辐射式传感器
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。
9-波式传感器
J J 0e
9.3 核辐射传感器
2.核辐射
放射性同位索在衰变过程中放出一种特殊的带有一定能量的粒子或射线， 这种现象称为“核辐射”。放出的射线有 、 、 三种射线。 通常用单位时间内发生衰变的次数来表示放射性的强弱，称为放射性 强度。
I I 0 e t
9.3 核辐射传感器
9.3.2 组成及防护
3.微波湿度传感器 水分子是极性分子，在常态下形成偶极子杂乱无章地分布 着。当有外电场作用时，偶极子将形成定向排列。在微
波场作用下，偶极子不断地从电场中获得能量 ( 这是一
个储能的过程 ) ，表现为微波信号的相移；又不断地释 放能量(这是一个放能的过程)，表现为微波的衰减。
9.4 微波传感器
4.微波无损检测
第9章 波式和射线式传感器
9.1 红外传感器 9.2 超声波传感器
9.3 核辐射传感器
9.4 微波传感器
9.1 红外传感器
9.1.1 物理基础 红外线也称红外光或红外辐射，是位于可见光中红光以外的光线，故称为 红外线。它是一种人眼看不见的电磁波，它的波长范围大致在 0.75 ~ 1000m 红外光的最大特点是具有光热效应，能辐射热量，它是光谱中最大光热效 应区。红外辐射本质上是一种热辐射，自然界中的任何物体，只要其本身 温度高于绝对零度，就会向外部空间不断地辐射红外线。
9.4 微波传感器
2.组成
微波发生器(或称微波振荡器)、微波天线及微波检测器。 (1)微波发生器 由于微波波长很短、频率很高 300 MHz ~ 300GHz ，微波需要用波导管传输。 (2)微波天线 用于将经振荡器产生的微波信号发射出去的装置。 (3)微波检测器 用于探测微波信号的装置。较低频率下的半导体PN结元件、较高频率下的隧 道结元件
辐射式传感器课件PPT
为激发。
用分离出所需波段的滤光片，可使红外测温仪工作在任意红 荧光式材料成分分析仪具有分析速度快，精度高，灵敏度高，应用范围广，成本低，易于操作等优点，已经得到广泛应用。
这种探测器的工作原理或者是根据在核辐射作用下某些物质的发光效应，或者是根据当核辐射穿过它们时发生的气体电离效应。
外波段。 具有相同的核电荷数Z而有不同的质子数A的原子所构成的元素称同位素。
放射源的β射线穿过被测物体射入测量电离室1，β射线也穿过补偿楔射入补偿电离室2。 这是因为γ射线没有直接电离的本领，它是靠从电离室的壁上打出二次电子，而二次电子起电离作用，因此, γ射线的电离室必须密闭。
红外测温仪的光学系统可以是透射式，也可以是反射式。 反射式光学系统多采用凹面玻璃反射镜，并在镜的表面镀金、 铝、镍或铬等对红外辐射反射率很高的金属材料。
第12章 辐射式传感器
红外测温仪的电路比较复杂，包括前置放大、选频放
大、温度补偿、线性化、发射率（ε）调节等。目前已有
一种带单片机的智能红外测温器，利用单片机与软件的功 能，大大简化了硬件电路，提高了仪表的稳定性、可靠性 和准确性。
红外测温仪的光学系统可以是透射式，也可以是反射 式。反射式光学系统多采用凹面玻璃反射镜，并在镜的表 面镀金、铝、镍或铬等对红外辐射反射率很高的金属材料。
第12章 辐射式传感器
3.红外线气体分析仪
红外线气体分析仪是根据气体对红外线具有选择性吸 收的特性来对气体成分进行分析的。不同气体其吸收波段 （吸收带）不同，图12－6给出了几种气体对红外线的透射 光谱，从图中可以看出，CO气体对波长为4.65μm附近的 红外线具有很强的吸收能力，CO2气体则发生在2.78μm和 4.26μm附近以及波长大于13μm的范围对红外线有较强的 吸收能力。如分析CO气体，则可以利用4.26μm附近的吸 收波段进行分析。
温度传感器怎么测好坏_温度传感器的测量方法
温度传感器怎么测好坏_温度传感器的测量方法温度传感器在电路中我们经常可以见到，那么当温度传感器坏了，你知道怎么检测吗？检测方法又有哪些呢？鉴于此，本文主要介绍关于温度传感器好坏的检测，以及检测的方法。
温度传感器温度传感器（temperature transducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。
温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。
按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
温度传感器通过利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为可用输出信号。
温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。
按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
现代的温度传感器外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为我们的生活提供了无数的便利和功能。
温度传感器怎么测好坏1、若是有表的话，可以将传感器接到表上，将传感器放到冰水混合物种，看表的显示时不是0摄氏度，读数是否变化。
2、若是没有表的话，考虑传感器的测温范围，可以看看铂电阻三线制的测温。
3、将传感器放到冰水混合物中，用万用表测量电阻，铂电阻就这么几个典型值，PT100，PT1000，PT200，在冰水混合物种的读值为100欧姆，1000欧姆，200欧姆。
4，手握传感器，读数随之变化，变化幅度一致。
温度传感器的测量方法温度传感器的测量方法按照感温元件是否与被测介质接触，可以分为接触式与非接触式两大类。
1.接触时温度测量接触式测温的方法就是使温度敏感元件与被测温度对象相接触，使其进行充分的热交换，当热交换平衡时，温度敏感元件与被测温度对象的温度相等，测温传感器的输出大小即反映了被测温度的高低。
常用的接触式测温的温度传感器主要有热膨胀式温度传感器、热电偶、热电阻、热敏电阻和温敏晶体管等。
这类传感器的优点是结构简单、工作可靠、测量。
辐射式温度传感器的工作原理
辐射式温度传感器的工作原理嘿，你有没有想过，在一些高温或者难以直接接触测量温度的环境里，人们是怎么知道温度的呢？这时候啊，辐射式温度传感器就大显身手啦。
我有个朋友叫小李，他在一家炼钢厂工作。
那里面到处都是高温的熔炉，红彤彤的，热浪滚滚。
有一次我去他那儿参观，就好奇地问他：“你们怎么知道这些熔炉到底有多热呢？总不能拿个普通温度计去捅进去测吧？”小李哈哈一笑，说：“那可不行，我们靠的是辐射式温度传感器呢。
”那这辐射式温度传感器到底是怎么个工作原理呢？咱得先从热辐射说起。
你看啊，所有温度高于绝对零度的物体都会向外发射能量，这就像是人会散发体热一样自然。
这个能量呢，是以电磁波的形式传播的，这就是热辐射啦。
就好比一个小火炉，即使你离它还有一段距离，你也能感觉到它散发出来的热量，这热量就是通过热辐射传递到你身上的。
辐射式温度传感器就是利用这个热辐射的原理来工作的。
传感器里面有一个关键的部件，就像是它的眼睛一样，能够接收物体发出的热辐射能量。
这东西可灵敏啦。
当它接收到热辐射之后呢，就会根据一些物理定律来把这个能量转化成温度的数值。
我再给你打个比方吧。
这就像是一个翻译官。
热辐射能量就像是一种特殊的语言，对于我们普通人来说，根本不知道它代表着什么温度。
但是辐射式温度传感器就像是翻译官，它能够把这种“语言”准确地翻译成我们能看懂的温度数值。
比如说，一个滚烫的铁水，它发出很强的热辐射，传感器接收到这个辐射，然后经过内部的神奇“翻译”，最后就得出铁水的温度数值。
我还认识一个搞科研的老张。
有一次我跟他聊起辐射式温度传感器，他就特别兴奋地给我讲了很多细节。
他说啊，这个传感器在工作的时候，要考虑很多因素呢。
比如说物体的发射率。
不同的物体发射率是不一样的。
就像不同的人性格不同一样。
有些物体发射热辐射的能力强，有些就弱一些。
如果不考虑这个发射率，那测量出来的温度可就差得远啦。
老张就举了个例子，说像抛光的金属表面，它的发射率就比较低，而像粗糙的陶瓷表面，发射率就比较高。
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。
《核辐射传感器》PPT课件
fN
1 2
E E
C A
E ━ ━带电粒子的能量； ΔE ━ ━离子对的能量； A ━ ━源强度； C ━ ━在源强度为1居里时，每秒放射出的粒子数。
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9.1.1核辐射的特性
核辐射线与物质的相互作用
2．核辐射的吸收和散射
➢ 一个细的平行的射线束穿过物质层后其强度衰减经验公
粒子数；
K ━ ━次裂变放射出的射线数； S ━ ━检测器的工作面积。
(MeV)
如果知道粒子的能量，则辐射强度的计算公式为
J0 =A×C×E×1.6×10-13(W/m2) E ━ ━粒子的能量
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9.1.1核辐射的特性
核辐射线与物质的相互作用 1．电离作用： 带电粒子和物质互相作用的主要形式。
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9.2 核辐射传感器
核辐射传感器的工作原理是基于射 线通过物质时产生的电离作用，或利用射线能 使某些物质产生荧光，再配以光电元件，将光 信号转变为电信号。可做为核辐射传感器的有： 电离室和比例计数器；气体放电计数器；闪烁 计数器；半导体检测器。
电离室 气体放电计数管
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结束
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图9-7 核辐射厚度计原理方框图 图9-8 核辐射液位计原理框图
这是一种基于物质对射线的吸收程度的变化而对液位 进行测量的物位计。当液面变化时，液体对射线的吸收 也改变，从而就可以用探测器的输出信号大小来表达液 位的高低。
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9.4 放射性辐射的防护
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（2）光子探测器 光子效应：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。 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。
2、红外探测器基本参 数 （1）响应率 输出电压与输入的红外辐射功率之比。
*
UN
S f
（5）响应时间 加入或去掉辐射源的响应速度。两种时间相等。
3、红外探测器的组 红外探测器由 光学系统，敏感元件，前置放大器、信 成 号调制器组成，光学系统是其重要组成部分，根据光 学系统的结构分为反射式和透射式两种。 （1）反射式红外探测 器
1.浸没透镜 2.敏感元件 3.前置放大器 5.次反射镜 6. 主反射镜
物体红外辐射的能量与它自身的绝对温度T的四次方成 正比，并与 ε 成正比。物体温度越高辐射能量越大。
E T
总能量。
4
E：某物体在温度T时单位面积和单位时间的红外辐射
σ：斯忒藩-波尔兹曼常数，5.6697×10-12w/cm2k4 ε :比辐射率，即物体表面辐射本领与黑体辐射本领之比。 T：物体的绝对温度。
热释电效应：电石、水晶、酒石酸钾钠、钛酸钡等晶体 受热产生温度变化时，其原子排列将发生变化，晶体自 然极化，在其两表面产生电荷的现象称为热释电效应。 用此效应制成的“铁电体”，其极化强度（单位面 积上的电荷）与温度有关。当红外辐射照射到已经极化 的铁电体薄片表面上时引起薄片温度升高，使其极化强 度降低，表面电荷减少，这相当于释放一部分电荷，所 以叫做热释电型传感器。如果将负载电阻与铁电体薄片 相连，则负载电阻上便产生一个电信号输出。输出信号 的强弱取决于薄片温度变化的快慢，从而反映出入射的 红外辐射的强弱，热释电型红外传感器的电压响应率正 比于入射光辐射率变化的速率。
辐射式传感器
第一节 红外辐射传感器
第二节 超声波传感器
第三节 核辐射传感器
第一节 红外辐射传感器
一、红外辐射的基本特点 二、红外辐射的基本定律 三、红外探测器 四、红外传感器应用
/ m
1 0－ 9 1 0－ 7 1 0－ 5 宇宙射线 射线 1 0－ 3 1 0－ 1 紫 可 外 见 线 光 10
4、维恩位移定律
物体峰值波长与物体自身的绝对温度成反比。
2897 m m T
三、红外探测器
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。 1、红外探测器类型 （1）热探测器 热探测器的工作机理是： 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。 主要有四 类：热释电型、热敏电阻型、热电阻型和气体型。
Er E0
Er ：物体在单位面积和单位时间内发射出来的辐射能 α ：物体对辐射能的吸收系数 E0 ：等价于黑体在相同温度时辐射的能量，为常数
100% p
: 辐射到物体上的红外光 能量 p ：被物体所吸收的红外 光能量
黑体：能全部吸收投射到其表面的红外辐射的物 体。是在任何温度下全部吸收任何波长辐射的物体， 吸收本领与波长和温度无关，即α =1，加热后，发射 热辐射与比任何物体都大。 镜体：能全部反射红外辐射的物体。 透明体：能全部透过红外辐射的物体。 灰体：能部分反射或吸收红外辐射的物体。
以上，都能产生红外辐射（光谱中最大光热效应区）。
3、具有反射、 折射、散射、干涉、吸收等特性，
它在真空中也以光速传播，具有明显的波粒二相性。
4、 大气层对不同波长的红外线存在不同的吸收带，
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
U0 P
: 响应率；U 0：输出电压 ;
（2）响应波长范围
P : 红外辐射功率
红外探测器响应率与入射辐射的波长的关系。
（3）噪声等效功率（NEP） 若投射到探测器上的红外辐射功率所产生的输出电 压正好等于探测器本身的噪声电压，这个辐射功率就 是噪声等效功率。
NEP
（4）探测率：
S f D NEP UN
4.聚乙烯薄膜
（2）透射式红外探测 器
1.光谱
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
四、红外传感器应用
1. 红外测温仪
红外探测器 步进电机 前放 选放 同步 检波 加法器
透镜
滤光片
“ ” 放大 多谐 振荡器
调节
调制盘
温度传感器
线性化
A/D 数显
2.红外线气体分析仪
1 00 80 60 CO 40 20 0 1 00 80 60 CO2 40 20 0 1 00 80 60 CH4 40 20 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 5 6 7 8 9 / m / m
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。
二、红外辐射的基本定律
1、希尔霍夫定律 一个物体向周围辐射能量的同时，也吸收周围物体 的辐射能，希尔霍夫定律指物体的辐射发射量Er和吸收 率α 之比与物体的性质无关，总等于同一温度下绝对黑 体的辐射能量。
2、普朗克定律
描述的是黑体辐射发射量的光谱特征，以严格的数
学关系给出：
C2 E C1 EXP 1 T 12 C1：第一辐射常数， 3.741844 10
5
1
C 2：第二辐射常数， 1.438833 1012
3、斯忒藩-波尔兹曼定律
/ cm
1 0－ 1 10 1 02
/m
1 03 1 04
X射线
红外线
微波
无线电波
近红外 0 3
中红外 6 9
远红外 12 15
极远红外 18 21
/ m
一、红外辐射的基本特点 1、一种不可见光。 波长范围大致在0.76～1000 μ m。 工程上又把红外线所占据的波段分为四部分， 即近红外、中红外、 远红外和极远红外。 2 、红外辐射的物理本质是 热辐射 。一个炽热物 体向外辐射的能量大部分是通过红外线辐射出来的。 物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，辐射能量 就越强。自然界中的任何物体，只要温度在绝对零度