超声波接近开关介绍

超声波接近开关，可检测到2.5cm至10m内的任何物体。超声波接近开关用于检测不同材料、外形、颜色或浓度的物体，具有极佳的精确性、灵活性和可靠性。其应用范围非常广泛。不管是液位测量还是高度测量，不管是距离测量还是装瓶计数，不管是2.5cm 还是10m，各种不同特性的物体都可检测。并且可以是固体、液体、粉末，甚至上透明物体。检测与表面的性质无关，表面可以粗糙或平滑、清洁或脏污、潮湿或干燥。接近开关传感器结构非常坚固，对脏物、环境光线或噪声不敏感。

■突出特点

测量精确至毫米

不受颜色和材料影响， 甚至是透明物体亦可检测

单独参数设定

小巧，紧凑外壳(M18S)

高重复精度

全球范围内使用:UL/CSA认证

可适用于Ex Zone 2/22

对温度，噪音，灯光或水不敏感

带有IQ-Sense的传感器

■PXS系列超声波接近开关按照其技术类型和设计特性进行分类:

SIMATIC传感器

PXS100紧凑系列K0，紧凑系列3SG16，直通波束传感器

PXS200紧凑系列M30 K1，紧凑系列M18S，紧凑系列K08，紧凑系列K21

PXS300紧凑系列M30 K2，紧凑系列M18，紧凑系列K65

PXS400紧凑系列M30 K3

PXS800紧凑系列M18 ATEX，紧凑系列M30 K3ATEX

PXS900双层板监控

■应用

超声波传感器具有超出您的想象的众多应用领域:

填充物位和高度感测

间隔测量

线圈直径感测

瓶子计数

尺寸测量

材料堆积高度测量

直径和速度测量

轮廓测量

回路监控

质量检验

距离监视

填充液面测量

尺寸测量 材料堆积高度测量

直径和速度测量 轮廓测量

回路监控 质量检验

距离监视 物料、液位测量

■功能

超声波接近开关只借助于空气介质进行工作，可以检测可反射超声波的任何物

体。传感器循环发射超声波脉冲。这些脉冲被物体反射后，所形成的反射波被

接收并转换成一个电信号。入射回波的探测是根据其强度，而回波强度则取决

于物体和超声波接近开关之间的距离。超声波接近开关按照反射波传播原理进

行工作，即评估发射的脉冲和反射波脉冲之间的时间差。传感器的结构可使超

声波波束以锥形的形式发射。只有位于此声锥中的反射物体才得到检测。在传

感器表面与感应范围之间的盲区内，反射波因物理原因而无法被评价。

■声锥

■分辨率

分辨率是使接近开关的输出发生改变的到物体的距离的最小改变。内部分辨率

为256或4096步。如果在边城过程中输入超过此分辨率的数值，则程序会自动

对它们进行校正。校正过的值会显示在窗口中并带有一条消息。

■示例

超声波接近开关3RG6014 - (60 - 600 cm)

对于60至600cm 的感应距离，分辨率为1.3 mm:6000 mm - 600 mm = 5400 mm

5400 mm/4096 = 1.3 mm(12 bit)

如果测量范围受到限制，则步距大小就会降低，因为被分为4096步的距离降低

了。但最小步距值被电子电路限制为1mm。如果感应距离受到限制，则分辨率就

会提高。

■温度补偿

小型系列M30 K2，M30 K3和M18以及模板化系列II超声波接近开关安装有温度传

感器和用于平衡由温度变化所引起的工作距离改变的补偿电路。可以在整个温度

范围内进行温度补偿。这意味着可以取得±1.5%(小型系列M30 K2和M30 K3)或

±2.5%(小型系列M18)的绝对精度。

■带开关量输出的工作模式

带开关输出的超声波接近开关(图中显示了带常闭功能的传感器)可以根据其类型

在以下模式中使用。

仅为发射器，仅为接收器

在此工作模式下的每种情况下都需要两个超声波接近开关。一个用作接收器，另

一个用作发射器。共有两种可能的应用:

■直通波束传感器

只对接近开关之间是否存在物体进行评估。距离是正常距离的两倍。工作距离的

调节和模拟量输出的评估在此情况下并不重要。

■活动测量系统:

超声波信号从发射器到接收器的传播时间得到测量。为此，必须将两个接近开关

的允许输入连接在一起。接近开关的选件仍然可用，其范围为正常范围的两倍。

发射器和接收器

这是超声波接近开关的正常工作模式;它的作为一个典型的接近开关使用。

■漫射传感器:

在此情况下，被检测的物体充当反射器。一旦物体进入预设的工作距离，来自此

物体的反射波可引起接近开关的输出信号发生改变。

■反射传感器:

在此情况下，在接近开关的对面要安装一个永久安装的反射器(如一块小金属板

)。工作距离根据此反射器进行调节。如果接近开关和反射器间的通路被阻断，

则传感器就检测不到反射器，因而在开关输出处触发一个变化。

■超声波接近开关的结构非常坚固，对脏污、振动和环境噪声不敏感。

■食品加工行业应用

若用于食品或腐蚀性化学物质中，根据要求，超声波传感器还可采用特氟龙薄膜

进行保护，并配以不锈钢外壳。使用超声波技术的超声波接近开关可以检测各种

类型的物体，包括各种液体、粉末或颗粒以及有色和透明物体。不管物体表面是

粗糙还是光滑，是清洁还是脏污，是潮湿还是干燥，对于sonar-BERO来说都不重

要。甚至在最大工作距离上，所有物位或光滑表面都可以可靠得到检测，与声锥

的角度偏离最大可达大约3°。根据物体的峰- 谷高度，角度偏离可能更高。通

常，物体可以从各个方向进入声锥。

■用于Ex Zone 2/22的接近开关

超声波接近开关PXS800已通过EU Guidline94/9/EG(ATEX)Appendix V III

认证。包括:

Gas EX II 3G EEx nA II T6 X

Dust EX II 3D IP65 T 80°C X

通过ATEX认证的超声波式接近开关的功能与标准接近开关相同。

■人身安全

由于其固有的物理性质，超声波接近开关不能用于与安全有关的应用例如(保护

人身安全)。

■其它信息

1、有效表面---------超声波接近传感器的有效表面是发射和接收超声波的表面

(IEC)。

2、参考轴---------参考轴是与有效表面垂直并通过其中心的轴(IEC)。

3、感应范围---------感应范围是指可以设置工作距离的范围 (IEC)。对于超声波

接近开关而言，感应范围是3cm至10m，取决于传感器类型。传感器的结构可使

超声波波束以锥形的形式发射。只有位于此声锥中的反射物体才得到检测。在

传感器表面与感应范围之间的盲区内，反射波因物理原因而无法被评价。

4、工作距离-------工作距离是目标沿参考轴接近有效表面时引起输出处信号发生

改变的距离( IEC)。

5、额定工作距离sn------额定工作距离是用于定义工作距离的一个常规变量。不

考虑被测物体的散射以及由电压或温度等外部影响所引起的变化(IEC)。

6、实际工作距离Sr--------实际工作距离是指在确定的温度、电压和安装条件

下，一个特定接近开关的工作距离(IEC)。

7、精 度--------准确度是指真实距离与指示值之间的一个允许误差。声纳型

接近开关的精度取决于内部公差以及空气的某些物理参数如湿度、大气压力和

空气移动。这些参数会影响声音传播时间，因而影响接收到的测量值。

8、大气压力-------在永久性位置处任何其它的大气变化对声音传播时间的影响可

忽略不计。在海拔高度和3000m高度之间，声音传送速度下降不到1%。声音

无法在真空中传播。

9、空气湿度-------在室温和更低温度下，湿度对声音传播时间的影响可忽略不

计。在较高温度下，声音的传播速度会随湿度的增加而增加。声音传播时间取

决于空气的温度。在这里，将20°C 的空气温度用作参考值。声音速度随空气

温度的变化为0.17%/K。这种与温度相关的声音传播时间的改变意味着，随着

温度的上升，到物体的距离似乎缩短了。举例来说，+10°C 的的温度改变将导

致声音速度改变大约+1.75%，因此，工作距离就会改变+1.75%。

10、气体类型------超声波接近开关设计用于在大气中工作。如果在其它种类气体

中使用该传感器，则声音速度和衰减数值的不同会导致显著的测量误差甚至出

现故障(例如在一氧化碳中)。

11、气 流-------因空气流动方向和流动速度不断变化而引起的声音速度的改

变无法用通常使用的公式进行定量。高温物体(例如灼热的金属)会引起空气扰

动。这种扰动的空气会使超声波发生散射或偏转。无法生成可被评价的反射

波。

12、降 水--------以雨、雪形式出现的低程度的降水对超声波接近开关的功能

不会产生不利影响。但不要使传感器表面变得潮湿。结露是允许的。

13、喷 漆--------这对超声波接近开关的功能没有明显影响。但为了防止对传

感器的灵敏度造成有害影响，不应将油漆喷到传感器有效表面上。

14、外部声音---------外部声音与系统产生的反射波是有区别的，它通常不会引

起故障。

15、重复精度R---------重复精度是指在确定条件下真实工作距离sr上的变化

(IEC)。重复精度是在23°C(±5°C)、在规定范围相对湿度内和确定电源电压

下在8小时内测量得到的。超声波接近开关的重复精度为满刻度的0.15%。