第11章 波式和射线式传感器.ppt

1、第11章波和张艺兴传感器，第1节超声波传感器第2节微波传感器第3节射线传感器，第1，基本原理：描述正在测量的非音量和介质音响特性的部分超声波量之间存在的直接或间接关系。测量对象：基于密度、流量、液位、厚度、缺陷等反射原理的示意图、1、概述、1节超声波传感器、2，1、超声波和基本特性、波(移动):弹性介质内的振动传播称为波动。频率：超声波、声波、超声波、微波、超声波：小于16 Hz的机械波声波：其频率在162104 Hz之间，是在耳朵里听到的机械波。超声波：2104 Hz以上的机械波；微波：310831011 Hz之间的频率波，3，2，超声波波形及其转换和波速，纵波：质点的振动方向与波的传播方向

2、一致。(固体、液体、气体)剪切波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。(固体)面波：质点的振动介于纵波和横波之间，沿表面传播，振幅随深度的增加而迅速减小。(固体表面)，l入射纵波；L1反射纵波；L2折射纵波S1反射剪切波；S2折射剪切波。4，超声波的传播速度取决于介质的弹性常数和介质的密度，与自身频率无关。在固体介质中，纵波、横波、表面波的声速分别为E杨氏模量。泊松郑智薰G剪切模量。5，3，超声波反射和折射，如果波速匹配，(2)折射定律，C1入射声波速度C2折射声波速度，(1)反射定律，6，4，声波衰减，超声波在一种介质中传播时，随着距离的增加，能量逐渐减少。负压和调和的衰减规律是，P0，I0声

3、波在x=0处的声压和火星很强。I声波在p，x声压和和声中；衰减系数。应用：工件厚度，墨铸铁的球化程度，泥浆的浓度等。7，5，超声波与介质的相互作用，机械效应超声波可以引起质点的运动空化效应，一般是液体中微气泡的振动热效应介质吸收超声波的能量，8，2，超声波传感器，1，定义：能够完成超声波生成和超声波接收功能的设备也称为超声波传感器，超声波转换器或超声波探头。应用：超声波传播时间传感器、目标检测、流量测量、水位测量、超声波清洗、超声波医疗等。特征：精度高，测量的物体不受影响。9，2，分类，结构：直探针、斜探针、双探针和液体浸没探针的工作原理：压电、磁致伸缩、电磁、10，3，压电探针、超声波传感器

4、大部分是使用压电材料制作的，逆压电效应是通过将超声波转换为传记信号接收探针压电探针主要通过压电芯片将超声振动转换为传记信号，11，12，3，超声波传感器的应用，1，超声波测厚脉冲回波方法：13，继续：超声波测厚，主控制器，脉冲传输电路，接收电路，探针反射法探针它又分为一次脉冲反射法和多次脉冲反射法两种。15，(1)渗透法探伤，优点：指示简单，适用于自动探伤。可以避免盲点，适合检测薄板。缺点：检测灵敏度低，找不到小缺陷。根据能量的变化可以判断是否有缺陷，但不能定位。对两个探针的相对位置要求很高。贯穿法探测原理，16，(2)一次脉冲反射法，一次脉冲反射法探测原理，17，(3)多脉冲反射法，多脉冲反

5、射法探测原理，18，3，超声波流量计，理论基础：超声波在流体中特征：超声波非接触测量；适用于无压力损耗大管道等。工作原理：传播时间法、多普勒(效应)法；光束偏移方法、相关方法等，19，(1)脉冲时差法测量流量，T1，T2:均具有发射和接收功能的双探针流体流量：V超声速度：c，20，21，(2)多普勒效应测量流量* *多普勒效应：声源和相应的差分频率信号，称为多普勒信号。例如，发射头发射频率为f1时，超声波通过粒子反射生成多普勒频率移动，接收频率为，22，23，4，超声波接收系统(1)自发自接收单转换器，24，(2) 1发式双转换器，25，微波具有以下特征，与波长较长的电磁波相比。空间辐射装置容

6、易制造。遇到各种障碍物容易反射。衍射能力差。传输特性良好，在传输过程中几乎不受烟雾、灰尘、强光等影响。介质的微波吸收与介质的传记常数成正比，水对微波的吸收作用最强。27，2，微波传感器，微波传感器可分为反射式和阻挡式两种。1.反射式传感器通过检测被测试物体反射的微波功率或经过间隔来表示被测试物体的位置、厚度等参数。2.阻塞式传感器通过检测接收天线接收的微波功率的大小，判断发送天线和接收天线之间是否存在测量或测量目标位置等参数。28，3，微波传感器应用节目，1。微波水位计，29，接收天线接收的功率Pr可以表示为D 2天线与测量的面额之间的垂直距离。s两个天线之间的水平距离；Pt、Gt发射天线发射

7、功率和增益；Gr接收天线增益。30、2。微波比特计微波开关比特计图表，31，当测量的位低于设定的位时，接收天线接收的功率测量的位上升到天线高度时，接收天线接收的功率为放射性同位素是原子序数相同、原子质量不同的元素，在元素周期表中占有相同的位置，因此被称为同位素。如果原子不是外来的原因，自发发生的核结构变化称为具有核衰退、核衰退性质的同位素、放射性同位素。放射性元素从N0个原子衰变为N0/2个原子的时间称为半衰期。34，2。放射性同位素在衰变过程中放出具有特定能量的特殊粒子或射线，称为放射性或放射性。它发出的粒子或光线有：(1)粒子(2)粒子(3)光线，35，3。放射性与物质的相互作用放射性与物

8、质的相互作用主要是电离、吸收、反射。电离是带电粒子和物质相互作用的主要形式。粒子在每个厘米的路径上生成离子对的数量称为非离子。带电粒子在物质中穿梭，其能量逐渐枯竭而停止，其运动路径的直线距离称为粒子的射程。36，辐射通过物质层后能量强度呈指数下降，可以表示为进入吸收体的I0的辐射通量的强度。通过I厚度为h (cm)的吸收层后的辐射通量强度；线性吸收系数。比率/(密度)称为质量吸收系数，通常表示。37、2、光线传感器光线传感器主要由放射源和探测器组成。1.辐射源使用射线式传感器测量时，必须牙齿发射、粒子或射线辐射源(也称为辐射源)。选择私人船员要以最大限度地提高传感灵敏度，减少统计误差为原则。最

9、常用的是80Co、137Cs、241Am、90Sr等。38，辐射源的结构应使射线从测量方向发射，其他方向应尽量减少射线的剂量，以减少对人体的伤害。发射源通常为铁饼形状，光线发射源通常为丝绸、圆柱或圆形雕塑。测厚仪放射源容器等于放射源集装箱图，39，2。探测器探测器是放射性的接收器，通常使用电离室、闪烁柜台、盖格计数管。(1)电离室图为电离室操作电路图，40，(2)闪烁柜台闪烁计数器的示意图为：41、由闪烁晶体(闪光)和光电倍增管组成。当辐射进入闪烁的晶体时，闪烁的晶体中的原子就会发光。光通过闪烁的晶体发射光电倍增管的光电倍增管，在两极形成电流脉冲，最后被电子器件记录。这是闪烁计数器记录粒子的基

10、本过程。42，(3)盖格系数管盖格系数管结构为密封玻璃管1，中间钨丝2为工作阳极，在玻璃管内壁涂上导电物质层，或以阴极插入其他金属圆柱3。在管内抽空后给空气充电由两部分组成，主要是添加惰性气体(如氩、氖等)和有机物(如乙醚、乙醇等)。填充有机物称为有机物计数管。放入卤素称为卤素计数管。卤素计数管由于寿命长，工作电压低，应用广泛。43，盖格系数管的特性曲线是图中U加到系数管的电压，I是入射核辐射强度，N是系数速度(输出脉冲数)。从牙齿曲线可以看出，当计数管中添加的电压恒定时，辐射强度越高，输出脉冲数也越大。如果大于图I1牙齿I2，则相应的输出脉冲数N1也大于N2。盖格系数管通常用于探测粒子和射线。44，3，核辐射检查的应用，核辐射可以检测厚度、水平、水平、转速、材料密度、重量、气体压力、流速、温度、湿度等参数，也可以用于金属材料检测。核辐射厚度计图如