第三章 安全检测常用传感器精选.ppt

　　3.红外探测器 　　1）反射式红外探测器 　　反射式光学系统的红外探测器的结构如图3-64所示。它由凹面玻璃反射镜组成，其表面镀金、铝和镍铬等红外波段反射率很高的材料构成反射式光学系统。为了减小像差或使用上的方便，常另加一片次镜，使目标辐射经两次反射聚集到敏感元件上，敏感元件与透镜组合一体，前置放大器接收热电转换后的电信号，并对其进行放大。 * 图3-64反射式红外探测器示意图 1—浸没透镜 2—敏感元件 3—前置放大器 4—聚乙烯薄膜 5—次反射镜 6—主反射镜 (a) (b) (a) (b) * 　　2）透射式红外探测器 　　透射式光学系统的红外探测器如图3-65所示。透射式光学系统的部件用红外光学材料做成，不同的红外光波长应选用不同的红外光学材料：在测量700℃以上的高温时，用波长为0.75～3μm范围内的近红外光，用一般光学玻璃和石英等材料作透镜材料；当测量100～700℃范围的温度时，一般用3～5μm的中红外光，多用氟化镁、氧化镁等热敏材料；测量100℃以下的温度用波为5～14μm的中远红外光，多采用锗、硅、硫化锌等热敏材料。获取透射红外光的光学材料一般比较困难，反射式光学系统可避免这一困难，所以，反射光学系统用得较多。 * 图3-65透射式红外探测器示意图 1—光管 2—保护窗口 3—光栅 4—透镜 5—浸没透镜 6—敏感元件 7—前置放大器 * 　　4.射线式传感器 　　射线式传感器主要由放射源和探测器组成，利用射线式传感器进行测量时，都要有可发射出粒子α、β或γ射线的辐射源。选择射线源应尽量提高检测灵敏度和减小统计误差。为避免经常更换放射源，要求采用的同位素有较长的半衰期及合适的放射强度。因此，尽管放射性同位素种类很多，但能用于测量的有二十种左右。 　　放射线源的结构应使射线从测量方向射出，而其他方向则必须使射线的剂量尽可能小，以减少对人体的危害。β射线辐射源一般为圆盘状，γ射线辐射源一般为丝状、圆柱状或圆片状。图3-66所示为β厚度计辐射源容器，射线出口处装有辐射薄膜，以防灰尘浸入，并能防止放射源受到意外损伤而造成污染。 * 图3-66辐射源容器 * 　　5.离子敏传感器 　　离子敏传感器是一种对离子具有选择敏感作用的场效应晶体管，它是由离子选择性电极(ISE)与金属—氧化物—半导体场效应晶体管(MOSFET)组合而成的，简称ISFET。ISFET是用来测量溶液(或体检)小离子浓度的微型固态电化学敏感器件。如果将普通MOSFET的金属栅去掉，让绝缘氧化层直接与溶液相接触，或者将栅极用铂膜作引出线，并在铂膜上涂覆一层离子敏感膜，就构成了一只ISFET，如图3-67所示。 * 图3-67　敏感膜涂覆在MOSFET栅极的ISFET示意图 1一敏感膜；2一铂膜；3一MOSFET * 　　离子敏传感器的工作原理是MOS场效应。晶体管是利用金属栅上所加电压大小来控制漏源电流的，ISFET则是利用其对溶液中离子有选择作用而改变栅极电位，以此来控制漏源电流变化的。当将ISFET插入溶液时，在测溶液与敏感膜接触处会产生一定的界面电势，其大小取决于溶液中被测离子的浓度。 * 3.5 传感器的选用原则 3.5.1 传感器的选用指标 　　1.灵敏度 　　一般来讲，检测精度越高，就要求传感器具有较高的灵敏度。然而要考虑到，当灵敏度高时，与测量信号无关的外界噪声也容易混入，并且噪声也会被放大系统放大。因此，必须考虑既要求检测微小量值，又要噪声小。为保证此点，往往要求信噪比越大越好，即要求传感器本身噪声小，且不易从外界引入干扰噪声。当输入量增大时，除非有专门的非线性校正措施，传感器不应进入非线性区，更不能进入饱和区域。有些检测工作在较强的噪声干扰下进行，这时对传感器来讲，其输入量不仅包括被测量，也包括干扰量，两者的叠加不能进入非线性区。显然，过高的灵敏度将会影响其适用测量范围。 * 　　2.响应特性 　　传感器的响应特性是指在所测频率范围内保持不失真的测量条件。实际传感器的响应总有一定的延迟，但希望延迟时间越小越好。 　　一般来讲，利用光电效应、压电效应等制作的物性型传感器，其响应时间短，可工作频率范围宽。而结构型（如电感、电容、磁电式）传感器等，由于受结构特性的影响，以及机械系统惯性质量的限制，其固有频率较低。 　　在动态测量中，传感器的响应特性对测试结果有直接影响。在选用时，应充分考虑到被测物理量的变化特点（如稳态、瞬变、随机等）。 * 　　Ⅱ.光敏三极管 　　光敏三极管的结构与一般三极管很相似，有PNP型和NPN型两种，只是它的发射极