最常用的有80Co、137Cs、241Am及90Sr
放射源的结构应使射线从测量方向射出，而其他 方向则必须使射线的剂量尽可能小，以减少对人 体的危害。β放射源一般为圆盘状，γ射线辐射源 一般为丝状、圆柱状或圆片状。 β厚度计放射源 容器如图
放射源容器图
2.探测器
探测器就是核辐射的接收器，常用的有电离 室、闪烁计数器和盖革计数管。 (1) 电离室
微波传感器可分为反射式与遮断式两种。
1.反射式传感器
这种传感器通过检测被测物反射回来的微波 功率或经过时间间隔来表达被测物的位置、厚度 等参数。
2.遮断式传感器 这种传感器通过检测接收天线接收到的微波
功率的大小，来判断发射天线与接收天线间有无 被测物或被测物的位置等参数。
三、微波传感器的应用
1.微波液位计
超声波探头常用的材料是压电晶体和 压电陶瓷，这种探头统称为压电式超声波 探头。
它是利用压电材料的逆压电效应来工 作的。逆压电效应将高频电振动转换成高 频机械振动，以产生超声波，可作为发射 探头。而利用正压电效应则将接收的超声 振动转换成压电信号，可作为接收探头。
超声波探头的具体结构如图
超声波探头结构
(1)反射定律 入射角α的正弦与反射角α′的正弦之 比等于波速之比。当入射波和反射波的波型相同、
波速相等时，入射角α等于反射角α′。
(2)折射定律 入射角α的正弦与折射角β的正弦之 比等于入射波中介质的波速c1与折射波中介质的 波速c2之比，即
sin c1 sin c2
3.声波的衰减
声波在介质中传播时，随着传播距离的增加， 能量逐渐衰减。其声压和声强的衰减规律如下：
2. 核辐射
放射性同位素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，这种现象称为放射 性或核辐射。其放出的粒子或射线有
(1)α粒子 (2)β粒子 (3)γ射线
3. 核辐射与物质的相互作用
核辐射与物质的相互作用主要是电离、吸收 和反射。
电离是带电粒子与物质相互作用的主要形式。 一个粒子在每厘米路径上生成离子对的数目，称 为比电离。带电粒子在物质中穿行，其能量逐渐 耗尽而停止，其穿行的一段直线距离叫粒子的射 程。
px p0ex
Ix I0e2x
px,lx——平面波在x处的声压和声强；
p0,l0——平面波在x=0处的声压和声强； α——
声波在介质中传播时，能量的衰减， 取定于声波的扩散、散射和吸收。
在理想介质中，声波的衰减仅来自于声波的扩散， 就是随着声波传播距离的增加，在单位面积内声 能将要减弱。
散射衰减就是声波在固体介质中颗粒界面上散射， 或在流体介质中有悬浮粒子使超声波散射是波长为1m～1mm的电磁波，既具有电 磁波的性质，又不同于普通的无线电波和光波。 微波相对于波长较长的电磁波具有下列特点：
①空间辐射的装置容易制造； ②遇到各种障碍物易于反射； ③绕射能力较差； ④传输特性良好，传输过程中受烟、灰尘、强光等的影响 很小； ⑤介质对微波的吸收与介质的介电常数成比例，水对微波 的吸收作用最强。
第十一章 波式和射线式传感器
第一节 超声波式传感器 第二节 微波式传感器 第三节 射线式传感器
第一节 超声波式传感器
一、超声波及其物理性质
频率在16～2×104Hz之间的机械波，能为人 耳所闻，称为声波；低于16Hz的机械波称为次声 波；高于2×104Hz的机械波，称为超声波。如图
超声波在液体、固体中衰减很小，穿透能力
a)发射探头
b)
1—导线 2—压电晶片
1—导线
2—弹簧
3—音膜 4—锥形罩
3—压电晶片 4—锥形罩
2.超声波测厚
超声波测量金属零件的厚度，具有测量精度 高，测试仪器轻便，操作安全简单，易于读数及 实行连续自动检测等优点。
超声波测厚常用脉冲回波法。脉冲回波法检 测厚度的工作原理如图
如果超声波在工件中的声速v是已知的， 设工件厚度为δ，脉冲波从发射到接收的时 间间隔T可以测量，因此可求出工件厚度为
接收天线接收的功率Pr可表示为
Pr
2
4π
PtGtGr s2 4d2
d——两天线与被测液面间的垂直距离； s —— Pt、Gt——发射天线发射的功率和增益； Gr——
2.
微波开关式物位计示意图
当被测物位低于设定物位时，接收天线接 收的功率为
Pr 4πs2PtGtGr
被测物位升高到天线所在高度时，接收天 线接收的功率为
强，特别是对不透光的固体，超声波能穿透几十 米的厚度。超声波从一种介质入射到另一种介质 时,在介质面上会产生反射、折射和波型转换等现 象。
这些特性使它在检测技术中获得了广泛的应 用，如超声波无损探伤、厚度测量、流速测量、 超声显微镜及超声成像等。
2.超声波的反射和折射
声波从一种介质传播到另一介质，在 两介质的分界面上将发生反射和折射，见 图
而声波的吸收是由介质的导热性、粘滞性及弹性 滞后等造成的。吸收随声波频率的升高而增高。
二、超声波传感器的应用
1.超声波传感器
为了以超声波作为检测手段，必须产生超声波 和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波 传感器，习惯上称为超声波换能器，或超声波探 头。超声波发射探头发出的超声波脉冲在介质中 传到相介面经过反射后，再返回到接收探头，这 就是超声波测距原理。
辐射在穿过物质层后，其能量强度按指
II0exp h()
I0——入射到吸收体的辐射通量的强度； I ——穿过厚度为h(单位为cm)的吸收层后的辐射通量强度；
——线性吸收系数。
比值μ/ρ(ρ是密度)叫做质量吸收系数，常用 表 示。
二、射线式传感器
射线式传感器主要由放射源和探测器组成。
1. 放射源
利用射线式传感器进行测量时，都要有可发射出α、β 粒子或γ射线放射源（也称辐射源）。选择射线源应以尽 量提高检测灵敏度和减小统计误差为原则。
Pr P0
第三节 射线式传感器
一、核辐射的物理基础
1. 放射性同位素
凡原子序数相同而原子质量不同的元素，在元素周期 表中占同一位置故称之为同位素。原子如果不是由于外来 的原因，而自发的产生核结构变化称为核衰变，具有核衰 变性质的同位素，叫做放射性同位素。
放射性元素从N0个原子衰变到N0/2个原子所经历的 时间，称为半衰期。