辐射式传感器
几种常见传感器总结
几种常见传感器总结1、红外对管：红外对管是根据红外辐射式传感器原理制作的一种红外对射式传感器。
与一般红外传感器一样，红外对管也由三部分构成：光学系统（发射管）、探测器（接收管）、信号调理及输出电路。
红外探测器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。
在此接收管通过对发射管所发出的红外线做出反应实现，实现信号的采集，再通过后续信号处理电路完成信号的采集和输出。
2、霍尔传感器：霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。
霍尔效应是指置于磁场中的静止载流导体, 当它的电流方向与磁场方向不一致时, 载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势的现象。
该电势称霍尔电势。
霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器，它具有灵敏度高，线性度好，稳定性高、体积小和耐高温等特点。
对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。
目前市场上的霍尔传感器都是集成了外围的测量电路输出的是数字信号，即当传感器检测到磁场时将输出高低电平信号。
传感器主要包括两部分，一为检测部分的霍尔元件，一为提供磁场的磁钢。
霍尔电流传感器反应速度一般在7微妙，根本不用考虑单片机循环判断的时间.3、光电开关：光电开关是一种利用感光元件对变化的入射光加以接收, 并进行光电转换, 同时加以某种形式的放大和控制, 从而获得最终的控制输出“开”、“关”信号的器件。
当有物体经过时, 接收元件将接收到从物体表面反射的光, 没有物体时则接收不到。
透射式的光电开关, 它的发光元件和接收元件的光轴是重合的。
当不透明的物体位于或经过它们之间时, 会阻断光路, 使接收元件接收不到来自发光元件的光, 这样起到检测作用。
光电开关的特点是小型、高速、非接触,。
此类传感器目前也多为开关量传感器，输出的为1，0开关量信号，可以和单片机直接连接使用。
光电开关广泛应用于工业控制、自动化包装线及安全装置中作光控制和光探测装置。
可在自控系统中用作物体检测，产品计数, 料位检测，尺寸控制，安全报警及计算机输入接口等用途。
辐射式光电传感器原理
辐射式光电传感器原理一、引言辐射式光电传感器是一种被广泛应用于工业自动化领域的传感器。
它通过将光电效应与热效应相结合，实现对物体表面温度的测量。
本文将详细介绍辐射式光电传感器的原理。
二、辐射式光电传感器概述辐射式光电传感器是一种非接触式温度测量仪器，它通过测量物体表面发出的红外辐射能量来计算物体表面温度。
该传感器可以在高温环境下进行测量，并且不会影响到被测物体的表面。
三、光电效应原理当光线照射到金属或半导体材料上时，会产生光电效应。
这种效应是指当光子撞击材料表面时，能够将部分能量转移给材料中的自由电子，使得这些自由电子获得足够的能量以跃迁至导带中，并形成一个电子空穴对。
当这些自由电子和空穴对再次结合时，会释放出能量。
四、热效应原理根据斯特藩-玻尔兹曼定律，物体的温度越高，它所发出的红外辐射能量也就越大。
因此，通过测量物体表面发出的红外辐射能量，可以计算出物体表面的温度。
五、辐射式光电传感器原理辐射式光电传感器是通过将光电效应和热效应相结合来实现对物体表面温度测量的。
当红外光线照射到传感器上时，会产生光电效应，使得传感器中的自由电子获得足够的能量跃迁至导带中，并形成一个电子空穴对。
当这些自由电子和空穴对再次结合时，会释放出能量。
同时，当被测物体表面发出红外辐射时，这些辐射能量会被传感器吸收，并使得传感器中的温度升高。
根据斯特藩-玻尔兹曼定律，传感器所发出的红外辐射能量与其温度成正比。
因此，通过测量传感器所发出的红外辐射能量即可计算出被测物体表面的温度。
六、优缺点分析1. 优点：辐射式光电传感器可以在高温环境下进行测量，并且不会影响到被测物体的表面。
2. 缺点：辐射式光电传感器对被测物体的表面反射率和发射率要求较高，且在低温环境下精度较低。
七、应用领域辐射式光电传感器广泛应用于工业自动化领域，如钢铁、石油化工、航空航天等行业。
它可以用于测量高温炉内物体的表面温度，以及液体和气体的温度等。
八、总结本文详细介绍了辐射式光电传感器的原理。
传感器分类
1.2.3 传感器分类传感器的种类繁多，不胜枚举。
为了研究和使用方便，通常有四种分类方法。
1、按输入量分类，以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、压力传感器、温度传感器等，这种分类和命名对使用者提供了方便。
仅举两例加以说明。
集成温度传感器是目前常用的测温传感器。
对于半导体PN结，当温度每升高1度，其正向结压降下2mV，将PN结及辅助电路集成在同一芯片上形成的就是集成温度传感器，其输出电压或电流与温度成正比。
市场上的集成温度传感器有多种，AD590是较常用的一种，其测温范围为–55～+150 °C，属于电流输出型（输出电流与绝对温度成正比），灵敏度为1μA/K，通过外接电阻就可以将电流转化为电压。
其特点是灵敏度较高，价格低廉，测温范围小。
测量微小位移的传感器很多，光纤位移传感器是其中一例，它由两束光纤构成。
两束光纤各出一端混合形成双D端面的探头，另两端为自由端。
某一自由端与光源相接，另一自由端与光电元件相连，探头端面与被测移动物体相距为X。
经一束光纤传输到探头端部的光出射后被物体反射回来，进入另一束光纤。
距离X越大，反射光越弱，光电元件接收到的光越弱，输出的电量就越小。
在一定的距离范围内，电量的大小与X成反比。
2、按输出信号形式分类，以模拟量输出的为模拟式传感器，以数字量输出的为数字式传感器。
各举一例加以说明。
将具有霍尔效应的霍尔元件和放大器集成在一块半导体芯片上构成的霍尔传感器属于模拟传感器，其输出信号是模拟量，大小与被测量的值成正比（线性关系）。
利用它可以测量很多物理量，诸如测量磁感应强度；在不破坏线路情况下测量导线中的电流；在外加一定的磁装置基础上测量物体的位移等。
而编码器属于数字式传感器，它能将转轴的角度转化为数字量输出。
编码器主要由码盘、光电器件和译码器构成。
码盘上有n个圆形码道，码道上按一定规律分布着透光区和不透光区；每个码道对应设置一个光电元件，当光电元件分别对准透光区和不透光区时，输出开关信号（高或低电平）。
辐射式光电传感器原理
辐射式光电传感器原理
辐射式光电传感器是一种常见的光电传感器，它基于光电效应原理，利用光的辐射与物质之间的相互作用来检测和测量光的强度、能量或其他特性。
辐射式光电传感器的工作原理主要基于光电效应。
光电效应是指当光照射到物质表面时，光的能量可以激发物质中的电子，使其从束缚态跃迁到自由态，从而产生电流或电压。
辐射式光电传感器通常采用半导体材料作为光电效应的基础，例如硅(Si)、锗(Ge)或硒化镉(CdS)等。
在辐射式光电传感器中，光电效应产生的电流或电压信号被转换为可测量的电信号，从而实现对光的检测和测量。
一般来说，辐射式光电传感器包括光敏元件、电路和输出接口等组成部分。
光敏元件是辐射式光电传感器中最关键的部分，它能够将光的能量转化为电信号。
常见的光敏元件包括光电二极管（Photodiode）、光电晶体管（Phototransistor）和光电阻（Photoresistor）等。
这些光敏元件根据工作原理的不同，可以用于测量不同范围的光线强度。
在光敏元件之后，还需要设计适当的电路来放大、滤波和处理光敏元件产生的微弱电信号。
这些电路通常包括放大器、滤波器、比较器等，
通过对电信号的处理，可以提高传感器的灵敏度和稳定性。
最后，辐射式光电传感器的输出信号可以通过数字或模拟接口传输给其他设备或系统进行进一步的处理和分析。
这样，辐射式光电传感器可以在诸多领域中得到广泛应用，如光电测量、光电检测、光通讯等。
总之，辐射式光电传感器通过利用光电效应实现对光的检测和测量。
它具有灵敏度高、快速响应、功耗低等优点，广泛应用于各个领域，如工业自动化、环境监测、医疗诊断等。
核辐射传感器原理及其应用举例ppt
Y射线矿浆浓度测最仪
矿浆浓度直接形响磨矿产品细度，矿浆枯度大，磨
矿生产现场环境条件差，难以采用常规方法进行测 量。同位素检测准确可靠，测量过程非接触，能解 决采用其他测量方法难以解决的问题。 穿过被测矿浆后的了射线强度由探测器测量，探测 器将其转换成相应的电信号，通过测量电路测量与 处理，求出被侧矿浆浓度。 实现了对矿浆浓度的连续测量，较好地满足了生产 过程的测控要求。
β射线
β粒子在穿经物质时，会使组成物质的分子或
原子发生电离，但与α射线相比β射线的电离 作用较小。由于β粒子的质量比α粒子小很多， 因此更易被散射。 β射线与α射线相比，透射能力大，电离作用 小。在检测中主要是根据β辐射吸收来测量材 料的厚度、 密度或重量，根据辐射的反射来 测量覆盖层的厚度，利用β粒子很大的电离能 力来测量气体流。
因此常用的放射性同位素只有20种左右，例
如Sr90（锶）、Co60（钴）、Cs137（铯）、 Am241（镅）等。
α射线
α射线通过气体时，使其分子或原子的轨道电
子产生加速运动，如果此轨道电子获得足够 大的能量，就能脱离原子成为自由电子，从 而产生一对由自由电子和正离子组成的离子 对，这种现象称为电离。 在检测技术中，α射线的电离效应、透射效应 和散射效应都有应用，但以电离效应为主， 用α粒子来使气体电离比其它辐射强得多。
实验表明，放射源的强度是
随着时间按指数定理而减低的
即
J J 0e
t
式中： J0——开始时的放射源强度； J——经过时间为t以后的放射源强度； λ——放射性衰变常数。
放射性同位素种类很多，由于核辐射检测仪
表对采用的放射性同位素要求它的半衰期比 较长，且对放射出来的射线能量也有一定要 求。
12 第十二章(2)红外、核辐射
22
上 下 范 围
2.
光子探测器
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。根据所产生的不同电学现象，可制成各种不同 的光子探测器。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。光子探测器的主要特点是灵敏度高，响应速 度快，具有较高的响应频率，但探测波段较窄，一般 需在低温下工作。
传播，并具有明显的波粒二相性。
3
红外辐射和所有电磁波一样，是以波的形 式在空间直线传播的。它在大气中传播时，大 气层对不同波长的红外线存在不同的吸收带， 红外线气体分析器就是利用该特性工作的，空 气中对称的双原子气体，如N2、O2、H2等不吸 收红外线。而红外线在通过大气层时，有三个 波段透过率高，它们是2～2.6μ m、3～5 μ m和 8～14 μ m，统称它们为“大气窗口”。这三个 波段对红外探测技术特别重要，因此红外探测 器一般都工作在这三个波段（大气窗口）之内。
10
热释电传感器的内部电路
场效应管
两块反向 串联的热 释电晶片
11
热释电传感器工作原理
热释电晶片表面必须罩上一块由一组平 行的棱柱型透镜所组成菲涅尔透镜，每一透 镜单元都只有一个不大的视场角，当人体在 透镜的监视视野范围中运动时，顺次地进入 第一、第二单元透镜的视场，晶片上的两个 反向串联的热释电单元将输出一串交变脉冲 信号。当然，如果人体静止不动地站在热释 电元件前面，它是“视而不见”的。
49
4.核辐射与物质间的相互作用
核辐射与物质间的相互作用主要是
电离、吸收、 反射
电离作用： 带电粒子在物质中穿行时会使物质的原子发生 电离，在它们经过的路程上形成离子对。 其中：α 粒子质量大，电荷量多，电离能力
非接触式温度检测
在工业生产中，通常采用前述的接触式温度传感器。
接触式测温方法虽有结构简单、可靠、准确度高等优点，但在某些场合下（如等离子体加热或受控热核反应等），必须采用非接触式测温。
较接触式而言，非接触式温度传感器技术相对较新，还处于动态发展上升阶段。
辐射式温度传感器是通过被测对象发出的热辐射强度来测量其温度的。
其优点是能够测量运动物体的温度并且不破坏其被测温度场，又可以在中温或低温领域进行测量。
常用的辐射式温度传感器包括光学高温计、光电高温计、辐射高温计、比色温度计、红外温度计或热像仪等。
其中，光学高温计发展最早，应用最广。
在确定波长下，根据Ｍ.普朗克定律，通过测量单色辐射强度即单色辐射亮度来测量温度。
具有结构简单，使用方便，测温范围广（700℃～3200℃）的特点，常用于测量高温炉窑的温度。
光电高温计是在光学高温计基础上发展起来的能自动连续测温的传感器，主要优点有灵敏度高（高达0.5℃）、准确度高、使用波长范围不受限制（可见光、红外范围段均可应用）、响应时间短（可在10-6s内）等。
辐射高温计习惯上也称全辐射温度计，是专指以热电堆为热接受元件的辐射感温器与电压指示或记录仪表构成的温度测量仪表，是基于被测物体的辐射热效应而进行工作的，优点是灵敏度高、坚固耐用、可测较低温度，缺点是测量易受环境中的水蒸汽、CO2的影响。
比色温度计是通过测量热辐射体在两个或两个以上波长的光谱辐射亮度之比来测量温度的，其特点是测温准确度高、响应快、可测量小目标，适用于冶金、水泥、玻璃等行业，常用于测量铁液、锅液、熔渣及回转窑物料温度等。
红外温度传感器是根据热辐射体在红外波段的辐射能量来测量温度的，属部分辐射式温度传感器。
按测量方式可分为固定式与扫描式，依据光学系统的不同又可分为可变焦点式与固定焦点式等。
具有使用寿命长、性能可靠、反应快等优点，在国外塑料、五金、食品和饮料行业等垂直市场中的应用非常广泛。
热像仪是通过检测物体所发射的3～5.6μm（短波）或8～14μm（长波）红外线束，利用热图像技术，给出热辐射体的温度、温度分布的数值，并转换成可见的热图像。
传感器有哪些类型
传感器有哪些类型
1、按用途分
压力敏和力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器。
2、按原理分
振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器等。
3、按其制造工艺分
集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。
通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。
薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底（基板）上的，相应敏感材料的薄膜形成的。
使用混合工艺时，同样可将部分电路制造在此基板上。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.γ射线：原子核从不稳定的高能激发态跃迁到稳定的基态或较稳定的低能态，并且不改变其组成过程称为γ衰变
二、核辐射探测器
改进设想
9.2超声波传感器
一、超声波及其物理性质（高于2×104 Hz的机械波，称为超声波）
1．超声波的波型及其传播速度
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；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；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。
2．超声波的反射和折射
反射系数： ；透射系数
3．超声波的衰减
声压和声强的衰减规律：
二、超声波传感器：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，其中以压电式最为常用。
三、超声波传感器应用
1．超声波物位传感器
2．超声波流量传感器
讨论、作业和思考：
思考：超声波在介质中有哪些传播特性？
其他：
2学时
教学目的及要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：
了解超声波的物理性质；掌握超声波传感器工作原理；了解超声波传感器的应用。
教学重点、难点、关键知识点及采用的措施：
重点：超声波的波型及其传播速度；超声波探头工作原理
难点：超声波的衰减
教学方法及手段设计：板书多媒体辅助教学教具□其它□（请打√）
教学基本内容（提纲）
其他：
难点：磁敏二极管、磁敏二极管工作原理。
教学方法及手段设计：板书多媒体辅助教学教具□其它□（请打√）
教学基本内容（提纲）
改进设想
8.3磁敏传感器
一、磁敏效应：当一载流导体置于磁场中，其电阻会随磁场而变化，这种现象为磁敏效应
二、磁敏电阻的结构
三、磁敏二极管
1．结构；2．工作原理；3．主要特性
四、磁敏二极管
授课题目名称：8.3磁敏传感器第9章辐射式传感器9.1红外辐射传感器
授课方式
（请打√）
理论课讨论课□实验课□习题课□其他
周次
第14周
课时安排
2学时
教学目的及要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：
熟悉磁敏二极管、磁敏三极管结构及工作原理；掌握红外探测器工作原理
教学重点、难点、关键知识点及采用的措施：
重点：红外辐射、红外探测器工作原理。
难点：核辐射探测器
教学方法及手段设计：板书多媒体辅助教学教具□其它□（请打√）
教学基本内容（提纲）
改进设想
9.4核辐射传感器
一、核辐射及其性质
假设某种同位素的原子核在没有外力作用下，自动发生衰变，衰变中释放出α射线、β射线、γ射线、X射线等，这种现象称为核辐射。
1.α射线：α粒子的质量为4.002 775u(原子质量单位)，它带有正电荷，实际上即为氦原子核
1．结构；2．工作原理；3．主要特性
第9章辐射式传感器
9.1红外辐射传感器
一、红外辐射：外辐射俗称红外线，它是一种不可见光，由于是位于可见光中红色光以外的光线，故称红外线。它的波长范围大致在0.76～1000μm。
二、红外探测器：由光学系统、探测器、信号调理电路及显示单元等组成。
1.热探测器：利用红外辐射的热效应，探测器的敏感元件吸收辐射能后引起温度升高，进而使某些有关物理参数发生相应变化，通过测量物理参数的变化来确定探测器所吸收的红外辐射。
2.光子探测器：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。
三、红外传感器的应用
讨论、作业和思考：
思考：红外探测器工作原理
其他：
授课题目名称：9.2超声波传感器
授课方式
（请打√）
理论课讨论课□实验课□习题课□其他
周次
第15周
课时安排
授课题目名称：9.4核辐射传感器
授课方式（请打√）理论课讨论课实验课□习题课□其他周次
第15周
课时安排
2学时
教学目的及要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：
掌握核辐射及其性质；掌握电离室及盖革-弥勒计数管工作原理；了解核辐射传感器应用。
教学重点、难点、关键知识点及采用的措施：
重点：核辐射及其性质；电离室及盖革-弥勒计数管工作原理。
1.电离室：重要部分是两个电极和充满在两个电极间的气体。
2.正比计数管
3.盖革-弥勒计数管：据射线对气体的电离作用而设计的辐射探测器。
4.闪烁计数器：物质受放射线的作用而被激发，在由激发态跃迁到基态的过程中，发射出脉冲状的光的现象称为闪烁现象。
三、核辐射传感器的应用
讨论、作业和思考：
作业：适用核辐射原理设计一个物体探伤仪，并说明其工作原理。