近代檢測技術(shù)

1、1.超聲檢測超聲檢測2.紅外檢測紅外檢測3.核輻射檢測核輻射檢測4.激光檢測激光檢測5.微波檢測微波檢測1.超聲檢測的物理基礎(chǔ)超聲檢測的物理基礎(chǔ)2.超聲波探頭超聲波探頭3.超聲波檢測技術(shù)的應(yīng)用超聲波檢測技術(shù)的應(yīng)用l頻率高于頻率高于2104HZ的機械波稱為超聲波。的機械波稱為超聲波。l當(dāng)超聲波由一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時，由于在兩當(dāng)超聲波由一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時，由于在兩種介質(zhì)中的傳播速度不同，而在異質(zhì)界面上產(chǎn)生反射、種介質(zhì)中的傳播速度不同，而在異質(zhì)界面上產(chǎn)生反射、折射和波形轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象。折射和波形轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象。波的反射和折射波的反射和折射a.反射定律：反射定律：b.折射定律：折射定律：的波速。

2、的波速。分別是入射波和反射波分別是入射波和反射波、，、cccc sinsin波波速速。折折射射波波在在第第二二介介質(zhì)質(zhì)中中的的波波速速；入入射射波波在在第第一一介介質(zhì)質(zhì)中中的的2121sinsincccc 超聲波的波型及其轉(zhuǎn)換超聲波的波型及其轉(zhuǎn)換l縱波縱波：質(zhì)點振動方向與傳播方向一致的波稱：質(zhì)點振動方向與傳播方向一致的波稱為縱波，它能在固體、液體和氣體中傳播。為縱波，它能在固體、液體和氣體中傳播。l橫波橫波：質(zhì)點振動方向垂直與傳播方向的波稱：質(zhì)點振動方向垂直與傳播方向的波稱為橫波，它只能在固體中傳播。為橫波，它只能在固體中傳播。l表面波表面波：質(zhì)點振動介于縱波與橫波之間，沿：質(zhì)點振動介于縱波與

3、橫波之間，沿著表面?zhèn)鞑ィ穹S著深度的增加而迅速衰著表面?zhèn)鞑?，振幅隨著深度的增加而迅速衰減的波稱為表面波，它只在固體的表面?zhèn)鞑?。減的波稱為表面波，它只在固體的表面?zhèn)鞑?。聲波的衰減聲波的衰減聲波在介質(zhì)中傳播時隨著傳播距離的增加，聲波在介質(zhì)中傳播時隨著傳播距離的增加，能量逐漸衰減，其衰減的程度與聲波的擴(kuò)散、能量逐漸衰減，其衰減的程度與聲波的擴(kuò)散、散射、吸收等因素有關(guān)。散射、吸收等因素有關(guān)。衰衰減減系系數(shù)數(shù)。自自然然對對數(shù)數(shù)；處處的的聲聲壓壓和和聲聲強強；距距聲聲源源、處處的的聲聲壓壓和和聲聲強強；距距聲聲源源、其其中中： exIpxIpeIIeppxx000200 l超聲波探頭是實現(xiàn)聲、電轉(zhuǎn)換的裝

4、置，又超聲波探頭是實現(xiàn)聲、電轉(zhuǎn)換的裝置，又稱超聲換能器或傳感器。這種裝置能發(fā)射稱超聲換能器或傳感器。這種裝置能發(fā)射超聲波和接受超聲回波，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的超聲波和接受超聲回波，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號。電信號。l超聲波探頭的分類超聲波探頭的分類按其工作原理可分為壓電式、磁致伸縮式、電按其工作原理可分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等多種，其中以壓電式為最常用。磁式等多種，其中以壓電式為最常用。超聲波測厚度超聲波測厚度超聲波測厚度的方法有共振法、干涉法、超聲波測厚度的方法有共振法、干涉法、脈沖回波法等，例脈沖回波法檢測厚度。脈沖回波法等，例脈沖回波法檢測厚度。超聲波測液位超聲波測液位脈沖回波式測量液位，圖脈

5、沖回波式測量液位，圖16-6。超聲波定點式液位計，實現(xiàn)定點報警或液超聲波定點式液位計，實現(xiàn)定點報警或液面控制，圖面控制，圖16-7。超聲波測流量超聲波測流量l測量原理：超聲波在靜止和流動液體中傳播測量原理：超聲波在靜止和流動液體中傳播的速度是不同的，進(jìn)而形成傳播時間和相位的速度是不同的，進(jìn)而形成傳播時間和相位上的變化，由此可求得流體的流速和流量。上的變化，由此可求得流體的流速和流量。1)時差法測流量時差法測流量l 測量原理：轉(zhuǎn)換發(fā)射與接收探頭的功能，求出測量原理：轉(zhuǎn)換發(fā)射與接收探頭的功能，求出順流和逆流的傳播時間順流和逆流的傳播時間t1、t2，則時差為：，則時差為：tLcvcLvtvcLvtt

6、tvc cos2cos2coscos22222212所所以以，超聲波測流量超聲波測流量2)相位差法測流量相位差法測流量測量原理：轉(zhuǎn)換發(fā)射與接收探頭的功能，求出順流和逆流測量原理：轉(zhuǎn)換發(fā)射與接收探頭的功能，求出順流和逆流接收信號相對發(fā)射超聲波的相位角接收信號相對發(fā)射超聲波的相位角1和和2，則相位差：，則相位差：兩束波的相差兩束波的相差與傳送時間差與傳送時間差t之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為： =2f t，由于相差，由于相差比時間差比時間差t有了一個放大系數(shù)有了一個放大系數(shù)2f，在一定范圍內(nèi)頻率，在一定范圍內(nèi)頻率f越大，測量越容易，該法以測相越大，測量越容易，該法以測相位角代替精確測量時間，因而可以進(jìn)

7、一步提高測量精度。位角代替精確測量時間，因而可以進(jìn)一步提高測量精度。 cos2cos2coscos22222212LcvcLvvcLvvc所所以以，超聲波測流量超聲波測流量3)頻率差法測流量頻率差法測流量聲循環(huán)法聲循環(huán)法：由發(fā)射器向流體發(fā)射聲脈沖，接收：由發(fā)射器向流體發(fā)射聲脈沖，接收器將接受到的聲脈沖轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)過放大器將接受到的聲脈沖轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)過放大后再去觸發(fā)發(fā)射器發(fā)射下一個脈沖，因此任何后再去觸發(fā)發(fā)射器發(fā)射下一個脈沖，因此任何一個聲脈沖信號都是由前一個接收信號脈沖所一個聲脈沖信號都是由前一個接收信號脈沖所觸發(fā)。由于脈沖信號是在發(fā)射器、流體、接收觸發(fā)。由于脈沖信號是在發(fā)射器、流體、

8、接收器、放大電路系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，所以又稱聲循環(huán)法。器、放大電路系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，所以又稱聲循環(huán)法。重復(fù)頻率重復(fù)頻率：脈沖在聲環(huán)系統(tǒng)中一個來回所需時：脈沖在聲環(huán)系統(tǒng)中一個來回所需時間的倒數(shù)稱為聲環(huán)頻率，即重復(fù)頻率。它的周間的倒數(shù)稱為聲環(huán)頻率，即重復(fù)頻率。它的周期主要由聲脈沖在流體中的傳播時間所決定。期主要由聲脈沖在流體中的傳播時間所決定。超聲波測流量超聲波測流量3)頻率差法測流量頻率差法測流量測量原理：順流和逆流超聲波的重復(fù)頻率測量原理：順流和逆流超聲波的重復(fù)頻率f1、f2不同，則頻率差：不同，則頻率差：優(yōu)點：速度優(yōu)點：速度v直接與直接與f，而與波速，而與波速c值無關(guān)，可值無關(guān)，可獲得更高的測量精度。獲得

9、更高的測量精度。fLvLvfff cos2cos221平平均均流流速速1.紅外檢測的物理基礎(chǔ)紅外檢測的物理基礎(chǔ)2.紅外探測器紅外探測器3.紅外輻射檢測技術(shù)的應(yīng)用紅外輻射檢測技術(shù)的應(yīng)用l紅外輻射又稱紅外光，其熱效應(yīng)最大。在紅外輻射又稱紅外光，其熱效應(yīng)最大。在自然界中只要物體本身具有一定溫度（高自然界中只要物體本身具有一定溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外光。于絕對零度），都能輻射紅外光。l紅外光具有反射、折射、散射、干涉、吸紅外光具有反射、折射、散射、干涉、吸收等特性。收等特性。l幾個名詞：黑體、鏡體、透明體、灰體幾個名詞：黑體、鏡體、透明體、灰體基爾霍夫定律：物體向周圍發(fā)射紅外輻基爾霍夫定律：

10、物體向周圍發(fā)射紅外輻射能時，同時也能吸收周圍物體發(fā)射的射能時，同時也能吸收周圍物體發(fā)射的紅外輻射能，即：紅外輻射能，即：射射能能。相相同同條條件件下下發(fā)發(fā)射射出出的的輻輻常常數(shù)數(shù)，其其值值等等于于黑黑體體在在物物體體的的吸吸收收系系數(shù)數(shù)；時時間間內(nèi)內(nèi)發(fā)發(fā)射射出出的的輻輻射射能能物物體體在在單單位位面面積積和和單單位位其其中中：00EEEERR 斯忒藩斯忒藩-波爾茲曼定律波爾茲曼定律維恩位移定律維恩位移定律比輻射率。比輻射率。玻爾茲曼常數(shù)；玻爾茲曼常數(shù)；斯忒藩斯忒藩）；）；物體的絕對溫度（物體的絕對溫度（其中：其中： KTTE4）。物物體體自自身身的的絕絕對對溫溫度度（峰峰值值輻輻射射波波長長；

11、其其中中：）（KTmTmm /2897 l紅外探測器按其工作原理可分為：熱探紅外探測器按其工作原理可分為：熱探測器和光子探測器兩類。測器和光子探測器兩類。熱探測器熱探測器：熱探測器在吸收紅外輻射能：熱探測器在吸收紅外輻射能后溫度升高，引起某些物理性質(zhì)的變化，后溫度升高，引起某些物理性質(zhì)的變化，這種變化與吸收的紅外輻射能成一定的這種變化與吸收的紅外輻射能成一定的關(guān)系。關(guān)系。光子探測器光子探測器：利用光子效應(yīng)制成的紅外：利用光子效應(yīng)制成的紅外探測器稱為光子探測器探測器稱為光子探測器。紅外測溫紅外測溫紅外氣體分析紅外氣體分析紅外遙測紅外遙測l比色溫度計比色溫度計：維恩位移定律指出，當(dāng)溫度升高：維恩位

12、移定律指出，當(dāng)溫度升高時，絕對黑體輻射能量的光譜分布要發(fā)生變化，時，絕對黑體輻射能量的光譜分布要發(fā)生變化，一方面輻射峰值向波長短的方向移動；另一方一方面輻射峰值向波長短的方向移動；另一方面光譜分布曲線的斜率將明顯增加，斜率的增面光譜分布曲線的斜率將明顯增加，斜率的增加致使兩個波長對應(yīng)的光譜能量比發(fā)生明顯的加致使兩個波長對應(yīng)的光譜能量比發(fā)生明顯的變化。把根據(jù)測量兩個光譜能量比（兩個波長變化。把根據(jù)測量兩個光譜能量比（兩個波長下的亮度比）來測量物體溫度的方法稱比色測下的亮度比）來測量物體溫度的方法稱比色測溫法，此種測量儀器稱比色溫度計。溫法，此種測量儀器稱比色溫度計。l利用氣體透射光譜的吸收帶現(xiàn)象

13、，通過測量對利用氣體透射光譜的吸收帶現(xiàn)象，通過測量對吸收帶光譜的光的透射或吸收情況，測量是否吸收帶光譜的光的透射或吸收情況，測量是否含有某種特定的氣體成分及其含量大小。只要含有某種特定的氣體成分及其含量大小。只要在紅外波段范圍內(nèi)存在吸收帶的任何氣體，都在紅外波段范圍內(nèi)存在吸收帶的任何氣體，都可用這種方法分析?？捎眠@種方法分析。lco2紅外氣體分析儀，紅外氣體分析儀，co2氣體透射光譜的吸收帶氣體透射光譜的吸收帶是由是由co2內(nèi)部原子相對振動引起的，吸收帶處的內(nèi)部原子相對振動引起的，吸收帶處的光子能量反映了振動頻率的大小。光子能量反映了振動頻率的大小。1.核輻射檢測的物理基礎(chǔ)核輻射檢測的物理基礎(chǔ)

14、2.核輻射傳感器核輻射傳感器3.核輻射檢測技術(shù)的應(yīng)用核輻射檢測技術(shù)的應(yīng)用同位素：同位素：a同位素：原子序數(shù)相同，但原子質(zhì)量數(shù)不同同位素：原子序數(shù)相同，但原子質(zhì)量數(shù)不同的元素，稱作同位素。的元素，稱作同位素。a放射性同位素：在沒有外因作用時原子核會放射性同位素：在沒有外因作用時原子核會自動在衰變放出射線，這種同位素稱作自動在衰變放出射線，這種同位素稱作“放放射性同位素射性同位素”。其衰減規(guī)律為：。其衰減規(guī)律為：值值）。同同位位素素有有不不同同的的衰衰變變常常數(shù)數(shù)（不不同同放放射射性性秒秒后后的的原原子子核核數(shù)數(shù)；間間分分別別位位初初始始時時與與經(jīng)經(jīng)過過時時 tet,00 核輻射核輻射a核輻射：放

15、射性同位素衰變時，放出一種核輻射：放射性同位素衰變時，放出一種特殊的帶有一定能量的粒子或射線的現(xiàn)象。特殊的帶有一定能量的粒子或射線的現(xiàn)象。a核輻射強度：單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的次數(shù)核輻射強度：單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的次數(shù)來表示放射性的強弱，稱為放射性強度。來表示放射性的強弱，稱為放射性強度。秒后的放射性強度。秒后的放射性強度。間間分別為初始時與經(jīng)過時分別為初始時與經(jīng)過時tIIeIIt,00 核輻射與物質(zhì)間的相互作用核輻射與物質(zhì)間的相互作用a.電離作用電離作用b.核輻射的散射與吸收核輻射的散射與吸收電離室電離室氣體放電計數(shù)管（蓋格計數(shù)管）氣體放電計數(shù)管（蓋格計數(shù)管）閃爍計數(shù)器閃爍計數(shù)器核輻射在線測厚儀核

16、輻射在線測厚儀l利用物質(zhì)對射線的吸收程度或核輻射散射與利用物質(zhì)對射線的吸收程度或核輻射散射與物質(zhì)厚度有關(guān)的原理進(jìn)行工作。物質(zhì)厚度有關(guān)的原理進(jìn)行工作。核輻射物位計核輻射物位計l不同介質(zhì)對不同介質(zhì)對射線的吸收能力不同，固體吸射線的吸收能力不同，固體吸收能力最強，液體次之，氣體最弱。收能力最強，液體次之，氣體最弱。核輻射流量計核輻射流量計核輻射探傷核輻射探傷1.激光檢測的物理基礎(chǔ)激光檢測的物理基礎(chǔ)2.激光器及其特點激光器及其特點3.激光檢測技術(shù)的應(yīng)用激光檢測技術(shù)的應(yīng)用激光的形成激光的形成激光的特性激光的特性1)方向性強，亮度高方向性強，亮度高2)單色性好單色性好3)相干性好相干性好1)固體激光器固體

17、激光器2)氣體激光器氣體激光器3)液體激光器液體激光器4)半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器激光測距激光測距l(xiāng)將光速為將光速為c的激光射向被測目標(biāo)，測量它返的激光射向被測目標(biāo)，測量它返回的時間，由此求得激光器與被測目標(biāo)間的回的時間，由此求得激光器與被測目標(biāo)間的距離距離d，即：，即：d=c*t/2。激光測流速激光測流速l多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)：當(dāng)波源與觀測者之間存在相對：當(dāng)波源與觀測者之間存在相對運動時，觀測者接收到的波的頻率不等于波運動時，觀測者接收到的波的頻率不等于波源振動的頻率，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。源振動的頻率，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。激光測長激光測長激光測車速激光測車速1.微波檢測的基本知識微波檢測的基本知識2.微波傳感器微波傳感器3.微波檢測技術(shù)的應(yīng)用微波檢測技術(shù)的應(yīng)用微波檢測的基本知識微波檢測的基本知識l微波的三大特性：吸收、反射和透射