù)

電氣連接

接口 接插件: 1 x M12

巴魯夫傳感器種類：

BES0022

BESM08ME1-GSC20B-S04G

BES0324

BESM08MG-GSC20B-BP00,3-GS04-101

BES001K

BESM08MG-GSC20B-BP05

BES001L

BESM08MG-GSC20B-BV02

BES03HH

BESM08MG-UOC20B-BV03

BES001P

BESM08MG-USC20B-BP03

BES001R

BESM08MG-USC20B-BP05

BES001T

BESM08MG-USC20B-BV02

BES001W

BESM08MG-USC20B-BV05

BES003Z

BESM12MF-GSC30B-S04G

BES0041

BESM12MF-USC30B-S04G

BES03HK

BESM12MG-GOC30B-BP00,3-GS04

BES0042

BESM12MG-GSC30B-BP00,3-GS04

BES0045

BESM12MG-GSC30B-BV02

BES039W

BESM12MG-GSC30B-BX00,3-GS04-U

BES03HM

BESM12MG-UOC30B-BV03

BES004R

BESM12MG-USC30B-BP05

BES004T

BESM12MG-USC30B-BV02

BES0328

BESM18MF-GSC70B-S04G

BES006A

BESM18MF-USC70B-S04K

BES039J

BESM18MG-GOC70B-BP05

BES02NT

BESM18MG-GOC70B-BV02

BES006C

BESM18MG-GSC70B-BP00,3-GS04

BES006E

BESM18MG-GSC70B-BP03

BES008Y

BESM30MF-GSC15B-BP00,3-GS04

BES008R

BESM30MF-GSC15B-BV02

BES008W

BESM30MF-GSC15B-S04K

BES008Z

BESM30MF-USC15B-BP03

傳感器的主要屬性：

感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測量系統(tǒng)，按照功能可分成五類， 按探測機理可分成為光子探測器和熱探測器。 紅外傳感技術已經(jīng)在現(xiàn)代科技、國防和工農(nóng)業(yè)等領域獲得了廣泛的應用

紅外線對射管的驅(qū)動分為電平型和脈沖型兩種驅(qū)動方式。由紅外線對射管陣列組成分離型光電傳感器。該傳感器的創(chuàng)新點在于能夠抵抗外界的強光干擾。太陽光中含有對紅外線接收管產(chǎn)生干擾的紅外線，該光線能夠?qū)⒓t外線接收二極管導通，使系統(tǒng)產(chǎn)生誤判，甚至導致整個系統(tǒng)癱瘓。本傳感器的優(yōu)點在于能夠設置多點采集，對射管陣列的間距和陣列數(shù)量可根據(jù)需求選取。

紅外線技術在測速系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛應用，許多產(chǎn)品已運用紅外線技術能夠?qū)崿F(xiàn)車輛測速、探測等研究。紅外線應用速度測量領域時，難克服的是受強太陽光等多種含有紅外線的光源干擾。外界光源的干擾成為紅外線應用于野外的瓶頸。針對此問題，這里提出一種紅外線測速傳感器設計方案，該設計方案能夠為多點測量即時速度和階段加速度提供技術支持，可應用于公路測速和生產(chǎn)線下料的速度稱量等工業(yè)生產(chǎn)中需要測量速度的環(huán)節(jié)。

紅外技術已經(jīng)*，這項技術在現(xiàn)代科技、國防科技和工農(nóng)業(yè)科技等領域得到了廣泛的應用。紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測量系統(tǒng)，按照功能能夠分成五類：（1）輻射計，用于輻射和光譜測量；（2）搜索和跟蹤系統(tǒng)，用于搜索和跟蹤紅外目標，確定其空間位置并對它的運動進行跟蹤；（3）熱成像系統(tǒng)，可產(chǎn)生整個目標紅外輻射的分布圖像；（4）紅外測距和通信系統(tǒng)；（5）混合系統(tǒng)，是指以上各類系統(tǒng)中的兩個或者多個的組合。

紅外傳感器根據(jù)探測機理可分成為：光子探測器（基于光電效應）和熱探測器（基于熱效應）。

待測目標

根據(jù)待測目標的紅外輻射特性可進行紅外系統(tǒng)的設定。

大氣衰減

待測目標的紅外輻射通過地球大氣層時，由于氣體分子和各種氣體以及各種溶膠粒的散射和吸收，將使得紅外源發(fā)出的紅外輻射發(fā)生衰減。

光學接收器

它接收目標的部分紅外輻射并傳輸給紅外傳感器。相當于雷達天線，常用是物鏡。

輻射調(diào)制器

對來自待測目標的輻射調(diào)制成交變的輻射光，提供目標方位信息，并可濾除大面積的干擾信號。又稱調(diào)制盤和斬波器，它具有多種結(jié)構(gòu)。

紅外探測器

這是紅外系統(tǒng)的核心。它是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)出來的物理效應探測紅外輻射的傳感器，多數(shù)情況下是利用這種相互作用所呈現(xiàn)出的電學效應。此類探測器可分為光子探測器和熱敏感探測器兩大類型。

探測器制冷器

由于某些探測器必須要在高溫下工作，所以相應的系統(tǒng)必須有制冷設備。經(jīng)過制冷，設備可以縮短響應時間，提高探測靈敏度。

信號處理系統(tǒng)

將探測的信號進行放大、濾波，并從這些信號中提取出信息。然后將此類信息轉(zhuǎn)化成為所需要的格式，后輸送到控制設備或者顯示器中。

顯示設備

這是紅外設備的終端設備。常用的顯示器有示波器、顯像管、紅外感光材料、指示儀器和記錄儀等。

依照上面的流程，紅外系統(tǒng)就可以完成相應的物理量的測量。紅外系統(tǒng)的核心是紅外探測器，按照探測的機理的不同，可以分為熱探測器和光子探測器兩大類。下面以熱探測器為例子來分析探測器的原理。

熱探測器是利用輻射熱效應，使探測元件接收到輻射能后引起溫度升高，進而使探測器中依賴于溫度的性能發(fā)生變化。檢測其中某一性能的變化，便可探測出輻射。多數(shù)情況下是通過熱電變化來探測輻射的。當元件接收輻射，引起非電量的物理變化時，可以通過適當?shù)淖儞Q后測量相應的電量變化。

圖上所示為歐姆龍公司生產(chǎn)的漫反射式和對射式光電傳感器，這兩種傳感器主要用于事件檢測和物體定位。圖中的紅燈和綠燈表示傳感器的狀態(tài)。

紅外傳感器已經(jīng)在現(xiàn)代化的生產(chǎn)實踐中發(fā)揮著它的巨大作用，隨著探測設備和其他部分的技術的提高，紅外傳感器能夠擁有更多的性能和更好的靈敏度。

傳感器市場報告顯示，2008年傳感器市場容量為506億美元，預計2010年傳感器市場可達600億美元以上。調(diào)查顯示，東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長快的地區(qū)，而美國、德國、日本依舊是傳感器市場分布大的地區(qū)。就世界范圍而言，傳感器市場上增長快的依舊是汽車市場，占第二位的是過程控制市場，看好通訊市場前景。

一些傳感器市場比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規(guī)模大，分別占到整個傳感器市場的21%、19%和14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳感器、MEMS(MICRO-ELECTRO-MECHANICALSYSTEMS，微機電系統(tǒng))傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中，無線傳感器在2007-2010年復合年增長率預計會超過25%。

的傳感器市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。有關專家指出，傳感器領域的主要技術將在現(xiàn)有基礎上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競爭也將日益激烈。新技術的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場，比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與*的擴大。

紅外線傳感器依動作可分為：

(1) 將紅外線一部份變換為熱，藉熱取出電阻值變化及電動勢等輸出信號之熱型。

(2) 利用半導體遷徙現(xiàn)象吸收能量差之光電效果及利用因PN 接合之光電動勢效果的量子型。

熱型的現(xiàn)象俗稱為焦熱效應，其中具有代表性者有測輻射熱器 (THERMAL BOLOMETER)，熱電堆(THERMOPILE)及熱電(PYROELECTRIC)元件。

熱型的優(yōu)點有：可常溫動作下操作，波長依存性(波長不同感度有很大之變化者)并不存在，造價便宜；

缺點：感度低、響應慢(MS之譜)。

量子型 的優(yōu)點：感度高、響應快速(ΜS 之譜)；

缺點：必須冷卻(液體氮氣) 、有波長依存性、價格偏高；

紅外線傳感器特別是利用遠紅外線范圍的感度做為人體檢出用，紅外線的波長比可見光長而比電波短。紅外線讓人覺得只由熱的物體放射出來，可是事實上不是如此，凡是存在于自然界的物體，如人類、火、冰等等全部都會射出紅外線，只是其波長因其物體的溫度而有差異而已。人體的體溫約為36～37°C，所放射出峰值為9～10微米的遠紅外線，另外加熱至400～700°C的物體，可放射出峰值為3～5微米(不是MM）的中間紅外線。

菲涅爾濾光透鏡，熱釋電紅外傳感器（PIR）和匹配低噪放大器。

菲涅爾透鏡有兩個作用：一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號折射在PIR上：二是將探測區(qū)內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入探測區(qū)的移動物體（人）能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化的熱釋紅外信號。一般還會匹配低噪放大器，當探測器上的環(huán)境溫度上升，尤其是接近人體正常體溫（37℃）時，傳感器的靈敏度下降，經(jīng)由它對增益進行補償，增加其靈敏度。輸出信號可用來驅(qū)動電子開關，實現(xiàn)LED照明電路的開關控制。這是一款E27標準螺口燈頭的燈具，它的電源適用范圍是 AC180V-250V （50/60HZ）， 紅外傳感器檢測范圍大約在3M—15M，它的標準產(chǎn)品 IFS-BULB 3W燈具達80 LM ，5W燈具達140 LM 。在LED光源模塊的中央部分嵌入紅外線傳感器。一旦紅外傳感器檢測到人的體溫，LED電燈泡將會在50秒內(nèi)自動開啟與關閉。適用于任何一種室內(nèi)應用，如走廊、儲藏室、樓梯和大廳入口處。

概括而言， 智能傳感器的主要功能是：

(1) 具有自校零、 自標定、 自校正功能；

(2) 具有自動補償功能；

(3) 能夠自動采集數(shù)據(jù)， 并對數(shù)據(jù)進行預處理；

(4) 能夠自動進行檢驗、 自選量程、 自尋故障；

(5) 具有數(shù)據(jù)存儲、記憶與信息處理功能；

(6) 具有雙向通訊、標準化數(shù)字輸出或者符號輸出功能；

(7) 具有判斷、決策處理功能。

可實現(xiàn)的功能

智能傳感器的功能是通過模擬人的感官和大腦的協(xié)調(diào)動作，結(jié)合長期以來測試技術的研究和實際經(jīng)驗而提出來的。是一個相對獨立的智能單元，它的出現(xiàn)對原來硬件性能苛刻要求有所減輕，而靠軟件幫助可以使傳感器的性能大幅度提高。

1、信息存儲和傳輸——隨著全智能集散控制系統(tǒng)(SmartDistributedSystem)的飛速發(fā)展，對智能單元要求具備通信功能，用通信網(wǎng)絡以數(shù)字形式進行雙向通信，這也是智能傳感器關鍵標志之一。智能傳感器通過測試數(shù)據(jù)傳輸或接收指令來實現(xiàn)各項功能。如增益的設置、補償參數(shù)的設置、內(nèi)檢參數(shù)設置、測試數(shù)據(jù)輸出等。

2、自補償和計算功能——多年來從事傳感器研制的工程技術人員一直為傳感器的溫度漂移和輸出非線性作大量的補償工作，但都沒有從根本上解決問題。而智能傳感器的自補償和計算功能為傳感器的溫度漂移和非線性補償開辟了新的道路。這樣，放寬傳感器加工精密度要求，只要能保證傳感器的重復性好，利用微處理器對測試的信號通過軟件計算，采用多次擬合和差值計算方法對漂移和非線性進行補償，從而能獲得較的測量結(jié)果壓力傳感器。

3、自檢、自校、自診斷功能——普通傳感器需要定期檢驗和標定，以保證它在正常使用時足夠的準確度，這些工作一般要求將傳感器從使用現(xiàn)場拆卸送到實驗室或檢驗部門進行。對于在線測量傳感器出現(xiàn)異常則不能及時診斷。采用智能傳感器情況則大有改觀，首先自診斷功能在電源接通時進行自檢，診斷測試以確定組件有*。其次根據(jù)使用時間可以在線進行校正，微處理器利用存在EPROM內(nèi)的計量特性數(shù)據(jù)進行對比校對。

4、復合敏感功能——我們觀察周圍的自然現(xiàn)象，常見的信號有聲、光、電、熱、力、化學等。敏感元件測量一般通過兩種方式：直接和間接的測量。而智能傳感器具有復合功能，能夠同時測量多種物理量和化學量，給出能夠較全面反映物質(zhì)運動規(guī)律的信息。如美國加利弗尼亞大學研制的復合液體傳感器，可同時測量介質(zhì)的溫度、流速、壓力和密度。復合力學傳感器，可同時測量物體某一點的三維振動加速度（加速度傳感器）、速度（速度傳感器）、位移（位移傳感器），等等。 [2] 

5、智能傳感器的集成化----由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展使得傳感器與相應的電路都集成到同一芯片上，而這種具有某些智能功能的傳感器叫作集成智能傳感器集成智能傳感器的功能有三個方面的優(yōu)點：較高信噪比：傳感器的弱信號先經(jīng)集成電路信號放大后再遠距離傳送，就可大大改進信噪比。改善性能：由于傳感器與電路集成于同一芯片上，對于傳感器的零漂、溫漂和零位可以通過自校單元定期自動校準，又可以采用適當?shù)姆答伔绞礁纳苽鞲衅鞯念l響。信號規(guī)一化：傳感器的模擬信號通過程控放大器進行規(guī)一化，又通過模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，微處理器按數(shù)字傳輸?shù)膸追N形式進行數(shù)字規(guī)一化，如串行、并行、頻率、相位和脈沖等。

智能式傳感器是一個以微處理器為內(nèi)核擴展了外圍部件的計算機檢測系統(tǒng)。相比一般傳感器，智能式傳感器有如下顯著特點：

1.提高了傳感器的精度

智能式傳感器具有信息處理功能，通過軟件不僅可修正各種確定性系統(tǒng)誤差(如傳感器輸入輸出的非線性誤差、服度誤差、零點誤差、正反行程誤并等)而且還可適當?shù)匮a償隨機誤差、降低噪聲，大大提高了傳感器精度。

2.提高了傳感器的可靠性

集成傳感器系統(tǒng)小型化，消除了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的某些不可靠因素，改善整個系統(tǒng)的抗干擾件能;同時它還有診斷、?；春蛿?shù)據(jù)存儲功能(對于智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)還有自適應功能)，具有良好的穩(wěn)定性。

3.提高了傳感器的性能價格比

在相同精度的需求下，多功能智能式傳感器與單一功能的普通傳感器相比，性能價格比明顯提高，尤其是在采用較便宜的單片機后更為明顯。

4.促成了傳感器多功能化

智能式傳感器可以實現(xiàn)多傳感器多參數(shù)綜合測量，通過編程擴大測量與使用范圍;有一定的自適應能力，根據(jù)檢測對象或條件的改變，相應地改變量程反輸出數(shù)據(jù)的形式;具有數(shù)字通信接口功能，直接送入遠地計算機進行處理;具有多種數(shù)據(jù)輸出形式(如Rs232串行輸批，PIO并行輸出，IEE-488總線輸出以及經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后的模擬量輸出等)，適配各種應用系統(tǒng)。

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易福門超聲波傳感器UGR500工作原理