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文檔簡介
第11章
核輻射傳感器11.1紅外傳感器紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射,人、動物、植物、火、水都有熱輻射,只是波長不同;溫度越高輻射紅外線越多,輻射能越強。紅外輻射俗稱紅外線,是一種不可見光,其光譜位于可見光中紅色以外,所以稱紅外線,波長約0.75~1000μm。11.1.1紅外傳感器-工作原理紅外傳感器通常由多個主要組件組成:紅外光源、光學透鏡或窗口、光電元件、信號處理電路等,如圖所示:其中光電元件的紅外傳檢測器是核心部分,通過熱釋電效應(yīng)實現(xiàn)“光—熱—電”的轉(zhuǎn)換,也是紅外傳感器工作的核心原理所在。紅外線熱、光電能11.1.2紅外傳感器-應(yīng)用紅外傳感器按應(yīng)用可分為:熱成像遙感技術(shù);紅外搜索(跟蹤目標、確定位置)、通訊;紅外輻射測量;紅外測距、測溫等。自動門當沒有物體靠近傳感器時,發(fā)射器發(fā)射的紅外光束會遇到接收器,產(chǎn)生一個基準信號;當有物體靠近傳感器時,物體會反射紅外光束,這個反射的光束被接收器檢測到,導(dǎo)致接收器產(chǎn)生一個信號變化。11.1.2紅外傳感器-應(yīng)用紅外測溫物體在高于絕對零度時會發(fā)射紅外輻射,紅外測溫儀中的紅外檢測器檢測到這些輻射并將其轉(zhuǎn)換為電信號。電信號隨后被放大和數(shù)字化,經(jīng)過微處理器根據(jù)物體的發(fā)射率和環(huán)境因素調(diào)整后計算出準確的溫度值。最終,處理過的溫度數(shù)據(jù)顯示在測溫儀的屏幕上,使用戶能非接觸地迅速讀取物體表面的溫度。11.2核輻射傳感器——核輻射的特性放射性物質(zhì)中的不穩(wěn)定原子核自發(fā)性地經(jīng)歷核變化的過程叫作衰變,這個過程通常伴隨著粒子或輻射的釋放,這些釋放出來的粒子流稱之為核輻射。測量技術(shù)常用的三種核輻射源:α射線、β射線和γ射線。α射線,帶正電的高速粒子流;β射線,帶正電的高速粒子流;γ射線,一種光子流,不帶電,以光速運動。核輻射檢測器是核輻射傳感器的重要組成部分。其工作原理是不同類型的核輻射與檢測器中的物質(zhì)相互作用,產(chǎn)生特定的電信號,這些電信號可以被用來測量和分析以確定輻射的性質(zhì)、能量和強度。常見的核輻射檢測器包括:Geiger-Müller計數(shù)器、閃爍計數(shù)器、半導(dǎo)體檢測器、同位素檢測器等。11.2核輻射傳感器——Geiger-Müller計數(shù)器Geiger-Müller(蓋革-米勒)計數(shù)器是一種廣泛用于檢測核輻射的檢測器,如圖所示,它包括一個封閉的管狀檢測器(金屬管),內(nèi)部充滿氣體(通常是氬氣和氮氣的混合物),在管狀檢測器的一側(cè)是輻射粒子進入窗口,另一側(cè)是金屬絲。正常情況下,金屬絲正極與金屬壁負極之間有略低于惰性氣體的擊穿電壓,因此管內(nèi)氣體不放電。當核輻射粒子以高速狀態(tài)進入管中,它們與氣體相互作用,引發(fā)氣體電離,產(chǎn)生電子-離子對。這些電子-離子對受到電場的影響,產(chǎn)生電流,形成電脈沖,每個脈沖代表一次核輻射事件,可以被計數(shù)器記錄,從而確定輻射水平。11.2核輻射傳感器——閃爍計數(shù)器閃爍計數(shù)器如圖所示,由光電檢測器、電子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)幾個主要部分組成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的閃爍材料是其中的核心部分,它與入射核輻射相互作用并發(fā)出可見光或紫外光閃爍,光電檢測器將光信號轉(zhuǎn)化為電流或電壓信號;電子系統(tǒng)對信號進行放大、濾波和數(shù)字化;光電檢測器外殼用于防止外部輻射干擾;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于記錄和分析閃爍信號,提供有關(guān)核輻射性質(zhì)、能量和強度的信息。11.2核輻射傳感器——應(yīng)用核輻射厚度計
11.2核輻射傳感器——應(yīng)用如下圖所示,是透射法厚度計,這種厚度計將被測材料位于放射源和傳感器之間。不同的放射源和不同的材料對應(yīng)的輻射強度和吸收系數(shù)不同,放射源常用的β射線或γ射線從源穿過被測材料后被傳感器吸收。傳感器測量透射輻射的強度,產(chǎn)生對應(yīng)材料厚度的輸出電流,電流信號經(jīng)放大后可以計算出材料的厚度并顯示在儀表上。透射法厚度計通常用于金屬、紙張、塑料和其他材料的厚度測量。11.2核輻射傳感器——應(yīng)用輻射式物位計輻射式物位計是一種用于測量容器中液體液位、粉末或顆粒物料料位的設(shè)備。它利用輻射源和檢測器
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