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1、第10章輻射與波式傳感器籃球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)10.1 紅外傳感器10.1.1 工作原理工作原理紅外輻射紅外輻射 紅外輻射俗稱紅外線，它是一種不可見光，由于是位于可見光中紅色光以外的光線，故稱紅外線。它的波長范圍大致在0.761000 m。工程上又把紅外線所占據(jù)的波段分為四部分，即近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外和極遠(yuǎn)紅外?；@球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)電磁波譜圖 籃球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)

2、時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)紅外輻射n紅外輻射本質(zhì)上是一種熱輻射。任何物體，只要它的溫度高于絕對零度（273），就會向外部空間以紅外線的方式輻射能量，一個(gè)物體向外輻射的能量大部分是通過紅外線輻射這種形式來實(shí)現(xiàn)的。物體的溫度越高，輻射出來的紅外線越多，輻射的能量就越強(qiáng)。另一方面，紅外線被物體吸收后可以轉(zhuǎn)化成熱能。n 紅外線作為電磁波的一種形式，紅外輻射和所有的電磁波一樣，是以波的形式在空間直線傳播的，具有電磁波的一般特性，如反射、折射、散射、干涉和吸收等。紅外線在真空中傳播的速度等于波的頻率與波長的乘積?；@球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是

3、一種得分類型的系統(tǒng)10.1.2 紅外探測器紅外探測器 紅外傳感器一般由光學(xué)系統(tǒng)、探測器、信號調(diào)理電路及顯示單元等組成。紅外探測器是紅外傳感器的核心。紅外探測器是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)的物理效應(yīng)來探測紅外輻射的。紅外探測器的種類很多，按探測機(jī)理的不同，分為熱探測器和光子探測器兩大類。籃球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng) 1.熱探測器熱探測器 熱探測器的工作機(jī)理是：利用紅外輻射的熱效應(yīng)，探測器的敏感元件吸收輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使某些有關(guān)物理參數(shù)發(fā)生相應(yīng)變化，通過測量物理參數(shù)的變化來確定探測器所吸收的紅外輻射。特

4、點(diǎn)：熱探測器主要優(yōu)點(diǎn)是響響應(yīng)應(yīng)波波段段寬寬，響應(yīng)范圍可擴(kuò)展到整個(gè)紅外區(qū)域，可可以以在在常常溫溫下下工工作作，使使用用方方便便，應(yīng)用相當(dāng)廣泛。但與光子探測器相比，熱探測器的探測率比光子探測器的峰值探測率低，響應(yīng)時(shí)間長峰值探測率低，響應(yīng)時(shí)間長。籃球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng) 熱探測器主要有四類：熱釋電型、熱敏電阻型、熱電阻型和氣體型。其中，熱釋電型探測器在熱探測器中探測率最高，頻率響應(yīng)最寬，所以這種探測器倍受重視，發(fā)展很快。這里我們主要介紹熱釋電型探測器?；@球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，

5、籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)籃球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)“鐵電體”的極化強(qiáng)度（單位面積上的電荷）與溫度有關(guān)。當(dāng)紅外輻射照射到已經(jīng)極化的鐵電體薄片表面上時(shí)引起薄片溫度升高，使其極化強(qiáng)度降低，表面電荷減少，這相當(dāng)于釋放一部分電荷，所以叫做熱釋電型傳感器。如果將負(fù)載電阻與鐵電體薄片相連，則負(fù)載電阻上便產(chǎn)生一個(gè)電信號輸出。輸出信號的強(qiáng)弱取決于薄片溫度變化的快慢，從而反映出入射的紅外輻射的強(qiáng)弱，熱釋電型紅外傳感器的電壓響應(yīng)率正比于入射光輻射率變化的速率。籃球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的

6、，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng) 2.光子探測器光子探測器 光子探測器的工作機(jī)理是：利用入射光輻射的光子流與探測器材料中的電子互相作用，從而改變電子的能量狀態(tài)，引起光子效應(yīng)。根據(jù)光子效應(yīng)制成的紅外探測器稱為光子探測器。通過光子探測器測量材料電子性質(zhì)的變化，可以確定紅外輻射的強(qiáng)弱?；@球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)10.1.2 紅外傳感器的應(yīng)用1.紅外測溫儀紅外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(shí)，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

7、測其溫度?；@球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)2.紅外線氣體分析儀紅外線氣體分析儀 紅外線氣體分析儀是根據(jù)氣體對紅外線具有選擇性的吸收的特性來對氣體成分進(jìn)行分析的。不同氣體其吸收波段（吸收帶）不同，從圖中可以看出，CO氣體對波長為4.65 m附近的紅外線具有很強(qiáng)的吸收能力，CO2氣體則發(fā)生在2.78 m和4.26 m附近以及波長大于13 m的范圍對紅外線有較強(qiáng)的吸收能力。如分析CO氣體，則可以利用4.26 m附近的吸收波段進(jìn)行分析?；@球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一

8、種得分類型的系統(tǒng)幾種氣體對紅外線的透射光譜 籃球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng) 光源由鎳鉻絲通電加熱發(fā)出310 m的紅外線，切光片將連續(xù)的紅外線調(diào)制成脈沖狀的紅外線，以便于紅外線檢測器信號的檢測。測量氣室中通入被分析氣體，參比氣室中封入不吸收紅外線的氣體（如N2等）。紅外檢測器是薄膜電容型，它有兩個(gè)吸收氣室，充以被測氣體，當(dāng)它吸收了紅外輻射能量后，氣體溫度升高，導(dǎo)致室內(nèi)壓力增大?；@球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng) 測量時(shí)（如分析CO氣體的含量），兩

9、束紅外線經(jīng)反射、切光后射入測量氣室和參比氣室，由于測量氣室中含有一定量的CO氣體，該氣體對4.65 m的紅外線有較強(qiáng)的吸收能力，而參比氣室中氣體不吸收紅外線，這樣射入紅外探測器的兩個(gè)吸收氣室的紅外線光造成能量差異，使兩吸收室壓力不同，測量邊的壓力減小，于是薄膜偏向定片方向，改變了薄膜電容兩電極間的距離，也就改變了電容C。如被測氣體的濃度愈大，兩束光強(qiáng)的差值也愈大，則電容的變化量也愈大，因此電容變化量反映了被分析氣體中被測氣體的濃度。籃球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)紅外線氣體分析儀結(jié)構(gòu)原理圖 籃球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的

10、比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)為了消除干擾氣體對測量結(jié)果的影響。所謂干擾氣體，是指與被測氣體吸收紅外線波段有部分重疊的氣體，如CO氣體和CO2在45 m波段內(nèi)紅外吸收光譜有部分重疊，則CO2的存在對分析CO氣體帶來影響，這種影響稱為干擾。為此在測量邊和參比邊各設(shè)置了一個(gè)封有干擾氣體的濾波氣室，它能將與CO2氣體對應(yīng)的紅外線吸收波段的能量全部吸收，因此左右兩邊吸收氣室的紅外能量之差只與被測氣體（如CO）的濃度有關(guān)。設(shè)置濾波氣室的目的籃球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)10.2

11、 微 波 傳 感 器n微波作為一種電磁波，具有電磁波的所有性質(zhì)n微波傳感器是利用微波特性來檢測某些物理量的器件或裝置n微波傳感器是一種新型非接觸式測量傳感器 微波是波長為1 mm1 m的電磁波，可以細(xì)分為三個(gè)波段?；@球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)10.2.1 微波傳感器的原理和組成n微波特點(diǎn)：n需要定向輻射裝置；n遇到障礙物容易反射；n繞射能力差；n傳輸特性好，傳輸過程中受煙霧、灰塵等的影響較??；n介質(zhì)對微波的吸收大小與介質(zhì)介電常數(shù)成正比，如水對微波的吸收作用最強(qiáng)?；@球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝

12、負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng) 微波傳感器的測量原理及分類微波傳感器的測量原理及分類原理：由發(fā)射天線發(fā)出微波，此波遇到被測物體時(shí)將被吸收或反射，使微波功率發(fā)生變化。若利用接收天線，接收到通過被測物體或由被測物體反射回來的微波，并將它轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過信號調(diào)理電路，即可以顯示出被測量，實(shí)現(xiàn)了微波檢測。分類：分為反射式和遮斷式兩類?；@球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng) 1.反射式微波傳感器反射式微波傳感器 反射式微波傳感器是通過檢檢測測被被測測物物反反射射回回來來的的微微波波功功率率或或經(jīng)經(jīng)過過的的時(shí)

13、時(shí)間間間間隔隔來測量被測量的。通常它可以測量物體的位置、位移、厚度等參數(shù)。2.遮斷式微波傳感器遮斷式微波傳感器 遮斷式微波傳感器是通過檢檢測測接接收收天天線線收收到到的的微微波波功功率率大大小小來判斷發(fā)射天線與接收天線之間有無被測物體或被測物體的厚度、含水量等參數(shù)的?；@球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng) 微波傳感器的組成微波傳感器的組成 微波傳感器通常由微波發(fā)生器（即微波振蕩器）、微波天線及微波檢測器三部分組成。1.微波發(fā)生器微波發(fā)生器是產(chǎn)生微波的裝置。由于微波波長很短，即頻率很高（300 MHz300 GHz），要求振蕩

14、回路中具有非常微小的電感與電容，因此不能用普通的電子管與晶體管構(gòu)成微波振蕩器。構(gòu)成微波振蕩器的器件有調(diào)調(diào)速速管管、磁磁控控管管或某某些些固固態(tài)態(tài)器器件件，小型微波振蕩器也可以采用體效應(yīng)管體效應(yīng)管。籃球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)2、微波天線微波天線由微波振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號通過天線發(fā)射出去。為了使發(fā)射的微波具有尖銳的方向性，天線要具有特殊的結(jié)構(gòu)。常用的天線有喇叭形、拋物面形、介質(zhì)天線與隙縫天線等。喇叭形天線結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，可以看作是波導(dǎo)管的延續(xù)。喇叭形天線在波導(dǎo)管與空間之間起匹配作用，可以獲得最大能量輸出。拋物面天

15、線使微波發(fā)射方向性得到改善。籃球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng) 常用的微波天線(a)扇形喇叭天線;(b)圓錐形喇叭天線;(b)(c)旋轉(zhuǎn)拋物面天線;(d)拋物柱面天線 籃球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng) 3.微波檢測器微波檢測器 電磁波作為空間的微小電場變動(dòng)而傳播，所以使用電流-電壓特性呈現(xiàn)非線性的電子元件作為探測它的敏感探頭。與其它傳感器相比，敏感探頭在其工作頻率范圍內(nèi)必須有足夠快的響應(yīng)速度。作為非線性的電子元件可用種類較多（半導(dǎo)體PN結(jié)元件、隧

16、道結(jié)元件等），根據(jù)使用情形選用?；@球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng) 微波傳感器的特點(diǎn)微波傳感器的特點(diǎn) 一種新型的非接觸傳感器。有極寬的頻譜（波長=1.0 mm1.0m）可供選用，可根據(jù)被測對象的特點(diǎn)選擇不同的測量頻率；在煙霧、粉塵、水汽、化學(xué)氣氛以及高、低溫環(huán)境中對檢測信號的傳播影響極小，因此可以在惡劣環(huán)境下工作；時(shí)間常數(shù)小，反應(yīng)速度快，可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測與實(shí)時(shí)處理，便于自動(dòng)控制；籃球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng) 測量信號本身就是電信號，無須進(jìn)行非電量的轉(zhuǎn)換，從而簡化了傳感器與微處理器間的接口。傳輸距離遠(yuǎn)，便于實(shí)現(xiàn)遙測和遙控；微波無顯著輻射公害。缺點(diǎn)：微波傳感器存在的主要問題是零零點(diǎn)點(diǎn)漂漂移移和和標(biāo)標(biāo)定定尚未得到很好的解決。其次，測量環(huán)境對測量結(jié)果影響大，如溫度、氣壓、取樣位置等?；@球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng) 微波傳感器的應(yīng)用微波傳感器的應(yīng)用 微波液位計(jì)微波液位