第6講傳感器及其應(yīng)用

1、l傳感器：能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定傳感器：能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置l傳感器技術(shù)與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成信傳感器技術(shù)與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱之一息產(chǎn)業(yè)的三大支柱之一l美、日、英、法、德和獨(dú)聯(lián)體等國都把傳感美、日、英、法、德和獨(dú)聯(lián)體等國都把傳感器技術(shù)列為國家重點(diǎn)開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)之一器技術(shù)列為國家重點(diǎn)開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)之一l目前世界上從事傳感器研制生產(chǎn)單位目前世界上從事傳感器研制生產(chǎn)單位5000余家。美國、歐洲、俄羅斯各余家。美國、歐洲、俄羅斯各1000余家，余家，日本日本800余家余家(1)TexasIns

2、truments(TI)(2)HP(3)RobertBosch(4)Honeywell(美美)(5)Infineon(美美)(6)SeikoEpson(日日)(7)Freescale(美美)(8)GE-NovaSensor(美美)(9)Omron(日日)(10)AnalogDevices(美美)l6.1傳感器傳感器l6.2傳感器應(yīng)用舉例傳感器應(yīng)用舉例l6.1.1參數(shù)傳感器參數(shù)傳感器l6.1.2半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體傳感器l6.1.3發(fā)電傳感器發(fā)電傳感器l6.1.4光傳感器光傳感器l6.1.5氣體傳感器氣體傳感器l利用傳感元件的一些物理性質(zhì)，把非電量轉(zhuǎn)利用傳感元件的一些物理性質(zhì)，把非電量轉(zhuǎn)換成電路參

3、數(shù)（電阻、電感、電容）的傳感換成電路參數(shù)（電阻、電感、電容）的傳感器稱為參數(shù)傳感器。器稱為參數(shù)傳感器。l參數(shù)傳感器種類很多，本節(jié)介紹典型的有電參數(shù)傳感器種類很多，本節(jié)介紹典型的有電阻應(yīng)變片、熱電阻、電感傳感器和電容傳感阻應(yīng)變片、熱電阻、電感傳感器和電容傳感器器l電阻應(yīng)變片是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外力作用下電阻應(yīng)變片是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外力作用下會發(fā)生微小的機(jī)械變形（稱為應(yīng)變），從而引起材會發(fā)生微小的機(jī)械變形（稱為應(yīng)變），從而引起材料的電阻值發(fā)生變化的應(yīng)變效應(yīng)制成的傳感元件。料的電阻值發(fā)生變化的應(yīng)變效應(yīng)制成的傳感元件。l一般金屬絲應(yīng)變片在其彈性范圍內(nèi)電阻值的變化與一般金屬絲應(yīng)變片在其彈性范圍

4、內(nèi)電阻值的變化與其應(yīng)變間具有很好的線型關(guān)系，即其應(yīng)變間具有很好的線型關(guān)系，即l半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)大，但是受溫度影響大半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)大，但是受溫度影響大，且線性度較差，故應(yīng)用范圍有限。，且線性度較差，故應(yīng)用范圍有限。RlkkRll熱電阻是中低溫區(qū)常用的一種測溫元件。熱熱電阻是中低溫區(qū)常用的一種測溫元件。熱電阻是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫電阻是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度變化的特性來測量溫度的。度變化的特性來測量溫度的。l金屬熱電阻金屬熱電阻鉑電阻鉑電阻Pt10、Pt100，測溫范圍，測溫范圍200600銅電阻銅電阻Cu50、Cu100，測溫范圍，測溫范圍50150l半

5、導(dǎo)體材料制成的測溫電阻元件稱為熱敏電半導(dǎo)體材料制成的測溫電阻元件稱為熱敏電阻阻裝配式熱電阻溫度傳感器裝配式熱電阻溫度傳感器與顯示儀表配套，測量與顯示儀表配套，測量-200600范圍內(nèi)的液體、氣體范圍內(nèi)的液體、氣體介質(zhì)以及固介質(zhì)以及固體表面等的溫度，體表面等的溫度，廣泛用于石油、化工、機(jī)械、廣泛用于石油、化工、機(jī)械、冶金、電力、冶金、電力、輕紡、食品、輕紡、食品、原子能、宇航等工業(yè)部門和科原子能、宇航等工業(yè)部門和科技領(lǐng)域。技領(lǐng)域。裝配式熱電阻通常由感溫元件、安裝固定裝置和接裝配式熱電阻通常由感溫元件、安裝固定裝置和接線盒等主要部件組成。線盒等主要部件組成。裝配式熱電阻裝配式熱電阻鎧裝熱電阻鎧裝熱

6、電阻通常和顯示儀表、記錄儀表、電子計(jì)算機(jī)等配套使通常和顯示儀表、記錄儀表、電子計(jì)算機(jī)等配套使用。直接測量各種生產(chǎn)過程中的用。直接測量各種生產(chǎn)過程中的-200500范圍內(nèi)范圍內(nèi)液體，蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面溫度。液體，蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面溫度。端面熱電阻端面熱電阻適合于測量電廠汽輪機(jī)及電機(jī)軸瓦或其它機(jī)體表面溫度。適合于測量電廠汽輪機(jī)及電機(jī)軸瓦或其它機(jī)體表面溫度。其他還有隔爆、防腐、以及各種特殊用途的熱電阻，其他還有隔爆、防腐、以及各種特殊用途的熱電阻，在此不再一一介紹。在此不再一一介紹。l電感傳感器是利用被測物理量的變化引起電電感傳感器是利用被測物理量的變化引起電感線圈的自感系數(shù)感線圈的

7、自感系數(shù)L或互感系數(shù)或互感系數(shù)M發(fā)生變化，發(fā)生變化，通過測量自感或互感的變化就可以測出被測通過測量自感或互感的變化就可以測出被測量。量。l電感傳感器可測量彎曲和偏移；可測量振蕩電感傳感器可測量彎曲和偏移；可測量振蕩的振幅高度；可控制尺寸的穩(wěn)定性；可控制的振幅高度；可控制尺寸的穩(wěn)定性；可控制定位；可控制對中心率或偏心率。定位；可控制對中心率或偏心率。l電感傳感器還可用作磁敏速度開關(guān)、齒輪齒電感傳感器還可用作磁敏速度開關(guān)、齒輪齒條測速等，該類傳感器廣泛應(yīng)用于紡織、化條測速等，該類傳感器廣泛應(yīng)用于紡織、化纖、機(jī)床、機(jī)械、冶金、機(jī)車汽車等行業(yè)纖、機(jī)床、機(jī)械、冶金、機(jī)車汽車等行業(yè) 有有氣隙型氣隙型和和螺

8、管型螺管型兩種結(jié)構(gòu)。兩種結(jié)構(gòu)。組成：線圈組成：線圈1鐵芯鐵芯2銜鐵銜鐵3圖中點(diǎn)劃線表示磁路，圖中點(diǎn)劃線表示磁路，磁路中空氣隙總長度為磁路中空氣隙總長度為l。(b)變截面式0.5l123x(a)氣隙式單線圈氣隙型傳感器單線圈氣隙型傳感器EUSC1342RR(l- l)/2(l- l)/2由兩個電氣參數(shù)和磁路由兩個電氣參數(shù)和磁路完全相同的線圈組成。完全相同的線圈組成。當(dāng)銜鐵當(dāng)銜鐵3移動時，一個移動時，一個線圈的自感增加，另一線圈的自感增加，另一個線圈的自感減少，形個線圈的自感減少，形成差動形式。成差動形式。差動式自感傳感器的靈敏度比單線圈傳感器提高一倍差動式自感傳感器的靈敏度比單線圈傳感器提高一倍

9、差動式自感傳感器非線性失真小差動式自感傳感器非線性失真小差動變氣隙式自感傳感器結(jié)構(gòu)差動變氣隙式自感傳感器結(jié)構(gòu)2SCELULZLR1R2Z2Z1L1L2RS1RS2USCE交流電橋原理圖交流電橋原理圖有單線圈和差動式兩種結(jié)構(gòu)形式。有單線圈和差動式兩種結(jié)構(gòu)形式。單線圈螺管型傳感器的主要元件為一只螺管線圈和一根單線圈螺管型傳感器的主要元件為一只螺管線圈和一根圓柱形鐵芯。傳感器工作時，因鐵芯在線圈中伸入長度圓柱形鐵芯。傳感器工作時，因鐵芯在線圈中伸入長度的變化，引起螺管線圈自感值的變化。的變化，引起螺管線圈自感值的變化。為提高靈敏度與線性度為提高靈敏度與線性度,常采用差動螺管式自感傳感器。常采用差動螺

10、管式自感傳感器。線圈線圈2lclc2lrxrxl單線圈螺管型傳感器單線圈螺管型傳感器差動螺管式自感傳感器差動螺管式自感傳感器中間膜片在壓差中間膜片在壓差PP1P2的作用下產(chǎn)生位移，的作用下產(chǎn)生位移，通過連桿帶動鐵心運(yùn)動從而將壓力差通過連桿帶動鐵心運(yùn)動從而將壓力差P轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成變壓器的電壓輸出。變壓器的電壓輸出。結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖1差動變壓器差動變壓器2鐵芯鐵芯3連桿連桿4中間膜片中間膜片 l電容式傳感器是將被測量的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的電容式傳感器是將被測量的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的傳感元件，實(shí)質(zhì)上就是一個具有可變參數(shù)的電容器。傳感元件，實(shí)質(zhì)上就是一個具有可變參數(shù)的電容器。l電容式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、

11、動態(tài)響應(yīng)快、易實(shí)現(xiàn)非電容式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)響應(yīng)快、易實(shí)現(xiàn)非接觸測量等優(yōu)點(diǎn)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，它所存在的接觸測量等優(yōu)點(diǎn)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，它所存在的易受干擾和分布電容影響等缺點(diǎn)不斷得以克服，而且易受干擾和分布電容影響等缺點(diǎn)不斷得以克服，而且還開發(fā)出容柵位移傳感器和集成電容式傳感器。還開發(fā)出容柵位移傳感器和集成電容式傳感器。l電容式傳感器廣泛應(yīng)用于壓力、位移、加速度、液位電容式傳感器廣泛應(yīng)用于壓力、位移、加速度、液位、成分含量等測量之中。、成分含量等測量之中。l汽車行業(yè)使用電容式傳感器主要用于安全系統(tǒng)、輪胎汽車行業(yè)使用電容式傳感器主要用于安全系統(tǒng)、輪胎磨損監(jiān)測、慣性剎車燈、前燈水準(zhǔn)測量

12、、安全帶伸縮磨損監(jiān)測、慣性剎車燈、前燈水準(zhǔn)測量、安全帶伸縮、自動門鎖和安全氣囊。、自動門鎖和安全氣囊。 l用兩塊金屬平板作電極可構(gòu)成電容器，間隙用兩塊金屬平板作電極可構(gòu)成電容器，間隙、極、極板相互覆蓋面積板相互覆蓋面積S和介電常數(shù)和介電常數(shù)中的某一項(xiàng)或幾項(xiàng)有中的某一項(xiàng)或幾項(xiàng)有變化時，就改變了電容量變化時，就改變了電容量Cl或或S的變化可以反映線位移或角位移的變化，也的變化可以反映線位移或角位移的變化，也可以間接反映壓力、加速度等的變化可以間接反映壓力、加速度等的變化l的變化則可反映液面高度、材料厚度等的變化。的變化則可反映液面高度、材料厚度等的變化。SSC電容式液位傳感器（液位計(jì)電容式液位傳感

13、器（液位計(jì)/ /料位計(jì)）料位計(jì)）振蕩電路振蕩電路被測物體被測物體感應(yīng)感應(yīng)電極電極被測電容被測電容測量頭構(gòu)成電容器的一個極板，測量頭構(gòu)成電容器的一個極板，另一個極板是物體本身，當(dāng)物體另一個極板是物體本身，當(dāng)物體移向接近開關(guān)時，物體和接近開移向接近開關(guān)時，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化生變化. .接近開關(guān)的檢測物體，接近開關(guān)的檢測物體，并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體。緣的液體或粉狀物體。l半導(dǎo)體壓阻式壓力傳感器半導(dǎo)體壓阻式壓力傳感器lPN結(jié)溫度傳感器結(jié)溫度

14、傳感器l霍爾傳感器霍爾傳感器l半導(dǎo)體材料受到應(yīng)力作用時，其電阻率會發(fā)生變半導(dǎo)體材料受到應(yīng)力作用時，其電阻率會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)?；@種現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。l根據(jù)研究結(jié)果，半導(dǎo)體電阻材料的靈敏系數(shù)比金根據(jù)研究結(jié)果，半導(dǎo)體電阻材料的靈敏系數(shù)比金屬絲的要高屬絲的要高5070倍倍l壓阻式傳感器主要用于測量壓力和加速度等物理壓阻式傳感器主要用于測量壓力和加速度等物理量。量。l壓阻式加速度傳感器由于在汽車工業(yè)中的廣泛應(yīng)壓阻式加速度傳感器由于在汽車工業(yè)中的廣泛應(yīng)用而發(fā)展最快，加速度傳感器主要用于汽車安全用而發(fā)展最快，加速度傳感器主要用于汽車安全氣囊、防抱死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)等安全性能方氣囊、防抱

15、死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)等安全性能方面。面。l壓阻式傳感器優(yōu)點(diǎn)是壓阻式傳感器優(yōu)點(diǎn)是:靈敏度非常高，有靈敏度非常高，有時傳感器的輸出不需放大可直接用于測量；時傳感器的輸出不需放大可直接用于測量；分辨率高，例如測量壓力時可測出分辨率高，例如測量壓力時可測出1020Pa的微壓；的微壓；測量元件的有效面積可測量元件的有效面積可做得很小，故頻率響應(yīng)高；做得很小，故頻率響應(yīng)高；可測量低頻可測量低頻加速度和直線加速度加速度和直線加速度。l缺點(diǎn)：其最大的缺點(diǎn)是溫度誤差大，故需溫缺點(diǎn)：其最大的缺點(diǎn)是溫度誤差大，故需溫度補(bǔ)償或恒溫條件下使用度補(bǔ)償或恒溫條件下使用。壓阻式傳感器模塊的剖面壓阻式傳感器模塊的剖面?zhèn)鞲衅髂K

16、上方的傳感器模塊上方的P/T導(dǎo)入孔導(dǎo)入孔真空腔真空腔擴(kuò)散電阻擴(kuò)散電阻壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖lPN結(jié)溫度傳感器是利用PN結(jié)的結(jié)電壓隨溫度成近似線性變化這一特性，可直接用半導(dǎo)體二極管或?qū)雽?dǎo)體三極管接成二極管(將集電極與基極短接)做成PN結(jié)溫度傳感器。這種傳感器測溫范圍為-50至150，有較好的線性度，尺寸小，響應(yīng)快、靈敏度高、熱時間常數(shù)小的特點(diǎn)，用途較廣。 lAD590是把測溫晶體管元件是把測溫晶體管元件與放大電路、補(bǔ)償及線性化與放大電路、補(bǔ)償及線性化電路均集成在同一塊芯片上電路均集成在同一塊芯片上構(gòu)成的集成溫度傳感器構(gòu)成的集成溫度傳感器lAD590共有共有I、J、K、L、M五檔，其中

17、五檔，其中M檔精度最高檔精度最高，在，在-55+150范圍范圍內(nèi)，非線性誤差為內(nèi)，非線性誤差為0.3。l集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。封裝形式與基本應(yīng)用電路封裝形式與基本應(yīng)用電路溫差測量電路溫差測量電路 Vo=I(R3+R4)=(I1-I2)(R3+R4)=(I1-I2)100mVl霍爾傳感器是將霍爾元件、放大器、溫度補(bǔ)霍爾傳感器是將霍爾元件、放大器、溫度補(bǔ)償器及穩(wěn)壓電路集成在一個芯片上，它基于償器及穩(wěn)壓電路集成在一個芯片上，它基于霍爾磁效應(yīng)，可以將磁場磁通

18、量的變化轉(zhuǎn)化霍爾磁效應(yīng)，可以將磁場磁通量的變化轉(zhuǎn)化成為線性的電壓信號輸出。成為線性的電壓信號輸出。l用霍爾元件可以制成霍爾電流傳感器、霍爾用霍爾元件可以制成霍爾電流傳感器、霍爾電壓傳感器及霍爾功率傳感器電壓傳感器及霍爾功率傳感器l另外，霍爾元件可用于位置及位移檢測，轉(zhuǎn)另外，霍爾元件可用于位置及位移檢測，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角及移動速度檢測等。速、轉(zhuǎn)角及移動速度檢測等?；魻栯娏鱾鞲衅骰魻栯娏鱾鞲衅骰魻栯妷簜鞲衅骰魻栯妷簜鞲衅骰魻桚X輪傳感器霍爾齒輪傳感器霍爾接近開關(guān)霍爾接近開關(guān)l1.磁電式傳感器磁電式傳感器l2.壓電式傳感器壓電式傳感器l3.熱電偶熱電偶l磁電式傳感器簡稱感應(yīng)式傳感器，也稱電動磁電式傳感器簡稱

19、感應(yīng)式傳感器，也稱電動式傳感器。它把被測物理量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)楦惺絺鞲衅?。它把被測物理量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電動勢，是一種機(jī)應(yīng)電動勢，是一種機(jī)-電能量變換型傳感器電能量變換型傳感器，不需要外部供電電源，電路簡單，性能穩(wěn)，不需要外部供電電源，電路簡單，性能穩(wěn)定，輸出阻抗小，又具有一定的頻率響應(yīng)范定，輸出阻抗小，又具有一定的頻率響應(yīng)范圍圍(一般為一般為101000Hz)l適用于振動、轉(zhuǎn)速、扭矩等測量。適用于振動、轉(zhuǎn)速、扭矩等測量。l這種傳感器的尺寸和重量都較大。這種傳感器的尺寸和重量都較大。l感應(yīng)線圈的感應(yīng)電動勢感應(yīng)線圈的感應(yīng)電動勢e為為l磁通變化率與磁場強(qiáng)度、磁阻、線圈運(yùn)動速磁通變化率與磁場強(qiáng)度、磁阻、

20、線圈運(yùn)動速度有關(guān)，改變其中一個因素，都會改變感應(yīng)度有關(guān)，改變其中一個因素，都會改變感應(yīng)電動勢。電動勢。l因此，磁電式傳感器分為動圈式與磁阻式因此，磁電式傳感器分為動圈式與磁阻式dtdWe動圈式傳感器動圈式傳感器測速電機(jī)測速電機(jī)l某些物質(zhì)，如石英，受到外力作用時，不僅某些物質(zhì)，如石英，受到外力作用時，不僅幾何尺寸會發(fā)生變化，而且內(nèi)部會被極化，幾何尺寸會發(fā)生變化，而且內(nèi)部會被極化，表面產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去掉時，又重新回到表面產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去掉時，又重新回到原來的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。原來的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。l相反，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場，相反，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加

21、電場，這些電介質(zhì)也會發(fā)生變形，電場去掉后，電這些電介質(zhì)也會發(fā)生變形，電場去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，或稱為電致伸縮現(xiàn)象。效應(yīng)，或稱為電致伸縮現(xiàn)象。l依據(jù)電介質(zhì)壓電效應(yīng)研制的一類傳感器稱為依據(jù)電介質(zhì)壓電效應(yīng)研制的一類傳感器稱為為壓電傳感器。為壓電傳感器。l該傳感器具有靈敏度高，抗過載及沖擊能力該傳感器具有靈敏度高，抗過載及沖擊能力強(qiáng)，抗干擾性好，操作簡便，體積小、重量強(qiáng)，抗干擾性好，操作簡便，體積小、重量輕、成本低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)輕、成本低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)控制、交通、安全防衛(wèi)等領(lǐng)域?？刂?、交通、安全防衛(wèi)等領(lǐng)域

22、。l壓電式傳感器輸出電信號很微弱，通常應(yīng)把壓電式傳感器輸出電信號很微弱，通常應(yīng)把傳感器信號先輸入到高輸入阻抗的前置放大傳感器信號先輸入到高輸入阻抗的前置放大器中，經(jīng)過阻抗變換后，方可輸入到后續(xù)顯器中，經(jīng)過阻抗變換后，方可輸入到后續(xù)顯示儀表中。示儀表中。壓電式壓電式傳感器傳感器前置前置放大器放大器測量測量儀器儀器流量顯示流量顯示1789輸出信號輸出信號換能器換能器換能器換能器接收接收接收接收發(fā)射發(fā)射發(fā)射發(fā)射壓電式流量計(jì)壓電式流量計(jì)壓電式加速度傳感器結(jié)構(gòu)圖壓電式加速度傳感器結(jié)構(gòu)圖運(yùn)運(yùn)動動方方向向213451 1輸出信號電極輸出信號電極 2 2質(zhì)量塊質(zhì)量塊3 3螺母螺母 4 4壓電陶瓷壓電陶瓷 5

23、5基座基座壓力變送器壓力變送器加速度計(jì)加速度計(jì)力傳感器力傳感器l熱電偶是接觸式溫度傳感器，與溫度顯示儀熱電偶是接觸式溫度傳感器，與溫度顯示儀表配合使用，可測量生產(chǎn)過程中表配合使用，可測量生產(chǎn)過程中-2001800范圍內(nèi)各種液體、氣體、蒸汽介質(zhì)范圍內(nèi)各種液體、氣體、蒸汽介質(zhì)以及固體表面的溫度，其多樣的結(jié)構(gòu)形式能以及固體表面的溫度，其多樣的結(jié)構(gòu)形式能夠適應(yīng)工業(yè)過程各種復(fù)雜環(huán)境的安裝及包括夠適應(yīng)工業(yè)過程各種復(fù)雜環(huán)境的安裝及包括防爆的各種場所的使用。防爆的各種場所的使用。l兩種不同成份的導(dǎo)體，兩端經(jīng)焊接，形成回兩種不同成份的導(dǎo)體，兩端經(jīng)焊接，形成回路，直接測量端叫工作端（熱端）接線端子路，直接測量端叫

24、工作端（熱端）接線端子端叫冷端，當(dāng)熱端和冷端存在溫差時，就會端叫冷端，當(dāng)熱端和冷端存在溫差時，就會在回路里產(chǎn)生熱電流，接上顯示儀表，儀表在回路里產(chǎn)生熱電流，接上顯示儀表，儀表上就會指示所產(chǎn)生的熱電動勢的對應(yīng)溫度值上就會指示所產(chǎn)生的熱電動勢的對應(yīng)溫度值，電動勢隨溫度升高而增長。，電動勢隨溫度升高而增長。l熱電動勢的大小只和熱電偶的材質(zhì)以及兩端熱電動勢的大小只和熱電偶的材質(zhì)以及兩端的溫度有關(guān)，和熱電偶的長短粗細(xì)無關(guān)。的溫度有關(guān)，和熱電偶的長短粗細(xì)無關(guān)。l裝配式熱電偶裝配式熱電偶l鎧裝式熱電偶鎧裝式熱電偶l隔爆式熱電偶隔爆式熱電偶l1.CCD圖象傳感器圖象傳感器l2.熱釋紅外線傳感器熱釋紅外線傳感器

25、l（ChargedCoupledDevice）于年在貝爾試驗(yàn)室研制成功，之后于年在貝爾試驗(yàn)室研制成功，之后由日商等公司開始量產(chǎn)，其發(fā)展歷程已經(jīng)有由日商等公司開始量產(chǎn)，其發(fā)展歷程已經(jīng)有多年。多年。l又可分為線型（又可分為線型（Linear）與面型（）與面型（Area）兩種，線型應(yīng)用于影像掃瞄器及傳）兩種，線型應(yīng)用于影像掃瞄器及傳真機(jī)上，而面型主要應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、攝錄真機(jī)上，而面型主要應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、攝錄影機(jī)、監(jiān)視攝影機(jī)等多項(xiàng)影像輸入產(chǎn)品上。影機(jī)、監(jiān)視攝影機(jī)等多項(xiàng)影像輸入產(chǎn)品上。P型Si耗盡區(qū)電荷轉(zhuǎn)移方向U1U2U3輸出柵輸入柵輸入二極管輸出二極管 SiO2金屬Ug氧化物SiO2溝阻耗盡區(qū)(勢阱)

26、襯底少數(shù)載流子PSi勢阱信號電荷表面勢(a)(b)線型CCD圖像傳感器（a） 單行結(jié)構(gòu)； （b） 雙行結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)移柵光敏單元移位寄存器輸出(a)轉(zhuǎn)移柵光敏單元輸出(b)移位寄存器1移位寄存器2用于傳真機(jī)、光學(xué)用于傳真機(jī)、光學(xué)OCR設(shè)備的設(shè)備的2048象素線性象素線性CCD芯片芯片TCD102D輸出移位寄存器輸出垂直轉(zhuǎn)移寄存器光敏單元轉(zhuǎn)移控制柵SONY ICX408AL CCD圖像傳感器CCD傳感器中每一行中每一個象素的電荷數(shù)據(jù)都會依次傳送到傳感器中每一行中每一個象素的電荷數(shù)據(jù)都會依次傳送到下一個象素中，由最底端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大下一個象素中，由最底端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大

27、器進(jìn)行放大輸出；而在器進(jìn)行放大輸出；而在CMOS傳感器中，每個象素都會鄰接一傳感器中，每個象素都會鄰接一個放大器及個放大器及A/D轉(zhuǎn)換電路，用類似內(nèi)存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。轉(zhuǎn)換電路，用類似內(nèi)存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。從左到右分別的Canon EOS-1Ds 1100萬像素的CMOS傳感器，EOS-1D使用的400萬像素CCD傳感器和Canon EOS-D60使用的600萬像素CMOS傳感器Canon EOS-1DsII1670萬像素全畫幅CMOS圖像傳感器l熱釋電紅外線傳感器是熱釋電紅外線傳感器是20世紀(jì)世紀(jì)80年代發(fā)展起來年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測元件。它是根據(jù)熱釋電的一種新型高靈敏度

28、探測元件。它是根據(jù)熱釋電效應(yīng)制成的，即電石、效應(yīng)制成的，即電石、水晶、酒石酸鉀鈉、鈦水晶、酒石酸鉀鈉、鈦酸鋇等晶體受熱產(chǎn)生溫度變化時，其原子排列將酸鋇等晶體受熱產(chǎn)生溫度變化時，其原子排列將發(fā)生變化，晶體自然極化，發(fā)生變化，晶體自然極化，在其兩表面產(chǎn)生電在其兩表面產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。將這個電壓信號加以荷的現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。將這個電壓信號加以放大，便可驅(qū)動各種控制電路，如作電源開關(guān)控放大，便可驅(qū)動各種控制電路，如作電源開關(guān)控制、防盜防火報警、自動覽測等。制、防盜防火報警、自動覽測等。l人體輻射的紅外線中心波長為人體輻射的紅外線中心波長為910-um，而探測，而探測元件的波長靈敏度在元件

29、的波長靈敏度在0.220-um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。選擇合適的濾光鏡片，使這個濾光片可通過光不變。選擇合適的濾光鏡片，使這個濾光片可通過光的波長范圍為的波長范圍為710-um，正好適合于人體紅外輻，正好適合于人體紅外輻射的探測，對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，射的探測，對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，形成一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。形成一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。無線紅外探測器無線紅外探測器有線紅外探測器有線紅外探測器l氣敏傳感器是用來檢測氣體類別、濃度和成氣敏傳感器是用來檢測氣體類別、濃度和成分的傳感器。分的傳感器。l能實(shí)現(xiàn)氣能實(shí)現(xiàn)氣-電轉(zhuǎn)換的傳感

30、器種類很多，按構(gòu)電轉(zhuǎn)換的傳感器種類很多，按構(gòu)成氣敏傳感器材料可分為半導(dǎo)體和非半導(dǎo)體成氣敏傳感器材料可分為半導(dǎo)體和非半導(dǎo)體兩大類。目前實(shí)際使用最多的是半導(dǎo)體氣敏兩大類。目前實(shí)際使用最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器。傳感器。l半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用氣體在半導(dǎo)體表面半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化和還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件阻值變化而的氧化和還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件阻值變化而制成的。制成的。l由于加熱方式一般有直熱式和旁熱式兩種，由于加熱方式一般有直熱式和旁熱式兩種，因而形成了直熱式和旁熱式氣敏元件。因而形成了直熱式和旁熱式氣敏元件。直熱式氣敏器件結(jié)構(gòu)及符號直熱式氣敏器件結(jié)構(gòu)及符號1234SnO2燒結(jié)體燒

31、結(jié)體加熱極兼電極加熱極兼電極(a)結(jié)構(gòu)4321(b)符號電極電極加熱器加熱器瓷絕緣管瓷絕緣管旁熱式氣敏器件結(jié)構(gòu)及符號旁熱式氣敏器件結(jié)構(gòu)及符號SnO2燒結(jié)體燒結(jié)體123456（a）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)（b）符號）符號下圖是設(shè)有串聯(lián)蜂鳴器的應(yīng)用電路。隨著環(huán)境中可燃性下圖是設(shè)有串聯(lián)蜂鳴器的應(yīng)用電路。隨著環(huán)境中可燃性氣體濃度的增加，氣敏元件的阻值下降到一定值后，流氣體濃度的增加，氣敏元件的阻值下降到一定值后，流入蜂鳴器的電流，足以推動其工作而發(fā)出報警信號。入蜂鳴器的電流，足以推動其工作而發(fā)出報警信號。220VBZ氖管氖管家用可燃性氣體報警器電路家用可燃性氣體報警器電路氣敏傳感器氣敏傳感器蜂鳴器蜂鳴器BRl6.2

32、.1電子秤電子秤l6.2.2溫度檢測溫度檢測l6.2.3遠(yuǎn)距離抄表系統(tǒng)遠(yuǎn)距離抄表系統(tǒng)l6.2.4煙霧報警器煙霧報警器l6.2.5紅外線傳感器紅外線傳感器l電子秤是測定器物、材料、商品等質(zhì)量的裝電子秤是測定器物、材料、商品等質(zhì)量的裝置，其結(jié)構(gòu)多樣，功能齊全，且易于實(shí)現(xiàn)數(shù)置，其結(jié)構(gòu)多樣，功能齊全，且易于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。故應(yīng)用廣泛，已基本取代了傳統(tǒng)的據(jù)通信。故應(yīng)用廣泛，已基本取代了傳統(tǒng)的衡器。其典型的結(jié)構(gòu)框圖如下衡器。其典型的結(jié)構(gòu)框圖如下傳感器傳感器測量測量電路電路模擬模擬放大放大A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換CPU處理器處理器顯示器顯示器鍵盤鍵盤電源電源雙端絞支稱重傳感器雙端絞支稱重傳感器橋式稱重傳感器橋式稱重傳感

33、器輪輻式稱重傳感器輪輻式稱重傳感器懸臂樑式稱重傳感器懸臂樑式稱重傳感器柱式稱重傳感器柱式稱重傳感器S型拉壓式稱重傳感器型拉壓式稱重傳感器1R3R2R4R橋式測量電路橋式測量電路模擬放大電路模擬放大電路到到A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器CPU數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)輸入及控制單元輸入及控制單元數(shù)字顯示單元數(shù)字顯示單元電子吊秤電子吊秤電子記重秤電子記重秤電子皮帶秤電子皮帶秤電子地上衡電子地上衡汽車衡汽車衡l光學(xué)高溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì)是非接觸式測量高溫的儀表，當(dāng)被測量的溫度高於熱電偶所能使用的范圍，以及熱電偶不可能裝置或不適宜裝置的場所，用光學(xué)高溫計(jì)一般可以滿足這個要求。 它廣泛地用來測量冶練、澆鑄

34、、軋鋼、玻璃熔窖、鍛打、熱處理等溫度，是冶金、化工和機(jī)械等工業(yè)生產(chǎn)過程中不可缺少的溫度測量儀表之一 光學(xué)高溫計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)光學(xué)高溫計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)產(chǎn)品型號產(chǎn)品型號測量范圍測量范圍量程量程允許基本誤差允許基本誤差附注附注WGG2-2017002000700150080090033800以下僅作以下僅作參考參考9001500221200200030WGG2-3231200320012002000301800320080l輻射高溫計(jì)是非接觸式簡易輻射測溫儀表，輻射高溫計(jì)是非接觸式簡易輻射測溫儀表，它是根據(jù)物體的熱輻射效應(yīng)原理來測量物體它是根據(jù)物體的熱輻射效應(yīng)原理來測量物體表面溫度的。表面溫度的。輕型成

35、套產(chǎn)品輕型成套產(chǎn)品重型成套產(chǎn)品重型成套產(chǎn)品l熱電偶測溫優(yōu)點(diǎn)熱電偶測溫優(yōu)點(diǎn)測量精度高測量精度高測量范圍廣測量范圍廣構(gòu)造簡單，使用方便構(gòu)造簡單，使用方便便攜式熱電偶測溫儀便攜式熱電偶測溫儀l自動平衡式顯示儀表是利用補(bǔ)償原理進(jìn)行測量的自動平衡式顯示儀表是利用補(bǔ)償原理進(jìn)行測量的自動電子儀表。它與熱電偶、熱電阻等變送器配自動電子儀表。它與熱電偶、熱電阻等變送器配套，可以來測量、記錄和控制溫度，也可用來連套，可以來測量、記錄和控制溫度，也可用來連續(xù)測量電流、電壓和電阻以及能轉(zhuǎn)換成電壓和電續(xù)測量電流、電壓和電阻以及能轉(zhuǎn)換成電壓和電阻的其它物理量。它具有動作迅速、精確度高（阻的其它物理量。它具有動作迅速、精確

36、度高（一般為一般為0.5級），不僅能指示，而且可以連續(xù)記錄級），不僅能指示，而且可以連續(xù)記錄被測參數(shù)，若加上一些附加裝置還可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)指被測參數(shù)，若加上一些附加裝置還可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)指示、記錄、報警、調(diào)節(jié)等功能，以及適應(yīng)性強(qiáng)等示、記錄、報警、調(diào)節(jié)等功能，以及適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。l它一般由測量線路、電子放大器、可逆電機(jī)它一般由測量線路、電子放大器、可逆電機(jī)、同步電機(jī)、指示和記錄機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等、同步電機(jī)、指示和記錄機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等幾個主要部件組成。測量線路（橋路）接受幾個主要部件組成。測量線路（橋路）接受來自測量元件的信號，根據(jù)平衡原理，按信來自測量元件的信號，根據(jù)平衡原理，按信號的大小操縱可逆電機(jī)，

37、可逆電機(jī)一方面帶號的大小操縱可逆電機(jī)，可逆電機(jī)一方面帶動測量線路中的，平衡機(jī)構(gòu)使測量橋路重新動測量線路中的，平衡機(jī)構(gòu)使測量橋路重新平衡；一方面則帶動指示和記錄機(jī)構(gòu)，以顯平衡；一方面則帶動指示和記錄機(jī)構(gòu)，以顯示和記錄備被測溫度或其它參數(shù)。示和記錄備被測溫度或其它參數(shù)。l水、電、氣遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)，計(jì)量技術(shù)、自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理的完美結(jié)合，解決了工人上門抄表的繁雜勞動，節(jié)省了人工，提高了管理部門的工作效率 l水、電、氣表遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)由脈沖式水、電、氣表、數(shù)據(jù)采集器、大樓集中器、區(qū)域集中器、手持抄表器、管理微機(jī)等組成 l抄表：通過小區(qū)聯(lián)網(wǎng)，管理微機(jī)既可通過專線或電抄表：通過小區(qū)聯(lián)網(wǎng)

38、，管理微機(jī)既可通過專線或電話網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程抄錄水、電、氣表的讀數(shù)并記錄故障情話網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程抄錄水、電、氣表的讀數(shù)并記錄故障情況，亦可通過手持抄表器現(xiàn)場抄錄單個或幾個采集況，亦可通過手持抄表器現(xiàn)場抄錄單個或幾個采集終端的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)低成本的抄表系統(tǒng)終端的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)低成本的抄表系統(tǒng)l報警：可對用戶表傳感器斷線、短路及采集終端通報警：可對用戶表傳感器斷線、短路及采集終端通訊中斷、電池欠壓等故障進(jìn)行報警，并通過電話網(wǎng)訊中斷、電池欠壓等故障進(jìn)行報警，并通過電話網(wǎng)絡(luò)自動抄錄報警信息絡(luò)自動抄錄報警信息l查詢：管理微機(jī)通過專門的軟件能讀出小區(qū)內(nèi)任何查詢：管理微機(jī)通過專門的軟件能讀出小區(qū)內(nèi)任何一水、電、氣表的實(shí)時讀數(shù)以及任一采集終端當(dāng)前一水、電、氣表的實(shí)時讀數(shù)以及任一采集終端當(dāng)前的工作狀態(tài)，還可查詢歷史數(shù)據(jù)及故障情況等的工作狀態(tài)，還可查詢歷史數(shù)據(jù)及故障情況等電子式單相多費(fèi)率電能表電子式三相多費(fèi)率電能表l光電式煙霧傳感器光電式煙