传感器原理及应用第12章 地学传感器

1、主要内容：主要内容：12.1 12.1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用12.2 12.2 光敏传感器在地学中的应用光敏传感器在地学中的应用12.3 12.3 力敏传感器在地学中的应用力敏传感器在地学中的应用12.4 12.4 温度传感器在地学中的应用温度传感器在地学中的应用12.5 12.5 核辐射传感器在地学中的应用核辐射传感器在地学中的应用概述概述 12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 11 1 质子磁力仪质子磁力仪12121 12 2 光泵式磁敏传感器光泵式磁敏传感器12121 13 SQUID3 SQUID磁敏传感器的应用磁敏传感器的应

2、用12121 14 4 磁通门式磁敏传感器的原理和应用磁通门式磁敏传感器的原理和应用12121 15 5 感应式磁敏传感器测磁原理感应式磁敏传感器测磁原理12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 11 1 质子磁力仪质子磁力仪 根据质子旋进原理研制的仪器类型较多，可根据质子旋进原理研制的仪器类型较多，可用于地面、空中、海洋的找矿勘探作业，亦可用用于地面、空中、海洋的找矿勘探作业，亦可用于地震台的地震预报，水文工程勘测等方面。于地震台的地震预报，水文工程勘测等方面。 现简单介绍现简单介绍CZM-2CZM-2型质子磁力仪和型质子磁力仪和IGS-2/MP-4IGS-2

3、/MP-4型质子磁力仪的用途与主要技术性能。型质子磁力仪的用途与主要技术性能。12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 11 1 质子磁力仪质子磁力仪（一）（一）CZM-2CZM-2型质子磁力仪型质子磁力仪 CZM-2CZM-2型质子磁力仪是利用氢质子磁矩在特定条件型质子磁力仪是利用氢质子磁矩在特定条件下，在地磁场中自由旋进的原理研制成的。它是用于下，在地磁场中自由旋进的原理研制成的。它是用于测量地球总磁场强度绝对值的高精度磁测仪器。测量地球总磁场强度绝对值的高精度磁测仪器。 该仪器主要供地面磁法勘探，用于铁矿及其它金该仪器主要供地面磁法勘探，用于铁矿及其它金属

4、矿床的普查、详查、地质填图。在航空、海洋、磁属矿床的普查、详查、地质填图。在航空、海洋、磁测的地面日变站，地震预报工作中，用于地磁台站的测的地面日变站，地震预报工作中，用于地磁台站的磁变观测及流动磁测。特别适用于弱磁区的磁法勘磁变观测及流动磁测。特别适用于弱磁区的磁法勘探探 。 12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 11 1 质子磁力仪质子磁力仪CZM-2型质子磁力仪方框图型质子磁力仪方框图12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 11 1 质子磁力仪质子磁力仪（二）（二）IGS-2/MP-4IGS-2/MP-4质子磁力仪质子

5、磁力仪 IGS-2/MP-4IGS-2/MP-4质子磁力仪是一种便携式磁力仪。质子磁力仪是一种便携式磁力仪。它以微处理机为基础，可构成便携式，移动式或它以微处理机为基础，可构成便携式，移动式或台站式磁力仪。选择不同的探头仪器可以按台站式磁力仪。选择不同的探头仪器可以按0.1nT 0.1nT 的高分辨率进行总场和梯度测量。的高分辨率进行总场和梯度测量。 IGS-2/MP-4IGS-2/MP-4质子磁力仪的硬件结构可分为两个质子磁力仪的硬件结构可分为两个部分：一部分称为部分：一部分称为IGS-2IGS-2；一部分称为；一部分称为MP-4MP-412121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中

6、的应用 12121 11 1 质子磁力仪质子磁力仪IGS-2IGS-2质子磁力仪的扩展及外设配置质子磁力仪的扩展及外设配置 12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 11 1 质子磁力仪质子磁力仪IGS-2 IGS-2 的的 基基 本本 结结 构构 12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 11 1 质子磁力仪质子磁力仪 MP-4MP-4质子磁力仪方框图质子磁力仪方框图12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 11 1 质子磁力仪质子磁力仪传感器结构框图传感器结构框图传感器是由双线圈构成，其特点是线

7、圈的轴向传感器是由双线圈构成，其特点是线圈的轴向与传感器外壳的轴向互相垂直，所以在实际操作与传感器外壳的轴向互相垂直，所以在实际操作中传感器的轴向就必须朝着南北向。中传感器的轴向就必须朝着南北向。此外，由于传感器与探杆是用一个支架连接的，此外，由于传感器与探杆是用一个支架连接的，传感器可自动旋转传感器可自动旋转3603600 0。这样在全球任何一这样在全球任何一个地点均可调节线圈个地点均可调节线圈的轴线方位，使之能的轴线方位，使之能够接受到最大信号。够接受到最大信号。12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 11 1 质子磁力仪质子磁力仪磁磁力力仪仪12121

8、1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 12 2 光泵式磁敏传感器光泵式磁敏传感器 利用光泵传感器做成的磁测仪器，是目前实利用光泵传感器做成的磁测仪器，是目前实际生产和科学技术应用中灵敏度较高的一种磁测际生产和科学技术应用中灵敏度较高的一种磁测仪器。它同质子旋进式磁力仪相比有以下特点：仪器。它同质子旋进式磁力仪相比有以下特点： 灵敏度高，一般为灵敏度高，一般为0.01nT0.01nT量级，理论灵敏度量级，理论灵敏度 高达高达1010-2-21010-4-4nT;nT; 响应频率高，可在快速变化中进行测量响应频率高，可在快速变化中进行测量; ; 可测量地磁场的总向量可测量地

9、磁场的总向量T T及其分量，并能进行及其分量，并能进行 连续测量。连续测量。12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 12 2 光泵式磁敏传感器光泵式磁敏传感器 利用光泵磁敏传感器做成的磁力仪的种类较多。利用光泵磁敏传感器做成的磁力仪的种类较多。 按共振元素的不同，可分为：按共振元素的不同，可分为： 氦（氦（HeHe）光泵磁力仪，其中又分）光泵磁力仪，其中又分HeHe3 3、HeHe4 4光泵磁光泵磁 力仪。力仪。 碱金属光泵磁力仪，其共振元素有碱金属光泵磁力仪，其共振元素有 铷（铷（RbRb8585、RbRb8787）、）、 铯（铯（CsCs133133）、）

10、、 钾（钾（K K3939）、）、 汞（汞（HgHg）等。）等。12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 13 SQUID3 SQUID磁敏传感器的应用磁敏传感器的应用 超导量子干涉器超导量子干涉器SQUIDSQUID，是指超导隧道结和超导体，是指超导隧道结和超导体组成的闭合环路。组成的闭合环路。 磁敏传感器是磁敏传感器是2020世纪世纪6060年代中期发展起来的一种新型年代中期发展起来的一种新型的灵敏度极高的磁敏传感器。它是以约瑟夫逊的灵敏度极高的磁敏传感器。它是以约瑟夫逊（JosephsonJosephson）效应为理论基础，用超导材料制成的、在）效应为理论

11、基础，用超导材料制成的、在超导状态下检测外磁场变化的一种新型磁测装置。超导状态下检测外磁场变化的一种新型磁测装置。 SQUID SQUID磁敏传感器灵敏度极高，可达磁敏传感器灵敏度极高，可达1010-15-15T T ，比灵敏度，比灵敏度较高的光泵式磁敏传感器要高出几个数量级；它测量范围较高的光泵式磁敏传感器要高出几个数量级；它测量范围宽，可从零场测量到数千特斯拉；其响应频率可从零响应宽，可从零场测量到数千特斯拉；其响应频率可从零响应到几千兆赫。这些特性均是其它磁测设备所望尘莫及的。到几千兆赫。这些特性均是其它磁测设备所望尘莫及的。 12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用

12、 12121 13 SQUID3 SQUID磁敏传感器的应用磁敏传感器的应用 由由SQUIDSQUID磁敏传感器制成的磁敏传感器制成的磁磁测设备，应用极测设备，应用极为广泛。在研究深部地球物理时，用带有为广泛。在研究深部地球物理时，用带有SQUIDSQUID磁敏传感器的大地电磁测深仪进行大地电磁测深，磁敏传感器的大地电磁测深仪进行大地电磁测深，效果甚好。效果甚好。SQUIDSQUID在地磁、考古、测井、重力勘在地磁、考古、测井、重力勘探及预报天然地震中，也具有重要作用。探及预报天然地震中，也具有重要作用。 在生物医学方面，应用在生物医学方面，应用SQUIDSQUID磁测仪器可测量磁测仪器可测量

13、心磁图、脑磁图等，从而出现了神经磁学、脑磁心磁图、脑磁图等，从而出现了神经磁学、脑磁学等新兴学科，为医学研究开辟了新的领域。学等新兴学科，为医学研究开辟了新的领域。12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 14 4 磁通门式磁敏传感器的原理和应用磁通门式磁敏传感器的原理和应用 磁通门式磁敏传感器又称为磁饱和式磁敏传感器。它是利磁通门式磁敏传感器又称为磁饱和式磁敏传感器。它是利用某些高导磁率的软磁性材料（如坡莫合金）作磁芯，以其用某些高导磁率的软磁性材料（如坡莫合金）作磁芯，以其在交直流磁场作用下的磁饱和特性及法拉第电磁感应原理研在交直流磁场作用下的磁饱和特性及法

14、拉第电磁感应原理研制成的新型测磁装置。制成的新型测磁装置。 这种磁敏传感器的最大特点是适合在零磁场附近工作的弱这种磁敏传感器的最大特点是适合在零磁场附近工作的弱磁场进行测量。传感器可作成体积小，重量轻、功耗低，既磁场进行测量。传感器可作成体积小，重量轻、功耗低，既可测可测T T、Z Z，也可测，也可测TT、ZZ，不受磁场梯度影响，测量灵敏，不受磁场梯度影响，测量灵敏度可达度可达0.01nT0.01nT，可和磁秤混合使用的磁测仪器。，可和磁秤混合使用的磁测仪器。 12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 14 4 磁通门式磁敏传感器的原理和应用磁通门式磁敏传感器的

15、原理和应用 磁通门式磁敏传感器的测磁理论，目前尚无统磁通门式磁敏传感器的测磁理论，目前尚无统一定论。现已有脉冲电压，三次方曲线和二次谐一定论。现已有脉冲电压，三次方曲线和二次谐波法等解释，说法不一，都不是十分精确。波法等解释，说法不一，都不是十分精确。 我们以目前大多数使用的二次谐波法为内容，我们以目前大多数使用的二次谐波法为内容，介绍磁通门式磁敏传感器的物理基础，测磁原理介绍磁通门式磁敏传感器的物理基础，测磁原理和实际应用等有关问题。和实际应用等有关问题。12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 14 4 磁通门式磁敏传感器的原理和应用磁通门式磁敏传感器的原理

16、和应用 一、磁通门式磁敏传感器的物理基础一、磁通门式磁敏传感器的物理基础 （一）磁滞回线和磁饱和现象（一）磁滞回线和磁饱和现象 （二）磁致伸缩现象（二）磁致伸缩现象 （三）法拉第电磁感应定律（三）法拉第电磁感应定律 12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 14 4 磁通门式磁敏传感器的原理和应用磁通门式磁敏传感器的原理和应用二、磁通门式磁敏传感器的二次谐波法测磁原理二、磁通门式磁敏传感器的二次谐波法测磁原理 磁通门式磁敏传感器的磁芯几何形状有下面几种：磁通门式磁敏传感器的磁芯几何形状有下面几种： 磁芯分为：磁芯分为： 非闭合式磁芯：非闭合式磁芯： 长条形单磁芯

17、、长条形双磁芯长条形单磁芯、长条形双磁芯 闭合式磁芯：长方形磁芯、跑道形磁芯、圆形磁芯闭合式磁芯：长方形磁芯、跑道形磁芯、圆形磁芯 从这几种磁芯的性能来说，以圆形较好，跑道形次之。从这几种磁芯的性能来说，以圆形较好，跑道形次之。 在磁法勘探的分量测量中，用跑道形磁芯较多。在磁法勘探的分量测量中，用跑道形磁芯较多。12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 14 4 磁通门式磁敏传感器的原理和应用磁通门式磁敏传感器的原理和应用三、磁通门式磁敏传感器的应用三、磁通门式磁敏传感器的应用 用磁通门式磁敏传感器可以构成多种不同用途的测磁仪器。用磁通门式磁敏传感器可以构成多种

18、不同用途的测磁仪器。 例如，用于磁测量的有：例如，用于磁测量的有： 地面磁通门磁力仪，地面磁通门磁力仪， 航空磁通门磁力仪，航空磁通门磁力仪， 磁通门磁力梯度仪，磁通门磁力梯度仪， 三分量高分辨率磁通门磁力仪，三分量高分辨率磁通门磁力仪， 小口径井中磁力仪，小口径井中磁力仪， 微机型磁通门磁力仪；微机型磁通门磁力仪； 以及用于探测地下炸弹、地雷等铁磁性物体的探测仪器等。以及用于探测地下炸弹、地雷等铁磁性物体的探测仪器等。12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 15 5 感应式磁敏传感器测磁原理感应式磁敏传感器测磁原理v 感应式磁敏传感器是以天然场或人工场为场源

19、，根据法拉第感应式磁敏传感器是以天然场或人工场为场源，根据法拉第电磁感应原理，采用某些特殊技术研制成的测磁装置，专用于电磁感应原理，采用某些特殊技术研制成的测磁装置，专用于测量交变场中磁场变化率的。本节对感应式磁敏传感器的物理测量交变场中磁场变化率的。本节对感应式磁敏传感器的物理基础，测量原理与应用作一简要介绍。基础，测量原理与应用作一简要介绍。法拉第电磁感应原理法拉第电磁感应原理 12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 15 5 感应式磁敏传感器测磁原理感应式磁敏传感器测磁原理磁致伸缩扬声器磁致伸缩扬声器12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中

20、的应用 12121 15 5 感应式磁敏传感器测磁原理感应式磁敏传感器测磁原理v 感应式磁敏传感器的物理基础：感应式磁敏传感器的物理基础： 假定在地面有一发射机假定在地面有一发射机T T，向发射线圈供给交变，向发射线圈供给交变电流，它在线圈周围则建立变电磁场称之为一次场。电流，它在线圈周围则建立变电磁场称之为一次场。 如果地下有良导矿体存在，则矿体被一次场所激如果地下有良导矿体存在，则矿体被一次场所激发而在矿体内产生感应电流，这是一种涡旋电流，发而在矿体内产生感应电流，这是一种涡旋电流，此涡流在空间也产生交变磁场向周围发射，这种场此涡流在空间也产生交变磁场向周围发射，这种场通常称为二次场或异常

21、场。通常称为二次场或异常场。 此时，若在离发射线圈一定距离的某地置一接收此时，若在离发射线圈一定距离的某地置一接收线圈（线圈（R R），则该线圈便可接收到一次场和二次场。），则该线圈便可接收到一次场和二次场。12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 15 5 感应式磁敏传感器测磁原理感应式磁敏传感器测磁原理 研究这一现象并分析其场强变化分布的规律，对于找矿勘研究这一现象并分析其场强变化分布的规律，对于找矿勘探及地球物理研究等方面，是有十分重要的意义的，而良导探及地球物理研究等方面，是有十分重要的意义的，而良导体的二次场无疑是由良导矿体内部感应电流所形成的。同样，

22、体的二次场无疑是由良导矿体内部感应电流所形成的。同样，分析研究感应电流的分布规律与特性，对方法研究及仪器设分析研究感应电流的分布规律与特性，对方法研究及仪器设计制造来说均有重要意义计制造来说均有重要意义。 经常使用的磁力仪有经常使用的磁力仪有: : （一）（一）CCM-1CCM-1型地面磁通门磁力仪型地面磁通门磁力仪 （二）磁通门磁力梯度仪（二）磁通门磁力梯度仪 （三）微机型磁通门磁力仪（三）微机型磁通门磁力仪12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 15 5 感应式磁敏传感器测磁原理感应式磁敏传感器测磁原理 感应式磁敏传感器的应用感应式磁敏传感器的应用 现介绍

23、一种微处理机控制现介绍一种微处理机控制的全自动大地电磁测深仪。这的全自动大地电磁测深仪。这是一种多频大地电磁测量仪，是一种多频大地电磁测量仪，被用于监测火山活动引起的大被用于监测火山活动引起的大地电磁场变化。仪器所测数据地电磁场变化。仪器所测数据经初步处理后，通过卫星送至经初步处理后，通过卫星送至地球物理研究中心进行详细和地球物理研究中心进行详细和精确处理，以便进行最终结果精确处理，以便进行最终结果的解释。的解释。仪器测量原理框图仪器测量原理框图12121 1 磁传感器在地学中的应用磁传感器在地学中的应用 12121 15 5 感应式磁敏传感器测磁原理感应式磁敏传感器测磁原理（一）仪器的基本原

24、理（一）仪器的基本原理仪器是一种多频测量仪器，测量磁场仪器是一种多频测量仪器，测量磁场H H、电场、电场E E和电阻率和电阻率，测量频段测量频段4.88Hz-312.5Hz4.88Hz-312.5Hz。信号的接收、放大、处理由微处。信号的接收、放大、处理由微处理现场自动进行。理现场自动进行。（二）电、磁场微变信号的接收（二）电、磁场微变信号的接收 电场接收传感器是一对氯化镉不极化电极；电场接收传感器是一对氯化镉不极化电极； 磁场信号的接收，在该设备中，磁场信号接收设备装在一磁场信号的接收，在该设备中，磁场信号接收设备装在一个圆柱形塑料外壳中，磁场接收器由接收线圈、校准线圈个圆柱形塑料外壳中，磁

25、场接收器由接收线圈、校准线圈（并做反馈）、坡莫合金铁芯和前置放大器等组成。（并做反馈）、坡莫合金铁芯和前置放大器等组成。 12122 2 光敏传感器在地学中的应用光敏传感器在地学中的应用 光敏传感器在地学中的应用主要是作为测试光敏传感器在地学中的应用主要是作为测试仪器的一个部分发挥着重要作用，它在岩矿测试、仪器的一个部分发挥着重要作用，它在岩矿测试、分析和物性测定实验技术方面应用十分广泛。分析和物性测定实验技术方面应用十分广泛。 现在，人们能够获得微米量级单矿物颗粒和它现在，人们能够获得微米量级单矿物颗粒和它的成分、结构及其在空间的变化规律等各种性质；的成分、结构及其在空间的变化规律等各种性质

26、；还能还能获得获得矿物的微量元素及痕量元素数据，从而矿物的微量元素及痕量元素数据，从而进一步加深对矿物的认识。进一步加深对矿物的认识。12122 2 光敏传感器在地学中的应用光敏传感器在地学中的应用 目前，常用光电传感器及其组成的测试仪目前，常用光电传感器及其组成的测试仪器主要有：红外光谱仪、原子吸收分光光器主要有：红外光谱仪、原子吸收分光光度计、电子探针、激光显微发射光谱仪等度计、电子探针、激光显微发射光谱仪等等，在岩矿分析中它们发挥着重要作用。等，在岩矿分析中它们发挥着重要作用。 红外光谱传感器红外光谱传感器激光显微发射光谱传感器激光显微发射光谱传感器 12122 2 光敏传感器在地学中的

27、应用光敏传感器在地学中的应用 红外分光光度计是一台由光学、电学和机械三红外分光光度计是一台由光学、电学和机械三者结合成的综合体。者结合成的综合体。 其种类虽然繁多，各有自己的特征，但归结起其种类虽然繁多，各有自己的特征，但归结起来不外乎是由光源、单色计、探测器、电子放大等来不外乎是由光源、单色计、探测器、电子放大等装置以及记录装置等五部分组成。装置以及记录装置等五部分组成。 12122 2 光敏传感器在地学中的应用光敏传感器在地学中的应用红外比色高温仪原理框图12122 2 光敏传感器在地学中的应用光敏传感器在地学中的应用（一）激光显微发射光谱和基本概念（一）激光显微发射光谱和基本概念 发射光

28、谱是指构成物质的分子、原子或离子受到发射光谱是指构成物质的分子、原子或离子受到热能、电能或化学能的激发而产生光谱。它是利用热能、电能或化学能的激发而产生光谱。它是利用物质发射的光谱来判断物质组成的一门分析技术。物质发射的光谱来判断物质组成的一门分析技术。 在光谱分析中使用的激发光源可以是火焰、电弧、在光谱分析中使用的激发光源可以是火焰、电弧、电火花。被分析物质在激发光源的作用下，一般都电火花。被分析物质在激发光源的作用下，一般都离解为原子或离子；发射光谱只能确定试样物质的离解为原子或离子；发射光谱只能确定试样物质的元素组成和含量，而不能够给出试样的结构信息。元素组成和含量，而不能够给出试样的结

29、构信息。12122 2 光敏传感器在地学中的应用光敏传感器在地学中的应用 发射光谱分析具有灵敏度高、选择性好、准确度高、发射光谱分析具有灵敏度高、选择性好、准确度高、能同时测定许多元素、分析速度快等许多优点。目前已获能同时测定许多元素、分析速度快等许多优点。目前已获得广泛应用，尤其在地质普查、找矿过程中完成了大量的得广泛应用，尤其在地质普查、找矿过程中完成了大量的分析任务。在冶金、原子能工业普遍应用，已成为广泛采分析任务。在冶金、原子能工业普遍应用，已成为广泛采用的一种分析测试技术。用的一种分析测试技术。 在激光显微光谱分析中，采用激光作为光源。这种新在激光显微光谱分析中，采用激光作为光源。这

30、种新型相干光源的应用，使传统的光学分析技术获得了新的生型相干光源的应用，使传统的光学分析技术获得了新的生命力，给光学以至整个科学技术界带来了极为深远的影响。命力，给光学以至整个科学技术界带来了极为深远的影响。12122 2 光敏传感器在地学中的应用光敏传感器在地学中的应用 （二）激光显微发射光谱仪（二）激光显微发射光谱仪 激光显微发射光谱仪主要有激光器、光学显微激光显微发射光谱仪主要有激光器、光学显微镜、摄谱仪和电源等部分组成。镜、摄谱仪和电源等部分组成。 1 1、激光器能产生一定波长的脉冲激光。目前主要、激光器能产生一定波长的脉冲激光。目前主要采用脉冲式固体激光器，少数用气体激光器和液体采用

31、脉冲式固体激光器，少数用气体激光器和液体激光器。固体激光器由工作物质、光泵、光学共振激光器。固体激光器由工作物质、光泵、光学共振腔和聚光器等部分组成：腔和聚光器等部分组成： （1 1）工作物质、（）工作物质、（2 2）光泵、（）光泵、（3 3）光学共振腔）光学共振腔 （4 4）聚光器、（）聚光器、（5 5）冷却装置）冷却装置12122 2 光敏传感器在地学中的应用光敏传感器在地学中的应用 （二）激光显微发射光谱仪（二）激光显微发射光谱仪 2 2、光学显微镜、光学显微镜 其作用是把激光聚焦于欲分析的试样表面，并其作用是把激光聚焦于欲分析的试样表面，并观察和选择分析位置、试样受激光轰击后的情况。观

32、察和选择分析位置、试样受激光轰击后的情况。 3 3、摄谱仪、摄谱仪 在仪器中，摄谱仪是将激发分光出来的元素光在仪器中，摄谱仪是将激发分光出来的元素光谱摄制成谱图，获取有用信息，实际上起到传感器谱摄制成谱图，获取有用信息，实际上起到传感器作用。因此，摄谱仪就是仪器的传感器部分作用。因此，摄谱仪就是仪器的传感器部分 。12122 2 光敏传感器在地学中的应用光敏传感器在地学中的应用摄谱仪摄谱仪12122 2 光敏传感器在地学中的应用光敏传感器在地学中的应用摄谱仪摄谱仪12122 2 光敏传感器在地学中的应用光敏传感器在地学中的应用摄谱仪摄谱仪12123 3 力敏传感器在地学中的应用力敏传感器在地学

33、中的应用 12123 3 力敏传感器在地学中的应用力敏传感器在地学中的应用 12123 3 力敏传感器在地学中的应用力敏传感器在地学中的应用 12123 3 力敏传感器在地学中的应用力敏传感器在地学中的应用 12123 3 力敏传感器在地学中的应用力敏传感器在地学中的应用 12123 3 力敏传感器在地学中的应用力敏传感器在地学中的应用 变磁通式传感器是一种测量地面振动的地震式传感器。变磁通式传感器是一种测量地面振动的地震式传感器。它的机电转换是借助于线圈相对磁铁往复运动实现的。它的机电转换是借助于线圈相对磁铁往复运动实现的。 （一）基本构成（一）基本构成 变磁通式传感器由永久磁铁、线圈和悬挂

34、线圈的弹簧片变磁通式传感器由永久磁铁、线圈和悬挂线圈的弹簧片组成，感应电压与线圈切割磁通量的变化速度成正比，也组成，感应电压与线圈切割磁通量的变化速度成正比，也就是说，电压与线圈相对于磁铁的运动速度成正比。故而就是说，电压与线圈相对于磁铁的运动速度成正比。故而这种传感器，称为速度传感器。这种传感器，称为速度传感器。12123 3 力敏传感器在地学中的应用力敏传感器在地学中的应用 变磁通式传感器原理变磁通式传感器原理12123 3 力敏传感器在地学中的应用力敏传感器在地学中的应用 （二）工作原理（二）工作原理 对于一个固定状态的电路系统或机械回路系统，对于一个固定状态的电路系统或机械回路系统，常

35、可用基尔霍夫构成它们的微分方程式。如，一个常可用基尔霍夫构成它们的微分方程式。如，一个电感电感L L、电阻、电阻R R、电容、电容C C和电动势和电动势E E串联构成的电路。串联构成的电路。（三）特性分析（三）特性分析 假定传感器外壳和地面一致运动，当惯性质量相假定传感器外壳和地面一致运动，当惯性质量相对于外壳运动时，在线圈两端便产生感应电动势对于外壳运动时，在线圈两端便产生感应电动势E E。 （四）传感器的固有振动（四）传感器的固有振动12123 3 力敏传感器在地学中的应用力敏传感器在地学中的应用 12123 3 力敏传感器在地学中的应用力敏传感器在地学中的应用 12123 3 力敏传感器

36、在地学中的应用力敏传感器在地学中的应用 压电式传感器是一种典型的自发电式传感器。压电式传感器是一种典型的自发电式传感器。它是以某些晶体受力后，在其表面产生电荷的压它是以某些晶体受力后，在其表面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器。电效应为转换原理的传感器。 它可以测量最终能变换为力的那些非电物理它可以测量最终能变换为力的那些非电物理量，例如：力、压力、加速度等量，例如：力、压力、加速度等。 压电式传感器具有使用频带宽，灵敏度高，压电式传感器具有使用频带宽，灵敏度高，信噪比高，结构简单，工作可靠，重量轻等优点。信噪比高，结构简单，工作可靠，重量轻等优点。 12123 3 力敏传感器在地学中的应用

37、力敏传感器在地学中的应用 压电元件是压电式传感的敏感元件，当它受到外力压电元件是压电式传感的敏感元件，当它受到外力作用时，就会在垂直于电轴的表面上产生电荷：在一个作用时，就会在垂直于电轴的表面上产生电荷：在一个表面上聚集正电荷；在另一个表面上聚集等量的负电荷。表面上聚集正电荷；在另一个表面上聚集等量的负电荷。因此，可以把压电式传感器看作是一个静电荷发生器。因此，可以把压电式传感器看作是一个静电荷发生器。 压电传感器输出信号非常微弱，连线电缆的长度、压电传感器输出信号非常微弱，连线电缆的长度、噪声是突出问题，通常输出信号经前置放大器阻抗变换噪声是突出问题，通常输出信号经前置放大器阻抗变换后，采用

38、放大、检波、功放送数据处理或显示。具体电后，采用放大、检波、功放送数据处理或显示。具体电路见压电传感器。路见压电传感器。 12123 3 力敏传感器在地学中的应用力敏传感器在地学中的应用 压电式传感器与测量仪器配合使用的系统框图压电式传感器与测量仪器配合使用的系统框图12123 3 力敏传感器在地学中的应用力敏传感器在地学中的应用 压电式传感器与测量仪器配合使用的设备压电式传感器与测量仪器配合使用的设备12123 3 力敏传感器在地学中的应用力敏传感器在地学中的应用 电阻应变式传感器是把非电物理量（如力、电阻应变式传感器是把非电物理量（如力、压力、位移、加速度等参数）转换为电阻变化的压力、位移

39、、加速度等参数）转换为电阻变化的一种传感器。一种传感器。 它是以电阻应变片为电阻转换元件的传感器，它是以电阻应变片为电阻转换元件的传感器，与相应的测量电路可组成测力、测压、称重、测与相应的测量电路可组成测力、测压、称重、测温等测试系统。温等测试系统。 这类测试系统目前已成为冶金、电力、这类测试系统目前已成为冶金、电力、交通、交通、生物医学及国防等部门进行自动秤重、过程检测生物医学及国防等部门进行自动秤重、过程检测以及实现自动化控制不可缺少的手段之一。以及实现自动化控制不可缺少的手段之一。12123 3 力敏传感器在地学中的应用力敏传感器在地学中的应用 根据弹性元件在传感器中的作用，它基本上分根据弹性元件在传感器中的作用，它基本上分为两种类型：即为两种类型：即弹性敏感元