波式和輻射式傳感器紅外探測器課件

1、第10章 波式和輻射式傳感器超聲波傳感器微波傳感器輻射式傳感器 紅外輻射式傳感器 核輻射式傳感器 本章主要介紹以上傳感器的工作原理及其在各種參數(shù)檢測中的應用， 超聲波和聲音一樣，是一種機械振動波，是機械振動在彈性介質中的傳播過程。超聲波檢測是利用不同介質對超聲波傳播的影響來探測物體和進行測量的一門檢測技術。 1、超聲波及其性質 頻率高于2104 Hz的機械波，稱為超聲波。當超聲波由一種介質入射到另一種介質時，由于在兩種介質中傳播速度不同，在介質界面上會產生反射、折射和波形轉換等現(xiàn)象。 超聲波傳感器 縱波：質點振動方向與波的傳播方向一致的波，它能在固體、液體和氣體介質中傳播。 橫波：質點振動方向

2、垂直于傳播方向的波，它只能在固體介質中傳播。 表面波：質點的振動介于橫波與縱波之間，沿著介質表面?zhèn)鞑?，其振幅隨深度增加而迅速衰減的波，表面波只在固體的表面?zhèn)鞑ァ?超聲波種類 1）超聲波的速度 超聲波的性質 超聲波可在氣體、液體和固體中傳播，并有各自的傳播速度，與介質的特性有很大的關系。 固體 c橫= c縱 液體、氣體 2）超聲波的反射與折射3）超聲波的衰減 超聲波探頭按其工作原理可分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等，在檢測技術中壓電式最為常用。壓電式超聲波探頭常用的材料是壓電晶體和壓電陶瓷，這種傳感器統(tǒng)稱為壓電式超聲波探頭。它是利用壓電材料的壓電效應來工作的：逆壓電效應將高頻電振動轉換成高頻機械

3、振動，從而產生超聲波，可作為發(fā)射探頭；而正壓電效應是將超聲振動波轉換成電信號，可作為接收探頭；由于其結構不同，分為直探頭式、斜探頭式和雙探頭式。2、超聲波傳感器 利用超聲波物理特性和各種效應而研制的裝置稱為超聲波換能器，或超聲波探測器、超聲波傳感器，有時也叫超聲波探頭。第10章 波式和輻射式傳感器 直探頭式結構如圖所示。 它主要由壓電晶片、吸收塊(阻尼塊)、保護膜、引線等組成。 第10章 波式和輻射式傳感器3、超聲波傳感器的應用 1）超聲波測液位第10章 波式和輻射式傳感器2）超聲波測厚度第10章 波式和輻射式傳感器3）超聲波測流量第10章 波式和輻射式傳感器微波傳感器 微波是波長為1mm1m

4、的電磁波，既具有電磁波的性質，又與普通的無線電波及光波不同，是一種相對波長較長的電磁波，具有空間輻射裝置容易制造、遇到各種障礙物易于反射、繞射能力差、傳輸特性好等特點。 1、微波傳感器原理 微波傳感器是利用微波特性來檢測某些物理量的器件或裝置。由發(fā)射天線發(fā)出微波，此波遇到被測物體時將被吸收或反射，使微波功率發(fā)生變化。若利用接收天線，接收到通過被測物體或由被測物體反射回來的微波，并將它轉換為電信號，再經過信號調理電路，即可以顯示出被測量，實現(xiàn)了微波檢測。第10章 波式和輻射式傳感器2、微波傳感器的特點 定向輻射的裝置容易制造。 遇到各種障礙物易于反射。 繞射能力差。 傳輸特性好，傳輸過程中受煙霧

5、、火焰、灰塵、強光的影響很小。 介質對微波的吸收與介質的介電常數(shù)成比例，水對微波的吸收作用最強。 第10章 波式和輻射式傳感器3、微波的組成和分類 微波傳感器是由微波振蕩器、微波天線和微波檢測器三部分組成。 根據微波傳感器的原理，微波傳感器可以分為反射式和遮斷式兩類。 (1) 反射式傳感器 這種微波傳感器是通過檢測被測物反射回來的微波功率或經過的時間間隔來獲得被測量的。一般它可以測量物體的位置、位移、厚度等參數(shù)。 (2) 遮斷式傳感器 這種微波傳感器是通過檢測接收天線收到的微波功率大小來判斷發(fā)射天線與接收天線之間有無被測物體或被測物體的位置、 被測物中的含水量等參數(shù)。第10章 波式和輻射式傳感

6、器4、微波傳感器的應用 1）微波式物位傳感器 第10章 波式和輻射式傳感器2）微波式液位傳感器第10章 波式和輻射式傳感器3） 微波式厚度傳感器第10章 波式和輻射式傳感器輻射式傳感器紅外傳感器 紅外線是一種不可見光，由于是位于可見光中紅色光以外的光線，故稱紅外線。它的波長介于可見光和微波之間，波長在0.773為近紅外區(qū)，330為中紅外區(qū)，301000為遠紅外區(qū)或極遠紅外區(qū)，紅外線在電磁波譜中的位置如圖所示。第10章 波式和輻射式傳感器紅外線特點 紅外線易于產生，容易接收. 采用紅外發(fā)光二極管，結構簡單，易于小型化，且成本低. 紅外線調制簡單，依靠調制信號編碼可實現(xiàn)多路控制. 紅外線不能通過遮

7、擋物，不會產生信號串擾等誤動作. 功率消耗小，反應速度快. 對環(huán)境無污染，對人、物無損害. 抗干擾能力強。第10章 波式和輻射式傳感器紅外探測器 紅外傳感器一般由光學系統(tǒng)、探測器、信號調理電路及顯示單元等組成。紅外探測器是紅外傳感器的核心。紅外探測器是利用紅外輻射與物質相互作用所呈現(xiàn)的物理效應來探測紅外輻射的。紅外探測器的種類很多，按探測機理的不同，可分為熱探測器和光子探測器兩大類。 1) 熱控測器 熱探測器主要有四類：熱釋電型、熱敏電阻型、熱電阻型和氣體型。 第10章 波式和輻射式傳感器 2) 光子探測器 光子探測器的工作機理是利用入射光輻射的光子流與探測器材料中的電子互相作用，從而改變電子

8、的能量狀態(tài)，引起各種電學現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為光子效應。光子探測器有內光電和外光電探測器兩種，后者又分為光電導、光生伏特和光磁電探測器等三種。 第10章 波式和輻射式傳感器核輻射式傳感器 核輻射傳感器一般由放射源、探測器以及電信號轉換電路所組成。它可以檢測厚度、液位、物位等參數(shù)。 1. 放射源 放出射線的同位素稱為放射性同位素，又稱放射源， 釋放出 射線、 射線、 射線、 射線等。 第10章 波式和輻射式傳感器2、射線與物質的相互作用 1）帶電粒子和物質的相互作用 2) 射線和物質的相互作用第10章 波式和輻射式傳感器3、常用探測器 1) 電離室 電離室原理圖 電離室圓筒形結構圖第10章 波式和輻射式傳感器2) 閃爍計數(shù)器閃爍計數(shù)器結構圖