波式和辐射式传感器

超声波和声音一样，是一种机械振动波，是机械振动在弹性介质中的传播过程。超声波检测是利用不同介质对超声波传播的影响来探测物体和进行测量的一门检测技术。1、超声波及其性质

10.1超声波传感器现在是1页\一共有31页\编辑于星期五①纵波：质点振动方向与波的传播方向一致的波，它能在固体、液体和气体介质中传播。②横波：质点振动方向垂直于传播方向的波，它只能在固体介质中传播。③表面波：质点的振动介于横波与纵波之间，沿着介质表面传播，其振幅随深度增加而迅速衰减的波，表面波只在固体的表面传播。

超声波种类现在是2页\一共有31页\编辑于星期五

1）超声波的速度

超声波的性质超声波可在气体、液体和固体中传播，并有各自的传播速度，与介质的特性有很大的关系。固体

c横=1/2c纵c表＝90%c横液体、气体仅有纵波传播现在是3页\一共有31页\编辑于星期五2）超声波的反射与折射现在是4页\一共有31页\编辑于星期五3）超声波的衰减与传播介质有关气体＞液体＞固体对于不透光的固体，超声波可穿透几十米的厚度。与声波频率有关频率越高，衰减越大

超声波在介质中传播时，能量的衰减决定于声波的扩散、散射和吸收。现在是5页\一共有31页\编辑于星期五

利用超声波物理特性和各种效应而研制的装置称为超声波换能器，或超声波探测器、超声波传感器，有时也叫超声波探头。超声波探头按其工作原理可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等，其中压电式最为常用。

2、超声波传感器

现在是6页\一共有31页\编辑于星期五压电式超声波探头常用的材料是压电晶体和压电陶瓷，这种传感器统称为压电式超声波探头。它是利用压电材料的压电效应来工作的：

逆压电效应：将高频电振动转换成高频机械振动，从而产生超声波，可作为发射探头。正压电效应：将超声振动波转换成电信号，可作为接收探头。

现在是7页\一共有31页\编辑于星期五它主要由压电晶片、吸收块(阻尼块)、保护膜、引线等组成。直探头式结构—晶片密度—晶片的弹性模量现在是8页\一共有31页\编辑于星期五双探头式结构现在是9页\一共有31页\编辑于星期五1）超声波测液位3、超声波传感器的应用单换能器双换能器现在是10页\一共有31页\编辑于星期五2）超声波测厚度脉冲回波法现在是11页\一共有31页\编辑于星期五3）超声波测流量→→现在是12页\一共有31页\编辑于星期五现在是13页\一共有31页\编辑于星期五4）超声波测距离现在是14页\一共有31页\编辑于星期五10.2微波传感器微波传感器是一种新型的非接触式传感器，在工业中，微波传感器在材料无损检测及物位检测等方面具有独到之处。故广泛应用于工业、农业，能源，国防，公安，生物医学，环境保护，卫星通信等领域。现在是15页\一共有31页\编辑于星期五微波是波长为1mm～1m的电磁波，既具有电磁波的性质，又与普通的无线电波及光波不同，是一种波长较短、频率很高的电磁波。工作原理：由发射天线发出微波，此波遇到被测物体时将被吸收或反射，使微波功率发生变化。若利用接收天线，接收到通过被测物体或由被测物体反射回来的微波，并将它转换为电信号，再经过信号调理电路，即可以显示出被测量，从而实现了微波检测。1、微波传感器原理现在是16页\一共有31页\编辑于星期五①定向辐射的装置容易制造。②遇到各种障碍物易于反射。③绕射能力差。④传输特性好，传输过程中受烟雾、火焰、灰尘、强光的影响很小。⑤介质对微波的吸收与介质的介电常数成比例，水对微波的吸收作用最强。

2、微波传感器的特点现在是17页\一共有31页\编辑于星期五组成微波传感器是由微波振荡器、微波天线和微波检测器三部分组成。振荡器：产生微波，频率很高（300MHZ～300GHz)，电容、电感很小，常由磁控管、固态器件等构成。天线

3、微波的组成和分类现在是18页\一共有31页\编辑于星期五(1)反射式传感器这种微波传感器是通过检测被测物反射回来的微波功率或经过的时间间隔来获得被测量的。一般它可以测量物体的位置、位移、厚度等参数。(2)遮断式传感器这种微波传感器是通过检测接收天线收到的微波功率大小来判断发射天线与接收天线之间有无被测物体或被测物体的位置、被测物中的含水量等参数。分类根据微波传感器的原理，微波传感器可以分为反射式和遮断式两类。

现在是19页\一共有31页\编辑于星期五1）微波式物位传感器4、微波传感器的应用低于设定物位：

高于设定物位：现在是20页\一共有31页\编辑于星期五2）微波式液位传感器现在是21页\一共有31页\编辑于星期五3）微波式厚度传感器现在是22页\一共有31页\编辑于星期五红外线是一种不可见光，由于是位于可见光中红色光以外的光线，故称红外线。1800年，英国赫胥尔发现波长介于可见光和微波之间10.3红外辐射式传感器现在是23页\一共有31页\编辑于星期五①红外线易于产生，容易接收。②采用红外发光二极管，结构简单，易于小型化，且成本低。③红外线调制简单，依靠调制信号编码可实现多路控制。④红外线不能通过遮挡物，不会产生信号串扰等误动作。⑤功率消耗小，反应速度快。⑥对环境无污染，对人、物无损害。⑦抗干扰能力强。红外线特点现在是24页\一共有31页\编辑于星期五

红外传感器一般由光学系统、探测器、信号调理电路及显示单元等组成。红外探测器是红外传感器的核心，它是利用红外辐射与物质相互作用所呈现的物理效应来探测红外辐射的。红外探测器的种类很多，按探测机理的不同，可分为热探测器和光子探测器两大类。1)热探测器热探测器主要有四类：热释电型、热敏电阻型、热电阻型和气体型。红外探测器现在是25页\一共有31页\编辑于星期五光子探测器的工作机理是利用入射光辐射的光子流与探测器材料中的电子互相作用，从而改变电子的能量状态，引起各种电学现象，这种现象称为光子效应。光子探测器有内光电和外光电探测器两种，后者又分为光电导、光生伏特和光磁电探测器等三种。

2)光子探测器现在是26页\一共有31页\编辑于星期五红外测温是一种非接触、在线式检测技术，它通过红外传感器接收物体发出的红外线（红外辐射能量），从而测出物体表面的温度及温度场的分布情况。1）红外测温

红外传感器的应用现在是27页\一共有31页\编辑于星期五

红外线的物理本质：是热辐射，即任何物体只要它的温度高于绝对零度（-273℃），都会产生自身分子和原子的无规则运动，并不停地向周围空间辐射出热红外能量，物体的温度越高，分子和原子的运动愈剧烈，辐射出来的红外线越多，辐射的能量愈大；反之，辐射的能量愈小。

红外检测的优点：非接触测量，使用方便、安全响应快、精度高、寿命长测温范围宽，适用范围广现在是28页\一共有31页\编辑于星期五确定目标尺寸现在是29页\一共有31页\编辑于星期五红外测温分类红外测温仪（便携式、固定式）红外热像仪

便携式红外测温仪系统原理框图系统原理框图现在是30页\一共有31页\编辑于星期五红外热释电探测器——ThermalertMI由美国Raytek公司生产，高精度红外测温专用探测器，它集成了一个很小的LiTaO3热释电传感器和一个高性能的信