《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》課件第11章 新型傳感器

第11章新型傳感器本章內(nèi)容

11.1光纖傳感器

11.2超聲波傳感器

11.3紅外傳感器

11.4核輻射傳感器

學(xué)習(xí)目標(biāo)

了解光纖的結(jié)構(gòu)、光纖傳感器的調(diào)制原理和應(yīng)用。了解超聲波的基礎(chǔ)知識、超聲傳感器的結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)、掌握超聲傳感器的典型應(yīng)用。掌握紅外輻射的特點(diǎn)和紅外探測的機(jī)理、紅外傳感器的應(yīng)用。了解核輻射的基礎(chǔ)知識、核輻射傳感器的原理及應(yīng)用。11.1光纖傳感器

11.1.1光纖結(jié)構(gòu)光纖，是一種多層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的對稱圓柱體，是用比頭發(fā)絲還細(xì)的石英玻璃絲制成的，包括纖芯、包層和涂敷層，它的外形與結(jié)構(gòu)如圖11-l所示。在光纖中，光的傳輸限制在光纖中，并隨著光纖的傳輸基于光的全內(nèi)反射。設(shè)有一段圓柱形的光纖，如圖11-2所示，它的兩個端面均為光滑的平面。當(dāng)光線射入一個端面并與圓柱的軸線成

i角時，在端面發(fā)生折射進(jìn)入光纖后，又以

i角入射至纖芯與包層的界面，光線有一部分透射到包層，一部分反射回纖芯。但當(dāng)入射角

i小于臨界入射角

c時，光線就不會投射出界面，而全部被反射，光在纖芯和包層的界面上反復(fù)逐次全反射，呈鋸齒波形狀在纖芯內(nèi)向前傳播，最后從光纖的另一端射出，這就是光纖的傳光原理。

圖11-1光纖傳感器的結(jié)構(gòu) 圖11-2光纖的傳光原理

1—纖芯；2—包層；3—保護(hù)層11.1.2光纖傳感器的類型與原理1．類型（1）傳光型光纖傳感器在傳光型光纖傳感器中，光纖僅作為傳播光的介質(zhì)，對外界信息的“感覺”功能是依靠其他物理性質(zhì)的功能元件來完成的。傳感器中的光纖是不連續(xù)的，其間有中斷，中斷的部分要接上其他介質(zhì)的敏感元件來完成。如圖11-3所示。調(diào)制器可能是光譜變化的敏感元件或其他敏感元件。光纖在傳感器中僅起傳光作用。

圖11-3傳光型光纖傳感器組成示意圖1—被測對象；2—光源；3—光探測器；4—光纖；5—光敏感元件（2）傳感型光纖傳感器傳感型光纖傳感器利用對外界信息具有敏感能力和檢測功能的光纖（或特殊光纖）作為傳感元件，在這類傳感器中，光纖不僅起傳光的作用，而且還利用光纖在外界因素（彎曲、相變）的作用下，其光學(xué)特性（光強(qiáng)、相位、偏振態(tài)等）的變化來實(shí)現(xiàn)傳和感的功能。因此，傳感器中的光纖是連續(xù)的，如圖11-4所示。圖11-4傳感型光纖傳感器組成示意圖1—被測對象；2—光源；3—光探測器；4—光纖；5—光纖敏感元件

2．光纖傳感器的調(diào)制原理

1）光強(qiáng)調(diào)制利用被測量直接或間接改變光纖中光的強(qiáng)度，再通過光強(qiáng)的變化來測量外界物理量，稱為光強(qiáng)調(diào)制。例如，微彎光纖傳感器可構(gòu)成聲傳感器或應(yīng)變傳感器。在這類傳感器中，傳感元件由可使光纖發(fā)生微彎曲變形器件組成，例如一對鋸齒板，如圖11-5（a）所示。相鄰齒之間的距離決定著變形器的空間頻率。當(dāng)鋸齒板受到壓力作用時，產(chǎn)生位移，使得夾在其中的光纖微彎曲，從而引起光強(qiáng)調(diào)制。（a）（b）圖11-5微彎光纖傳感器（a）微彎光纖傳感器原理圖；（b）光纖微彎曲對傳播光的影響1—裸光纖；2—機(jī)械變形器

2）相位調(diào)制利用外界因素對于光纖中光波相位的影響來探測各種物理量，稱為相位調(diào)制。只要利用適當(dāng)?shù)膬x器檢出光纖中光信號相位的變化就可以測定溫度。由于應(yīng)變或壓力也會改變光纖的傳輸特性，使光信號相位變化，因此也可以檢測應(yīng)變和壓力。3）波長調(diào)制利用外界因素改變光纖中光的波長，通過檢測波長的變化來測量各種物理量，稱為波長調(diào)制。波長調(diào)制技術(shù)比光強(qiáng)調(diào)制技術(shù)用得少，其原因是解調(diào)技術(shù)比較復(fù)雜，通常要使用分光儀。但是，采用光學(xué)濾波或雙波長檢測技術(shù)后，可使解調(diào)技術(shù)簡化。波長調(diào)制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于它對引起光纖或連接器損耗增加的某些器件的穩(wěn)定性不敏感，該方法廣泛用于液體濃度的化學(xué)分析、磷光和熒光現(xiàn)象分析、黑體輻射分析，以及用在光學(xué)濾波器上。4）頻率調(diào)制利用外界因素改變光的頻率，通過檢測光的頻率變化來測量外界物理量，稱為頻率調(diào)制。常采用傳光型光纖傳感器，即光纖只起傳光作用。光頻率調(diào)制是基于被測物體的入射光頻率與其反射光的多普勒效應(yīng)，當(dāng)光源發(fā)射出的頻率為f1的光波照射到運(yùn)動物體上，從該運(yùn)動體反射的光波頻率發(fā)生變化為f2，相對于原頻率發(fā)生變化。

圖11-6多普勒效應(yīng)示意圖

3．光纖傳感器的特點(diǎn)（1）傳光性能、電氣絕緣性能好，不受電磁干擾，可在強(qiáng)電磁干擾下完成傳統(tǒng)傳感器不能完成的某些參量的測量，特別是電流、電壓測量，損耗小于0.2dB/km。（2）質(zhì)量輕、體積小、可撓性好，光波傳輸無電能和電火花，在惡劣環(huán)境下，不會引起被測介質(zhì)的燃燒、爆炸，光纖耐高壓、耐腐蝕，因而能在易燃、易爆和強(qiáng)腐蝕性的環(huán)境中安全工作。（3）頻帶寬、動態(tài)范圍大、對被測對象不產(chǎn)生影響，可進(jìn)行非接觸式、遠(yuǎn)距離測量，有利于提高測量精確度。11.1.3光纖傳感器應(yīng)用

1．光纖傳感器對位移的測量利用反射式光纖位移傳感器測微小位移的原理圖如圖11-8所示。它利用光纖傳送和接收光束，可以實(shí)現(xiàn)無接觸測量。光源經(jīng)一束多股光纜把光傳送到傳感器端部，并發(fā)射到被測物體上；另一束多股光纜把被測物反射出來的光接受并傳遞到光敏元件上，這兩股光纜在接近目標(biāo)之前匯合成Y形，匯合是將兩束光纜里的光纖分散混合而成的。由于傳感器端部與被測物體間距離d的變化，因此反射到接收光纖的光通量不同，可以反映傳感器與被測物體間距離的變化。（a）（b）圖11-7反射式光纖位移傳感器（a）原理圖；（b）接收相對光強(qiáng)與距離的關(guān)系特性曲線1—光源；2—發(fā)射光纖；3—被測物；4—接收光纖；5—光敏元件圖11-8（a）所示是利用擋光原理測位移，圖11-8（b）所示是利用改變斜切面間隙大小的原理測位移。這兩種方法更為簡單，但可測范圍及線性不如反射法。光纖位移傳感器測量范圍為0.05mm～0.12mm，分辨率為0.01mm。光纖微位移傳感器可測量位移為0.08nm，動態(tài)范圍為110dB。（a）（b）圖11-8光纖位移傳感器的其他形式（a）利用擋光原理測位移；（b）利用改變斜切面間隙大小測位移1—光纖1；2—擋板；3—光纖2；4—光敏元件；5—縫隙；

6—光源；7—可動光纖；8—斜切間隙；9—固定光纖11.2.1超聲波傳感器的工作原理與結(jié)構(gòu)1．超聲波傳感器的工作原理超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理，壓電效應(yīng)分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。超聲波傳感器是可逆元件，超聲波發(fā)送器就是利用逆壓電效應(yīng)的原理。圖11-10所示為采用雙壓電晶片超聲波傳感器示意圖。若在發(fā)送器的雙壓電晶片（諧振頻率為40KHZ）上所施加頻率為40KHZ的高頻電壓，壓電陶瓷片1、2就根據(jù)所加的高頻電壓極性伸長與縮短，于是發(fā)射頻率為40KHZ的超聲波。11.2超聲波傳感器圖11-10雙壓電晶片超聲波傳感器示意圖1、2—壓電陶瓷片2．超聲波傳感器的基本結(jié)構(gòu)超聲波傳感器是實(shí)現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)換的裝置，又稱為超聲波探頭。超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器，但一個超聲波傳感器也可兼有發(fā)射和接收功能。超聲波探頭按其結(jié)構(gòu)可分為直探頭、斜探頭、雙探頭和液浸探頭。超聲波探頭按其工作原理又可分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等。在實(shí)際應(yīng)用中，以壓電式探頭最為常見。（a）（b）圖11-11超聲波傳感器的典型外形和表示符號（a）典型外形（b）表示符號1—金屬網(wǎng)；2—外殼；3—標(biāo)簽（a）（b）（c）圖11-12超聲波探頭結(jié)構(gòu)示意圖（a）單晶直探頭（b）雙晶直探頭（c）斜探頭1—接插件；2—外殼；3—阻尼吸收塊；4—引線；5—壓電晶體；6—保護(hù)膜；7—隔離層；8—延遲塊；9—有機(jī)玻璃斜楔塊；10—耦合劑；11—試件1）以固體為傳導(dǎo)介質(zhì)的超聲探頭2）以空氣為傳導(dǎo)介質(zhì)的超聲探頭（a）（b）圖11-13空氣傳導(dǎo)型超聲發(fā)生、接收器結(jié)構(gòu)（a）超聲發(fā)射器（b）超聲接收器1—外殼；2—金屬絲網(wǎng)罩；3—錐形共振盤；4—壓電晶片；5—引腳；6—阻抗匹配器；7—超聲波束11.2.2超聲波傳感器的應(yīng)用1．超聲波探傷1）直探頭探傷如工件中有缺陷，一部分聲脈沖在缺陷處產(chǎn)生反射，另一小部分繼續(xù)傳播到工件底面產(chǎn)生反射，在熒光屏上除出現(xiàn)始脈沖T和底脈沖B外，還出現(xiàn)缺陷脈沖F，如圖11-14所示。熒光屏上的水平亮線為掃描線，通過判斷缺陷脈沖在熒光屏上的位置可確定缺陷在工件中的深度。通過缺陷脈沖幅度的高低差別可以判斷缺陷的大小。通過移動探頭還可確定缺陷大致長度和走向。（a）（b）

圖11-14直探頭探傷示意圖（a）有缺陷超聲波的反射（b）有缺陷時顯示波形2）斜探頭探傷斜探頭探傷示意圖如圖11-15所示。在直探頭探傷時，當(dāng)超聲波束中心線與缺陷截面垂直時，探測靈敏度最高。但如遇到圖11-15所示方向的缺陷時，就不能真實(shí)反映缺陷的大小，甚至有可能漏檢。這時若用斜探頭探測，可提高探傷效率。圖11-15斜探頭探傷示意圖（a）橫波在試件中的傳播（b）缺陷回波1—試件；2—斜探頭；3—斜楔塊；4—斜向缺陷（焊渣或氣孔）；5—V形焊縫中的焊料2．超聲波測物位圖11-16所示給出了幾種超聲物位傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。超聲波發(fā)射和接收換能器可設(shè)置在液體介質(zhì)中，讓超聲波在液體介質(zhì)中傳播，如圖11-16（a）所示。由于超聲波在液體中的衰減比較小，所以即使發(fā)射的超聲脈沖幅度較小也可以傳播。超聲波發(fā)射和接收換能器也可以安裝在液面的上方，讓超聲波在空氣中傳播，如圖11-16（b）所示。這種方式便于安裝和維修，但超聲波在空氣中的衰減比較厲害。圖11-16幾種超聲波物位傳感器的結(jié)構(gòu)原理示意圖（a）換能器設(shè)置于液面下；（b換能器設(shè)置于液面上單換能器:

雙換能器:3．超聲波測厚度圖11-17所示為便攜式超聲測厚儀示意圖，它可用于測量鋼及其他金屬、有機(jī)玻璃、硬塑料等材料的厚度。雙晶直探頭左邊的壓電晶片發(fā)射超聲脈沖進(jìn)入被測試件，在到達(dá)試件底面時，被反射回來，并被右邊的壓電晶片所接收。圖11-17超聲波測厚原理1—雙晶直探頭；2—引線電纜；3—入射波；4—反射波；5—試件；6—測厚顯示器設(shè)定鍵4．超聲波防碰撞電路圖11-18所示為超聲波防碰撞電路，電路采用LM1812并由時基電路Ⅱ來控制LM1812的發(fā)射和接收（LM1812既發(fā)射又接收）?？刂凭嚯x可用5KΩ的電位器來調(diào)節(jié)，一般可控制2～3m.時基電路Ⅰ組成單穩(wěn)態(tài)電路，當(dāng)達(dá)到報警距離時，時基電路Ⅰ的2腳輸入一低電平（相當(dāng)于Ucc/3），單穩(wěn)態(tài)電路被觸法，3腳輸出高電平，VL點(diǎn)亮的同時，電子蜂鳴器HA也發(fā)聲報警。本電路超聲波發(fā)射/接收傳感器采用T/R-40系列。圖11-18超聲波防碰撞電路11.3.1紅外輻射介紹紅外線是一種不可見光．是太陽光譜的一部分，實(shí)質(zhì)上是一種電磁波。波長范圍在0.75～1000之間，其中近紅外線波長范圍在0.75～1.4。紅外輻射是由于物體內(nèi)部分子的轉(zhuǎn)動及振動而產(chǎn)生的。這類振動過程是物體受熱而引起的。在絕對零度時，沒有一種物體會發(fā)射紅外線。常溫下，所有的物體都是紅外輻射的發(fā)射源。紅外線和所有的電磁波一樣，具有反射、折射、散射、干涉及吸收等性質(zhì)，但它的特點(diǎn)是熱效應(yīng)非常大，紅外線在介質(zhì)中傳播時，由于介質(zhì)的吸收和散射作用使它產(chǎn)生衰減。11.3紅外傳感器11.3.2紅外線傳感器紅外線傳感器是將紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電能的一種光敏器件，通常稱為紅外探測器。熱探測器是利用入射紅外輻射引起敏感元件的溫度變化，進(jìn)而使其有關(guān)物理參數(shù)發(fā)生相應(yīng)的變化的原理研制成的。通過測量有關(guān)物理參數(shù)的變化可確定探測器所吸收的紅外輻射。主要有熱電阻型、熱電偶型和熱釋電型等幾種。光子探測器是利用某些半導(dǎo)體材料在紅外輻射的照射下，產(chǎn)生光子效應(yīng)，使材料的電學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的原理研制成的。通過測量電學(xué)性質(zhì)的變化，可以確定紅外輻射的強(qiáng)弱。按照光子探測器的工作原理，一般可分為外光電探測器和內(nèi)光電探測器兩種。11.3.3紅外傳感器的應(yīng)用1．紅外線測溫儀紅外測溫儀是利用熱輻射體在紅外波段的輻射通量來測量溫度的。當(dāng)物體的溫度低于1000℃時，它向外輻射的不再是可見光而是紅外光了，可用紅外探測器檢測其溫度。圖11-20中的光學(xué)系統(tǒng)是一個固定焦距的透射系統(tǒng)，濾光片一般采用只允許8

m～14

m的紅外輻射能通過的材料。步進(jìn)電機(jī)帶動調(diào)制盤轉(zhuǎn)動，將被測的紅外輻射調(diào)制成交變的紅外輻射線。紅外探測器一般為（鉭酸鋰）熱釋電探測器，透鏡的焦點(diǎn)落在其光敏面上。被測目標(biāo)的紅外輻射通過透鏡聚焦在紅外探測器上，紅外探測器將紅外輻射變換為電信號輸出。圖11-20紅外測溫儀方框圖1—紅外探測器；2—步進(jìn)電機(jī)；3—溫度傳感器；4—調(diào)制盤；5—濾光片；6—透鏡2．紅外線防盜報警器紅外線反射式防盜報警器采用反射式紅外探測組件（其最大探測距離可達(dá)12m）來觸發(fā)報警器，當(dāng)檢測到盜情時，報警器會發(fā)出逼真的“狗叫”聲，提醒主人有異常情況發(fā)生。在正常情況下，ICl輸出低電平，IC2不能觸發(fā)工作，揚(yáng)聲器BL不發(fā)聲。當(dāng)有外人進(jìn)入ICI的警戒探測區(qū)域時，ICl發(fā)射的紅外線信號經(jīng)人體反射回來。ICl接收到人體反射回來的紅外信號并對該信號進(jìn)行處理后，輸出高電平觸發(fā)信號，使IC2受觸發(fā)工作，輸出音效電信號。該電信號經(jīng)IC3功率放大后．驅(qū)動BL發(fā)出響亮的“狗叫”聲，提示主人有異常情況發(fā)生。圖11-21紅外線防盜報警器3．熱釋電紅外線人體探測器1）熱釋電紅外線燈光自動控制紅外線燈控器由熱釋電紅外線傳感器作為人體接近感知器件，使燈控器可實(shí)現(xiàn)“人來燈亮，人走燈滅”的功能，特別適用于賓館、機(jī)關(guān)、居民住宅樓樓道及家庭使用。當(dāng)熱釋電紅外傳感器檢測到人體紅外信號時，它將輸出微弱的電信號至ICl的10腳，經(jīng)ICl內(nèi)部兩級放大器放大后，再經(jīng)電壓比較器與其設(shè)定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，然后輸出高電平，經(jīng)延時處理后由ICl的2腳輸出，驅(qū)動VTl使繼電器K工作，其常開觸點(diǎn)K接通電燈電源，點(diǎn)亮電燈。當(dāng)人離去時，2min后燈光自行熄滅。圖11-22熱釋電紅外線燈光自動控制電路2）熱釋電自動門控制電路圖11-23所示為熱釋電自動門控制電路原理圖。人體移動探測采用HN911新型熱釋電紅外線探測模塊。VF用作延時控制，通過調(diào)節(jié)電位器RP便可改變延時控制的時間。MOC3020光耦合器起交直流隔離作用。當(dāng)無人行走時，HN911的l腳為低電平，VF無控制信號輸，雙向晶閘管VTH關(guān)斷，負(fù)載電動機(jī)不工作，門處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)有人接近自動門時，HN911檢測到人體輻射的紅外能量，輸l腳為高電平，雙向晶閘管VTH導(dǎo)通，負(fù)載電動機(jī)工作，打開自動門。當(dāng)自動門運(yùn)行到位時．由限位開關(guān)SQ切斷電源。由于HN911的2腳輸出的電平正好與其1腳電平相反，故可用2腳的輸出控制自動門的關(guān)閉。圖11-23熱釋電自動門控制電路11.4.1核輻射及其性質(zhì)具有相同的核電荷數(shù)Z而有不同的質(zhì)子數(shù)A的原子所構(gòu)成的元素稱同位素。假設(shè)某種同位素的原子核在沒有外力作用下，自動發(fā)生衰變，衰變中釋放出

射線、

射線、

射線、x射線等，這種現(xiàn)象稱為核輻射。而放出射線的同位素稱為放射性同位素，又稱放射源。放射源的強(qiáng)度是隨著時間按指數(shù)定理而減小的，即

J=J0e—

t

11.4核輻射傳感器1．

射線放射性同位素原子核中可以發(fā)射出

粒子。

粒子的質(zhì)量為4.002775u（原于質(zhì)量單位），它帶有正電荷，實(shí)際上即為氦原子核，這種

粒子流通常稱作

射線。在檢測技術(shù)中，

射線的電離效應(yīng)、透射效應(yīng)和散射效應(yīng)都有應(yīng)用，但以電離效應(yīng)為主，用

粒子來使氣體電離比其他輻射強(qiáng)得多。2．

射線

粒子的質(zhì)量為0.000549u，帶有一個單位的電荷。它所帶的能量為十萬電子伏特到幾兆電子伏特。

粒子的運(yùn)動速度均較

粒子的運(yùn)動速度高很多，在氣體中的射程可達(dá)20m。

射線與

射線相比，透射能力大，電離作用小。在檢測中主要是根據(jù)

輻射吸收來測量材料的厚度、密度或重量，根據(jù)輻射的反射來測量覆蓋層的厚度，利用

粒子很大的電離能力來測量氣體流。3．

射線原子核從不穩(wěn)定的高能激發(fā)態(tài)躍遷到穩(wěn)定的基態(tài)或較穩(wěn)定的低能態(tài)，并且不改變其組成過程稱為

衰變（或稱

躍遷）。發(fā)生

躍遷時所放射出的射線稱

射線或

光子。與

射線相比，

射線的吸收系數(shù)小，它透過物質(zhì)的能力最大，在氣體中的射程為幾百米，并且能穿透幾十厘的固體物質(zhì)，其電離作用最小。在測量儀表中，根據(jù)

輻射穿透力強(qiáng)這一特性來制作探傷儀、金屬厚度計和物位計等。11.2.2核輻射探測器核輻射探測器又稱核輻射接收器，它是核輻射傳感器的重要組成部分。核輻射探測器的作用是將核輻射信號轉(zhuǎn)化為電信號，從而探測出射線的強(qiáng)弱和變化。1．電離室電離室是利用射線對氣體的電離作用而設(shè)計的一種輻射探測器，它的重要部分是兩個電極和充滿在兩個電極間的氣體。氣體可以是空氣或某些惰性氣體。如圖11-24所示，在電離室兩側(cè)放置相互絕緣的電極板，電極間加上適當(dāng)電壓，放射線進(jìn)入電極間的氣體中，在核輻射的作用下，電離室中的氣體介質(zhì)即被電離，離子沿著電場的作用線移動，這時在電離室的電路中產(chǎn)生電離電流。核輻射強(qiáng)度越大，在電離室產(chǎn)生的離子對越多，產(chǎn)生的電流亦越大。在核輻射檢測儀表中，有時用一個電離室，有時用兩個電離室。為了使兩個電離室的特性一樣，以減少測量誤差，通常設(shè)計成差分電離室，如圖11-25所示。

圖11-24電離室的結(jié)構(gòu)示意圖圖11-25差分電離室

1—集電極；2—外殼；3—高電阻2．正比計數(shù)管正比計數(shù)管的結(jié)構(gòu)如圖11-26所示。它是由圓筒形的陰極和作為陽極的中央芯線組成的，內(nèi)封有稀有氣體、氮?dú)?、二氧化碳、氫氣、甲烷、丙烷等氣體。當(dāng)放射線射入使氣體產(chǎn)生電離時，由于在芯線近旁電場密度高，電子碰撞被加速，在氣體中獲得足夠的能量，碰撞其他氣體分子和原子而產(chǎn)生新的離子對。此過程反復(fù)進(jìn)行而被放大，人們將此過程稱為氣體放大。由于放大而產(chǎn)生的陽離子迅速離開氣體放大區(qū)域而產(chǎn)生輸出脈沖。輸出脈沖的大小正比于因放射線入射而產(chǎn)生的電子，正離子對的數(shù)目，而電子、正離子對數(shù)正比于氣體吸收的放射線的能量。因此，正比計數(shù)管可以探測入射放射線的能量。

圖11-26正比計數(shù)管的結(jié)構(gòu) 圖11-27蓋革—彌勒計數(shù)管

1—芯線電極；2—圓筒形陰極 1—陽極；2—陰極3．蓋革—彌勒計數(shù)管蓋革—彌勒計數(shù)管也是根據(jù)射線對氣體的電離作用而設(shè)計的輻射探測器。它與電離室不同的地方主要在于它工作在氣體放電區(qū)域，具有放大作用。其結(jié)構(gòu)如圖11-27所示。計數(shù)管以金屬圓筒為陰極，以筒中心的一根鎢絲或鉬絲為陽極，筒和絲之間用絕緣體隔開。計數(shù)管內(nèi)充有氬、氦等氣體。蓋革—彌勒計數(shù)管由于有氣體放大作用，所產(chǎn)生的電流比電離室的離子流大好幾千倍，因此它不需要高電阻，其負(fù)載電阻一般不超過1M

，輸出的脈沖一般為幾伏到幾十伏。圖11-28所示為計數(shù)管的特性曲線。4．閃爍計數(shù)器物質(zhì)受放射線的作用而被激發(fā)，在由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)的過程中，發(fā)射出脈沖狀的光的現(xiàn)象稱為閃爍現(xiàn)象。能產(chǎn)生這樣發(fā)光現(xiàn)象的物質(zhì)稱為閃爍體。閃爍計數(shù)器先將輻射能變?yōu)楣饽?，然后再將光能變?yōu)殡娔芏M(jìn)行探測，它由閃爍體和光電倍增管兩部分組成，如圖11-29所示。

圖11-28蓋革—彌勒計數(shù)管特性曲線 圖11-29閃爍計數(shù)器

1—鋁殼；2—光電倍增管；

3—陽極；4—聯(lián)級；5—光陰極；

6—橡膠板；7—閃爍體5．半導(dǎo)體探測器半導(dǎo)體探測器是近年來迅速發(fā)展起來的一種射線探測器。由于荷電粒子一入射到固體中就與固體中的電子產(chǎn)生相互作用并失去能量而停止，入射到半導(dǎo)體中的荷電粒子在此過程產(chǎn)生電子和空穴對。而x射線或

射線由于光電效應(yīng)、康普頓散射、電子對生成等而產(chǎn)生二次電子，此高速的二次電子經(jīng)過與荷電粒子的情況相同的過程而產(chǎn)生電子和空穴。若取出這些生成的電荷，可以將放射線變?yōu)殡娦盘枴?1.2.3核輻射傳感器的應(yīng)用1．核輻射測厚儀核輻射傳感器可用來檢測厚度、液位、物位、速度、溫度及濕度等參數(shù)，也可用于金屬材料探傷。以下