传感器技术第十六章 近代检测技术.ppt

第十六章 近代检测技术 核辐射检测 1.2 第16章 近代检测技术 超声检测 16.1 16.2 激光检测 16.3 微波检测 16.4 16.5 红外检测 第16章 近代检测技术 一. 超声检测的物理基础 1.波的反射和折射 2.超声波的波型及其转换 3.声波的衰减 第一节 超声(Ultrasonic)检测 第16章 近代检测技术 图11.1 声波的频率界限图 第16章 近代检测技术 图11.2 波的反射和折射 第16章 近代检测技术 图11.3 波型转换图 第16章 近代检测技术 超声波探头是实现声、电转换的装置，又称超声换能器或传感器。这种装置能发射超声波和接收超声回波，并转换成相应的电信号。 图11.4 电式图11.4 电式探头结构图探头结构图1-压电片；2-保护膜；3-吸收块；4-接线；5-导线螺杆；6-绝缘柱；7-接触座；8-接线片；9-压电片座 二.超声波探头 第16章 近代检测技术 超声波探头按其作用原理可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等数种，其中以压电式为最常用。图11.4为压电式探头结构图，其核心部分为压电晶片，利用压电效应实现声、电转换。 图11.4 电式探头结构图 第16章 近代检测技术 1.超声波测厚度 超声波检测厚度的方法有共振法、干涉法、脉冲回波法等。图11.5所示为脉冲回波法检测厚度的工作原理 图11.5 声波测厚工作原理图 三.超声波检测技术的应用 第16章 近代检测技术 2.超声波测液位 在化工、石油和水电等部门，超声波被广泛用于油位、水位等的液位测量。图11.6所示为脉冲回波式测量液位的工作原理图。探头发出的超声脉冲通过介质到达液面，经液面反射后又被探头接收。测量发射与接收超声脉冲的时间间隔和介质中的传播速度，即可求出探头与液面之间的距离。根据传声方式和使用探头数量的不同，可以分为单探头液介式〔图(a)〕；单探头气介式〔图(b)〕；单探头固介式〔图(c)〕；双探头液介式〔图(d)〕等数种。 第16章 近代检测技术 图11.6 冲回波式超声液位测量 第16章 近代检测技术 3.超声波测流量 图11.8 波测流量的原理图 第16章 近代检测技术 一.核辐射检测的物理基础 1.同位素 原子序数相同,但原子质量数不同的元素,称作同位数。当没有外因作用时同位数的原子核会自动在衰变中放出射线。其衰减规律为 第三节 核辐射检测 式中 α、α0——分别为初始时与经过时间t秒后的原子核数； λ——衰变常数（不同放射性同位数有不同的λ值。 上式表明放射性同位数的原子核数按指数规律随时间减少，其衰变速度用半衰期表示。 第16章 近代检测技术 二.核辐射传感器 1.电离室 图11.11为电离室示意图。电离室两侧设有二块平行极板，对其加上极化电压E使二极板间形成电场。当有粒子或射线射向二极板间空气时，空气分子被电离成正、负离子。带电离子在电场作用下形成电离电流，并在外接电阻R上形成压降。测量此压降值即可得核辐射的强度。电离室主要用于探测α、β粒子，它具有坚固、稳定、成本低、寿命长等优点，但输出电流很小。 图11.11为电离室示意图 第16章 近代检测技术 2.气体放电计数管(盖格计数管) 图11.12 体放电计数管示意图 正离子鞘到达阴极时得到一定的动能，能从阴极打出次级电子。由于此时阳极附近的电场已恢复，次级电子又能再一次产生正离子鞘和电压脉冲，从而形成连续放电。若在计数管内加入少量有机分子蒸汽或卤族气体，可以避免正离子鞘在阴极产生次级电子，而使放电自动停止。 第16章 近代检测技术 气体放电计数管的特性曲线如图11-13所示。图中I1、I2代表入射的核辐射强度，I1＞I2。由图可见，在相同外电压U时不同辐射强度将得到不同的脉冲数N。气体放电计数管常用于探测β粒子和γ射线。 图11-13 气体放电计数管特性曲线 第16章 近代检测技术 3.闪烁计数器 当核辐射进入闪烁晶体时，晶体原子受激发光，透过晶体射到光电倍增管的光阴极上，根据光电效应在光阴极上产生的光电子在光电倍增管中倍增，在阳极上形成电流脉冲，即可用仪器指示或记录。 图11-14 闪烁计数器示意图 第16章 近代检测技术 三.辐射检测技术的应用 1.核辐射在线测厚仪 2.核辐射物位计 3.核辐射流量计 4.核辐射探伤 第16章 近代检测技术 一.激光检测的物理基础 激光的形成条件： (1)具有能形成粒子数反转状态的工作物质——增益介质； (2)具有供给能量的激励源； (3)具有提供反复进行受激辐射场所的光学谐振腔。 激光的特性: (1)方向性强，亮度高? (2)单色性好? (3)相干性好 第四节 激光(Laser)检测 第16章 近代检测技术