传感器第5章讲解.pptVIP

第三节　　射线式传感器 一、核辐射的物理基础 ２、核辐射 　　放射性同位素在衰变过程中会放出一些特殊的带有一定　 　　能量的粒子或射线，这种现象称为放射性或核辐射。有： 　　α射线（ α粒子）：质量为４u（原子质量单位），正　 　　电荷，射出速度为20km/s，在空气中的射程长度为几厘　 　　米到十几厘米。平均寿命为几μs—1010年。 　　β射线（β粒子）：质量为0.00059u,带正电，运动速 　　度比α 射线高很多，射程20m。 　　γ射线（γ光子）：在气体中的射程 　　为几百米，能穿透几十厘米固体物质。 * 第五章　波式及射线式传感器 　第一节　超声波式传感器 　第二节　微波式传感器 　第三节　射线式传感器 　第四节　红外传感器 第一节　　超声波式传感器 １.超声波及其性质 ２.超声波传感器 ３.超声波传感器的基本电路 ４.超声波传感器的应用　 第一节　　超声波式传感器 超声波技术：是一门以物理、电子、机械、材料学为基础的通用技术。广泛应用于冶金、船舶、机械、医疗等的超声清洗、超声加工、超声焊接、超声医疗等方面。 第一节　　超声波式传感器 １.超声波及其性质 超声波定义：是一种振动频率高于声波的机械波，人们听到的声音是物体振动产生的，声波的频率在１６Hz~20kHz的范围内；超过20kHz称为超声波；低于20Hz称为次声波。超声波是由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，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。 性质：超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光下不透明的固体中，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、折射、波型转换，碰到活动物体能产生多普勒效应。 超声波传感器是利用超声波的特性 研制而成的传感器。 第一节　　超声波式传感器 １.超声波及其性质 超声波的波型 纵波：质点振动方向与波的传播方向一致的波，能在固体、液体、气体介质中传播 横波：质点振动方向垂直于波的传播方向，只能在固体介质中传播 表面波：质点的振动介于横波之间，沿着介质表面传播，只在固体介质的表面传播 气体中的声速为３４４m/s，液体中的声速为９００~１９００m/s之间，固体中的声速更大。（贝多芬） 第一节　　超声波式传感器 １.超声波及其性质 超声波在发射出去后，其强度会随着距离的增加而逐渐弱。 超声波遵从反射定律、折射定律，有透射、干涉现象，跟光一样。 超声波的特点：束射特性、吸收特性、能量传递特性、声压特性。 第一节　　超声波式传感器 １.超声波及其性质 超声波在发射出去后，其强度会随着距离的增加而逐渐弱。 超声波遵从反射定律、折射定律，有透射、干涉现象，跟光一样。 超声波的特点：束射特性、吸收特性、能量传递特性、声压特性。 第一节　　超声波式传感器 ２.超声波传感器 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（超声换能器，超声波探头）。 超声波探头主要由压电晶片或压电陶瓷组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。 压电材料组成的超声波传感器是一种可逆传感器。它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波，作为发射探头；同时它接收到超声波时，也能将超声振动转变成电能，作为接收探头。 第一节　　超声波式传感器 ２.超声波传感器 　按工作原理可分为：压电式、磁致伸缩式、电磁式等 　结构：压电晶片、吸收块（阻尼块）、保护膜、引线 　压电晶片：多为圆板形，厚度δ与超声波频率f成反比，两面有镀层，作为极板 　阻尼块：降低晶片的机械品质 　　　　　吸收声能量 　结构如图５－５. 超声波传感器外形图 第一节　　超声波式传感器 ３.超声波的基本电路 ①超声波传感器的驱动电路 　自激型驱动电路：图５－６ 　他激型驱动电路：图５－７ ②超声波传感器的接收电路 　使用运算放大器的接收电路：图５－８ 　使用比较器的电路：图５－９ 第一节　　超声波式传感器 ４.超声波传感器的应用 超声波传感技术应用在生产实践的不同方面，而医学应用是其最主要的应用之一，下面以医学为例子说明超声波传感技术的应用。超声波在医学上的应用主要是诊断疾病，它已经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法。超声波诊断的优点是：对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的准确率高等。 在工业方面，超声波的典型应用是对金属的无损探伤和超声波测厚两种。过去，许多技术因为无法探测到物体组织内部而受到阻碍，超声波传感技术的出现改变了这种状况。 第一节　　超声波式传感器 ４.超声波传感器的应用 　①超声波测厚　　金属零件厚度δ＝vT/2 　　　　　　　　　v为超声波在工件中的声速 　　　　　　　　　Ｔ为从发射到接收的时间间隔　 　②空间扰动侦测器　侦测空间中有没有异物侵入 　③超声波探伤　　有