第11章 波式和射线式传感器

END
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
波和射线式传感器-精
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 3Байду номын сангаас、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。

V: G-M工作区
2）闪烁计数器 闪烁计数器由闪烁体和光电倍 增管组成。光电倍增管只能放 大光信号不能直接放大射线信 号。 闪烁体先将辐射能变为光能， 光电倍增管再将光能变为电信 号进行探测放大。 物质受射线作用而被激发，受 激电子由激态跃迁到基态时发 射出脉冲状的光，这种现象称 为闪烁，而闪烁体就是一种能 产生这种现象的物质。
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•
当没有外因作用时，同位素的原子核会自动产生核 结构的变化，称为核衰变；
同位素的原子在自动衰变过程中会放出射线，这种 同位素就称“放射性同位素”。
• 核素及符号表示
具有确定质子数和中子数的原子核称为核素。 核素是原子核的一种统称。
核
氦-4 碳-12 碳-13 碳-14
素 质子数
2 6 6 6
中子数 质量数 符 号
半衰期：通常用半衰期表示核素衰减速度 半衰期指， 放射性核数衰减到原始数目一半所用的时间，
一般用10倍半衰期表示放射性核素的寿命。
11.1.2 核辐射与物质间的相互作用 放射性同位素衰变时，放出一种特殊的，带有一定能量的 粒子或射线，这种现象称“核辐射”。
☻ 放射性同位素在衰变过程中能放出
☻ 核辐射与物质间的相互作用主要是通过
电离、吸收、反射作用。

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， 电离能力最强但射程短；
•
β粒子质量小，电离较弱；
β
α
• γ粒子没有直接电离作用。

吸收、反射
α、β、γ射线穿透物质时，由于磁场作用，原子中
第11章 射线式传感器
主要内容
11.1 核辐射物理基础 11.2 射线式传感器 11.3 射线式传感器的应用

传感器与检测技术（胡向东，第2版）习题解答王涛第1章概述1.1 什么是传感器？答：传感器是能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。

1.2 传感器的共性是什么？答：传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、频率、电荷、电容、电阻等）输出。

1.3 传感器一般由哪几部分组成？答：传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能。

另外还需要信号调理与转换电路，辅助电源。

答：传感器可按输入量、输出量、工作原理、基本效应、能量变换关系以及所蕴含的技术特征等分类，其中按输入量和工作原理的分类方式应用较为普遍。

①按传感器的输入量（即被测参数）进行分类按输入量分类的传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。

②按传感器的工作原理进行分类根据传感器的工作原理（物理定律、物理效应、半导体理论、化学原理等），可以分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。

③按传感器的基本效应进行分类根据传感器敏感元件所蕴含的基本效应，可以将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。

1.6 改善传感器性能的技术途径有哪些？答：①差动技术；②平均技术；③补偿与修正技术；④屏蔽、隔离与干扰抑制；⑤稳定性处理。

第2章传感器的基本特性2.1 什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？答：传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入、输出关系。

静态特性所描述的传感器的输入-输出关系中不含时间变量。

衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。

2.3 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。

设压量变化不大的条件下，可以用切线或割线拟合、过零旋转拟合、端点平移拟合等来近似地代表实际曲线的一段（多数情况下是用最小二乘法来求出拟合直线）。

管道外
超声波流速测量
• 这种方法必须求出声速,否则会引入误差。 • 如何不用声速求流速？
F1发射的超声 波先到达T1
F2发射的超声 波后到达T2
超声波流速检测（频率差法）
• 辛格法流速测量: 发送的超声波由接收器检出后，再发射
下一个超声波脉冲，形成连续的脉冲发射状态，脉冲的发射
频率为：
求出流速：
☻ 测距原理：
• 40kHz高频信号与20Hz周期信号,调制成短脉冲群向外发 送:
周期 T=1/20=50ms，超声波在空气中传播距离为： 340m/s×50ms= 17m，单程距离：17m/2=850cm
• 测距通过定时控制电路、触发电路、门电路变换为与距离有 关的信号;
• 用时钟脉冲对这个信号的发送和接收之间的延迟时间进行计 数，计数器的输出值就是检测的距离。
超声波测距原理时序波形示意图
第11章 波与射线传感器 11.1.4 超声波传感器应用
超声波物位传感器
超声波物位传感器是利用超声波在两种介 质的分界面上的反射特性而制成的。
如果从发射超声脉冲开始，到接收换能器 接收到反射波为止的这个时间间隔为已知， 就可以求出分界面的位置，利用这种方法 可以对物位进行测量。
超声波液位计原理 根据显示波形计算液位
1—液面 2—直管 3—空气超声探头 4—反射小板 5—电子开关
超声防盗报警器
图中的上班部分为发射电路，下半部分为接收电路。发射 器发射出频率f=40kHz左右的超声波。如果有人进入信 号的有效区域，相对速度为v，从人体法社回接收器的超 声波将由于多普勒效应，而发生频率偏移f
定的关系，通常可认为横波声速为纵波的一半，表面 波声速为横波声速的90%。气体中纵波声速为344 m/s， 液体中纵波声速在900--1900m/s。