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。

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。

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。

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。

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。

圖表: 過量增益值範例 QS18 光電感測器反射板式

Excess Gain (EG)	General Conditions
Excess Gain (EG) 1.5x	General Conditions Clean air: No dirt on lenses or reflectors.
Excess Gain (EG) 5x	General Conditions Slightly dirty: Slight buildup of dust, dirt, etc. on lenses or reflectors. Lenses are cleaned regularly.
Excess Gain (EG) 10x	General Conditions Moderately dirty: Obvious contamination on lenses or reflectors.
Excess Gain (EG) 50x	General Conditions Very dirty: Heavy contamination on lenses. Heavy fog, mist, dust, smoke, or oil film. Minimal cleaning of lenses.

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。

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。

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

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。

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。