波與射線傳感器

3-6波與射線傳感器

主要內(nèi)容6.1超聲波傳感器6.2紅外線傳感器6.3核輻射傳感器3-6波與射線傳感器聲波頻率界限人耳聽見的波稱聲波（機械波）頻率在16—20KHz；次聲波———低于20Hz；超聲波———高于20KHz.聲波頻率界限6.1超聲波傳感器

6.1.1超聲波及物理特性3-6波與射線傳感器6.1超聲波傳感器

6.1.1超聲波及物理特性超聲波技術

是以物理、電子、機械及材料學為基礎的通用技術;

通過超聲波的產(chǎn)生傳播接受等物理過程完成。超聲波傳感器主要功能是產(chǎn)生、接收超聲波信號。根據(jù)超聲波的各種物理特性，使它在檢測技術中獲得廣泛應用。如：超聲波測距、測厚、測流量、無損探傷、超聲成像。3-6波與射線傳感器超聲波在液體、固體中衰減很小，穿透能力強，特別是不透光的固體能穿透幾十米；當超聲波從一種介質入射到另一種介質時，在界面上會產(chǎn)生反射、折射和波形轉換。超聲波為直線傳播方式，頻率越高繞射越弱，但反射越強，利用這種性質可以制成超聲波測距傳感器。超聲波在空氣中傳播速度較慢，為340m/s，這一特點使得超聲波應用變得非常簡單，可以通過測量波的傳播時間，測量距離、厚度等。6.1超聲波傳感器

6.1.1超聲波及物理特性3-6波與射線傳感器聲波在介質中傳播時隨距離的增加能量逐漸衰減，衰減規(guī)律用聲的能量描述：聲壓

聲強

：聲波與聲源之間距離；

：衰減系數(shù)Np/m（奈培/米）；:為X=0處聲壓、聲強；

聲波隨X增加聲能由于擴散吸收而減弱。6.1超聲波傳感器

6.1.1超聲波及物理特性3-6波與射線傳感器目前市場銷售的超聲波傳感器有兩種形式：

專用型、兼用型產(chǎn)品通常標有諧振中心頻率：

23KHz、40KHz、75KHz、200KHz、400KHz。

超聲波傳感器有發(fā)射、接收兩部分發(fā)射元件；利用壓電材料的逆壓電效應，將高頻電振動轉換為機械振動產(chǎn)生超聲波；接收元件；利用壓電材料正壓電效應，將超聲波振動轉換為電信號。6.1超聲波傳感器

6.1.2超聲波傳感器3-6波與射線傳感器

不同超聲波傳感器工作方式超聲波傳感器使用時的兩種形式：反射式、直射式6.1超聲波傳感器

6.1.2超聲波傳感器c)反射式ＲＸＴＸＴＸＲＸa）兼用型ＴＸＲＸ專用型b)直射式發(fā)射探頭（TX）接收探頭（RX）3-6波與射線傳感器各種超聲波傳感器產(chǎn)品6.1超聲波傳感器

6.1.2超聲波傳感器3-6波與射線傳感器超聲波傳感器等效電路6.1超聲波傳感器

6.1.2超聲波傳感器C’CLR等效電路電感性電容性頻率frfafr:L、C、R產(chǎn)生的串聯(lián)諧振頻率fa：L、C、C’產(chǎn)生的并聯(lián)諧振頻率電抗特性超聲波傳感器可等效為一個RLC的串并聯(lián)諧振電路。由電抗特性可見中間是電感性，兩邊是電容性，這是超聲波傳感器所特有的。其中頻率低的fr：L、C、R產(chǎn)生的串聯(lián)諧振頻率；頻率高的fa：L、C、C’產(chǎn)生的并聯(lián)諧振頻率超聲波傳感器在串聯(lián)諧振頻率時阻抗最小。3-6波與射線傳感器

在超聲波發(fā)送器雙振子施加40KHz電壓，通過逆壓電效應，使壓電振子振動發(fā)送出超聲波信號。接收探頭經(jīng)正壓電效應將機械能轉換成電信號，轉換電路將接收到的信號放大處理。

超聲波傳感器的工作原理6.1超聲波傳感器

6.1.2超聲波傳感器超聲波傳感器結構雙壓電振子圓錐形共振盤柵孔3-6波與射線傳感器6.1超聲波傳感器

6.1.2超聲波傳感器壓電晶片為圓形薄片，超聲波頻率f與圓片厚度成反比；阻尼塊吸收聲能，降低機械品質，無阻尼時，電脈沖停止晶片會繼續(xù)振蕩，加長脈沖寬度，使分辨率變差。超聲波探頭結構xie3-6波與射線傳感器超聲波測液位hhsh2ah2as超聲波在液體中傳播測量超聲波在空氣中傳播測量單換能器從發(fā)射到接收的時間

：t=2h/C傳感器到液面的距離：

h=ct/2雙換能器經(jīng)過的路程：2S=ct液位高度：C：超聲波在介質中傳播速度3-6波與射線傳感器發(fā)射驅動電路：由反向器①②組成RC振蕩器經(jīng)門電路完成功率放大，經(jīng)CP耦合傳送給超聲波振子產(chǎn)生超聲發(fā)射信號。

6.1超聲波傳感器

6.1.3超聲波傳感器測距原理超聲波傳感器發(fā)射基本電路超聲波傳感器測距基本電路主要由振蕩發(fā)射電路、檢測電路兩部分組成：振蕩器頻率調(diào)整3-6波與射線傳感器超聲波傳感器接收電路檢測電路：超聲波信號極微弱，需要增益高的放大電路用于檢測反射波，輸出的高頻信號電壓接檢波、放大、開關電路輸出或報警。6.1超聲波傳感器

6.1.3超聲波傳感器測距原理100倍放大3-6波與射線傳感器超聲波測距模塊：最大距離600cm，最小距離2cm功放40KHzOSC

定時器前置放大檢波平方放大輸出VCC12V三位顯示器被測物發(fā)送，由555構成多諧振蕩器，RC電路產(chǎn)生40KHz等幅波放大送功放輸出；接收，放大、檢波，信號處理根據(jù)被測物體的基準距離設定反射脈沖時間，調(diào)整振蕩器觸發(fā)時間。定時器控制觸發(fā)電路和門電路。3-6波與射線傳感器

測距原理：周期T=1/20=50ms340m/s×50ms=17m17m/2=8５0cm

時鐘周期T=1/40KHz=25μm340m/s（n×25μs）=

往返距離單程距離=距離/240KHz高頻信號與20Hz周期信號調(diào)制成短脈沖群向外發(fā)送，測距通過定時控制電路、觸發(fā)電路、門電路變換為與距離有關的信號，用時鐘脈沖對這個信號的發(fā)送和接收之間的延遲時間進行計數(shù)，計數(shù)器的輸出值就是檢測的距離。超聲波測距原理時序波形示意圖6.1超聲波傳感器

6.1.3超聲波傳感器測距原理3-6波與射線傳感器各種超聲波測厚傳感器超聲波測流量超聲波頻譜分析6.1超聲波傳感器

6.1.4超聲波傳感器應用3-6波與射線傳感器超聲波探傷傳感器醫(yī)學超聲波檢測超聲波測液位

6.1超聲波傳感器

6.1.4超聲波傳感器應用3-6波與射線傳感器6.1超聲波傳感器

6.1.4超聲波傳感器應用3-6波與射線傳感器紅外傳感器按應用可分為：熱成像遙感技術；紅外搜索、跟蹤目標、確定位置；紅外輻射測量；通訊；測距等。紅外輻射是介于可見光和微波之間的電磁波，因為紅外波長比無線電波的波長短，所以紅外儀器的空間分辨率比雷達高；紅外波長比可見光的波長長，因此紅外線透過陰霾的能力比可見光強。紅外輻射的物理本質是熱輻射，人、動物、火、水、植物都有熱輻射，只是波長不同而已，一個識熱的物體向外輻射能量大部分是通過紅外線輻射出來的，溫度越高，輻射紅外線越多，輻射能越強。6.2紅外線傳感器3-6波與射線傳感器6.2.1紅外輻射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。工程上把紅外線占據(jù)在電磁波譜中的位置（波段）分為:

近紅外、中紅外、遠紅外、極遠紅外四個波段。

紅外線和電磁波一樣，以波的形式在空間傳播，

紅外線在通過大氣層時，有三個波段通過率最高：2～2.6μm,

3～5μm,

8～14μm6.2紅外線傳感器因為空氣中氮、氧、氫不吸收紅外，使大氣層對不同的波長紅外線存在不同吸收帶，這三個波段對紅外探測技術非常重要，紅外探測器一般工作在這三個波段。3-6波與射線傳感器6.2紅外線傳感器

6.2.2紅外輻射探測器紅外傳感器有兩部分組成：1）紅外輻射源，有紅外輻射的物體就可以視為紅外輻射源，根據(jù)輻射原的幾何尺寸、距離遠近可視為點源和面源（基準—黑體爐）；2）紅外探測器，能將紅外輻射能轉換為電能的熱敏和光敏器件。紅外探測器主要有兩大類型：1）熱探測器（熱電型）包括有：熱釋電、熱敏電阻、熱電偶等；2）光子探測器（量子型），利用某些半導體材料在紅外輻射的照射下產(chǎn)生光電子效應，材料電學性質發(fā)生變化；其中有光敏電阻、光電管、光電池等。量子型光子探測器與光電傳感器原理相同，本節(jié)主要介紹熱電型紅外探測器。3-6波與射線傳感器熱釋電效應熱釋電元件基于物體的熱效應，首先將光輻射能變成材料自身的溫度，利用器件溫度敏感特性將溫度變化轉換為電信號；包括了光—熱—電，兩次信息變換過程；光——熱階段，物質吸收光能，溫度升高；熱——電階段，利用某種效應將熱轉換為電信號；

熱釋電材料：有晶體、陶瓷、塑料等鐵電體；

熱釋電結構：把具有熱釋電效應的晶體薄片兩面鍍上電極（類似電容），為使晶體吸收紅外線，將透明電極涂上黑色膜。P黑色膜電極透明電極ΔP熱探測器利用紅外輻射的熱效應，探測器吸收輻射能后引起溫度升高，使其它物理量變化；如熱釋電、熱敏電阻、熱電偶、氣體等。3-6波與射線傳感器

晶體本身具有一定極化強度，當紅外輻射照射到已經(jīng)極化的鐵電體表面時，薄片溫度T升高，使極化強度P降低，表面電荷Q減少，釋放部分電荷，所以稱熱釋電。溫度一定時極化產(chǎn)生的電荷被附集在外表的自由電荷慢慢中和，不顯電性，熱釋電材料要顯示出電特性，熱釋電傳感器需要用光調(diào)制器，使溫度變化，調(diào)制器的入射光頻率必須大于中合時間的頻率。

ΔPPΔTT/℃自發(fā)極化P黑色膜電極透明電極ΔP3-6波與射線傳感器鐵電體在溫度變化時極化強度發(fā)生變化，表面產(chǎn)生電荷，升溫或降溫時電荷極性相反。無論溫度上升還是下降，介質從帶電到不帶電有一個中合時間，為使電荷不被中和掉，必須使晶體處于冷熱交替變化的工作狀態(tài)，使電荷表現(xiàn)出來。電極ΔTTONOFF自發(fā)極化被中合，TP，中合，TP，中合

所以熱釋電傳感器必須用光調(diào)制器，使調(diào)制光的頻率大于中合頻率。3-6波與射線傳感器6.2紅外線傳感器

6.2.2紅外輻射探測器

熱釋電元件熱釋電元件可視為電流源，產(chǎn)生的是電荷下式說明熱釋電材料只有在溫度變化時才產(chǎn)生電流、電壓：式中：S—元件面積；P—極化強度；g—熱釋電系數(shù)。熱釋電元件結構熱釋電元件因紅外線照射產(chǎn)生熱量，似乎與波長無關，但元件的窗口選用不同材料做濾光器，通過波長選擇確定是哪個范圍內(nèi)波長產(chǎn)生的熱。有鈮酸鍶鋇、鉭酸鋰，工作溫度-40～+85℃，工作視角８5°。3-6波與射線傳感器6.2紅外線傳感器

6.2.2紅外輻射探測器熱釋電元件絕緣電阻很高，幾十～幾百兆歐，容易引入噪聲，熱釋電元件的電荷要加到電阻形成電壓輸出，使用時要求有較高的輸入電阻，還需用FET進行阻抗變換。通常熱釋電傳感器已經(jīng)將前極的場效應管FET和輸入電阻安裝在管殼中。

熱釋電元件等效電路輸出電壓：

熱釋電元件等效電路OUT+VGNDRsRg3-6波與射線傳感器6.2紅外線傳感器

6.2.2紅外輻射探測器光量子型是利用光電效應，通過改變電子能量的狀態(tài)引起電學現(xiàn)象，光量子型傳感器有：光電導型（PC），電阻受光照后引起電阻變化；光電型（PV），由于光照產(chǎn)生光生電子——空穴對；光電磁型（PEM），利用光電磁PEM效應，器件加電場和磁場的同時產(chǎn)生與光照成正比的感應電荷；肖特基型（ST），金屬與半導體接觸形成肖特基勢壘隨光照而變化。區(qū)別：光量子型光電探測器探測的波長較窄，而熱探測器幾乎可以探測整個紅外波長范圍。3-6波與射線傳感器6.2紅外線傳感器

6.2.3紅外傳感器應用紅外傳感器可用于紅外測溫、遙控器、紅外監(jiān)控報警器；紅外攝象機、夜視鏡；控制裝置中的自動門、干手機、自動水龍頭等等；紅外無損檢測，通過測量熱流或熱量來檢測鑒定金屬或非金屬材料的質量和內(nèi)部缺陷；紅外成像技術，紅外變像管成像、紅外攝像管成像、電荷耦合器件（CCD）成像。許多場合人們不僅需要知道物體表面平均溫度，更需要了解物體的溫度分布情況，以便分析研究物體的結構內(nèi)部缺陷和狀況，紅外成像技術就是將物體的溫度分布以圖象的形式直觀地顯示出來。3-6波與射線傳感器6.2紅外線傳感器

6.2.3紅外傳感器應用熱釋電紅外報警控制電路人體輻射紅外線波長6～12μm，溫度36°～37°；人活動的頻率范圍一般在0.1～10Hz之間；熱釋電元件可檢測到10M距離，85°的水平視角范圍；傳感器將熱——電信號送運放A放大，反饋電阻1.5M可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)；低通排除干擾；輸出直流信號驅動蜂鳴器告警。熱釋電電流小工作電流很小。圖中自動門由熱釋電紅外傳感器檢測是否有人出入，由單穩(wěn)態(tài)控制電機正轉或反轉。自動門控制電路1.5M增益100倍3-6波與射線傳感器6.2紅外線傳感器

6.2.3紅外傳感器應用紅外光束報警電路為防止防盜報警系統(tǒng)的誤報，監(jiān)控系統(tǒng)不僅嚴格場地要求，還需通過各種監(jiān)測方式、多方位進行監(jiān)測。下圖中，通過兩只串聯(lián)的LED發(fā)射紅外光束，另外兩只并聯(lián)的紅外光敏器件接收紅外光束，兩只管子的間距是小于75mm，小于人體的肩厚度。每只光敏管可測到由兩只LED中任意一只發(fā)射的光信號，只有當兩條光束同時被遮擋阻斷時接收器才觸發(fā)報警，也就是說只有大于75mm的物體遮擋時輸出報警信號，電路可防止蚊蟲、飛蛾導致的誤報。3-6波與射線傳感器6.2紅外線傳感器

6.2.3紅外傳感器應用紅外報警電路3-6波與射線傳感器6.2紅外線傳感器

6.2.3紅外傳感器應用紅外報警電路3-6波與射線傳感器6.2紅外線傳感器

6.2.3紅外傳感器應用反射式紅外傳感器工作原理和電路形式3-6波與射線傳感器6.2紅外線傳感器

6.2.3紅外傳感器應用紅外測溫P185紅外測溫系統(tǒng)中各元件的作用？光調(diào)制盤紅外測溫是目前較先進的測溫方法，特點有：1.遠距離、非接觸測量，適應于高速、帶電、高溫、高壓；2.反映速度快，不需要達到熱平衡過程，反映時間在μs量級；3.靈敏度高，輻射能與溫度T成正比；4.準確度高，可達0.1℃內(nèi)；5.應用范圍廣泛，0下～上千度。3-6波與射線傳感器6.2紅外線傳感器

6.2.3紅外傳感器應用紅外遙控發(fā)射、接收電路NE555振蕩器3-6波與射線傳感器6.2紅外線傳感器

6.2.3紅外傳感器應用3-6波與射線傳感器6.2紅外線傳感器

6.2.3紅外傳感器應用紅外傳感器調(diào)制解調(diào)電路輸出波形3-6波與射線傳感器6.2紅外線傳感器

6.2.3紅外輻射應用紅外探測制導空空導彈紅外攝像3-6波與射線傳感器6.2紅外線傳感器

6.2.2紅外輻射應用紅外測溫紅外報警3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

輻射是一種完美的測量方法，在射線通過被測物時會伴隨著能量的損失，只要得到確切的損失量，那么就可以準確地了解到被測物的厚度、吸收系數(shù)（CT值）和強度等參數(shù)。3-6波與射線傳感器海關X射線掃描儀6.3核輻射傳感器定義：核輻射傳感器是將入射核輻射（粒子）的全部或部分能量轉化為可觀測的信號（如電流、電壓信號）的裝置。3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.1核輻射物理基礎

（1）原子核

中子n(udd)質子P(uud)現(xiàn)代原子核的組成原子

核素及符號表示，核素是原子核的一種統(tǒng)稱核素：具有確定質子數(shù)和中子數(shù)的原子核稱做核素。核素表示符號核素質子數(shù)中子數(shù)質量數(shù)符號氦-42244He碳-12661212C碳-13671313C碳-14681414C3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.1核輻射物理基礎

12C質子數(shù)=原子序數(shù)3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.1核輻射物理基礎名稱質子數(shù)中子數(shù)質量數(shù)舉例同位素相同不同不同1H2H3H同中子素不同相同不同2H3He同量素不同不同相同3H3He其它：穩(wěn)定核素和不穩(wěn)定核素，穩(wěn)定同位素和不穩(wěn)定同位素，放射性核素和非放射性核素。最常用的兩個術語：核素和同位素常用名詞術語3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.1核輻射物理基礎

凡是原子序數(shù)相同，原子質量不同的元素，在元素周期表中占同一位置，稱同位素。當沒有外因作用時，同位素的原子核會自動產(chǎn)生核結構的變化，稱為核衰變。不穩(wěn)定核素通過放出射線而蛻變成另一種原子核的過程；同位素的原子在自動衰變過程中會放出射線，這種同位素就稱“放射性同位素”（2）核衰變與核輻射核衰變3-6波與射線傳感器放射性衰減規(guī)律——t=0的原子核數(shù)；

——t時刻原子核數(shù)；——衰減常數(shù)（對每一種核為一常數(shù),不同核素值不同）

上式可見，放射性核素數(shù)隨時間按指數(shù)規(guī)律衰減；半衰期：放射性核素衰減到原始數(shù)目一半所用的時間，一般用10倍半衰期表示放射性核素的壽命。（2）核衰變與核輻射6.3核輻射傳感器

6.3.1核輻射物理基礎3-6波與射線傳感器一般用單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的次數(shù)來表示放射性的強弱，稱放射性活（強）度。放射性強度單位：貝可（Bq）I——t時間的強度；I0——初始強度；

（2）核衰變與核輻射6.3核輻射傳感器

6.3.1核輻射物理基礎3-6波與射線傳感器不穩(wěn)定的原子核衰變時發(fā)射出的、載能的、亞原子粒子，有的帶電有的不帶電。包括α、β、γ

中子質子裂變碎片等。這種現(xiàn)象稱“核輻射”放射性同位素在衰變過程中能放出α、β、γ三種射線，其中：α射線由帶正電的α粒子組成（如氦核）；β射線由帶負電的β粒子組成（如電子）；γ射線由中性的光子組成。（2）核衰變與核輻射6.3核輻射傳感器

6.3.1核輻射物理基礎3-6波與射線傳感器α衰變新元素Sg衰變?yōu)镽f鑪β-衰變產(chǎn)生電子e,反中微子v’β+衰變F氟產(chǎn)生正電子e,中微子v’，O變氧

衰變Dy鏑放出γ射線，能態(tài)變化，原子量、原子序數(shù)不變自然界常見的核衰變示例：6.3核輻射傳感器

6.3.1核輻射物理基礎3-6波與射線傳感器核輻射與物質間的相互作用主要是電離、吸收、反射電離作用：

帶電粒子在物質中穿行時會使物質的原子發(fā)生電離，在它們經(jīng)過的路程上形成離子對。其中：α粒子質量大，電荷量多，電離能力最強，但射程短；

β粒子質量小，電離較弱；

γ粒子沒有直接電離作用。（3）核輻射與物質間的相互作用6.3核輻射傳感器

6.3.1核輻射物理基礎3-6波與射線傳感器吸收、反射

α、β、γ射線穿透物質時，由于磁場作用原子中電子會產(chǎn)生共振，振動的電子形成散射的電磁波源，使粒子和射線能量被吸收和衰減。α射線穿透能力最弱，在空氣中運行軌跡為直線；β射線次之，穿行時由于與物質原子發(fā)生能量交換而改變方向產(chǎn)生散射，在空氣中運行軌跡為折線；γ射線穿透能力最強，能穿透幾十厘米厚固體物質，在氣體中可穿透數(shù)米，因此γ射線廣泛用于醫(yī)療診斷、金屬探傷等。（3）核輻射與物質間的相互作用6.3核輻射傳感器

6.3.1核輻射物理基礎3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.2射線式傳感器射線式傳感器通常有兩種主要形式：一種是測量放射性物質的放射線，例如測量天然放射性的U、Th、K和這三個量的總量；另一種方式是利用放射性同位素測量非放射性物質，根據(jù)被測物質對輻射線的吸收、反射進行檢測，或者利用射線對被測物質的電離激發(fā)作用。后者射線式傳感器主要由放射源和探測器組成。3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.2射線式傳感器

（1）輻射源輻射源的種類很多，一般選用半衰期較長的同位素，強度合適的輻射源。常用同位素源有：放射源半衰期射線種類能量（銫）33.2年、0.6614（镅）470年、5.4827（钚）86年12-21（鈷）5.26年、0.31,1.17,1.33（鍶）19.9年0.54,2.24（鐵）2.7年5.93-6波與射線傳感器

輻射源的結構：應使射線從測量方向射出，其它方向應盡量減少劑量，減少對人體的危害。其它方向可以用鉛進行屏蔽，鉛有極強的抗輻射穿透能力。射線源結構一般為絲狀、圓拄狀、圓片狀。輻射劑量，照射量率——微侖6.3核輻射傳感器

6.3.2射線式傳感器3-6波與射線傳感器反應堆放射性警示標記核燃料棒6.3核輻射傳感器

6.3.2射線式傳感器3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.2射線式傳感器（2）探測器探測器是檢測輻射的接收器件或裝置，常用的有電離室、閃爍計數(shù)器、蓋格計數(shù)管、正比計數(shù)器、半導體探測器。3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.2射線式傳感器

（2）探測器3-6波與射線傳感器電離室，電離室是在空氣中或充有惰性氣體的裝置中，設置一個平行極板電容器，加幾百伏高壓。高壓在極板間產(chǎn)生電場，當粒子或射線射向兩極板之間的空氣時，在電場作用下正離子趨（2）探測器6.3核輻射傳感器

6.3.2射線式傳感器射線向負極板，電子趨向正極板，產(chǎn)生電離電流。在外電路接一電阻R就可形成響應電壓，電阻R的電壓降代表輻射的強度。3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.2射線式傳感器

電離室外加電壓增大，電流趨于飽和，一般工作在飽和區(qū)，使輸出電流與外加電壓無關，輸出只正比于射線到電離室的輻射強度。電離室主要用于探測α、β射線。

α、β、γ電離室不能通用，不同粒子相同條件下效率相差很大。（2）探測器射線3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.2射線式傳感器蓋格計數(shù)管

蓋格計數(shù)管也稱氣體放電計數(shù)器。一個密封玻璃管，中間是陽極用鎢絲材料制作，玻璃管內(nèi)壁涂一層導電物質或是一個金屬圓管作陰極，內(nèi)部抽空充惰性氣體（氖、氦）、鹵族氣體。

蓋格計數(shù)管上電壓U一定時，射線入射越強電流I越大，輸出脈沖數(shù)N越大，a、b段稱“坪”；蓋格計數(shù)管主要用于探測β粒子和γ射線。射線kA3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.2射線式傳感器閃爍計數(shù)器

閃爍計數(shù)器由閃爍體和光電倍增管組成，當閃爍體受到輻射時閃爍體的原子受激發(fā)光，光透過閃爍體射到光電倍增管的陰極上激發(fā)出電子，在光電倍增管中倍增，在陽極上形成電流。1200V閃爍探測器測量射線信號的基本特征入射射線E＝hνV輸出端電信號輸出信號幅度：V∝E脈沖信號產(chǎn)生率∝單位時間進入探測器射線數(shù)NaI(Tl)GDB通過分辯信號幅度，可以分辯射線能量；通過測量脈沖信號數(shù)，可以測定射線強弱。3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.2射線式傳感器正比計數(shù)器

正比計數(shù)器是一種充氣型輻射探測器工作在（氣體電離放電）伏安特性曲線的正比區(qū)；

計數(shù)器接收一個X、γ光子后就輸出一個電脈沖——幅度與光子能量成正比，電子和正離子對數(shù)目正比于氣體吸收的放射線的能量，輸出脈沖的大小正比于入射產(chǎn)生的電子和正離子對數(shù)目。讓未被氣體吸收的光子穿過出射口正比計數(shù)器工作原理使氣體原子電離＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－－－初級射線高壓傳感器原理及應用3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.2射線式傳感器半導體探測器荷電粒子入射到半導體中時，會產(chǎn)生電子—空穴對，X射線、γ射線由于光電效應、康普頓效應、電子對生成等產(chǎn)生二次電子；高速二次電子產(chǎn)生更多電子—空穴對。在PN結空間電荷區(qū)加足夠高的偏壓，因射線而電離的載流子加速產(chǎn)生新的電子空穴使載流子倍增，在輸出形成一個放大脈沖信號，將電荷轉換為電信號輸出。半導體探測器的特點：輸出信號小，分辨率高；類型主要有，Si（硅）——低能探測器，

Ge（鍺）——高能探測器，分別測量不同能量段的放射線。

3-6波與射線傳感器應用：α射線可實現(xiàn)氣體分析，如氣體壓力、流量測量；β射線可進行帶材厚度、密度檢測；γ射線可探測材料缺陷、位置、密度與厚度測量。6.3核輻射傳感器

6.3.3核輻射傳感器的應用X-RAY探測器3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.3核輻射傳感器的應用（1）

測厚透射式測厚透射式測厚常用閃爍探測器，閃爍探測器記錄穿透物體的γ射線的強度，其輸出電流與輻射強度成正比。在輻射穿過物質時，由于物體吸收作用損失部分強度，強度按指數(shù)規(guī)律變化。在輻射穿過物質時，可根據(jù)質量厚度X求出被測物體厚度h。I0—入射強度；I—穿過后強度；x—質量厚度；ρ—與材料密度有關；μ—質量吸收系數(shù)；3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.3核輻射傳感器的應用（1）

測厚散射式測厚散射測厚時β放射（或低能X射線）源與探測器在同一惻，利用核輻射被物體后向散射的效應。散射強度與被測距離、物質成份、密度、厚度表面狀態(tài)等因素有關：K與射線能量有關的常數(shù)3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.3核輻射傳感器的應用

（2）物位測量

利用介質對γ射線的吸收作用，不同介質對γ射線的吸收能力不同，固體吸收能力最強，液體居中，氣體最弱。輻射源與被測介質一定，被測介質高度H與穿過被測介質的射線強度I成正比關系。Io、I分別為入射前后的強度，μ為吸收系數(shù)3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.3核輻射傳感器的應用

（3）流量計（氣體）

在氣流管中裝兩個電極（電極電位不同）放射源S的射線使氣體電離，工作狀態(tài)相當于一個電離室。當被測氣體被電離時，離子被帶出電離室，室內(nèi)電流減小，氣體流速增加帶出的離子增多電離室電流進一步減小，由電流的變化檢測氣流流速和流量。3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.3核輻射傳感器的應用

（4）探傷

探測器與放射源放在管道內(nèi)，沿焊接縫同步移動，當焊縫存在問題時，穿透管道的γ射線會產(chǎn)生突變，正常時輸出曲線趨于直線。3-6波與射線傳感器6.3核輻射傳感器

6.3.3核輻射傳感器的應用

（5）X射線熒光分析儀

X射線熒光基于光電效應，能量色散的熒光分析方法由同位素源產(chǎn)生