波式和輻射式傳感器

1、波式和輻射式傳感器第1頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四 超聲波和聲音一樣，是一種機(jī)械振動(dòng)波，是機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播過程。超聲波檢測(cè)是利用不同介質(zhì)對(duì)超聲波傳播的影響來探測(cè)物體和進(jìn)行測(cè)量的一門檢測(cè)技術(shù)。 1、超聲波及其性質(zhì) 頻率高于2104 Hz的機(jī)械波，稱為超聲波。當(dāng)超聲波由一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時(shí)，由于在兩種介質(zhì)中傳播速度不同，在介質(zhì)界面上會(huì)產(chǎn)生反射、折射和波形轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象。 超聲波傳感器第2頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四 縱波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(zhì)中傳播。 橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直于傳播方向的

2、波，它只能在固體介質(zhì)中傳播。 表面波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)介于橫波與縱波之間，沿著介質(zhì)表面?zhèn)鞑ィ湔穹S深度增加而迅速衰減的波，表面波只在固體的表面?zhèn)鞑ァ?超聲波種類第3頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四 1）超聲波的速度 超聲波的性質(zhì) 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(zhì)的特性有很大的關(guān)系。 固體 c橫= c縱 液體、氣體 第4頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四2）超聲波的反射與折射第5頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四3）超聲波的衰減第6頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四 超聲波探

3、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(cè)技術(shù)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(yīng)來工作的：逆壓電效應(yīng)將高頻電振動(dòng)轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)，從而產(chǎn)生超聲波，可作為發(fā)射探頭；而正壓電效應(yīng)是將超聲振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，可作為接收探頭；由于其結(jié)構(gòu)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(yīng)而研制的裝置稱為超聲波換能器，或超聲波探測(cè)器、超聲波傳感器，有時(shí)也叫超聲波探頭。第7頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器 直探頭

4、式結(jié)構(gòu)如圖所示。 它主要由壓電晶片、吸收塊(阻尼塊)、保護(hù)膜、引線等組成。 第8頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器3、超聲波傳感器的應(yīng)用 1）超聲波測(cè)液位第9頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器2）超聲波測(cè)厚度第10頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器3）超聲波測(cè)流量第11頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器微波傳感器 微波是波長(zhǎng)為1mm1m的電磁波，既具有電磁波的性質(zhì)，又與普通的無線電波及光波

5、不同，是一種相對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)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(diǎn)。 1、微波傳感器原理 微波傳感器是利用微波特性來檢測(cè)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(cè)物體時(shí)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(cè)物體或由被測(cè)物體反射回來的微波，并將它轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路，即可以顯示出被測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了微波檢測(cè)。第12頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器2、微波傳感器的特點(diǎn) 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

6、程中受煙霧、火焰、灰塵、強(qiáng)光的影響很小。 介質(zhì)對(duì)微波的吸收與介質(zhì)的介電常數(shù)成比例，水對(duì)微波的吸收作用最強(qiáng)。 第13頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第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(cè)器三部分組成。 根據(jù)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(cè)被測(cè)物反射回來的微波功率或經(jīng)過的時(shí)間間隔來獲得被測(cè)量的。一般它可以測(cè)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(cè)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(cè)

7、物體或被測(cè)物體的位置、 被測(cè)物中的含水量等參數(shù)。第14頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器4、微波傳感器的應(yīng)用 1）微波式物位傳感器 第15頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器2）微波式液位傳感器第16頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器3） 微波式厚度傳感器第17頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第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

8、波長(zhǎng)介于可見光和微波之間，波長(zhǎng)在0.773為近紅外區(qū)，330為中紅外區(qū)，301000為遠(yuǎn)紅外區(qū)或極遠(yuǎn)紅外區(qū)，紅外線在電磁波譜中的位置如圖所示。第18頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器紅外線特點(diǎn) 紅外線易于產(chǎn)生，容易接收. 采用紅外發(fā)光二極管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于小型化，且成本低. 紅外線調(diào)制簡(jiǎn)單，依靠調(diào)制信號(hào)編碼可實(shí)現(xiàn)多路控制. 紅外線不能通過遮擋物，不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)串?dāng)_等誤動(dòng)作. 功率消耗小，反應(yīng)速度快. 對(duì)環(huán)境無污染，對(duì)人、物無損害. 抗干擾能力強(qiáng)。第19頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器紅外探測(cè)

9、器 紅外傳感器一般由光學(xué)系統(tǒng)、探測(cè)器、信號(hào)調(diào)理電路及顯示單元等組成。紅外探測(cè)器是紅外傳感器的核心。紅外探測(cè)器是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)的物理效應(yīng)來探測(cè)紅外輻射的。紅外探測(cè)器的種類很多，按探測(cè)機(jī)理的不同，可分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類。 1) 熱控測(cè)器 熱探測(cè)器主要有四類：熱釋電型、熱敏電阻型、熱電阻型和氣體型。 第20頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器 2) 光子探測(cè)器 光子探測(cè)器的工作機(jī)理是利用入射光輻射的光子流與探測(cè)器材料中的電子互相作用，從而改變電子的能量狀態(tài)，引起各種電學(xué)現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為光子效應(yīng)。光子探測(cè)器有內(nèi)光電和外光電

10、探測(cè)器兩種，后者又分為光電導(dǎo)、光生伏特和光磁電探測(cè)器等三種。 第21頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第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(cè)器以及電信號(hào)轉(zhuǎn)換電路所組成。它可以檢測(cè)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22頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器2、射線與物質(zhì)的相互作用 1）帶電粒子和物質(zhì)的相互作用 2) 射線和物質(zhì)的相互作用第23頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，

11、星期四第10章 波式和輻射式傳感器3、常用探測(cè)器 1) 電離室 電離室原理圖 電離室圓筒形結(jié)構(gòu)圖第24頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器2) 閃爍計(jì)數(shù)器閃爍計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)圖 第25頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器4、核輻射式傳感器的應(yīng)用 1）紅外線紙張監(jiān)控器第26頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器2）核輻射厚度檢測(cè) 第27頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器3）核輻射液位檢測(cè)第28頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器第29頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31分，星期四第10章 波式和輻射式傳感器第30頁，共35頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)31