射线式传感器
医疗影像传感器原理及应用
医疗影像传感器原理及应用医疗影像传感器是医疗领域中的一种重要设备，它通过感受到的光信号将人体内部的结构图像化，为医生提供参考依据。
医疗影像传感器原理和应用非常广泛，本文将从原理、分类、应用等方面进行详细介绍。
一、医疗影像传感器原理医疗影像传感器的原理主要是依靠物理实验的结果，通过对X射线、CT扫描、MRI、超声波等辐射或波动的感受进行转换和处理，得出人体内部的影像。
1. X射线原理X射线是一种高能量的电磁辐射，它可以穿透物体，通过不同组织的吸收程度来形成X射线影像。
医疗影像传感器能够将X射线转换为电子信号，并通过电子信号来显示人体结构、器官或异常部位。
2. CT扫描原理CT扫描采用多层次射线源和传感器，通过对人体的横截面进行逐层扫描，得到一系列断层图像，再通过计算机进行重建和图像处理，得出人体的三维结构。
3. MRI原理MRI利用人体内部的原子核在磁场中的共振现象，通过改变磁场的强度和方向来感受信号，再通过计算机进行多次处理和分析，得出高清晰度的影像。
4. 超声波原理超声波是一种高频声波，通过超声波的产生和接收，利用声波在物体中的传播速度和回波信号的时间差来形成影像，可以显示出人体内部的结构和异常。
二、医疗影像传感器分类医疗影像传感器根据工作原理和应用场景的不同，可以分为以下几类：1. X射线传感器X射线传感器是最常见的医疗影像传感器，可分为直接成像和间接成像两种。
直接成像传感器是将X射线直接转换为电子信号，例如直接采用硅芯片，其中的光敏器件将X射线光子转换为电荷。
而间接成像传感器则是使用荧光材料将X射线转换为可见光，再通过光敏器件转换为电信号，例如采用闪烁体转换的间接成像传感器。
2. CT扫描传感器CT扫描传感器分为线传感器和面传感器两种。
线传感器是利用多排探测器形成的线状传感器，通过探测器的不同组合和位置来获取横截面影像。
面传感器则是利用多个探测器排列成二维矩阵进行扫描，可以获得更高精度和更快速度的影像。
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
传感器课程名词解释及大题
1.传感器：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期间或装置2.传感器组成：敏感元件、装换元件、基本转换电路三部分组成。
3.敏感元件：他是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。
4.转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，他把输入装换成电路参量。
5.基本转换电路：上诉电感变化量接入基本转换电路（简称转换电路）。
6.传感器的分类：①按传感器的工作机理，可分为物理型、化学型、生物型等。
②按构成原理，传感器可分为结构型与物性型。
③根据传感器的能量转换情况，分为能量控制型和能量转换型。
④按照物理原理分类①电参量式传感器②磁电式传感器③压电式传感器④光电式传感器⑤气电式传感器⑥热电式传感器⑦波式传感器⑧射线式⑨半导体式传感器⑩其他原理的传感器。
7.传感器一般要求①可靠性②静态精度③动态性能④灵敏度⑤分辨力⑥量程⑦抗干扰能力⑧能耗⑨成本⑩对被测对象的影响等。
8.传感器的特性：主要指输入与输出的关系。
特性分为静特性与动特性。
9.静特性：表示传感器在被测量处于稳定状态时的输出输入关系。
（静态：输入不随时间变化或随时间变化极其缓慢。
）10.误差因素：衡量传感器特性的主要技术指标。
11.动特性：输入量随时间较快的变化时输入输出的关系。
12.线性度：在采用直线拟合线性化时，输入输出的实际测量曲线与其拟合直线之间的最大偏差，就称为非线性误差或线性度。
13.常用的拟合方法：①理论拟合②过零旋转拟合③端点连线拟合④端点连线平移拟合⑤最小二乘拟合⑥最小包容拟合。
14.迟滞：传感器在正（输入量增大）反（减小）行程中输出输入曲线不重合称迟滞。
迟滞误差也叫回程误差。
15.重复性：传感器在输入按同一方向连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。
16.静态灵敏度：传感器输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比。
17.分辨力：是指传感器能检测到的最小输入增量。
18.阈值：在传感器输入零点附近的分辨力。
19.温度稳定性（温度漂移）：它是指传感器在外界温度变化时输出量发生的变化。
射线探测器集成化技术研究
射线探测器集成化技术研究一、内容综述随着科学技术的不断发展，射线探测器在各个领域的应用越来越广泛，如医学、工业、环境监测等。
射线探测器的主要功能是检测和测量射线辐射，为人类的生活和工作提供安全保障。
然而传统的射线探测器存在诸多问题，如体积大、重量重、成本高、安装复杂等。
为了解决这些问题，研究人员开始探讨射线探测器的集成化技术，以实现更小、更轻、更便宜、更简单的射线探测器。
传感器集成化：通过将多个传感器集成到一个小型模块中，实现对不同类型射线的高效检测。
这种方法可以减少部件数量，降低系统复杂性，提高探测效率。
同时集成化的传感器可以提高系统的稳定性和可靠性。
数据处理与显示集成化：将数据处理和显示功能集成到一个模块中，简化系统结构，降低成本。
此外集成化的数据显示系统可以提供更直观、易于理解的信息，便于用户进行实时监测和分析。
通信与控制集成化：通过将通信和控制功能集成到一个模块中，实现对整个系统的远程监控和管理。
这种方法可以提高系统的灵活性和可扩展性，方便用户根据实际需求进行配置和调整。
电源管理集成化：通过优化电源管理系统，实现对整个系统的高效能源利用。
这包括采用低功耗微处理器、动态电压调节技术和能量回收技术等，以降低系统的能耗，延长使用寿命。
软件与硬件集成化：通过将软件和硬件功能集成到一个模块中，实现对系统的精确控制和管理。
这种方法可以降低系统的开发难度，提高系统的性能和稳定性。
射线探测器集成化技术研究旨在通过将多个功能模块集成到一个小型模块中，实现对射线探测器的高效、可靠和易用性。
这种技术的发展将为射线探测器的应用带来更多可能性，为人类的生活和工作提供更安全、更便捷的环境监测手段。
1. 射线探测器的重要性和应用领域首先射线探测器在医疗领域具有重要应用，例如医用X射线设备可以用于检查患者的身体结构和骨骼系统，以便及时发现疾病和损伤。
此外放射性同位素在肿瘤治疗、放射性药物生产等方面也发挥着重要作用。
因此射线探测器在保障人类健康方面具有不可或缺的地位。
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。
传感器知识点
1▲传感器的定义传感器是一种能把感受到的外界信息（物理、化学、生物量）按一定规律转换成所需要的有用信息的器件和装置。
能按一定规律将被测量转换成电信号输出。
▲传感器由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成敏感元件感受被测量，是传感器的核心部件;用来感知外界信息和转换成有用信息的元件。
转换元件将响应的被测量转换成电参量;转换电路把电参量接入转换电路转换成电量输出;▲按传感器的构成原理分类：结构型、物性型▲按传感器检测的工作机理分类：物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器▲按传感器的能量转换分类：能量控制型传感器、能量转换型传感器▲按传感器的物理原理分类：电参量式传感器（电阻式、电容式、电感式）、磁电式传感器、压电式传感器、光电式传感器、气电式传感器、热电式传感器、波式传感器（超声波、微波）、射线式传感器、半导体式传感器、其他原理的传感器2▲测量方法的分类，根据获取测量结果的方法：直接测量、间接测量、组合测量▲测量系统是传感器与测量仪表、变换装置等的有机结合。
▲测量误差就是测量值与真实值之间的差值。
反映测量质量的好坏。
▲测量误差的表示方法：绝对误差、相对误差、引用误差、基本误差、附加误差▲根据误差的性质对误差进行分类：系统误差、随机误差、粗大误差。
▲精密度：描述测量仪表指示值不一致程度的量。
▲准确度：描述仪表指示值有规律地偏离真实值的程度。
准确度是系统误差产生的，它是指服从某一特定规律（如，定值、线性、多项式、周期性等函数规律）的误差。
▲静态特性技术指标：线性度、灵敏度、迟滞、重复性。
▲线性度：实际曲线与拟合曲线之间的偏差称为传感器的非线性误差或称线性度。
▲灵敏度：在稳定条件下输出变化对输入变化的比值，用K表示。
▲对线性传感器，灵敏度是直线的斜率：S = ΔY/ΔX ，为常数。
对非线性传感器灵敏度为一变量：S = dy/dx ▲迟滞：传感器在正、反行程期间输入、输出曲线不重合的现象称迟滞。
▲产生迟滞误差的原因：由于敏感元件材料的物理性质缺陷造成的。
检测技术试题库及参考答案
检测技术试题参考答案一、填空题1、传感器是能够感受规定的被测量并按一定规律转换成的器件或装置。
2、传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的关系。
3、某一线性位移传感器，量程为0～100 cm，对应输出电压为0～300mV，最大输出偏差为3mV，则传感器的灵敏度为，非线性误差为。
4、应变式传感器是利用金属的，将测量物体变形转换为电阻变化，通过测量电路（电桥）转换为输出电压的传感器。
5、电感式传感器按转换原理分为和自感两种。
6、电容式传感器分为变极距型、和三种。
7、霍尔传感器的零位误差主要由电动势和寄生直流电动势引起的。
8、热电偶的热电势由和组成。
9、激光器具有、和亮度高的优点。
10、CCD图像传感器的作用是将转换为。
其中MOS单元负责电荷的存储，MOS单元电荷在三相脉冲的作用下实现电荷的，通过输出装置实现电荷的。
11、光在光纤中无损耗传输是利用光在光纤中的原理实现的。
12、传感器一般由、、三部分组成。
13、可以把压电元件等效为一个和一个电容器14、电感式传感器按结构分为、和螺管式。
15、感应同步传感器是利用两个平面形绕组的互感随不同而变化的原理组成的可用来测量直线和或的位移。
16、电容传感器将被测非电量的变化转换为变化的传感器。
17、对于负特性湿敏半导体陶瓷，它的电阻率随湿度的增加而。
18、横向效应使电阻丝应变片的灵敏系数19、热电偶工作原理是基于效应，其热电势包括电势和电势。
20、光在光纤中无损耗传输是利用光在光纤中的原理实现的。
光纤的数值孔径越大，表明光纤的集光本领越。
21、射线式传感器主要由和探测器组成，常用的探测器有、闪烁计数器和盖革计数管。
22、传感器的静态特性主要包括、、重复性、稳定性和静态误差。
23、传感器是一种以一定精确度把被测量转换成有确定关系、便于应用的某种物理量才测量装置。
一般由、和转换电路组成。
24、半导体应变片工作原理是基于效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数______。
传感器与我们的生活
传感器与我们的生活电子1105班:刘藻志学号：1130060160传感器是一种把非电学物理量转变成便于利用的电信号的器件，它是现代信息技术的“感觉器官”。
与人的感觉器官相比它具有非常大的优势，正因如此，它被广泛应用在了我们生产生活的各个领域，发挥着非常重要的作用。
但是到底什么是传感器呢？传感器是一种把非电学物理量（如温度、速度、湿度、高度、质量、光照、声音、压力等信号）通过对这种物理量敏感的元件（如热敏电阻、光敏电阻、力敏元件、磁敏元件、味敏元件等）转变成便于利用的电信号（如电流、电压、电阻等）的器件。
它是通过感受被测量的变化或者接收输入的物理或化学变量信息，把它按照一定规律或要求转化成所需的电信号输出，以满足信息的传输、显示、记录、处理、存储和控制等要求，是将一种能量转换成另一种能量形式，被测信号的微小变化都会被转化成电信号。
它是现代信息技术的“感觉器官”，是人类感观的延伸，是实现自动检测和自动控制的首要环节。
通俗的说传感器就是人类感知的延伸，说它是人类的“电五官”也是不为过的。
传感器是我们人类获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段，传感器早已渗透到诸如生活、工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。
可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。
那么传感器有哪些分类呢。
总的来说传感器可以按照以下类别分类：电参量式传感器：电阻式、电感式、电容式等；★磁电式传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式等；★压电式传感器：声波传感器、超声波传感器；★光电式传感器：一般光电式、光栅式、激光式、光电码盘式、光导纤维式、红外式、摄像式等；★气电式传感器：电位器式、应变式；★热电式传感器：热电偶、热电阻；★波式传感器：超声波式、微波式等；★射线式传感器：热辐射式、γ射线式；★半导体式传感器：霍耳器件、热敏电阻；★其他原理的传感器：差动变压器、振弦式等。
传感器——常见接近开关的介绍
一、传感器的基本概念关于传感器的定义，众说不一。
根据我国的国家标准（GB7765-87），传感器（Transducer/Sensor）的定义是："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或装置"。
定义包含的意思：①传感器是测量装置，能完成检测任务；②它的输入量是某一种被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等。
③它的输出量是某种物理量，这种量应便于传输、转换、处理、显示等等，这种量不一定是电量，还可以是气压、光强等物理量，但主要是电物理量；④输出与输入之间有确定的对应关系，且能达到一定的精度。
输出量为电量的传感器，一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。
敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。
转换元件：将敏感元件的输出转换成一定的电路参数。
有时敏感元件和转换元件的功能是由一个元件（敏感元件）实现的。
调理电路：将敏感元件或转换元件输出的电路参数转换、调理成一定形式的电量输出。
随着微电子技术的发展和加工工艺的进步，传感器的体积越来越小，功能越来越强，以前作为传感器输出信号的后期处理器，如放大器、各种补偿电路、运算电路、A/D 转换电路等，都在制造时作为传感器的一部分集成到了一起，为用户提供了极大的方便，为实现传感的标准化，从而使传感器具有良好的互换提供了前提。
当在传感器中集成进去微处理器后，就可以实现传感器的自学习、自诊断、自校准、自适应等功能，成为智能化的传感器。
二、传感器的基本分类1．按工作机理分类模块化生产培训系统应用技术结构型传感器：是利用传感器的结构参数变化来实现信号转换的。
物性型传感器：在实现转换的过程中，传感器的结构参数基本不变，而是依靠传感器中敏感元件内部的物理或化学性质的变化来实现检测功能的。
2．按能量转换情况分类根据传感器的能量转换情况，可分为：能量控制型传感器。
如电阻式、电感式等传感器。
能量转换型传感器。
传感器技术
一、传感技术概述
2. 传感器的基本分类 3） 按物理特性分： （1） 电路参量式传感器； （2） 磁电式传感器； （3） 压电式传感器； （4）光电式传感器； （5）气电式传感器； （6）热电式传感器； （7）波式传感器； （8）射线式传感器； （9）半导体式传感器； （10）其他原理的传感器。 4）按用途分： （1）位移传感器； （2）压力传感器； （3）振动传感器； （4）温度传感器； （5）速度传感器等。
SQ1
4，技术指标 1）动作时间：闭合或断开所需的时间； 2）额定电流：能负载的电流； 3）机械寿命：闭合断开的次数。
三、电感式接近开关
1，电感式接近开关的基本原理 电涡流效应： 当金属物体处于一个交变的磁场中时，在金属物体内部产生交变的电涡流， 该涡流又会反作用于产生它的磁场。 2，电感式接近开关的类型 1） 按工作电压分：交流型和直流型； 2） 按接线方式分：二线制，三线制，四线制，五线制，六线制； 3） 按触点的性质分：常开式，常闭式，常开与常闭混合式； 4） 按输出逻辑分：正逻辑型，负逻辑型，浮空型，混合型； 5） 按外形分：螺纹型，圆柱型，长方体型，U型等。 3，元件符号
一、传感技术概述
2. 传感器的基本分类
1） 按工作机理分： （1） 结构型传感器：利用传感器的结构参数变化来实现信号转换；
例如：限位开关
（2） 物性型传感器：依靠传感器中敏感元内部的物理或化学性质的变化来 实现检测功能的传感器。
例如：光电开关
2）按能量转换情况分： （1）能量控制型传感器：在信号变化过程中，其能量需要由外电源供给。
三、电感式接近开关
4，技术指标 1）动作距离：在检测状态下，触发传感器的检测距离； 2）复位距离：停止触发传感器的距离； 3）额定动作距离：标准动作距离； 4）设定距离：一般可为额定动作距离的0.8倍； 5）回差值：动作距离与复位距离间的绝对值； 6）重复定位精度：连续测量10次动作距离，其中最大值与最小值之差为重复 定位精度。 7）最大开关频率： 8）最大开关电流： 9）工作电压：DC5V, DC15V, DC24V
传感器应用技术-项目十辐射式传感器
抵消法窄脉冲发射电路如图(a)所示。超声波大电流脉 冲发射电路原理图所产生的超声波信号变为一个只保留前 半周期的窄脉冲信号。
抵消法窄脉冲发射电路
(2)接收电路 由于超声波的反射信号是很微弱的脉冲信号，因此， 接收电路的设计必须考虑如下因素： ①足够大的增益，至少要60 dB的增益，这时既要防止 放大器的饱和又要防止其自激；
3.核辐射传感器
核辐射与物质的相互作用是核辐射传感器检测
物理量的基础。利用电离、吸收和反射作用以及α、 β、γ和X射线的特性可以检测多种物理量。常用电离
室、气体放电计数管、闪烁计数管和半导体检测核 辐射强度、分析气体、鉴别各种粒子等。
（1）电离室
电离室主要用于探测α、
β粒子。电离室的窗口直径 约100 mm。γ射线的电离
1．测量原理 脉冲反射式超声测厚原理为：测量超声波脉冲通过试样所 需的时间间隔，然后根据超声波脉冲在样品中的传播速度求出 样品厚度，即 式中 d——样品厚度；
c——超声波速度； t——超声波从发射到接收回波的时间。
脉冲反射式数显超声波测厚仪原理框图
2.部分电路设计 (1)发射电路
超声波大电流脉冲发射电路原理图
盖格计数管示意图和特性曲线
（3）闪烁计数管 闪烁计数管由闪烁晶体(受激发光物体，常有气体、液体 和固体三种。分为有机和无机两类)和光电倍增管组成，如图 所示。当核辐射照射在闪烁晶体上后，便激发出微弱的闪光， 闪光射到光电倍增管，经过N级倍增后，倍增管的阳极形成脉 冲电流，经输出处理电路，就得到与核辐射量有关的电信号， 送至指示仪表或记录器显示。
超声波除了上述几种作用外，还有声流效应、触发 效应和弥散效应，它们都有很好的应用价值。
4.超声波传感器 利用超声波在超 声场中的物理特性和 种种效应研制的装置 可称为超声波换能器、 探测器或传感器，超 声波传感器可以是超 声波发射装置，也可 以是既能发射超声波 又能接收超声回波的 装置。这些装置一般 都能将声信号转换成 电信号。
五种常用的传感器的原理和应用
五种常用的传感器的原理和应用当今社会，传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。
可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。
今天带大家来全面了解传感器！一、传感器定义传感器是复杂的设备，经常被用来检测和响应电信号或光信号。
传感器将物理参数（例如：温度、血压、湿度、速度等）转换成可以用电测量的信号。
我们可以先来解释一下温度的例子，玻璃温度计中的水银使液体膨胀和收缩，从而将测量到的温度转换为可被校准玻璃管上的观察者读取的温度。
二、传感器选择标准在选择传感器时，必须考虑某些特性，具体如下：1.准确性2.环境条件——通常对温度/湿度有限制3.范围——传感器的测量极限4.校准——对于大多数测量设备而言必不可少，因为读数会随时间变化5.分辨率——传感器检测到的最小增量6.费用7.重复性——在相同环境下重复测量变化的读数三、传感器分类标准传感器分为以下标准：1.主要输入数量（被测量者）2.转导原理（利用物理和化学作用）3.材料与技术4.财产5.应用程序转导原理是有效方法所遵循的基本标准。
通常，材料和技术标准由开发工程小组选择。
根据属性分类如下：·温度传感器——热敏电阻、热电偶、RTD、IC等。
·压力传感器——光纤、真空、弹性液体压力计、LVDT、电子。
·流量传感器——电磁、压差、位置位移、热质量等。
·液位传感器——压差、超声波射频、雷达、热位移等。
·接近和位移传感器——LVDT、光电、电容、磁、超声波。
·生物传感器——共振镜、电化学、表面等离子体共振、光寻址电位测量。
·图像——电荷耦合器件、CMOS·气体和化学传感器——半导体、红外、电导、电化学。
·加速度传感器——陀螺仪、加速度计。
补充章节 飞机系统其他常用传感器介绍
补充章节飞机系统其他常用传感器介绍一、除冰系统1.除冰系统探测器对飞机结冰现象的探测主要依靠结冰信号器,该类信号器依据产品外形可以分为外伸式和内埋式两种。
根据所采用的关键技术可以分为放射线技术、热交换技术、谐振技术、磁滞伸缩技术、导电环技术等。
放射线技术传感器:利用安装在信号器内的放射元素锶90的放射性来工作的。
当没有冰层沉积时,放射线发出的电子束全部被吸收管吸收形成电子负压,使晶体管处于非导通状态。
当出现冰沉积时,部分电子被冰层吸收,使得到达吸收管的电子束减少,电压升高,晶体管导通而发出结冰告警信号。
热交换技术传感器:利用一个恒定功率热源向热敏元件加温,同时测量并不断比较热敏元器件上不同点位之间的增温速率,温差变化越大说明结冰的可能性和冰层厚度越大。
谐振技术传感器:利用线圈中的电磁激励原理使传感器中的弹性敏感元器件产生机械谐振,当有冰层沉积时,弹性敏感元件就会发生刚度变化而引起振动频率改变,从而给出结冰告警信号。
磁滞伸缩技术传感器:利用电磁振动原理将传感器设计在一个固定频率点进行超声振动,当有结冰沉积时,其振动频率相应改变,变化达到一定程度时就出现告警信号。
导电环传感器:利用电桥电路中的测温电阻在低温下的阻值变化引起电桥电路的不平衡,使导电环接通或断开而给出告警信号光纤式传感器：该类传感器是利用光的发射与接收原理,通过在光纤中传播的发射光被接收后的信号强弱来判断结冰的严重程度。
其具备以下优点:灵敏度高,能够探测出0.1 mm以下冰层厚度;预警时间短,预警响应时间不大于2 s;探测范围宽,最大探测冰层厚度超过5.0 mm;具有冰型判别功能,能够实现结冰告警,进行除冰效果判断,实现对飞机结冰的控制管理。
缺点是体积较大,并易受强光干扰。
最新发展方向：欧美等航空技术先进的国家已经在研发基于神经元网络技术的飞机结冰探测系统,还计划将气象信息与飞机姿态信息相综合,构成结冰安全自动控制和管理的飞行员专用信息系统。
关于传感器的介绍(种类及今后的发展趋势
图2是一种气体压力传感器的示意图
转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入抟换成电路参量。
在图2中，转换元件是可变电感线圈3，它把输入的位移量转换成电感的变化。
基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路(简称转换电路)，便可转换成电量输出。传感器只完成被测参数至电量的基本转换，然后输入到测控电路，进行放大、运算、处理等进一步转换，以获得被测值或进行过程控制。 嘉兴中宝检测设备有限公司
另外，根据传感器输出是模拟信号还是数字信号，可分为模拟传感器和数字传感器；根据转换过程可逆与否，可分为双向传感器和单向传感器等。
各种传感器，由于原理、结构不同，使用环境、条件、目的不同，其技术指标也不可能相同。但是有些一般要求，却基本上是共同的，这就是：①可靠性；②静态精度；③动态性能；④量程；⑤抗干扰能力；⑥通用性；⑦轮廓尺寸；⑧成本；⑨能耗；⑩对被测对象的影响等。
1、差动技术
差动技术是传感器中普遍采用的技术。它的应用可显著地减小温度变化、电源波动、外界干扰等对传感器精度的影响，抵消了共模误差，减小非线性误差等。不少传感器由于采用了差动技术，还可使灵敏度增大。 嘉兴中宝检测设备有限公司
2、平均技术
在传感器中普遍采用平均技术可产生平均效应，其原理是利用若干个传感单元同时感受被测量，其输出则是这些单元输出的平均值，若将每个单元可能带来的误差均可看作随机误差且服从正态分布，根据误差理论，总的误差将减小为式中 ——传感单元数。
6.热电式传感器。
7.波式传感器。包括超声波式、微波式等。
8.射线式传感器。
9.半导体式传感器。
10.其它原理的传感器等。
有些传感器的工作原理具有两种以上原理的复合形式，如不少半导体式传感器，也可看成电参量式传感器。 嘉兴中宝检测设备有限公司
传感器的定义和分类
传感器的定义和分类一、传感器的定义信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。
微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。
随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。
传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。
最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。
国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。
按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。
传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。
传感器系统的原则框图示于图1-1，进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。
为了方便随后的处理过程，首先要将信号整形成具有最佳特性的波形，有时还需要将信号线性化，该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。
在某些情况下，这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。
成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器。
德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的，即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。
按这种理解，传感器还包含了信号成形器的电路部分。
传感器系统的性能主要取决于传感器，传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。
有两类传感器：有源的和无源的。
有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源(参阅图1-2(a))。
有源(a)和无源(b)传感器的信号流程无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。
部分习题参考答案(传感器原理及应用-第11章)
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。
检测技术试题库及参考答案
检测技术试题参考答案一、填空题1、传感器是能够感受规定的被测量并按一定规律转换成的器件或装置。
2、传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的关系。
3、某一线性位移传感器，量程为0～100 cm，对应输出电压为0～300mV，最大输出偏差为3mV，则传感器的灵敏度为，非线性误差为。
4、应变式传感器是利用金属的，将测量物体变形转换为电阻变化，通过测量电路（电桥）转换为输出电压的传感器。
5、电感式传感器按转换原理分为和自感两种。
6、电容式传感器分为变极距型、和三种。
7、霍尔传感器的零位误差主要由电动势和寄生直流电动势引起的。
8、热电偶的热电势由和组成。
9、激光器具有、和亮度高的优点。
10、CCD图像传感器的作用是将转换为。
其中MOS单元负责电荷的存储，MOS单元电荷在三相脉冲的作用下实现电荷的，通过输出装置实现电荷的。
11、光在光纤中无损耗传输是利用光在光纤中的原理实现的。
12、传感器一般由、、三部分组成。
13、可以把压电元件等效为一个和一个电容器14、电感式传感器按结构分为、和螺管式。
15、感应同步传感器是利用两个平面形绕组的互感随不同而变化的原理组成的可用来测量直线和或的位移。
16、电容传感器将被测非电量的变化转换为变化的传感器。
17、对于负特性湿敏半导体陶瓷，它的电阻率随湿度的增加而。
18、横向效应使电阻丝应变片的灵敏系数19、热电偶工作原理是基于效应，其热电势包括电势和电势。
20、光在光纤中无损耗传输是利用光在光纤中的原理实现的。
光纤的数值孔径越大，表明光纤的集光本领越。
21、射线式传感器主要由和探测器组成，常用的探测器有、闪烁计数器和盖革计数管。
22、传感器的静态特性主要包括、、重复性、稳定性和静态误差。
23、传感器是一种以一定精确度把被测量转换成有确定关系、便于应用的某种物理量才测量装置。
一般由、和转换电路组成。
24、半导体应变片工作原理是基于效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数______。
传感器及其应用例举
教学参考, 2002 (6) 3 方鸿辉, 刘贵兴. 创造性物理实验. 上海: 上海科学
普及出版社
·59·
图 11 实例: 滴水 (下雨) 监听器 取一块 20×20 cm 2 的薄胶木板, 在板中心用黑封 泥粘一块 H TD 27A - 1 型压电陶瓷片, 并将两端引线 与扩音机话筒输入端相连, 如图 11 (b) 所示. 然后将胶 木板固定在支架上, 并移至水龙头下. 调节水龙头, 使 水一滴一滴地落在压电陶瓷片中心. 扬声器里发出清 晰的滴水声. 图 11 (c) 是观察振动波形的实验. 用不着多举例了, 通过以上实例, 我们领略到传感 器在各行各业的应用. 只要平时注意观察, 勤于思考, 勇于实践, 我们能发现它更多的用处.
出版社, 1981
·57·
电量 电阻, 电压, 电流, 电容, 电感
磁性 磁场, 磁通
光学 亮度, 颜色, 透明度
声学 声压, 噪声
二、应用举例
1. 电阻或传感器
我们知道, 导体的电阻与其长度成正比, 与其横截
面积成反比, 还与其材料、温度有关, 即
R = ΘL S. (T 一定时) 有些材料的电阻率随温度变化比较敏感, 或长度
端输出, 经 D 2 整流、C 滤波后再送入直流继电器 L , 从 而使 L 吸合, 继电器的常开触点 J 又跟计算器“= ”键
ห้องสมุดไป่ตู้
相连, J 吸合相当于“= ”键按下, 若先按下“1”键, 再按 下“+ ”键, 则 J 每吸合一次, 计算器就加 1, 同时喇叭
响一次. D 2 为普通整流二极管, C 为电解电容 (25 V、 470 ΛF ) , 放电电阻 R 为 100 8 , 继电器选用 J ZC22F
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☻ 核辐射传感器（探测器）：
将入射核辐射（粒子）的全部或部分能量转化为可观测 的电信号（如电流、电压信号）的装置。
核幅射（人工、天然）
能量转换
电信号
❖1895, 伦琴（ Roentgen ）发现 X 射线，射线式传感 器已经有100多年历史。
世界上第一张X射线照片
现代X射线照片
➢ 射线式传感器主要应用领域：
• 原理基本相同，而能量范围不同，后者传感器由射线源 和探测器组成。
11.2.1 辐射源
➢ 辐射源结构一般为丝状、圆拄状、 圆片状，有点源、面源、片源。
➢ 辐射源的结构应使射线从测量方 向射出，其它方向应尽量减少剂 量，减少对人体的危害。可以用 铅进行射线屏蔽，铅有极强的抗 辐射穿透能力。
点源结构
β- 衰变
产生电子e ,反中微子 v’
β+ 衰变
F氟产生正电子e ,中微子 v’
衰变
Dy镝放出γ射线，能态变化， 原子量、原子序数不变
➢ 核辐射的强弱用放射性强度表示
• 放射性强度也是随时间按指数规律减小：
I I0et
I0 —— 初始强度； I —— t 时间后的强度；
• 用单位时间内发生衰变的次数来表示放射性的强弱， 称放射性强度(活度)。
断层扫描 computed tomograhy （工业CT、医疗 CT）、 无损检测、现场元素分析、在线监测、环境监测、探伤 等等。
➢ 利用射线探测器的医疗设备： X射线机、 医疗计算机断层扫描（CT）、核磁共振成像（MRI）。
➢ 探伤
➢ 安检
➢ 太空技术：空间探测—“太空之眼” • 迄今最伟大的八具空间望远镜
11.2 射线式传感器
➢ 射线式传感器器通常有两种主要形式：
• 一种是测量放射性物质的放射线，例如测天然放射性 U(铀)、Th(钍)、K(钾)。
• 另一种方式是利用放射性同位素，测量非放射性物质， 根据被测物质对辐射线的吸收、反射进行检测，或者利 用射线对被测物质的电离激发作用。
• 如：测厚、探伤、X射线荧光仪测元素含量等。
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
概述
➢ 射线式传感器也称核辐射探测器，它是利用放射性同位 素发出射线，根据被测物质对放射线的吸收、反射、散 射或射线对被测物质的电离激发作用而工作的。
♣ 放射线通过被测量物时会伴随着能量的损失，只要得到 确切的损失量，就可以准确地了解到被测物的特征。
• 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，原子中电子
会产生共振，振动的电子形成散射的电磁波源，使粒 子和射线能量被吸收和衰减。其中：
• α 射线穿透能力最弱，空气中运行轨迹为直线；
6
12
12C
碳-13 6
7
13
13C
碳-14 6
8
14
14C
核素表示符号
（2）核衰变与核辐射 ➢ 放射性同位素的原子核数目，随时间按指数规律衰减 ➢ 放射性衰减规律可表示为
0et
——t 时刻原子核数；
0 ——t = 0 的原子核数； —— 衰减常数（不同核素衰减常数值不同）
❖ 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，
• γ 射线由中性的粒子组成 （光子）。
核辐射的基本粒子和射线性质
种类 符号 电荷 质 量 （e) ( u )
α
4He +2 4.00279
β
e± ±1 5.486×10-4
0
0
质 子 p +1 1.007276
中 子 n 0 1.008665
α 衰变
自然界常见的核衰变示例
新元素Sg衰变为Rf鑪
• 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 素 质子数 中子数 质量数 符 号
氦-4 2
2
4
4He
碳-12 6
• β 射线次之，穿行时由于与物质原子发生能量交换 而改变方向产生散射，在空气中轨迹为折线；
• γ 射线穿透能力最强，能穿透几十厘米厚固体物质， 在气体中可穿透数米，因此γ 射线广泛用于医疗诊 断、探伤等。
1 MeV 的粒子穿透物质能力
α
1页
β
60页/本
γ
中子n 铅
铅室
4580本
中 子 源
地下 1-2 米深
➢ 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
α、β、γ三种射线，其中：
• α 射线由带正电的α 粒子组成 （如氦核）；
• β 射线由带负电的β 粒子组成 （电子）；
哈
勃
望
远
钱德拉X射线太空望远镜
镜
康普顿 伽玛射线
太空 望远镜
XMM-牛顿X射线太空望远镜
11.1 核辐射物理基础
➢ 辐射可分为：电离辐射和非电离辐射
• 电离辐射 直接或间接使介质发生电离效应的
电或不带电的射线或粒子
(能量 ﹥keV )
α、β、γ、 x、 n、p、
裂变碎片 介子等
➢ 来源 1)放射性物质 (人造、天然） 2)加速器 3)反应堆 4)宇宙射线 5)地球环境
• 非电离辐射 紫外线、红外线、微波等 这些粒子虽能够同物质发生作用 但都不能使物质发生电离效应 （能量～ eV量级）
➢来源 如移动电话： 频率 800-1800 MHz 能量﹤0.01 eV (所以没有电离作用）
波长
电磁波谱
频率
F E
能量 低
高
11.1.1 放射性同位素
（1） 放射性同位素
• 凡是原子序数相同、原子质量不同的元素， 在元素 周期表中占同一位置，这种元素称同位素；
➢ 放射性强度单位
放射性强度单位：贝可（Bq） 1Bq （1 次核衰变）/ 秒
放射性强度单位：居里（Ci）, 毫居里(mCi)
1Ci = 3.7×1010（次核衰、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：
铅 罐
➢ 同位素辐射源 ：