辐射式传感器

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。

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。

半导体核辐射传感器原理朋友！今天咱们来唠唠半导体核辐射传感器的原理，这可是个超级有趣的东西呢！你知道核辐射吧，感觉有点神秘又有点小可怕。

不过半导体核辐射传感器就像是一个聪明的小侦探，专门来探测核辐射的秘密。

半导体这个东西啊，就像一个小小的魔法世界。

在正常情况下呢，半导体里的电子和空穴是处在一种比较稳定的状态的。

但是呢，一旦核辐射这个调皮的家伙跑过来，就会把半导体里的平静给打破啦。

核辐射有好几种类型，像α粒子、β粒子还有γ射线。

当α粒子过来的时候，它就像一个大力士，冲进半导体的晶格里面。

它会把半导体原子里的电子给撞飞，就好像在平静的小池塘里扔了一块大石头，水花四溅。

这些被撞飞的电子就会在半导体里乱跑，这样就改变了半导体原本的电学特性。

β粒子呢，它比较灵活，也会钻进半导体里。

它的能量也能把半导体里的电子给激发起来，让它们变得不安分。

就像是一群原本在睡觉的小动物，被β粒子这个小捣蛋给弄醒了，然后在半导体这个小家园里到处乱窜。

γ射线就更厉害了，它像个超级能量波。

当γ射线照射到半导体上的时候，它能在半导体内部产生电子 - 空穴对。

这就好比在半导体的小世界里突然变出了好多新的小居民，电子和空穴。

而且γ射线能量高，能产生好多这样的电子 - 空穴对呢。

那半导体核辐射传感器怎么知道核辐射来了多少呢？这就跟它的电学特性变化有关啦。

比如说，半导体的电阻会因为核辐射产生的这些电子和空穴而发生改变。

原本半导体的电阻是一个数值，核辐射一捣乱，电阻就变了。

就像一条小路，本来畅通无阻，突然多了好多小障碍（电子和空穴），电流通过就没那么容易了，电阻就变大了。

我们通过测量这个电阻的变化，就能知道核辐射的强度啦。

还有呢，半导体的电容特性也会跟着变。

核辐射让半导体里的电荷分布乱了套，电容就不像原来那样了。

就像一个小盒子，原本装东西的方式很规律，被核辐射一搅和，装东西的状态就变了，我们通过检测电容的这种变化，也能探测到核辐射的情况。

半导体核辐射传感器就这么神奇地把看不见摸不着的核辐射，通过自身电学特性的变化给我们展示出来。

辐射式光电传感器是一种常见的光电传感器类型，它利用辐射性物质（如半导体）与光的相互作用来检测光信号。

辐射式光电传感器原理的基本原理包括光的产生、传输、与敏感材料的相互作用和光信号的检测与转换。

下面将详细解释这些原理。

1.光的产生和传输：光是一种电磁波，可以由各种光源产生，如电弧灯、LED、激光等。

光的产生通常是通过一个电流通过一个发光二极管，这个电流激发了半导体材料中的电子和空穴的复合过程。

这个复合过程释放了光子，形成了可见光。

产生的光线会从光源中发出，并经过透镜或光纤等光学部件传输到要检测的目标物体上。

2.光与敏感材料的相互作用：光在与物质相互作用时会产生各种效应，如吸收、散射、反射等。

辐射式光电传感器通常使用敏感材料作为接收光信号的介质。

敏感材料通常是一种半导体材料，如硅(Si)或锗(Ge)。

光信号在经过敏感材料时，会与材料中的电子和空穴发生相互作用。

这个相互作用导致光信号的能量被转移到材料的电子能带中，引起电子的激发和电荷的产生。

3.光信号的检测与转换：当光信号与敏感材料相互作用后，会产生电荷。

辐射式光电传感器通常包含一个结构为PN或PIN的半导体器件，该器件中含有一个P型半导体区和一个N型半导体区，或者接在P型半导体片上叠加一个内插的N区。

当光信号到达PN或PIN结区域时，光子的能量会激发器件中的电子，使其离开价带跃升到导带，从而产生电流。

这个电流被称为光电流。

光电流的大小与光信号的强度成正比。

光电流经过放大电路和滤波电路处理后，可以转换为电压或数字信号输出给其他设备使用。

辐射式光电传感器的工作原理可以用一个简单的例子来解释。

假设有一个使用光电传感器的自动门系统。

当有人靠近门时，系统通过发射红外光束来检测人体的存在。

红外光束由一个红外LED发射，并被放置在门框上的接收器接收。

当有人穿过门框时，红外光束会被人体吸收或散射。

这个变化会被接收器探测到，产生一个光电流。

系统通过检测光电流的变化来确认人体的存在，并触发门的打开或关闭。

试卷代号：1107国家开放大学（中央广播电视大学）2017年秋季学期“开放本科”期末考试传感器与测试技术试题一、单项选择题（每小题4分，共40分）1．压电传感器的测量电路中前置放大器的作用有( )。

A．消除电缆电容对灵敏度的影响 B．减小测量误差 C．把传感器的高输入阻抗变换成低输入阻抗2．超声波的频率高，因而( )绕射现象小，方向性好，能够成为射线而定向的传播。

A．波长短 B．波长长 C．速度慢3．差动变压器属于( )。

A．电容式传感器 B．压电式传感器 C．电感式传感器4．以下( )是影响MOS传感器性能的首要问题。

A．暗电流 B．噪声 C．像素的饱和5．超声波换能器是超声波传感器中的一个核心部件，并以( )的应用最为广泛。

A．电动式换能器 B．压电式换能器 C．电磁式换能器6．( )被广泛应用在各种检测仪表中，特别是需要辐射和穿透力前的情况，如金属探伤、测厚以及测量物体的密度等。

A．a射线 B．7射线 C．X射线7．应变电阻材料本身的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数( )。

A．大 B．小 C．相等8．以下( )不属于虚拟仪器技术所具有的特点。

A．集成性强B．扩展性强 C．开发时间长9．利用( )制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管等。

A．外光电效应 B．压电效应 C．声光效应10．首先对红外辐射进行( )使恒定辐射变成交变辐射，不断地引起铁电体的温度变化，才能导致热释电产生，并输出交变信号。

A．调制 B．滤波 C．补偿二、填空题（每空2分，共10分）11．光电效应是指一束光线照射到物质上时，物质的电子吸收了光子的能量而发生了相应的____现象。

12.红外传感器是将一____的变化转换成电量变化的器件。

13．热释电探测器多用在____ 、被动式检测应用中。

14.超声波是频率比声波频率高的____波。

15.虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的____来完成各种测试、测量和自动化的应用。

中央民族大学信息工程学院传感器课程期中专业论文13047035张校铖_红外辐射式传感器最新进展研究摘要：红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，红外传感技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。

传感器技术作为信息技术的三大基础之一，是当前各发达国家竞相发展的高技术。

许多产品已运用红外线技术能够实现车辆测速、探测等研究。

目前，红外传感器拥有相对成熟的技术和经验，而且未来市场会更加宽阔，尤其是在智能设备方面。

（Abstract:Infrared is an infrared sensor system for the measurement system media, infrared sensing technology has been widely used in modern science and technology, defense, and industrial and agricultural fields. Sensor technology as one of the three basic information technology, high-tech race to develop the current developed countries. Many products have been using infrared technology enables the vehicle speed detection research. Currently, the infrared sensor has a relatively mature technology and experience, but also the future market will be more broad, especially in terms of smart devices.）关键字：红外辐射、传感器、发展历史、技术介绍、市场分析正文一、发展历史：红外探测器发展脉络：1800年：赫胥尔利用涂黑水银温度计发现红外辐射，作为红外探测器，沿用到1830年。

繁杂，分类方法也很多。

现将常采用的分类方法归纳如下：1、按输入量即测量对象的不同分：如输入量分别为：温度、压力、位移、速度、湿度、光线、气体等非电量时，则相应的传感器称为温度传感器、压力传感器、称重传感器等。

这种分类方法明确地说明了传感器的用途，给使用者提供了方便，容易根据测量对象来选择所需要的传感器，缺点是这种分类方法是将原理互不相同的传感器归为一类，很难找出每种传感器在转换机理上有何共性和差异，因此，对掌握传感器的一些基本原理及分析方法是不利的。

因为同一种型式的传感器，如压电式传感器，它可以用来测量机械振动中的加速度、速度和振幅等，也可以用来测量冲击和力，但其工作原理是一样的。

这种分类方法把种类最多的物理量分为：基本量和派生量两大类．例如力可视为基本物理量，从力可派生出压力、重量，应力、力矩等派生物理量．当我们需要测量上述物理量时，只要采用力传感器就可以了。

所以了解基本物理量和派生物理量的关系，对于系统使用何种传感器是很有帮助的。

2、按工作(检测)原理分类检测原理指传感器工作时所依据的物理效应、化学效应和生物效应等机理。

有电阻式、电容式、电感式、压电式、电磁式、磁阻式、光电式、压阻式、热电式、核辐射式、半导体式传感器等。

如根据变电阻原理，相应的有电位器式、应变片式、压阻式等传感器；如根据电磁感应原理，相应的有电感式、差压变送器、电涡流式、电磁式、磁阻式等传感器；如根据半导体有关理论，则相应的有半导体力敏、热敏、光敏、气敏、磁敏等固态传感器。

这种分类方法的优点是便于传感器专业工作者从原理与设计上作归纳性的分析研究，避免了传感器的名目过于繁多，故最常采用。

缺点是用户选用传感器时会感到不够方便。

有时也常把用途和原理结合起来命名，如电感式位移传感器，压电式力传感器等，以避免传感器名目过于繁多．3、按照传感器的结构参数在信号变换过程中是否发生变化可分为：a、物性型传感器：在实现信号的变换过程中，结构参数基本不变，而是利用某些物质材料(敏感元件)本身的物理或化学性质的变化而实现信号变换的。

部分习题参考答案第11 章波与射线式传感器11.1 什么是超声波？其频率范围是多少？11.2 超声波在通过两种介质界面时，将会发生什么现象？11.3 超声波传感器的发射与接收分别利用什么效应，检测原理是什么？常用的超声波传感器（探头）有哪几种形式？简述超声波测距原理。

11.4 利用超声波测厚的基本方法是什么？已知超声波在工件中的声速为5640m/s，测得的时间间隔t 为22 s ，试求工件厚度11.5 利用EN555 集成器件，自行设计一超声波传感器控制的遥控开关发射电路，传感器中心频率为40kHz，遥控距离10m，绘出电路原理图，请说明电路工作原理。

11.6 红外辐射探测器分为哪两种类型?这两种探测器有哪些不同？试比较它们的优缺点。

11.7 叙述热释电效应，热释电元件如何将光信号转变为电信号输出？热释电探测器为什么只能探测调制辐射？11.8 题图11-39 为热释电元件内部结构图，请说明图中FET 是什么元件，Rg 与FET 在传感器电路中起到什么作用?11.9 试设计一个红外控制的电图 11-39扇开关自动控制电路，并叙述其工作原理。

11.10 什么是放射性同位素？辐射强度与什么有关系？11.11 试用核辐射测量方法设计一个测厚仪器系统，请画出测量系统结构原理示意图，试说明射线测量物厚的原理。

11.12 放射性探测器有哪几种？结构如何，各有什么特征？答案11.1 答：1）超声波是人耳无法听到的声波。

人耳听见的声波称机械波，频率在16Hz～20kHz，一般说话的频率范围在100Hz～8kHz 之间，低于20Hz 频率的波称为次声波，高于20kHz 频率的波称超声波，频率在300MHz～300GHz 之间的波称为微波。

2）超声波频率范围在几十千赫兹到几十兆赫兹，11.2 答：当超声波从一种介质入射到另一种介质时，在界面上会产生反射、折射和波形转换。

11.3 答：1）超声波传感器主要利用压电材料（晶体、陶瓷）的压电效应，其中超声波发射器利用逆压电效应制成发射元件，将高频电振动转换为机械振动产生超声波；超声波接收器利用正压电效应制成接收元件，将超声波机械振动转换为电信号。

1.压电传感器的测量电路中前置放大器的作用有(C )。

C.把传感器的高输入阻抗变换成低输入阻抗2. 超声波的频率高，因而(A)绕射现象小，方向性好，能够成为射线而定向的传播。

A. 波长短3、差动变压器属于( C).c. 电感式传感器4. 以下(B )是影响MOS 传感器性能的首要问题。

B. 噪声5. 超声波换能器是超声波传感器中的一个核心部件，并以(B )的应用最为广泛。

B. 压电式换能器6. (B )被广泛应用在各种检测仪表中，特别是需要辐射和穿透力前的情况，如金属探伤、测厚以及测量物体的密度等。

B. 'Y射线7. 应变电阻材料本身的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数(A ) A. 大8. 以下(C )不属于虚拟仪器技术所具有的特点。

c.开发时间长9. 利用(A )制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管等。

A. 外光电效应10. 首先对红外辐射进行(A )使恒定辐射变成交变辐射，不断地引起铁电体的温度变化，才能导致热释电产生，并输出交变信号。

A. 调制11.光电效应是指一束光线照射到物质上时，物质的电子吸收了光子的能量而发生了相应的电效应现象。

12. 红外传感器是将红外辐射量的变化转换成电量变化的器件。

13. 热释电探测器多用在非接触、被动式检测应用中。

14. 超声波是频率比声波频率高的机械波。

15. 虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。

16. 以下是两种霍尔元件的驱动电路，请指出哪个是恒流源驱动电路?哪个是恒压源驱动电路?并简述这两种驱动电路的优缺点。

答：图1 是恒压源驱动电路驱动，图2 是恒流源驱动电路对霍尔元件可采用恒流驱动或恒压驱动，恒压驱动电路简单，但性能较差，随着磁感应强度增加，线性变坏，仅用于精度要求不太高的场合。

恒流驱动线性度高，精度高，受温度影响小。

两种驱动方式各有优缺点，应根据工作要求确定驱动方式。

17. 根据红外传感器测试系统框图(图2) ，给出图中A 、B 、C 、D 四处的名称，并简要叙述其在红外传感器测试系统中的工作过程。