安全光幕的红外线原理详解
一、核心原理：红外光束的发射与接收
红外光源特性
波长选择：采用850-950nm近红外光，兼顾穿透力与低环境干扰（如日光、白炽灯等可见光波段干扰较小）。
调制技术：发射端以高频脉冲（如20-40kHz）驱动红外LED，接收端通过带通滤波器锁定该频率，抑制环境光噪声（如日光灯100Hz频闪）。
光幕结构设计
发射-接收阵列：
发射器与接收器严格对位排列，形成密集的平行光束（间距10-30mm），覆盖危险区域。
每束光独立编码，接收端通过解码识别具体被遮挡的光束位置。
冗余设计：双通道或多通道冗余光束，单束光故障时仍能维持安全防护功能（符合IEC 61496安全标准）。
二、安全防护逻辑与信号处理
光束遮断检测
触发条件：当人体或物体遮挡≥1束光时，接收端光电传感器（如光电晶体管）输出电平跳变，触发安全控制信号。
响应时间：从遮断到输出信号的延迟≤5ms（满足ISO 13855人体接近速度限制要求）。
抗干扰与故障检测
同步扫描技术：主控芯片同步控制发射端与接收端的扫描时序，避免相邻设备串扰。
自检机制：周期性发送测试脉冲，监测光源衰减或镜面污染（如灰尘遮挡触发故障报警）。
三、典型应用场景与技术指标
工业机械安全防护
冲压设备：光幕垂直安装于模具区域，检测操作人员手部进入，联动急停系统（防护等级达IP67）。
焊接机器人：多组光幕构建三维防护区，区分人员与工件（最小检测物体直径≥14mm）。
特殊环境适配
高温场景：光纤型安全光幕可在150℃环境中连续工作（如铸造车间）。
防爆场景：通过本质安全设计（Ex ia认证），用于石油化工等易燃易爆环境。
四、安全标准与认证
国际标准
IEC 61496：规定光幕的功能安全等级（Type 2/Type 4），Type 4需满足99%危险失效覆盖率。
ISO 13849：要求安全光幕的PL等级≥PLd（高可靠性安全防护）。
功能安全设计
冗余电路：双CPU交叉验证信号，防止单点失效导致误动作。
强制断开触点：通过安全继电器直接切断设备电源（非信号控制），确保断电可靠性。
