单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第七章.辐 射 式 传 感 器,第七章 辐射式传感器,主要内容：,红外传感器的原理及应用；,核辐射式传感器的原理及应用。,要求：,把握红外传感器和核辐射传感器的根本原理；,理解红外传感器的应用实例；,了解核辐射传感器的应用范围。,7.1红外光传感器,一、按其应用分为5种,1红外辐射计辐射和光谱辐射测量；,2搜寻和跟踪系统确定目标空间位置并对其运动跟踪；,3热成像系统整个目标红外辐射分布图像；,4红外测距和通信系统；,5混合系统以上系统中两个或多个组合。,热成像系统：,红外遥感热成像：,红外,成像,与自,然图,像对,比：,二、红外辐射,1、属于不行见光。红外线在电磁波谱中位置：,10,9,10,7,10,5,10,3,10,1,10,10,1,10,10,2,10,3,10,4,l,/,m,m,l,/,c,m,l,/,m,宇宙射线,g,射线,X,射线,紫,外,线,可,见,光,红外线,微波,无线电波,极远红外,21,18,15,12,9,6,3,0,远红外,中红外,近红外,l,/,m,m,0.761000,m,m,2、原理,热辐射。红外光具有光热效应，能辐射热量。,自然界中任何物体，只要本身温度高于确定零度-273.15摄氏度，就会辐射红外线。温度越高，辐射红外线越多，辐射的能量越强。,红外线被物体吸取，可转变为热能。,3、红外线的传播,以波的形式传播。,红外光在介质中传播时，由于吸取和散射作用会被衰减。气体和液体对不同波长红外辐射的吸取是有选择性的。,如大气对不同波长红外线存在不同吸取带，可用于红外线气体分析器。,一般红外线通过大气层时，3个波段对红外线透过率高：2m m 2.6m m，3m m 5m m，8m m 14m m。红外探测器一般工作于这三个波段内。,三、红外探测器,1、将红外辐射量的变化转换为电量变化的器件。,是红外传感器的传感元件。,2、分类,依据探测机理不同，可分为热探测器和光子探测器。,3、热探测器,1工作机理：红外辐射的热效应。,探测器的敏感元件吸取辐射能，温度上升，相关物理参数发生转变，从而确定所吸取的红外辐射。,2特点：,a、响应速度低，响应时间长；,b、其光谱响应较宽、较平坦，相应范围可扩展到整个红外区域；,c、常温下使用，使用便利。,3种类,热释电型、热敏电阻型、热电阻型、气体型。,4、热释电型红外探测器,1根本原理：热释电效应。,2热释电效应,因温度变化而引起自发极化值变化的现象。,热释电效应原理示意图：,R,U,I,S,为使光照射引起整个材料,的温度易于到达热平衡，一般,承受陶瓷薄片。,连续光照到达热平衡时，温度不变化，不再释放电荷，上压降为零，此时无信号输出。,热释电效应只能探测辐射的变化。,输出信号正比于红外线强度的变化。,3 热释电传感器构造,外壳,硅窗口,特殊导电性,支持台,热释电元件,引线,输出,输入,接地,场效应管作用阻抗交换和信号放大。,通常，元件外表覆一层黑化膜。,4 热释电红外探测模块,将热释电红外传感器、放大器、信号处理电路、延时电路和凹凸电平输出电路集成于一体的新器件。,主要用来探测人体放射出的红外线能量，适用于人体移动的探测报警系统。,具有灵敏度高，抗干扰力量强，耐低温，使用便利等特点。,热释电,传感器,温补,放大,比较,延时,信号处理,增益调节,3,1,2,5,4,V+,5V,输出,6,如HN911型热释电探测模块内部电路构造图：,HN911模块的典型应用电路：,K,HN911,7805,3,5,4,1,6,2,VT,1,H,+12V,470,5双元型红外传感器,新型热释电传感器，特地检测人体辐射的红外线能量。目前已广泛用于国际安全防范系统，自动掌握、告警系统等。,市场上常见的有国产的，日本的，美国的等。,热释电传感器组成：敏感单元，场效应管，高阻抗变换管，滤光窗等。,使用时，与菲涅尔透镜协作，可使探测半径从缺乏提高到至少范围内。,6热探测器特点,响应速度较低，响应时间长；,具有宽广、较平坦的光谱响应。,5、光子探测器,书P184。,灵敏度和响应速度较好，但灵敏度和响应速度受光波波长的影响。,四、应用,红外测温仪,利用热辐射在红外波段的辐射通量来测温。,前放,同步,检波,放大,选放,数显,A/D,线性化,加法器,多谐,振荡器,“”调节,光学系统透射系统。,步进电机带动调制盘转动。,此外，还有红外线气体等。,光控自动水龙头原理图：,IC,1,555,IC,2,CX20106,7805,K,R,1,39k,R,2,4.7k,R,3,5.1,R,4,4.7,R,5,220k,R,6,20k,C,1,470p,C,3,C,2,0.1,C,4,3.3,C,5,330p,RP,10k,DF,VD,1,VD,1,VD,2,VD,2,VT,1,9013,C,7,470,C,6,0.1,220v,K,1,220v,V,+,V,+,水管,+,+,+,+,透镜,1,1,8,2,5,4,6,7,8,红外线戒备报警器原理图：,电,源,K,R,3,10k,R,1*,R,2,51k,RP,1,10k,VD,2,2CP10,VT,1,3AX31*2,VT,2,S,9V,K,2,声,光,报,警,器,K,1,+V,光源,红外接收器,报警系统,滤光片,红外光,凸透镜,自动门掌握电路原理图：,HN911,关门控制电路,负载,R,1,+5V,R,3,R,2,V,2,VD,V,1,C,1,RP,1,MOC30202,S,4,1,2,5,3,6,220v,增益调节,7.2核辐射传感器,一、利用核辐射的物理特性工作。,主要由放射源和探测器组成。,二、核辐射源放射性同位素,产生、和射线。,放射性同位素原子序数一样，原子质量不同的元素。,核衰变过程中，释放出射线。放射源强度随时间按指数定理减低。,衰变的速度取决于衰变常数。通常用半衰期表示衰变的快慢。,半衰期放射性同位素原子核数衰变到一半所需的时间。又称为放射性同位素的寿命。,核辐射检测除承受半衰期较长的同位素外，还要求放射出的射线有肯定的辐射能量。,三、核辐射的物理特性,、核辐射,是放射性同位素衰变时，放射出的具有肯定能量和较高速度的粒子束或射线的现象。,射线带正电荷的高速粒子流。,射线带负电荷的高速粒子流。,射线不带电。以光速运动的光子流。,射线原子核外的内层电子被激放射出来的电磁波能量。,放射性强弱用单位时间内发生衰变的次数表示。,辐射强度单位贝克，。,、核辐射与物质的相互作用,和辐射线的吸取、散射、反射。,电离作用。,四、核辐射探测器,即承受器。,常用的有电离室，闪烁计数器，盖革计数器管。,五、应用,在工业领域中的应用厚度计，液面计，密度计，荧光材料成分，材料内部探伤等；,在医学领域的应用医学检测“核磁共振”成像仪，超检测仪，射线肺密度测定仪等；,在国防工业领域中的应用核争论，核检查，核防护等。,