第 ７ 章 　其 他 类 型 传 感 器（课件）- 《传传感器与检测技术》同步教学（北京理工版）

第 ７ 章 　其 他 类 型 传 感 器 ７. １　超 声 波 传 感 器 ７. ２　核 辐 射 传 感 器 ７. ３　感 应 同 步 器 ７. ４　光 栅 ７. ５　光 电 编 码 器 ７. ６　新 型 传 感 器 返回 1 ７. １　超 声 波 传 感 器 超 声 波 传 感 器 是 利 用 超 声 波 的 特 性 研 制 而 成 的 传 感 器 。 超 声 波 是 一 种 振 动 频 率 高 于 声 波的 机 械 波 ， 由 换 能 晶 片 在 电 压 的 激 励 下 发 生 振 动 产 生 的 ， 它 具 有 频 率 高 、 波 长 短 、 绕 射 现 象小 ， 特 别 是 方 向 性 好 ， 能 够 成 为 射 线 而 定 向 传 播 等 特 点 。 超 声 波 对 液 体 、 固 体 的 穿 透 本 领 很强 ， 尤 其 是 在 不 透 明 的 固 体 中 ， 它 可 穿 透 几 十 米 的 深 度 。 超 声 波 碰 到 杂 质 或 分 界 面 会 产 生 显著 反 射 形 成 反 射 回 波 ， 碰 到 活 动 物 体 能 产 生 多 普 勒 效 应 ， 因 此 超 声 波 检 测 广 泛 地 应 用 在 工业 、 国 防 、 生 物 医 学 等 方 面 。 下一页 返回 ７. １　超 声 波 传 感 器 图 ７ －１、 图 ７ －２ 所 示 为 超 声 波 测 厚 仪 和 报 警 仪 ， 以 超 声 波 作 为 检 测 手 段 ， 必 须 产 生超 声 波 和 接 收 超 声 波 ， 完 成 这 种 功 能 的 装 置 就 是 超 声 波 传 感 器 ， 习 惯 上 称 为 超 声 波 换 能器 ， 或 者 超 声 波 探 头 。 超 声 波 探 头 主 要 由 压 电 晶 片 组 成 ， 既 可 以 发 射 超 声 波 ， 也 可 以 接收 超 声 波 ， 超 声 波 发 生 器 和 接 收 器 如 图 ７ － ３ 所 示 ， 小 功 率 超 声 波 探 头 多 用 作 探 测 作 用 。它 有 许 多 不 同 的 结 构 ， 可 分 为 直 探 头 （ 纵 波 ） 、 斜 探 头 （ 横 波 ） 、 表 面 波 探 头 （ 表 面 波 ） 、兰 姆 波 探 头 （ 兰 姆 波 ） 、 双 探 头 （ 一 个 探 头 反 射 、 一 个 探 头 接 收 ） 等 。 图 ７ － ４ 所 示 为 超声 波 传 感 器 探 伤 检 测 过 程 。 上一页 返回 ７. ２　 核辐射传感器 ７. ２. １　同 位 素 在 核 辐 射 传 感 器 中 ， 常 采 用 α、 β、 γ 和 Ｘ 射 线 的 核 辐 射 源 ， 产 生 这 些 射 线 的 物 质 通 常是 放 射 性 同 位 素 。 所 谓 放 射 性 同 位 素 ， 就 是 指 原 子 序 数 相 同 ， 原 子 质 量 不 同 的 元 素 。 这 些 同位 素 在 没 有 外 力 的 作 用 下 ， 能 自 动 发 生 衰 变 ， 在 衰 变 中 释 放 出 上 述 射 线 。 核 辐 射 检 测 要 采 用半 衰 期 比 较 长 的 同 位 素 。 半 衰 期 是 指 放 射 性 同 位 素 的 原 子 核 数 衰 变 到 一 半 所 需 要 的 时 间 ， 这个 时 间 又 称 为 放 射 性 同 位 素 的 寿 命 。 核 辐 射 检 测 除 了 要 求 使 用 半 衰 期 比 较 长 的 同 位 素 外 ， 还要 求 放 射 出 来 的 射 线 具 有 一 定 的 辐 射 能 量 。 下一页 返回 ７. ２　 核辐射传感器 ７. ２. ２　核 辐 射 核 辐 射 是 放 射 性 同 位 素 衰 变 时 ， 放 射 出 具 有 一 定 能 量 和 较 高 速 度 的 粒 子 束 或 射 线 。 其中 ， α、 β 射 线 分 别 是 带 正 、 负 电 荷 的 高 速 粒 子 流 ； γ 射 线 不 带 电 ， 是 以 光 速 运 动 的 光 子 流 ，从 原 子 核 内 放 射 出 来 ； Ｘ 射 线 是 原 子 核 外 的 内 层 电 子 被 激 发 射 出 来 的 电 磁 波 能 量 。 核 辐 射 强度 是 以 指 数 规 律 随 时 间 而 减 弱 ， 通 常 以 单 位 时 间 内 发 生 衰 变 的 次 数 表 示 放 射 性 的 强 弱 。 辐 射强 度 的 单 位 用 Ｃｉ （ 居 里 ） 表 示 ： １ Ｃｉ 的 辐 射 强 度 就 是 指 辐 射 源 １ ｓ 内 有 ３. ７ ×１０ １０ 次 核 衰 变 。１ Ｃｉ （ 居 里 ） ＝１０ ３ ｍＣｉ （ 毫 居 里 ） ＝１０ ６ μＣｉ （ 微 居 里 ） 。