什麼是過量增益值? 要如何透過該數值來判斷該選擇哪款感測器呢?

January 24, 2018

認識過量增益 — 以及您的應用需要多高的過量增益值 — 都是挑選適合的感測器的過程中很重要的一環。本文會闡述什麼是過量增益,要如何測量,以及一般工業的感測應用中需要使用多少過量增益值的感測器通則。 

光電感測器感測支架

什麼是過量增益?

過量增益值就是計算穩定感測所需的最小光強度。

感測器發出的感測光束是經由工廠設定調教,以達到一定的性能表現。然而,感測環境的汙染物例如髒汙,灰塵,煙灰,濕氣都會造成訊號的衰減。  過量增益可以被視為額外的感測能力,能夠抵禦這些汙染造成的感測能力衰減。

測量過量增益

過量增益可以用以下公式表示。

過量增益 = 照射在接收器的光強度 / 感測器的放大器閥值

閥值是觸發感測器內放大器的最小能量值,因此感測器才能切換輸出至"On"或"Off"狀態。 

為什麼過量增益值對光學式感測器如此重要?

過量增益曲線,是所有光學式感測器重要的規格,分布在X/Y象限之中它能顯示特定感測器或感測系統的過量增益值,標示出有效感測距離。  過量增益值曲線會分布在澄清的的大氣環境下,接收端最大值處。 

重要假設

這裡我們得到幾點結論,關於使用過量增益值來為您的應用找到最合適的感測方案。

  1. 使用最佳的過量增益值,無須在目標偵測上做出妥協。在大部分的感測應用之中,過量增益值往往與感測的能力息息相關。
  2. 為您的應用挑選一個合適過量增益值的感測器吧!

 

excess-gain-charts-polarized-vs-non

圖表: 過量增益值範例 QS18 光電感測器反射板式 

如何透過過量增益值挑選合適的感測技術?

過量增益 (EG) 一般情況
1.5x 澄清大氣: 鏡頭及反射板上都沒有灰塵及髒汙 
5x 輕微髒汙: 輕微的 堆積像是汙漬及灰塵堆積在鏡頭及反射板上。  會定期的清潔鏡頭。 
10x 稍有髒汙: 明顯的汙漬或灰塵累積在鏡頭或反射板上
50x 極度髒汙: 厚重的汙漬及灰塵累積在鏡頭上。大霧,霾害,濃煙或是油膜。  幾乎不清理鏡頭

如果已知感測器會使用在一般的環境,以下各個過量增益值可以當作一個標準,確保感測光束不會因為髒汙而完全被遮蔽。

這些標準包括一個安全的容許值,以對應感側環境的維妙變化,或是感測器細微的偏離校準值。

澄清大氣 - 1.5倍過量增益 (EG)

在完美無髒汙的應用環境中,建議使用1.5倍的過量增益值 (比感測應用中的最低所需能量高出50%時)。部份的"澄清大氣"應用環境中可以在半導體及醫藥醫材業生產環境中發現。在這些環境中,感測器的鏡頭以及反射板上不會有灰塵堆積。

輕微髒汙 - 5倍過量增益 EG

辦公室或是較乾淨的工廠可能會被分類在"輕微髒汙"環境。這表示感測器的鏡頭以及反射板可能會有輕微的髒汙堆積,包含汙漬,灰塵,油或是濕氣。鏡頭會排程定期的清理。在"輕微髒汙"環境中,建議使用高出感測應用中的最低所需能量5倍的過量增益值

稍有髒汙 – 10倍過量增益值 EG

在"稍有髒汙"應用環境中,會有較明顯的髒汙堆積在鏡頭以及反射板上。這些應用環境經常也會有定期的清潔排程。"稍有髒汙" 的環境經常在重工業,食品飲料業,或是汽車產業生產環境中看到。在這些環境中,Banner建議使用10倍於最小所需感測能量的過量增益值。 

極度髒汙 – 50倍過量增益值 EG

在部份的作業環境中,例如代工廠,採礦場,磁磚窯,或是戶外環境都被視為極度髒汙的環境。因為鏡頭都被厚厚的灰塵給覆蓋,原因是不會經常去清潔。環境可能會有濃霧,霾害,灰塵,煙霧或是油膜存在。

Banner 建議在這類型的環境中,最好能採用最小過量增益值50 倍的能量強度。然而,需要注意的是50倍的過量增益值的能量會穿透而無法穩定偵測紙張,或是其他光穿透率相近的材質目標物。 

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