|
Рентгенодефектоскопия основана на поглощении рентгеновских лучей, которое зависит от плотности среды и атомного номера элементов, образующих материал среды. Метод более эффективен при использовании электронно-оптических преобразователей. Применение рентгенодефектоскопии эффективно для деталей сравнительно небольшой толщины (80–250 мм). Для этого используют промышленные рентгеновские установки с энергией излучения от 5–10 до 200–400 кэВ (1 эВ = 1,602 10 10–19Дж). Изделия большой толщины (до 500 мм) просвечивают сверхжестким электромагнитным излучением с энергией в десятки мегавольт, получаемым в бетатроне.
Гамма-дефектоскопия имеет те же физические основы, что и рентгенодефектоскопия, но использует излучение γ-лучей, испускаемых искусственными радиоактивными изотопами различных металлов (кобальта, иридия, европия и др.). Этот метод имеет существенные преимущества перед рентгенодефектоскопией: аппаратура для γ-дефекто-
скопии сравнительно проста, источник излучения компактный, что позволяет обследовать труднодоступные участки изделий. Этим методом можно пользоваться также в полевых условиях.
тема 12. Электронные датчики химического
состава (Химические сенсоры)
12.1. Классификация датчиков
Датчики (сенсоры) позволяют получать, регистрировать, обрабатывать и передавать информацию о состоянии различных систем (физическом строении, химическом составе, форме, положении и динамике исследуемой системы).
Существуют различные типы датчиков. Принципы их действия базируются на определенных физических или химических явлениях и свойствах, например, широко известны температурные датчики, дат-
чики уровня радиации и др.
Успехи в таких областях, как лазерная физика, физика твердого тела, микроэлектроника, интернет-технологии, материаловедение, квантовая электроника и интегральная оптика, привели к развитию нового направления в разработке датчиков – химических сенсоров.
Энергетические свойства входных величин датчиков позволяют разделить их по виду входных величин на активные и пассивные. В активных датчиках входные величины имеют энергетическую природу (напряжение, сила и т. д.), в пассивных же входные величины имеют неэнергетический характер (электрические – емкость, сопротивление и др.).
По числу воспринимаемых и преобразуемых величин можно выделить одномерные датчики, оперирующие с одной величиной, и n-мер-
ные (многомерные) датчики, воспринимающие несколько входных ве-
личин. При этом многомерные сенсоры могут иметь общие элементы и поэтому быть проще совокупности одномерных датчиков, воспринимающих столько же величин.
По числу выполняемых (измерительных) функций различают однофункциональные и многофункциональные датчики. Многофункциональные датчики могут помимо основной функции (восприятие величины и формирование измерительного сигнала) выполнять ряд дополнительных функций. Их иногда называют интеллектуальными. К таким датчикам, в принципе, можно отнести аналоговые и цифровые датчики с суммированием сигналов, перестраиваемыми адаптивными режимами работы и параметрами, аналого-цифровым преобразованием, метрологическим обслуживанием и датчики со встроенными микропроцессорами.
К дополнительным функциям многофункциональных сенсоров можно отнести операции обработки данных и фильтрацию, а также коррекцию погрешностей, хранение сигналов, преобразование поля сигналов в изображение, защиту от влияния помех и др.
По числу преобразований энергии и вещества датчики можно разделить на одноступенчатые и многоступенчатые.
По технологии изготовления выделяют элементные сенсоры, изготавливаемые из набора отдельных элементов, и интегральные, в которых все составные элементы датчика изготавливаются одновременно по интегральной технологии.
Особо выделяются биологические датчики, в которых в качестве чувствительных элементов используется рецепторная часть биологических органов чувств, ферменты и другие вещества, а также электронная часть, формирующая измерительные сигналы.
По взаимодействию с источниками информации различают контактные и бесконтактные (дистанционного действия) датчики.
По виду измерительных сигналов датчики подразделяются на аналоговые и цифровые. Для анализа работы аналоговых и цифровых датчиков должен быть использован соответствующий виду анализируемых сигналов математический аппарат.
К современным датчикам предъявляются следующие основные требования: высокие качественные характеристики (чувствительность, точность, линейность, воспроизводимость показаний, скорость отклика, взаимозаменяемость, отсутствие гистерезиса и большое отношение сигнал – шум), высокая надежность (длительный срок службы, устойчивость к внешней среде, безотказность в работе), технологичность (малые габариты и масса, простота конструкции, интегральное исполнение, низкая себестоимость).
К временным характеристикам сенсоров относятся следующие: время отклика, время жизни и время регенерации.
Время отклика необходимо для возникновения равновесия между анализируемым образцом и рецепторным слоем. Время жизни – это срок воспроизводимой работы сенсора, он ограничен деградацией рецепторного слоя. Время регенерации – это время, которое требуется для восстановления работоспособности распознающего элемента.
Для непрерывного мониторинга часто требуется изготавливать сен-
соры с проточными ячейками или зондами, которые вносятся в поток анализируемого вещества. Такие сенсоры особенно необходимы для контроля на производстве и мониторинга окружающей среды; их проектирование представляет собой сложную инженерно-техническую работу.
Do'stlaringiz bilan baham: |
