超音波接近開關是用於檢測距離物體然後做出相應動作的一種感測器，可檢測到2.5cm至10m內的任何物體，誤差小，精度高，廣泛用於各類自動化產品中。
基本介紹
- 中文名：超音波接近開關
- 原理：超音波
- 作用：檢測到任何物體
- 特點：精確靈活可靠
介紹,參數,
介紹
超音波接近開關，可檢測到2.5cm至10m內的任何物體。超音波接近開關用於檢測不同材料、外形、顏色或濃度的物體，具有極佳的精確性、靈活性和可靠性。其套用範圍非常廣泛。不管是液位測量還是高度測量，不管是距離測量還是裝瓶計數，不管是2.5cm 還是10m，各種不同特性的物體都可檢測。並且可以是固體、液體、粉末，甚至是透明物體。檢測與表面的性質無關，表面可以粗糙或平滑、清潔或髒污、潮濕或乾燥。接近開關感測器結構非常堅固，對髒物、環境光線或噪聲不敏感。
參數
■突出特點
測量精確至毫米
不受顏色和材料影響， 甚至是透明物體亦可檢測
單獨參數設定
小巧，緊湊外殼(M18S)
高重複精度
全球範圍內使用：UL/CSA認證
可適用於Ex Zone 2/22
對溫度，噪音，燈光或水不敏感
帶有IQ-Sense的感測器
■PXS系列超音波接近開關按照其技術類型和設計特性進行分類：
SIMATIC感測器
PXS100緊湊系列K0，緊湊系列3SG16，直通波束感測器
PXS200緊湊系列M30 K1，緊湊系列M18S，緊湊系列K08，緊湊系列K21
PXS300緊湊系列M30 K2，緊湊系列M18，緊湊系列K65
PXS400緊湊系列M30 K3
PXS800緊湊系列M18 ATEX，緊湊系列M30 K3ATEX
PXS900雙層板監控
■套用
超音波感測器具有超出您的想像的眾多套用領域：
填充物位和高度感測
間隔測量
線圈直徑感測
瓶子計數
尺寸測量
材料堆積高度測量
直徑和速度測量
輪廓測量
迴路監控
質量檢驗
距離監視
填充液面測量
尺寸測量 材料堆積高度測量
直徑和速度測量 輪廓測量
迴路監控 質量檢驗
距離監視 物料、液位測量
■功能
超音波接近開關只藉助於空氣介質進行工作，可以檢測可反射超音波的任何物
體。感測器循環發射超音波脈衝。這些脈衝被物體反射後，所形成的反射波被
接收並轉換成一個電信號。入射回波的探測是根據其強度，而回波強度則取決
於物體和超音波接近開關之間的距離。超音波接近開關按照反射波傳播原理進
行工作，即評估發射的脈衝和反射波脈衝之間的時間差。感測器的結構可使超
聲波波束以錐形的形式發射。只有位於此聲錐中的反射物體才得到檢測。在傳
感器表面與感應範圍之間的盲區內，反射波因物理原因而無法被評價。
■聲錐
■解析度
解析度是使接近開關的輸出發生改變的到物體的距離的最小改變。內部解析度
為256或4096步。如果在邊城過程中輸入超過此解析度的數值，則程式會自動
對它們進行校正。校正過的值會顯示在視窗中並帶有一條訊息。
■示例
超音波接近開關3RG6014 - (60 - 600 cm)
對於60至600cm 的感應距離，解析度為1.3 mm：6000 mm - 600 mm = 5400 mm
5400 mm/4096 = 1.3 mm(12 bit)
如果測量範圍受到限制，則步距大小就會降低，因為被分為4096步的距離降低
了。但最小步距值被電子電路限制為1mm。如果感應距離受到限制，則解析度就
會提高。
■溫度補償
小型系列M30 K2，M30 K3和M18以及模板化系列II超音波接近開關安裝有溫度傳
感器和用於平衡由溫度變化所引起的工作距離改變的補償電路。可以在整個溫度
範圍內進行溫度補償。這意味著可以取得±1.5%(小型系列M30 K2和M30 K3)或
±2.5%(小型系列M18)的絕對精度。
■帶開關量輸出的工作模式
帶開關輸出的超音波接近開關(圖中顯示了帶常閉功能的感測器)可以根據其類型
在以下模式中使用。
僅為發射器，僅為接收器
在此工作模式下的每種情況下都需要兩個超音波接近開關。一個用作接收器，另
一個用作發射器。共有兩種可能的套用：
■直通波束感測器
只對接近開關之間是否存在物體進行評估。距離是正常距離的兩倍。工作距離的
調節和模擬量輸出的評估在此情況下並不重要。
■活動測量系統：
超音波信號從發射器到接收器的傳播時間得到測量。為此，必須將兩個接近開關
的允許輸入連線在一起。接近開關的選件仍然可用，其範圍為正常範圍的兩倍。
發射器和接收器
這是超音波接近開關的正常工作模式；它的作為一個典型的接近開關使用。
■漫射感測器：
在此情況下，被檢測的物體充當反射器。一旦物體進入預設的工作距離，來自此
物體的反射波可引起接近開關的輸出信號發生改變。
■反射感測器：
在此情況下，在接近開關的對面要安裝一個永久安裝的反射器(如一塊小金屬板
)。工作距離根據此反射器進行調節。如果接近開關和反射器間的通路被阻斷，
則感測器就檢測不到反射器，因而在開關輸出處觸發一個變化。
■超音波接近開關的結構非常堅固，對髒污、振動和環境噪聲不敏感。
■食品加工行業套用
若用於食品或腐蝕性化學物質中，根據要求，超音波感測器還可採用特氟龍薄膜
進行保護，並配以不鏽鋼外殼。使用超音波技術的超音波接近開關可以檢測各種
類型的物體，包括各種液體、粉末或顆粒以及有色和透明物體。不管物體表面是
粗糙還是光滑，是清潔還是髒污，是潮濕還是乾燥，對於sonar-BERO來說都不重
要。甚至在最大工作距離上，所有物位或光滑表面都可以可靠得到檢測，與聲錐
的角度偏離最大可達大約3°。根據物體的峰- 谷高度，角度偏離可能更高。通
常，物體可以從各個方向進入聲錐。
■用於Ex Zone 2/22的接近開關
超音波接近開關PXS800已通過EU Guidline94/9/EG(ATEX)Appendix V III
認證。包括：
Gas EX II 3G EEx nA II T6 X
Dust EX II 3D IP65 T 80°C X
通過ATEX認證的超音波式接近開關的功能與標準接近開關相同。
■人身安全
由於其固有的物理性質，超音波接近開關不能用於與安全有關的套用例如(保護
人身安全)。
■其它信息
1、有效表面---------超音波接近感測器的有效表面是發射和接收超音波的表面
(IEC)。
2、參考軸---------參考軸是與有效表面垂直並通過其中心的軸(IEC)。
3、感應範圍---------感應範圍是指可以設定工作距離的範圍 (IEC)。對於超音波
接近開關而言，感應範圍是3cm至10m，取決於感測器類型。感測器的結構可使
超音波波束以錐形的形式發射。只有位於此聲錐中的反射物體才得到檢測。在
感測器表面與感應範圍之間的盲區內，反射波因物理原因而無法被評價。
4、工作距離-------工作距離是目標沿參考軸接近有效表面時引起輸出處信號發生
改變的距離( IEC)。
5、額定工作距離sn------額定工作距離是用於定義工作距離的一個常規變數。不
考慮被測物體的散射以及由電壓或溫度等外部影響所引起的變化(IEC)。
6、實際工作距離Sr--------實際工作距離是指在確定的溫度、電壓和安裝條件
下，一個特定接近開關的工作距離(IEC)。
7、精 度--------準確度是指真實距離與指示值之間的一個允許誤差。聲納型
接近開關的精度取決於內部公差以及空氣的某些物理參數如濕度、大氣壓力和
空氣移動。這些參數會影響聲音傳播時間，因而影響接收到的測量值。
8、大氣壓力-------在永久性位置處任何其它的大氣變化對聲音傳播時間的影響可
忽略不計。在海拔高度和3000m高度之間，聲音傳送速度下降不到1%。聲音
無法在真空中傳播。
9、空氣濕度-------在室溫和更低溫度下，濕度對聲音傳播時間的影響可忽略不
計。在較高溫度下，聲音的傳播速度會隨濕度的增加而增加。聲音傳播時間取
決於空氣的溫度。在這裡，將20°C 的空氣溫度用作參考值。聲音速度隨空氣
溫度的變化為0.17%/K。這種與溫度相關的聲音傳播時間的改變意味著，隨著
溫度的上升，到物體的距離似乎縮短了。舉例來說，+10°C 的的溫度改變將導
致聲音速度改變大約+1.75%，因此，工作距離就會改變+1.75%。
10、氣體類型------超音波接近開關設計用於在大氣中工作。如果在其它種類氣體
中使用該感測器，則聲音速度和衰減數值的不同會導致顯著的測量誤差甚至出
現故障(例如在一氧化碳中)。
11、氣 流-------因空氣流動方向和流動速度不斷變化而引起的聲音速度的改
變無法用通常使用的公式進行定量。高溫物體(例如灼熱的金屬)會引起空氣擾
動。這種擾動的空氣會使超音波發生散射或偏轉。無法生成可被評價的反射
波。
12、降 水--------以雨、雪形式出現的低程度的降水對超音波接近開關的功能
不會產生不利影響。但不要使感測器表面變得潮濕。結露是允許的。
13、噴 漆--------這對超音波接近開關的功能沒有明顯影響。但為了防止對傳
感器的靈敏度造成有害影響，不應將油漆噴到感測器有效表面上。
14、外部聲音---------外部聲音與系統產生的反射波是有區別的，它通常不會引
起故障。
15、重複精度R---------重複精度是指在確定條件下真實工作距離sr上的變化
(IEC)。重複精度是在23°C(±5°C)、在規定範圍相對濕度內和確定電源電壓
下在8小時內測量得到的。超音波接近開關的重複精度為滿刻度的0.15%。
測量精確至毫米
不受顏色和材料影響， 甚至是透明物體亦可檢測
單獨參數設定
小巧，緊湊外殼(M18S)
高重複精度
全球範圍內使用：UL/CSA認證
可適用於Ex Zone 2/22
對溫度，噪音，燈光或水不敏感
帶有IQ-Sense的感測器
■PXS系列超音波接近開關按照其技術類型和設計特性進行分類：
SIMATIC感測器
PXS100緊湊系列K0，緊湊系列3SG16，直通波束感測器
PXS200緊湊系列M30 K1，緊湊系列M18S，緊湊系列K08，緊湊系列K21
PXS300緊湊系列M30 K2，緊湊系列M18，緊湊系列K65
PXS400緊湊系列M30 K3
PXS800緊湊系列M18 ATEX，緊湊系列M30 K3ATEX
PXS900雙層板監控
■套用
超音波感測器具有超出您的想像的眾多套用領域：
填充物位和高度感測
間隔測量
線圈直徑感測
瓶子計數
尺寸測量
材料堆積高度測量
直徑和速度測量
輪廓測量
迴路監控
質量檢驗
距離監視
填充液面測量
尺寸測量 材料堆積高度測量
直徑和速度測量 輪廓測量
迴路監控 質量檢驗
距離監視 物料、液位測量
■功能
超音波接近開關只藉助於空氣介質進行工作，可以檢測可反射超音波的任何物
體。感測器循環發射超音波脈衝。這些脈衝被物體反射後，所形成的反射波被
接收並轉換成一個電信號。入射回波的探測是根據其強度，而回波強度則取決
於物體和超音波接近開關之間的距離。超音波接近開關按照反射波傳播原理進
行工作，即評估發射的脈衝和反射波脈衝之間的時間差。感測器的結構可使超
聲波波束以錐形的形式發射。只有位於此聲錐中的反射物體才得到檢測。在傳
感器表面與感應範圍之間的盲區內，反射波因物理原因而無法被評價。
■聲錐
■解析度
解析度是使接近開關的輸出發生改變的到物體的距離的最小改變。內部解析度
為256或4096步。如果在邊城過程中輸入超過此解析度的數值，則程式會自動
對它們進行校正。校正過的值會顯示在視窗中並帶有一條訊息。
■示例
超音波接近開關3RG6014 - (60 - 600 cm)
對於60至600cm 的感應距離，解析度為1.3 mm：6000 mm - 600 mm = 5400 mm
5400 mm/4096 = 1.3 mm(12 bit)
如果測量範圍受到限制，則步距大小就會降低，因為被分為4096步的距離降低
了。但最小步距值被電子電路限制為1mm。如果感應距離受到限制，則解析度就
會提高。
■溫度補償
小型系列M30 K2，M30 K3和M18以及模板化系列II超音波接近開關安裝有溫度傳
感器和用於平衡由溫度變化所引起的工作距離改變的補償電路。可以在整個溫度
範圍內進行溫度補償。這意味著可以取得±1.5%(小型系列M30 K2和M30 K3)或
±2.5%(小型系列M18)的絕對精度。
■帶開關量輸出的工作模式
帶開關輸出的超音波接近開關(圖中顯示了帶常閉功能的感測器)可以根據其類型
在以下模式中使用。
僅為發射器，僅為接收器
在此工作模式下的每種情況下都需要兩個超音波接近開關。一個用作接收器，另
一個用作發射器。共有兩種可能的套用：
■直通波束感測器
只對接近開關之間是否存在物體進行評估。距離是正常距離的兩倍。工作距離的
調節和模擬量輸出的評估在此情況下並不重要。
■活動測量系統：
超音波信號從發射器到接收器的傳播時間得到測量。為此，必須將兩個接近開關
的允許輸入連線在一起。接近開關的選件仍然可用，其範圍為正常範圍的兩倍。
發射器和接收器
這是超音波接近開關的正常工作模式；它的作為一個典型的接近開關使用。
■漫射感測器：
在此情況下，被檢測的物體充當反射器。一旦物體進入預設的工作距離，來自此
物體的反射波可引起接近開關的輸出信號發生改變。
■反射感測器：
在此情況下，在接近開關的對面要安裝一個永久安裝的反射器(如一塊小金屬板
)。工作距離根據此反射器進行調節。如果接近開關和反射器間的通路被阻斷，
則感測器就檢測不到反射器，因而在開關輸出處觸發一個變化。
■超音波接近開關的結構非常堅固，對髒污、振動和環境噪聲不敏感。
■食品加工行業套用
若用於食品或腐蝕性化學物質中，根據要求，超音波感測器還可採用特氟龍薄膜
進行保護，並配以不鏽鋼外殼。使用超音波技術的超音波接近開關可以檢測各種
類型的物體，包括各種液體、粉末或顆粒以及有色和透明物體。不管物體表面是
粗糙還是光滑，是清潔還是髒污，是潮濕還是乾燥，對於sonar-BERO來說都不重
要。甚至在最大工作距離上，所有物位或光滑表面都可以可靠得到檢測，與聲錐
的角度偏離最大可達大約3°。根據物體的峰- 谷高度，角度偏離可能更高。通
常，物體可以從各個方向進入聲錐。
■用於Ex Zone 2/22的接近開關
超音波接近開關PXS800已通過EU Guidline94/9/EG(ATEX)Appendix V III
認證。包括：
Gas EX II 3G EEx nA II T6 X
Dust EX II 3D IP65 T 80°C X
通過ATEX認證的超音波式接近開關的功能與標準接近開關相同。
■人身安全
由於其固有的物理性質，超音波接近開關不能用於與安全有關的套用例如(保護
人身安全)。
■其它信息
1、有效表面---------超音波接近感測器的有效表面是發射和接收超音波的表面
(IEC)。
2、參考軸---------參考軸是與有效表面垂直並通過其中心的軸(IEC)。
3、感應範圍---------感應範圍是指可以設定工作距離的範圍 (IEC)。對於超音波
接近開關而言，感應範圍是3cm至10m，取決於感測器類型。感測器的結構可使
超音波波束以錐形的形式發射。只有位於此聲錐中的反射物體才得到檢測。在
感測器表面與感應範圍之間的盲區內，反射波因物理原因而無法被評價。
4、工作距離-------工作距離是目標沿參考軸接近有效表面時引起輸出處信號發生
改變的距離( IEC)。
5、額定工作距離sn------額定工作距離是用於定義工作距離的一個常規變數。不
考慮被測物體的散射以及由電壓或溫度等外部影響所引起的變化(IEC)。
6、實際工作距離Sr--------實際工作距離是指在確定的溫度、電壓和安裝條件
下，一個特定接近開關的工作距離(IEC)。
7、精 度--------準確度是指真實距離與指示值之間的一個允許誤差。聲納型
接近開關的精度取決於內部公差以及空氣的某些物理參數如濕度、大氣壓力和
空氣移動。這些參數會影響聲音傳播時間，因而影響接收到的測量值。
8、大氣壓力-------在永久性位置處任何其它的大氣變化對聲音傳播時間的影響可
忽略不計。在海拔高度和3000m高度之間，聲音傳送速度下降不到1%。聲音
無法在真空中傳播。
9、空氣濕度-------在室溫和更低溫度下，濕度對聲音傳播時間的影響可忽略不
計。在較高溫度下，聲音的傳播速度會隨濕度的增加而增加。聲音傳播時間取
決於空氣的溫度。在這裡，將20°C 的空氣溫度用作參考值。聲音速度隨空氣
溫度的變化為0.17%/K。這種與溫度相關的聲音傳播時間的改變意味著，隨著
溫度的上升，到物體的距離似乎縮短了。舉例來說，+10°C 的的溫度改變將導
致聲音速度改變大約+1.75%，因此，工作距離就會改變+1.75%。
10、氣體類型------超音波接近開關設計用於在大氣中工作。如果在其它種類氣體
中使用該感測器，則聲音速度和衰減數值的不同會導致顯著的測量誤差甚至出
現故障(例如在一氧化碳中)。
11、氣 流-------因空氣流動方向和流動速度不斷變化而引起的聲音速度的改
變無法用通常使用的公式進行定量。高溫物體(例如灼熱的金屬)會引起空氣擾
動。這種擾動的空氣會使超音波發生散射或偏轉。無法生成可被評價的反射
波。
12、降 水--------以雨、雪形式出現的低程度的降水對超音波接近開關的功能
不會產生不利影響。但不要使感測器表面變得潮濕。結露是允許的。
13、噴 漆--------這對超音波接近開關的功能沒有明顯影響。但為了防止對傳
感器的靈敏度造成有害影響，不應將油漆噴到感測器有效表面上。
14、外部聲音---------外部聲音與系統產生的反射波是有區別的，它通常不會引
起故障。
15、重複精度R---------重複精度是指在確定條件下真實工作距離sr上的變化
(IEC)。重複精度是在23°C(±5°C)、在規定範圍相對濕度內和確定電源電壓
下在8小時內測量得到的。超音波接近開關的重複精度為滿刻度的0.15%。
