傳感器與檢測(cè)技術(shù)教案

1、緒論教學(xué)基本要求學(xué)會(huì)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)。掌握各類傳感器的基本特性和工作原理、典型測(cè)量電路。了解各類傳感器的典型應(yīng)用。傳感器處于研究對(duì)象與測(cè)試系統(tǒng)的接口位置,即檢測(cè)與控制系統(tǒng)之首。因此，傳感器成為感知、獲取與檢測(cè)信息的窗口，一切科學(xué)研究與自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程要獲取的信息，都要通過(guò)傳感器獲取并通過(guò)它轉(zhuǎn)換為容易傳輸與處理的電信號(hào)。所以，80年代以來(lái)，世界各國(guó)都將傳感器技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展的高技術(shù)，倍受重視。傳感器技術(shù)是材料學(xué)、力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、微電子學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、精密機(jī)械、仿生學(xué)、測(cè)量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、乃至系統(tǒng)科學(xué)、人工智能、自動(dòng)化技術(shù)等眾多學(xué)科相互交叉的綜合性高新技術(shù)

2、密集型前沿技術(shù)，廣泛應(yīng)用于航空航天、兵器、信息產(chǎn)業(yè)、機(jī)械、電力、能源、交通、冶金、石油、建筑、郵電、生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)保、材料、災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)防、農(nóng)林漁業(yè)、食品、煙酒制造、建筑、汽車、艦船、機(jī)器人、家電、公共安全等領(lǐng)域。 傳感器技術(shù)與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成信息科學(xué)技術(shù)的三大支柱。21世紀(jì)是人類全面進(jìn)入信息電子化的時(shí)代，隨著人類探知領(lǐng)域和空間的拓展，使得人們需要獲得的自然信息的種類日益增加，需要信息傳遞的速度加快，信息處理能力增強(qiáng)，因此要求與此相對(duì)應(yīng)的信息獲取技術(shù)即傳感技術(shù)必須跟上信息化發(fā)展的需要。自動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)控制系統(tǒng)在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)線流程。通

3、常建立24小時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 石化企業(yè)輸油管道、儲(chǔ)油罐等壓力容器的破損和泄露檢測(cè)。圖示為汽車出廠檢驗(yàn)原理框圖，測(cè)量參數(shù)包括潤(rùn)滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等。通過(guò)對(duì)抽樣汽車的測(cè)試，工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。汽車與傳感器 高級(jí)轎車需要用傳感器對(duì)溫度、壓力、位置、距離、轉(zhuǎn)速、加速度、濕度、電磁、光電、振動(dòng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的測(cè)量，一般需要301 00種傳感器。3、傳感器與家用電器自動(dòng)電飯鍋、吸塵器、空調(diào)器、電子熱水器、風(fēng)干器、電熨斗、電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、照相機(jī)、電冰箱、電視機(jī)、錄像機(jī)、家庭影院全自動(dòng)洗衣機(jī)中的傳感器：衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳感器，水溫傳感器，水質(zhì)傳感器，透光率光傳感器(洗凈

4、度) 液位傳感器，電阻傳感器(衣物烘干檢測(cè))。樓宇控制與安全防護(hù)為使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)境，并能保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和管理的智能化。在樓宇中應(yīng)用了許多測(cè)試技術(shù)，如闖入監(jiān)測(cè)、空氣監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、電梯運(yùn)行狀況。圖示為某公司樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、安全監(jiān)測(cè)、照明控制、空調(diào)控制、停車管理、水/廢水管理和電梯監(jiān)控。傳感器在機(jī)器人上的應(yīng)用機(jī)械手、機(jī)器人中的傳感器 轉(zhuǎn)動(dòng)/移動(dòng)位置傳感器、力傳感器、視覺(jué)傳感器、聽(tīng)覺(jué)傳感器、接近距離傳感器、觸覺(jué)傳感器、熱覺(jué)傳感器、嗅覺(jué)傳感器。 AGV自動(dòng)送貨車 超聲波測(cè)距傳感器、判斷建筑物內(nèi)人和物所在位置；紅外線色彩傳感器運(yùn)動(dòng)軌跡和AGV

5、小車位置識(shí)別；條形碼傳感器，貨品識(shí)別。2003年9月，全球現(xiàn)場(chǎng)直播埃與金字塔世界最古老石棺的考古挖掘進(jìn)程，可能揭開(kāi)古埃與金字塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)之謎。一個(gè)小機(jī)器人通過(guò)了埃與最大的金字塔內(nèi)一條狹窄的通道，試圖揭開(kāi)4600年前的秘密。它的探秘之行以發(fā)現(xiàn)了又一道封閉的石門(mén)而告終。 傳感器在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用對(duì)人體的健康狀況進(jìn)行診斷需要進(jìn)行多種生理參數(shù)的測(cè)量。 國(guó)內(nèi)已經(jīng)成功地開(kāi)發(fā)出了用于測(cè)量近紅外組織血氧參數(shù)的檢測(cè)儀器。人類基因組計(jì)劃的研究也大大促進(jìn)了對(duì)酶、免疫、微生物、細(xì)胞、DNA、RNA、蛋白質(zhì)、嗅覺(jué)、味覺(jué)和體液組份以與血?dú)?、血壓、血流量、脈搏等傳感器的研究。 7、傳感器與環(huán)境保護(hù)保護(hù)環(huán)境和生態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)可持

6、續(xù)發(fā)展，必須進(jìn)行大氣監(jiān)測(cè)和江河湖海水質(zhì)檢測(cè)，需要大量用于污水流量、PH值、電導(dǎo)、濁度、COD、BOD、TP、TN、礦物油、氰化物、氨氮、總氮、總磷、金屬離子濃度特別是重金屬離子濃度以與風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、工業(yè)粉塵、煙塵、煙氣、SO2、NO、O3、CO等參數(shù)測(cè)量的傳感器，這些傳感器中大多數(shù)亟待開(kāi)發(fā)。 軍事領(lǐng)域先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)總是最先被應(yīng)用于戰(zhàn)爭(zhēng)。以坦克、飛機(jī)、軍艦為標(biāo)志的作戰(zhàn)平臺(tái)是傳統(tǒng)的主戰(zhàn)兵器，各類傳感器不過(guò)是配屬的保障設(shè)施。而當(dāng)前由信息技術(shù)發(fā)展推動(dòng)的軍事革命把重點(diǎn)從作戰(zhàn)平臺(tái)轉(zhuǎn)向如何觀察戰(zhàn)場(chǎng)、怎樣傳遞所觀察到的戰(zhàn)場(chǎng)情況、怎樣運(yùn)用那些性能優(yōu)越的精確武器的問(wèn)題上來(lái)，從重視軍艦、坦克和飛機(jī)轉(zhuǎn)為重視

7、信息獲取技術(shù)和信息獲取裝置的作用，傳感器、通信以與精確制導(dǎo)武器等已在戰(zhàn)爭(zhēng)中至關(guān)重要的作用。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，伊拉克在科威特戰(zhàn)區(qū)部署了4280輛坦克，多國(guó)部隊(duì)只有3800輛坦克。但結(jié)果是伊拉克的坦克89被毀，而多國(guó)部隊(duì)的坦克僅損失20輛。這種懸殊的損毀比，正是由于雙方信息優(yōu)勢(shì)與精確制導(dǎo)武器方面的明顯差距造成的。由近期的幾場(chǎng)高技術(shù)條件下的局部戰(zhàn)爭(zhēng)可以看到，隨著新軍事革命浪潮的到來(lái)，高度信息化的武器平臺(tái)已經(jīng)開(kāi)始發(fā)揮戰(zhàn)場(chǎng)主導(dǎo)作用。數(shù)字化戰(zhàn)爭(zhēng)需要利用全方位、多手段的傳感器系統(tǒng)感知和收集戰(zhàn)場(chǎng)各種信息，對(duì)這些信息進(jìn)行判讀、分析、綜合與管理，實(shí)現(xiàn)“傳感器-控制器-武器”一體化。戰(zhàn)場(chǎng)生物傳感器不但能準(zhǔn)確識(shí)別各種生化戰(zhàn)

8、劑，而且可與計(jì)算機(jī)配合，與時(shí)提出最佳防護(hù)和治療方案，還可通過(guò)測(cè)定炸藥、火箭推進(jìn)劑的降解情況來(lái)發(fā)現(xiàn)敵人庫(kù)存彈藥的數(shù)量和位置，成為偵察的有效手段。 在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中，新一代精確化和智能化的常規(guī)武器和電子武器可能在實(shí)質(zhì)上取代核武器的位置。智能武器把巨大的殺傷力和極高的精確性相結(jié)合，將會(huì)使軍事機(jī)構(gòu)思考未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的方式發(fā)生革命。 高技術(shù)常規(guī)武器成為比核武器更可靠的手段，打了不用管的制導(dǎo)炮彈能像導(dǎo)彈那樣捕捉和跟蹤目標(biāo)，射程遠(yuǎn)，威力大，價(jià)格低，命中率高，具有子母彈的打擊能力，以與破甲彈、動(dòng)能彈的攻擊方式。 10、傳感器與農(nóng)業(yè)21世紀(jì)的農(nóng)業(yè)將是知識(shí)密集、技術(shù)密集的產(chǎn)業(yè)，設(shè)施農(nóng)業(yè)可以有效提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益和增強(qiáng)抗災(zāi)能力

9、，借助溫室與其配套裝置來(lái)調(diào)節(jié)和控制作物生產(chǎn)環(huán)境條件，擺脫自然制約，以達(dá)到高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)。信息獲取手段是實(shí)現(xiàn)高水平設(shè)施農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，設(shè)施農(nóng)業(yè)用傳感器的品種較多，主要用于溫度、濕度、土壤干燥度、CO2、光照度、土壤養(yǎng)分等參數(shù)的測(cè)量。信息獲取技術(shù)還在農(nóng)田和果園生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生物學(xué)研究、農(nóng)藥殘留量檢測(cè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。第一章 檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ) 1. 傳感器的定義傳感器是指能感受規(guī)定的被測(cè)量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。所以傳感器又稱為敏感元件、檢測(cè)器件、轉(zhuǎn)換器件等。傳感器的輸出量通常是電信號(hào)，它便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等。電信號(hào)有很多形式，如電壓、電流、電容、電阻等，輸出信號(hào)的形

10、式通常由傳感器的原理確定。如在電子技術(shù)中的熱敏元件、磁敏元件、光敏元件與氣敏元件，在機(jī)械測(cè)量中的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置，在超聲波技術(shù)中的壓電式換能器等都可以統(tǒng)稱為傳感器。傳感器的基本組成 傳感器的基本功能是檢測(cè)信號(hào)和進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，因此傳感器通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成。 傳感器的分類 一般情況下，對(duì)某一物理量的測(cè)量可以使用不同的傳感器，而同一傳感器又往往可以測(cè)量不同的多種物理量。所以，傳感器從不同的角度有許多分類方法。目前一般采用兩種分類方法：一種是按被測(cè)參數(shù)分類，如對(duì)溫度、壓力、位移、速度等的測(cè)量，相應(yīng)的有溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、速度傳感器等；另一種是按傳感器的工作原理分類。按檢測(cè)對(duì)

11、象：溫度、壓力、位移等。按傳感器原理或反應(yīng)效應(yīng)：光電、壓電、熱阻等。按傳感器材料分類：半導(dǎo)體，有機(jī)、無(wú)機(jī)材料，生物材料。按應(yīng)用領(lǐng)域：化工、紡織、電力、交通等。按輸出信號(hào)形式：模擬和數(shù)字。2.2傳感器的基本特性在檢測(cè)控制系統(tǒng)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，需要對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制，而要達(dá)到比較優(yōu)良的控制性能，則必須要求傳感器能夠感測(cè)被測(cè)量的變化并且不失真地將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電量，這種要求主要取決于傳感器的基本特性。傳感器的基本特性主要分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。一靜態(tài)特性：是指?jìng)鞲衅鞯妮斎霝椴浑S時(shí)間變化的恒定信號(hào)或緩慢變化時(shí)，傳感器的輸出與輸入之間的關(guān)系。傳感器的靜態(tài)特性可以用代數(shù)方程和其特性指標(biāo)來(lái)描述。數(shù)學(xué)描述：

12、如果不考慮遲滯與蠕變效應(yīng)，其靜態(tài)特性可用下列代數(shù)方程來(lái)表示：蠕變：固體材料在保持 HYPERLINK t _blank 應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加的現(xiàn)象。式中 決定特性曲線的形狀和位置的系數(shù)，一般通過(guò)傳感器的校準(zhǔn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)曲線擬合求得，可正可負(fù)。理想線性情況下：傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)主要是通過(guò)校準(zhǔn)試驗(yàn)來(lái)獲取的。所謂校準(zhǔn)試驗(yàn)，就是在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，利用一定等級(jí)的校準(zhǔn)設(shè)備，給傳感器加上標(biāo)準(zhǔn)的輸入量而測(cè)出其相應(yīng)的輸出量，如此進(jìn)行反復(fù)測(cè)試，得到輸出-輸入數(shù)據(jù)一般用表列出或曲線畫(huà)出。2. 特性指標(biāo)：主要包括線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、分辨力、漂移、穩(wěn)定性、閾值等。(1)線性度：反應(yīng)傳感器輸

13、出量與輸入量之間數(shù)量關(guān)系的線性程度，指?jìng)鞲衅鬏敵隽颗c輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。定義為在全量程范圍內(nèi)實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值max 與滿量程輸出值之比。線性度也稱為非線性誤差，用 表示即： (2)靈敏度：靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個(gè)重要指標(biāo)，其定義為輸出量的增量y與引起該增量的相應(yīng)輸入量增量x之比。用S表示靈敏度，即，它表示單位輸入量的變化所引起傳感器輸出量的變化，顯然，靈敏度S值越大，表示傳感器越靈敏，如下圖所示。對(duì)線性傳感器：S是一個(gè)常數(shù)，對(duì)非線性傳感器，S是個(gè)變量，表示某一工作點(diǎn)的靈敏度。(3)遲滯：傳感器在輸入量由小到大(正行程)與輸入量由大到小(反行程)

14、變化期間其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象稱為遲滯，如圖所示。對(duì)于同一大小的輸入信號(hào)，傳感器的正反行程輸出信號(hào)大小不相等，這個(gè)差值稱為遲滯差值。遲滯誤差: 傳感器在全量程范圍內(nèi)最大的遲滯差值與滿量程輸出值之比，用表示，即 產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象的主要原因是由于傳感器敏感元件材料的物理性質(zhì)和機(jī)械零部件的缺陷所造成的。例如彈性敏感元件彈性滯后、運(yùn)動(dòng)部件摩擦、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙、緊固件松動(dòng)等。遲滯誤差又稱為回差或變差。(4)重復(fù)性：重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐环较蜃魅砍踢B續(xù)多次變化時(shí)，所得特性曲線不一致的程度，如圖所示。重復(fù)性誤差：屬于隨機(jī)誤差，常用標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，也可用正反行程中最大重復(fù)差值計(jì)算。即：（1）或（2）

15、公式（1）中 分別求出全部校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與其相應(yīng)行程的標(biāo)準(zhǔn)偏差，然后計(jì)算。前的系數(shù)取2時(shí)，誤差完全依正態(tài)分布，置信率95%；取3時(shí)置信率99.73%(5)分辨力：用來(lái)表示傳感器或儀表裝置能夠檢測(cè)被測(cè)量最小變化量的能力，通常以最小量程的單位值表示。當(dāng)被測(cè)量變化值小于分辨力時(shí)，傳感器無(wú)反應(yīng)。(6)漂移：傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時(shí)間變化，此現(xiàn)象稱為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個(gè)方面：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周圍環(huán)境(如溫度、濕度等)。最常見(jiàn)的漂移是溫度漂移，即周圍環(huán)境溫度變化而引起輸出量的變化，溫度漂移主要表現(xiàn)為溫度零點(diǎn)漂移和溫度靈敏度漂移。溫度漂移通常用傳感器工作環(huán)境溫度偏

16、離標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度(一般為20)時(shí)的輸出值的變化量與溫度變化量之比()來(lái)表示，即 式中 t工作環(huán)境溫度t與偏離標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度之差，即；傳感器在環(huán)境溫度t時(shí)的輸出；傳感器在環(huán)境溫度時(shí)的輸出。(7)穩(wěn)定性: 傳感器在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)仍保持其性能的能力，在室溫條件下，經(jīng)過(guò)規(guī)定的時(shí)間間隔后，傳感器的輸出與起始標(biāo)定時(shí)的輸出之間的差異。(8)閾值：傳感器產(chǎn)生可測(cè)輸出變化量時(shí)的最小被測(cè)輸入量值。二. 動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鞯妮斎霝殡S時(shí)間變化的信號(hào)時(shí)，傳感器的輸出與輸入之間的關(guān)系。傳感器的動(dòng)態(tài)特性可通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)來(lái)描述。在實(shí)際檢測(cè)中大量的被測(cè)量是隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)信號(hào)，傳感器的輸出不僅需要能精確測(cè)量

17、被測(cè)量的大小，而且能顯示被測(cè)量隨時(shí)間變化的規(guī)律。評(píng)價(jià)一個(gè)傳感器的優(yōu)劣，須從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩方面的特性來(lái)衡量。1. 動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的描述：由于被測(cè)量是隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)信號(hào)，用線性常系數(shù)微分方程來(lái)描述傳感器輸出量與輸入量的動(dòng)態(tài)關(guān)系： （2-1）式中與傳感器的結(jié)構(gòu)特性有關(guān)的常系數(shù)，對(duì)于常見(jiàn)的傳感器，其動(dòng)態(tài)模型通?？捎昧汶A、一階、二階的常微分方程來(lái)描述，分別稱為零階系統(tǒng)、一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)。零階系統(tǒng)：當(dāng)式（2-1）中除了外，其他系數(shù)均為零，則，即 ，傳感器靜態(tài)靈敏度或放大系數(shù)，系統(tǒng)為零階系統(tǒng)。一階系統(tǒng)：當(dāng)式（2-1）中除了外，其他系數(shù)均為零，則即為 ，系統(tǒng)為一階系統(tǒng)或慣性系統(tǒng)。時(shí)間常數(shù)， 靜態(tài)靈敏度。不帶套

18、管熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)可看作一介系統(tǒng)。 二階系統(tǒng)：二階系統(tǒng)的微分方程：，改寫(xiě)為：阻尼比，靜態(tài)靈敏度，系統(tǒng)的固有頻率。二階系統(tǒng)分為兩種情況：二階慣性系統(tǒng)（特征方程為兩個(gè)負(fù)實(shí)根）和二階振蕩系統(tǒng)（特征方程為一對(duì)帶實(shí)部的共軛復(fù)根）。如帶有套管熱電偶、RLC振蕩電路均可看作二階系統(tǒng)。用微分方程作為傳感器的數(shù)學(xué)模型的優(yōu)點(diǎn)是：通過(guò)求解微分方程容易分清暫態(tài)分量和穩(wěn)態(tài)分量。求解微分方程很麻煩，通常用傳遞函數(shù)來(lái)研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性。動(dòng)態(tài)特性的主要指標(biāo)：研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性有時(shí)需要從時(shí)域?qū)鞲衅鞯捻憫?yīng)和過(guò)度過(guò)程進(jìn)行分析，在進(jìn)行時(shí)域分析時(shí)常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和脈沖信號(hào)。時(shí)域單位階躍響應(yīng)性能指標(biāo)和頻域頻率特性性能指標(biāo)

19、。單位階躍響應(yīng)性能指標(biāo)二階傳感器：二階傳感器的單位階躍響應(yīng)在很大程度上取決于阻尼比和固有頻率。 由傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)決定，它即為等幅振蕩的頻率，越高，傳感器的響應(yīng)越快。如圖1所示為衰減振蕩的二階傳感器輸出的單位階躍響應(yīng)曲線，單位階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)主要有： 二階傳感器的單位階躍響應(yīng)曲線峰值時(shí)間振蕩峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間；最大超調(diào)量響應(yīng)曲線偏離穩(wěn)態(tài)值的最大值；上升時(shí)間響應(yīng)曲線從穩(wěn)態(tài)值的10%上升到穩(wěn)態(tài)值的90%所需的時(shí)間；延遲時(shí)間響應(yīng)曲線上升到穩(wěn)態(tài)值的50%所需的時(shí)間；調(diào)節(jié)時(shí)間響應(yīng)曲線進(jìn)入并且不再超出誤差帶所需要的最短時(shí)間。誤差帶通常規(guī)定為穩(wěn)態(tài)值的5% 或2% ；穩(wěn)態(tài)誤差系統(tǒng)響應(yīng)曲線的穩(wěn)態(tài)值與希望值之差。一

20、階傳感器如圖2所示 為一階傳感器輸出的單位階躍響應(yīng)曲線，單位階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)主要有：時(shí)間常數(shù)一階傳感器輸出上升到穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需的時(shí)間；延遲時(shí)間傳感器輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的50%所需的時(shí)間；上升時(shí)間傳感器輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的90%所需的時(shí)間。 一階傳感器的單位階躍響應(yīng)曲線 一、二階傳感器時(shí)域動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性 頻域頻率特性性能指標(biāo)一階傳感器頻率特性如圖所示，主要指標(biāo)：時(shí)間常數(shù)、截止頻率。截止頻率：幅值下降到，它反映傳感器的響應(yīng)速度，截止頻率越高，傳感器的響應(yīng)速度越快。對(duì)一階傳感器，其截止頻率為。2.3 傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)一.基本概念1.標(biāo)定：是利用某種標(biāo)準(zhǔn)器具對(duì)新研制或生產(chǎn)的傳感器進(jìn)行全面的技術(shù)檢定和

21、標(biāo)度。2.校準(zhǔn)：是指對(duì)傳感器在使用中和儲(chǔ)存后進(jìn)行的性能再次測(cè)試。標(biāo)定的基本方法是利用標(biāo)準(zhǔn)儀器產(chǎn)生已知的非電量并輸入到待標(biāo)定的傳感器中，然后將傳感器的輸出量與輸入的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較從而得到一系列標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)或者曲線。實(shí)際應(yīng)用中輸入的標(biāo)準(zhǔn)量可以用標(biāo)準(zhǔn)傳感器檢測(cè)得到，即將待標(biāo)定的傳感器與標(biāo)準(zhǔn)傳感器進(jìn)行比較。傳感器的標(biāo)定是通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立傳感器輸入量與輸出量之間的關(guān)系。同時(shí)，確定出不同使用條件下的誤差關(guān)系。二. 傳感器的標(biāo)定工作分類(1)新研制的傳感器需進(jìn)行全面技術(shù)性能的檢定，用檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行量值傳遞，同時(shí)檢定數(shù)據(jù)也是改進(jìn)傳感器設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。(2) 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的儲(chǔ)存或使用后對(duì)傳感器的復(fù)測(cè)工作。對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定

22、，是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定傳感器的各項(xiàng)性能指標(biāo)，實(shí)際上也是確定傳感器的測(cè)量精度。標(biāo)定傳感器時(shí)，所用的測(cè)量?jī)x器的精度至少要比被標(biāo)定的傳感器的精度高一個(gè)等級(jí)。這樣，通過(guò)標(biāo)定確定的傳感器的靜態(tài)性能指標(biāo)才是可靠的，所確定的精度才是可信的。三. 靜態(tài)標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定是指在輸入信號(hào)不隨時(shí)間變化的靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下，對(duì)傳感器的靜態(tài)特性如靈敏度、線性度、滯后和重復(fù)性等指標(biāo)的檢定。靜態(tài)標(biāo)定的目的是確定傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)，如線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性等。四動(dòng)態(tài)標(biāo)定動(dòng)態(tài)標(biāo)定主要是研究傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。常用的標(biāo)準(zhǔn)激勵(lì)信號(hào)源是正弦信號(hào)和階躍信號(hào)。動(dòng)態(tài)標(biāo)定的目的是確定傳感器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，如頻率響應(yīng)、時(shí)間常數(shù)、固有頻率和阻尼比等。

23、五. 標(biāo)定過(guò)程步驟(1) 將傳感器全量程(測(cè)量范圍)分成若干等間距點(diǎn)。(2)根據(jù)傳感器量程分點(diǎn)情況，由小到大逐漸一點(diǎn)一點(diǎn)地輸入標(biāo)準(zhǔn)量值，并記錄下與各輸入值相對(duì)應(yīng)的輸出值。(3)將輸入值由大到小一點(diǎn)一點(diǎn)的減小，同時(shí)記錄下與各輸入值相對(duì)應(yīng)的輸出值。(4)按(2)、(3)所述過(guò)程，對(duì)傳感器進(jìn)行正、反行程往復(fù)循環(huán)多次測(cè)試，將得到的輸出與輸入測(cè)試數(shù)據(jù)用表格列出或畫(huà)成曲線。(5)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理，根據(jù)處理結(jié)果就可以確定傳感器的線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性等靜態(tài)特性指標(biāo)。第2 溫度檢測(cè)溫度是一個(gè)很重要的物理量，自然界中的任何物理、化學(xué)過(guò)程都緊密地與溫度都聯(lián)系。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)，如電力、化工、機(jī)械、冶

24、金、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等以與人們的日常生活中，溫度檢測(cè)與控制是十分重要的。在國(guó)防現(xiàn)代化與科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化中，溫度的精確檢測(cè)與控制更是必不可少的。溫度是表征物體或系統(tǒng)的冷熱程度的物理量。溫度單位是國(guó)際單位制中七個(gè)基本單位之一。從能量角度來(lái)看，溫度是描述系統(tǒng)不同自由度間能量分配狀況的物理量；從熱平衡觀點(diǎn)來(lái)看，溫度是描述熱平衡系統(tǒng)冷熱程度的物理量；從分子物理學(xué)角度來(lái)看，溫度反應(yīng)了系統(tǒng)內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。檢測(cè)溫度的傳感器與敏感元件很多，本章在簡(jiǎn)單介紹溫標(biāo)與測(cè)溫方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹膨脹式溫度測(cè)量、電阻式溫度傳感與測(cè)試、熱電偶溫度計(jì)、輻射式溫度計(jì)、石英晶體測(cè)溫傳感器、光導(dǎo)纖維溫度計(jì)、薄膜熱傳感器、集成溫

25、度傳感技術(shù)等測(cè)溫原理與方法。并以高精度K型熱電偶數(shù)字溫度儀表和紅外熱輻射溫度儀表為例簡(jiǎn)述測(cè)溫系統(tǒng)的構(gòu)成。溫標(biāo)與測(cè)溫方法2.1.1 溫標(biāo)為了保證溫度量值的統(tǒng)一，必須建立一個(gè)用來(lái)衡量溫度高低的標(biāo)準(zhǔn)尺度，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺度稱為溫標(biāo)。溫度的高低必須用數(shù)字來(lái)說(shuō)明，溫標(biāo)就是溫度的一種數(shù)值表示方法，并給出了溫度數(shù)值化的一套規(guī)則和方法，同時(shí)明確了溫度的測(cè)量單位。人們一般是借助于隨溫度變化而變化的物理量（如體積、壓力、電阻、熱點(diǎn)勢(shì)等）來(lái)定義溫度數(shù)值，建立溫標(biāo)和制造各種各樣的溫度檢測(cè)儀表。下面對(duì)常用溫標(biāo)作一簡(jiǎn)介。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)借助于某一種物質(zhì)的物理量與溫度變化的關(guān)系，用實(shí)驗(yàn)的方法或經(jīng)驗(yàn)公式所確定的溫標(biāo)稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。常用的有攝

26、氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)和列氏溫標(biāo)。1.攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)是把在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的冰點(diǎn)定為零攝氏度，把水的沸點(diǎn)定為100攝氏度的一種溫標(biāo)。在零攝氏度到100攝氏度之間進(jìn)行100等分，每一等分為1攝氏度，溫度符號(hào)為。2.華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)是以當(dāng)?shù)氐淖畹蜏囟葹榱闳A氏度（起點(diǎn)），人體溫度為100華氏度，中間等分為100等分，每一等分為1華氏度。后來(lái)，人們規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的純水的冰點(diǎn)溫度為32華氏度，水的沸點(diǎn)定為212華氏度，中間劃分為180等分。每一等分稱為1華氏度。單位符號(hào)為。3.列氏溫標(biāo)列氏溫標(biāo)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰融點(diǎn)為0列氏度，水沸點(diǎn)為80列氏度。中間等分為80等分，每一等分分為1列氏度。單位符號(hào)為R。

27、攝氏、華氏、列氏溫度之間的換算關(guān)系為（2.1.1） （2.1.1）式中 C攝氏溫度值； F華氏溫度值； R列氏溫度值。攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)都是用水銀作為溫度計(jì)的測(cè)溫介質(zhì)，而列氏溫標(biāo)則是用水和酒精的混合物來(lái)作為測(cè)溫物質(zhì)的。但它們就是依據(jù)液體受熱膨脹的原理來(lái)建立溫標(biāo)和制造溫度計(jì)的。憂郁不同物質(zhì)的性質(zhì)不同，它們受熱膨脹的情況也不同，故上述三種溫標(biāo)難以統(tǒng)一。二、熱力學(xué)溫標(biāo)1848年威廉湯姆首先提出以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)，建立溫度儀與熱量有關(guān)而與物質(zhì)無(wú)關(guān)的熱力學(xué)溫標(biāo)。因是開(kāi)爾文總結(jié)出來(lái)的，故又稱為開(kāi)爾文溫標(biāo)，用符號(hào)K表示、用于熱力學(xué)中的卡諾熱機(jī)是一種理想的幾期，實(shí)際上能夠?qū)崿F(xiàn)卡諾循環(huán)的可逆熱機(jī)是沒(méi)有的。所

28、以說(shuō)，熱力學(xué)溫標(biāo)是一種理想溫標(biāo)，是不可能實(shí)現(xiàn)的溫標(biāo)。三、國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)為了解決國(guó)際上溫度標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一與實(shí)用問(wèn)題，國(guó)際上協(xié)商決定，建立一種既能體現(xiàn)熱力學(xué)溫度（即能保證一定的準(zhǔn)確度），又使用方便、容易實(shí)現(xiàn)的溫標(biāo)。這就是國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)，又稱國(guó)際溫標(biāo)。1968年國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)規(guī)定熱力學(xué)溫度是基本溫度，用符號(hào)T表示，其單位為開(kāi)爾文，符號(hào)位L。1K定義為水三相電熱力學(xué)的1/273.16，水三相點(diǎn)是指化學(xué)純水在固態(tài)、液態(tài)與氣態(tài)三項(xiàng)平衡時(shí)的溫度，熱力學(xué)溫標(biāo)規(guī)定三相點(diǎn)溫度為273.16K。另外，可使用攝氏度，用符號(hào)t表示t=T-T0 (2.1.2) 這里攝氏溫度的分度值與開(kāi)氏溫度分度值相同，即溫度間隔1K等于1。T0是

29、在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的融化溫度，T0=273.15K。即水的三相點(diǎn)的溫度比冰點(diǎn)高出0.01K，由于水的三相點(diǎn)溫度易于復(fù)現(xiàn)，復(fù)現(xiàn)精度高，而且保存方便，這是冰點(diǎn)不能比擬的，所以國(guó)際實(shí)用溫度規(guī)定，建立溫標(biāo)的唯一基準(zhǔn)點(diǎn)為誰(shuí)的三相點(diǎn)。2.1.2 溫度檢測(cè)的主要方法與分類 溫度檢測(cè)方法一般可以分為兩大類，即接觸測(cè)量法和非接觸測(cè)量法。接觸測(cè)量法是測(cè)溫敏感元件直接與被測(cè)介質(zhì)接觸，使被測(cè)介質(zhì)與測(cè)溫敏感元件進(jìn)行充分熱交換，使兩者具有同一溫度，達(dá)到測(cè)量的目的。非接觸測(cè)量法是利用物質(zhì)的熱輻射原理，測(cè)溫敏感元件不與被測(cè)介質(zhì)接觸，通過(guò)輻射和對(duì)流實(shí)現(xiàn)熱交換，達(dá)到測(cè)量的目的。各種檢測(cè)方法各有自己的特點(diǎn)和各自的測(cè)溫范圍，常用的測(cè)溫

30、方法、類型與特點(diǎn)如表2.1.1所示。2. 2 電阻式溫度傳感器熱電阻溫度傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化而變化的原理制成的，實(shí)現(xiàn)了將溫度變化轉(zhuǎn)化為元件電阻的變化。它主要用于對(duì)溫度和溫度有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。若按其制造材料來(lái)分，有金屬（鉑、銅和鎳）熱電阻與半導(dǎo)體熱電阻（稱為熱敏電阻）。下面分別對(duì)這兩種熱電阻進(jìn)行介紹。2.3.1 金屬熱電阻傳感器一 、熱電阻類型金屬熱電阻主要有鉑電阻、銅電阻和鎳電阻等，其中鉑熱電阻和銅熱電阻最為常見(jiàn)。1.鉑熱電阻 鉑易于提純，復(fù)制性好好，在氧化介質(zhì)中，甚至高溫下，其物理化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定，但在還原性介質(zhì)中，特別是高溫下很容易被從氧化物中還原出來(lái)的蒸汽所污染，

31、使鉑絲變脆，并改變了它的電阻與溫度的關(guān)系。此外，鉑是一種貴重金屬，價(jià)格較貴，盡管如此，從對(duì)熱電阻的要求來(lái)衡量，鉑在極大的程度上能滿足要求，所以仍然是制造基準(zhǔn)熱電阻、標(biāo)準(zhǔn)熱電阻和工業(yè)用熱電阻的最好材料。至于它在還原性介質(zhì)中不穩(wěn)定的特點(diǎn)可用保護(hù)套管設(shè)法避免或減輕，鉑電阻溫度計(jì)的使用范圍是200850，在鉑熱電阻和溫度的關(guān)系如下： 在2000的范圍內(nèi) Rt=R01+At+Bt2+C(t-100)t3 （2.3.1） 在0850的范圍內(nèi) Rt=R0(1+At+Bt2) (2.3.2) 式中 Rt溫度為t時(shí)的阻值; R0溫度為0時(shí)的阻值；常數(shù)，為3.9080210-3-1；B常數(shù)，為-5.80210-7

32、-2; C常數(shù)，為-4.2735010-12 -4。 2.銅熱電阻 銅熱電阻的溫度系數(shù)比鉑大，價(jià)格低，而且易于提純，但存在著電阻率小，機(jī)械強(qiáng)度差等弱點(diǎn)。在測(cè)量精度要求不是很高，測(cè)量范圍較小的情況下，經(jīng)常采用。 銅熱電阻在-50150的使用范圍內(nèi)其電阻值與溫度的關(guān)系幾乎是線性的，可表示為Rt =R0(1+t)式中 Rtt時(shí)的阻值； R00時(shí)的阻值； 銅電阻的電阻溫度系數(shù)，=4.2510314.281031 二、熱電阻的結(jié)構(gòu) 熱電阻主要由電阻體、絕緣套管和接線盒等組成。其結(jié)構(gòu)如圖2.3.1所示。電阻體的主要組成部分為：電阻絲、引出線、骨架等。 1.電阻絲 由于鉑的電阻率較大，而且相對(duì)機(jī)械強(qiáng)度較大，

33、通常鉑絲的直徑在（0.030.07）mm0.005mm之間?？蓡螌永@制，若鉑絲太細(xì)，電阻體可做得小，但強(qiáng)度低，若鉑絲粗，雖強(qiáng)度大，但電阻體打了，熱惰性也大，成本高。由于銅的機(jī)械強(qiáng)度較低，電阻絲的直徑需較大，一般為（0.10.005）mm的漆包銅線或絲包線分層繞在骨架上，并涂上絕緣層而成。由于銅電阻的溫度低，故可以重疊多層繞制，一般多用雙繞法，即兩根絲平行繞制，在末端把兩個(gè)頭焊接起來(lái)，這樣工作電流從一根熱電阻絲進(jìn)入，從另一根絲反向出來(lái)，形成兩個(gè)電流方向相反的線圈，其磁場(chǎng)方向相反，產(chǎn)生的電感就互相抵消，故又稱無(wú)感繞法。這種雙繞法也有利于引線的引出。 2. 骨架 熱電阻絲是繞制在骨架上的，骨架用來(lái)支

34、持和固定電阻絲。骨架應(yīng)使用電絕緣性能好，高溫下機(jī)械強(qiáng)度高，體膨脹系數(shù)小，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，對(duì)熱電阻絲無(wú)污染的材料制造，常用的是云母、石英、陶瓷、玻璃與塑料等。 3. 引出線 引出線的直徑應(yīng)當(dāng)比熱電阻絲大幾倍，盡量減小引出線的電阻，增加引出線的機(jī)械強(qiáng)度和連接的可靠性。對(duì)于工業(yè)用的鉑熱電阻一般采用1mm的銀絲作為引出線。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的鉑熱電阻則可采用0.3mm的鉑絲作為引出線。對(duì)于銅熱電阻則常用0.5mm的銅線。 在骨架上繞制好熱電阻絲，并焊好引線之后，在其外面加上云母片進(jìn)行保護(hù)，在裝入保護(hù)套管中，并和接線盒外部導(dǎo)線相連接，即得到熱電阻傳感器。 三、熱電阻傳感器的測(cè)量電路 熱電阻傳感器的測(cè)量電路常用電

35、橋電路，由于工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，離控制室較遠(yuǎn)，因此熱電阻的引出線對(duì)測(cè)量結(jié)果有較大影響。為了減小或消除引出線電阻的影響，目前，熱電阻Rt引出線的連接方式經(jīng)常采用三線制和四線制，如圖2.3.2所示。 1.三線制 在電阻體的一端連接兩根引出線，另一端連接一根引出線，此種引出線形式稱為三線制。當(dāng)熱電阻和電橋配合使用時(shí)，這種引出線方式可以較好地消除引出線電阻的影響，提高測(cè)量精度。所以工業(yè)熱電阻多采用這種方法。 2.四線制在電阻體的兩端各連接兩根引出線稱為四線制，這種引出線方式不僅消除連接線電阻的影響，而且可以消除測(cè)量電路中寄生電勢(shì)引起的誤差。這種引出線方式主要用于高精度溫度測(cè)量。2.3.2 半導(dǎo)

36、體熱敏電阻傳感器熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的。其常用的半導(dǎo)體材料有鐵、鎳、錳、鈷、鉬、鈦、鎂、銅等的氧化物或其他化合物，根據(jù)產(chǎn)品性能的不同，進(jìn)行不同的配比燒結(jié)而成。 一、特性熱敏電阻的主要特性有溫度特性和伏安特性。1.溫度特性熱敏電阻按其性能可分為負(fù)溫度系數(shù)NTC型熱敏電阻、正溫度系數(shù)PTC型熱敏電阻和臨時(shí)溫度CTR型熱敏電阻三種。NTC型、PTC型、CTR型三類熱敏電阻的特性如圖2.3.3所示，半導(dǎo)體熱敏電阻就是利用這種性質(zhì)來(lái)測(cè)量溫度的?，F(xiàn)以負(fù)溫度系數(shù)NTC型熱敏電阻為例進(jìn)行說(shuō)明。用于測(cè)量的NTC型熱敏電阻，在較小的溫度范圍內(nèi)，其電阻-溫度特性關(guān)系為是表征熱敏

37、電阻材料性能的重要參數(shù)。 2.伏安特性 我們把靜態(tài)情況下熱敏電阻上的端電壓與通過(guò)熱敏電阻的電流之間的關(guān)系稱為伏安特性。它是熱敏電阻的重要特性，如圖2.3.4所示。 由圖2.3.4可見(jiàn)，熱敏電阻只有在小電流范圍內(nèi)端電流和電壓關(guān)系符合歐姆定律；但當(dāng)電流增加到一定數(shù)值時(shí)，元件由于溫度升高而阻值下降，故電壓反而下降，因此，要根據(jù)熱敏電阻的允許功耗線來(lái)確定電流，在測(cè)溫中電流不能選得太高。 二、熱敏電阻的主要參數(shù) 選用熱敏電阻除要考慮其特性、結(jié)構(gòu)形式、尺寸、工作溫度以與一些特殊要求外，還要重點(diǎn)考慮熱敏電阻的主要參數(shù)，它不僅是設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，同時(shí)對(duì)熱敏電阻的正確使用有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。 1.標(biāo)稱電阻值Rh 它

38、是指環(huán)境溫度為250.2時(shí)測(cè)得的電阻值，又稱冷電阻，單位為。 2.耗散系數(shù)H 它是指熱敏電阻的溫度變化與周圍介質(zhì)的溫度相差1時(shí)，熱敏電阻所耗散的功率，單位為W/。在工作范圍內(nèi)，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，H隨之而變，此外，H大小還和電阻體的結(jié)構(gòu)、形狀與所處環(huán)境（如介質(zhì)、密度、狀態(tài)）有關(guān)，因?yàn)檫@些會(huì)影響電阻體的熱傳導(dǎo)。 3.電阻溫度系數(shù)a 熱敏電阻的溫度變化1時(shí)電阻值的變化率。通常指溫標(biāo)為20時(shí)的溫度系數(shù)，單位為（%）-1。 2.3電阻溫度傳感器 394.熱容C熱敏電阻的溫度變化1時(shí)，所需吸收或釋放的熱能，單位為j/5.能量靈敏度G它是指熱敏電阻的阻值變化1%時(shí)所需耗散的功率,單位為W,與耗散系數(shù)H、電阻

39、溫度系數(shù)a之間的關(guān)系如下：G=（H/a）100 （2.3.6）6.時(shí)間常數(shù)它是指溫度系數(shù)為T(mén)o的熱敏電阻，在忽略其通過(guò)電流所產(chǎn)生熱量的作用下，突然置于溫度為T(mén)的介質(zhì)中，熱敏電阻的溫度增量達(dá)到T=0.63（TTo）時(shí)所需時(shí)間，它與電容C和耗散系數(shù)H之間的關(guān)系如下：=C/H （2.3.7）7.額定功率P熱敏電阻在規(guī)定的條件下,長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)荷工作所允許的消耗功率,在此功率下,阻體自身溫度不會(huì)超過(guò)其連續(xù)工作所允許的最高溫度,單位為W。三、熱敏電阻的特點(diǎn)熱敏電阻同其他測(cè)溫元件相比具有以下特點(diǎn):1.靈敏度高。半導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)比金屬大,一般是金屬的十幾倍,因此可大大降低對(duì)儀器、儀表的要求。2.體積小、熱慣

40、性小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可根據(jù)不同要求，制成各種形狀。3.化學(xué)穩(wěn)定性好，機(jī)械性能好，價(jià)格低廉，壽命長(zhǎng)。4.熱敏電阻的缺點(diǎn)是復(fù)現(xiàn)性和互換性差，非線性嚴(yán)重。測(cè)溫范圍較窄，目前只能達(dá)到-50300。四、熱敏電阻的應(yīng)用由于熱敏電阻具有許多優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用范圍很廣，可用于溫度測(cè)量、溫度控制、溫度補(bǔ)償、穩(wěn)壓穩(wěn)幅、自動(dòng)增益調(diào)整、氣體和液體分析、火災(zāi)報(bào)警、過(guò)荷保護(hù)等方面。下面介紹幾種主要用法。1.溫度測(cè)量圖2.3.5所示是熱敏電阻測(cè)溫原理圖，測(cè)量范圍為-50300，誤差小于0.5嗎，圖中S1為工作選擇開(kāi)關(guān)，“0”、“1”、“2”分別為電壓斷開(kāi)、校正、工作三個(gè)狀態(tài)。工作前根據(jù)開(kāi)關(guān)S2選擇量程,將開(kāi)關(guān)S1置于“1”處,調(diào)節(jié)

41、電位計(jì)Rw使檢流計(jì)G指示滿刻度，然后將S1置于“2”，熱敏電阻被接入測(cè)量電橋進(jìn)行測(cè)量。2.溫度補(bǔ)償儀表中通常用的一些零件，多數(shù)是用金屬絲制成的，例如線圈、線繞電阻等，金屬一般具有正的溫度系數(shù)，采用負(fù)的溫度系數(shù)熱敏電阻進(jìn)行補(bǔ)償，可以抵消由于溫度變化所產(chǎn)生的誤差。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，將負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻與錳銅絲電阻并聯(lián)后再與補(bǔ)償元件串聯(lián)，如圖2.3.6所示3.溫度控制用熱敏電阻與一個(gè)電阻相串聯(lián)，并加上恒定的電壓，當(dāng)周圍介質(zhì)溫度升到某一數(shù)值時(shí)，電路中的電流可以有十分之幾毫安突變?yōu)閹资涟?。因此，可以用繼電器的熱敏電阻代替不隨溫度變化的電阻。當(dāng)溫度升高到一定值時(shí)，繼電器動(dòng)作，繼電器的動(dòng)作反應(yīng)溫度的大小，所以

42、熱敏電阻可做溫度控制。4.過(guò)熱保護(hù)過(guò)熱保護(hù)分直接保護(hù)和間接保護(hù)兩種。對(duì)小電流場(chǎng)合，可把熱敏電阻直接串入負(fù)載中，防止過(guò)熱損壞以保護(hù)器件。對(duì)大電流場(chǎng)合，可通過(guò)繼電器、晶體管電路等來(lái)保護(hù)。無(wú)論哪種情況，熱敏電阻都與被保護(hù)器件緊密結(jié)合在一起，充分熱交換，一旦過(guò)熱，起保護(hù)作用。圖2.3.7為幾種過(guò)熱保護(hù)實(shí)例。2.3薄膜熱傳感器薄膜熱傳感器是隨著人們對(duì)溫度信息獲取的手段要求越來(lái)越高，對(duì)溫度傳感器的超小型化的要求越來(lái)越迫切而產(chǎn)生的。由于薄膜熱電阻的性能優(yōu)良，可以替代傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型熱傳感器，適用于物體表面、快速和小間隙場(chǎng)所的溫度測(cè)量，因而被廣泛地應(yīng)用于冶金、化工、能源、交通、機(jī)電、儀器儀表和科學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。 2

43、.3.1 金屬薄膜熱電阻基片敏感膜引線WL 1、薄膜熱傳感器的結(jié)構(gòu)2.薄膜熱電阻的測(cè)溫機(jī)理 鉑熱電阻在2000范圍內(nèi)的電阻與溫度的關(guān)系近似地表示，即2.4 熱電偶傳感器2.4.1 熱電偶測(cè)量原理 熱電偶是目前應(yīng)用最廣泛、發(fā)展比較完善的溫度傳感器,他在很多方面都具備了一種理想溫度傳感器的條件。熱電偶的特點(diǎn)溫度測(cè)量范圍廣隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前熱電偶的品種較多，他可以測(cè)量自-271到+2800以至更高的溫度。性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確可靠在正確的使用情況下，熱電偶的性能是很穩(wěn)定的，其精度高，測(cè)量準(zhǔn)確可靠。信號(hào)可以遠(yuǎn)傳和記錄由于熱電偶能將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，因此可以遠(yuǎn)距離傳遞，也可以集中檢測(cè)和控制。此外，熱

44、電偶的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，其測(cè)量端能做得很小。因此，可以用它來(lái)測(cè)量“點(diǎn)”的溫度。又由于它的電容量小，因此反應(yīng)速度很快。熱電偶的分類按熱電偶材料分類有廉金屬、貴金屬、難熔金屬和非金屬四大類。廉金屬中有鐵-康銅、銅-康銅、鎳鉻-考銅、鎳鉻-康銅、鎳鉻-鎳硅（鎳鋁）等；貴金屬中有鉑銠10-鉑、鉑銠30-鉑銠6與有鉑銠系以與銥銠系、銥釕系和鉑銥系等；難熔金屬中有鎢錸系、鎢鉬系、銥鎢系和鈮鈦系等；非金屬中又二碳化鎢-二炭化鉬、石墨-碳化物等。按用途和結(jié)構(gòu)分類熱電偶按照用途和結(jié)構(gòu)分為普通工業(yè)用和專用分類普通工業(yè)用的熱電偶分為直行，角形和錐形（其中包括無(wú)固定裝置、螺紋固定裝置和法蘭固定裝置等品種）。專用的熱

45、電偶分為鋼水測(cè)量的消耗式熱電偶、多點(diǎn)式熱電偶和表面測(cè)溫?zé)犭娕嫉?。熱電偶的測(cè)溫原理熱電偶測(cè)溫是基于熱電效應(yīng)。在兩種不同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A和B組成的閉合回路中，如果他們兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度不同，則回路中產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，通常我們稱這種電動(dòng)勢(shì)為熱電勢(shì)，這種現(xiàn)象就是熱電效應(yīng)，如圖2.4.1所示。在圖2.4.1所示的回路中，兩種絲狀的不同導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）組成的閉合回路，稱之為熱電偶。導(dǎo)體A和B稱之為熱電偶的熱電極或熱偶絲。熱電偶的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)中，至于溫度為T(mén)的被測(cè)對(duì)象中的結(jié)點(diǎn)稱之為測(cè)量端，又稱工作端或熱端；而溫度為參考溫度To的另一結(jié)點(diǎn)稱之為參比端或參考端，又稱自由端和冷端。熱電偶產(chǎn)生的熱電是由接觸電勢(shì)和溫差電視

46、兩部分組成。1.接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)就是由于兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同而在接觸處形成的電動(dòng)勢(shì)，又稱帕爾貼（peltier）電勢(shì)。在兩種不同導(dǎo)體A、B接觸時(shí)，由于材料不同，兩者有不同的電子密度，如NANB，則在時(shí)間內(nèi)，從導(dǎo)體A擴(kuò)散到導(dǎo)體B的自由電子數(shù)比相反方向的多，即自由電子主要從導(dǎo)體A擴(kuò)散到導(dǎo)體B，這時(shí)A導(dǎo)體因失去電子數(shù)比相反方向的多，即自由電子主要從導(dǎo)體的A擴(kuò)散到導(dǎo)體B，這時(shí)A導(dǎo)體因失去電子而帶正電，B導(dǎo)體因得到電子而帶負(fù)電，如圖2.4.2所示。因此，在接觸面上形成了自A到B的內(nèi)部靜電場(chǎng)，產(chǎn)生了電位差，即接觸電勢(shì)。但他不會(huì)不斷增加，而是很快的穩(wěn)定在某個(gè)值，這是因?yàn)殡娮訑U(kuò)散運(yùn)動(dòng)而建立的內(nèi)部靜電

47、場(chǎng)或電動(dòng)勢(shì)將產(chǎn)生相反方向的漂移運(yùn)動(dòng)，加速電子在反方向的轉(zhuǎn)移，使從B到A的電子速率加快，并阻止電子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的繼續(xù)進(jìn)行，最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，即單位時(shí)間內(nèi)從A擴(kuò)散的電子數(shù)目等于反方向漂移的電子數(shù)目，此時(shí)在一定溫度（T）下的接觸電勢(shì)EAB(T)也就不發(fā)生變化而穩(wěn)定在某個(gè)值上，如圖2.4.2所示。其大小可表示為由上式可知，接觸電勢(shì)的大小與溫度高低與導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)，溫度越高，接觸電勢(shì)越大；兩種導(dǎo)體電子密度的比值越大，接觸電勢(shì)也就越大。2.溫差電勢(shì)溫差電勢(shì)是在同一導(dǎo)體的兩端引起溫度不同而產(chǎn)生的一種熱電勢(shì)，又稱湯姆遜（thomson）電勢(shì)。設(shè)導(dǎo)體兩端的溫度分別為T(mén)和To（TTo），由于高溫端（T）的電子能

48、量比低溫端（To）的電子能量大，因而從高溫端跑到低溫端的電子數(shù)比從低溫端跑到高溫段的電子數(shù)要多，結(jié)果高溫端失去電子而帶正電荷，低溫端得到電子而帶負(fù)電荷，從而形成了一個(gè)從高溫端指向低溫的靜電場(chǎng)。此時(shí)，在導(dǎo)體的兩端就產(chǎn)生了一個(gè)相應(yīng)的電勢(shì)差，這就是溫差電勢(shì)，如圖2.4.3所示。其大小可根據(jù)物理學(xué)電磁場(chǎng)理論得3.熱電偶回路的熱電勢(shì)金屬導(dǎo)體A、B組成熱電偶回路時(shí)，總的熱電勢(shì)包括兩個(gè)接觸電視和兩個(gè)溫差電勢(shì)，即由于溫差電勢(shì)比接觸電勢(shì)小，又TTo，所以在總電勢(shì)EAB(T,To)中，以導(dǎo)體A、B在T端的接觸電勢(shì)所占的比重最大，故總電勢(shì)的方向取決于該方向，這樣對(duì)上式進(jìn)行整理得由上式可知，熱電偶總電勢(shì)與電子密度NA

49、、NB與兩結(jié)點(diǎn)溫度T、To有關(guān)。電子密度不僅取決于熱電偶材料的特性，且隨溫度的變化而變化，它并非是常數(shù)，所以，當(dāng)熱電偶材料一定時(shí)，熱電偶的總電勢(shì)成為溫度T和To的函數(shù)差，即如果使冷端溫度To固定，則對(duì)一定材料的熱電偶，其總電勢(shì)就只與溫度T成單值函數(shù)關(guān)系，即由此可得有關(guān)熱電偶的幾個(gè)結(jié)論：（1）熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極，否則無(wú)論熱電偶兩端溫度如何，熱電偶回路總熱電勢(shì)為零（2）盡管采用兩種不同的金屬，若熱電偶的兩結(jié)點(diǎn)溫度相等，即T=To，回路總電勢(shì)為零。（3）熱電偶A、B的熱電勢(shì)只與結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)，與材料A、B的中間各處溫度無(wú)關(guān)。四、熱電偶基本定律1.均質(zhì)導(dǎo)體定律由一種均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的

50、閉合回路，不論其截面、長(zhǎng)度如何以與各處的溫度如何分布，都不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，即熱電偶必須采用兩種不同的材料作為電極。2.中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中，介入第三種導(dǎo)體C，如圖2.4.4所示，只有這第三種導(dǎo)線兩端溫度相同，則熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)保持不變。即第三種導(dǎo)體C的引入對(duì)熱電偶回路的總電勢(shì)沒(méi)有影響。熱電偶回路接入中間導(dǎo)體C后熱電偶回路的總熱電勢(shì)為同理，熱電偶回路中接入多種導(dǎo)體后，只要保證接入的每種導(dǎo)體的兩端溫度相同，則對(duì)熱電偶的熱電勢(shì)沒(méi)有影響。根據(jù)熱電偶這一性質(zhì)，可以在熱電偶的回路中引入各種儀表和連接導(dǎo)線等。如在熱電偶的自由端接入一個(gè)測(cè)量熱電偶的儀表，并保證兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度相等，就可以對(duì)熱電勢(shì)進(jìn)行測(cè)量

51、，而且不影響熱電勢(shì)的輸出。3.中間溫度定律在熱電偶回路中，兩結(jié)點(diǎn)溫度為T(mén)、To時(shí)的熱電勢(shì)等于該熱電偶在結(jié)點(diǎn)溫度為T(mén)、Ta和Ta、To時(shí)熱電勢(shì)的代數(shù)和，即根據(jù)這一定律，只要給出自由端為0時(shí)的熱電容和溫度關(guān)系，就可以求出冷端為任意溫度To時(shí)的熱電偶熱電勢(shì)，即4.標(biāo)準(zhǔn)電極定律如圖2.4.5所示，當(dāng)溫度為T(mén)、To時(shí)，用導(dǎo)體A、B組成的熱電偶的熱電勢(shì)等于AC熱電偶和CB熱電偶的熱電勢(shì)之代數(shù)和，即導(dǎo)體C稱為標(biāo)準(zhǔn)電極，故把這一定律稱為標(biāo)準(zhǔn)電極定律。2.4.2 熱電極材料與常用熱電偶一、熱電極材料根據(jù)上述熱電偶的測(cè)溫原則，理論上任何兩種導(dǎo)體均可配成熱電偶，但因?qū)嶋H測(cè)溫時(shí)對(duì)測(cè)量精度與使用等有一定要求，故對(duì)制造熱

52、電偶的熱點(diǎn)極材料也有一定要求。除滿足上述對(duì)溫度傳感器的一般要求外，還應(yīng)注意如下要求：1.在測(cè)溫范圍內(nèi)，熱點(diǎn)性質(zhì)穩(wěn)定，不隨時(shí)間和被測(cè)介質(zhì)而變化，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，不易氧化和腐蝕。2.電導(dǎo)率要高，并且電阻溫度系數(shù)要小。3.他們組成的熱電偶的熱電勢(shì)隨溫度的變化率要大，并且希望該變化率在測(cè)溫范圍內(nèi)接近常數(shù)。4.材料的機(jī)械強(qiáng)度要高，復(fù)制性好，復(fù)制工藝要簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。完全滿足上述條件要求的材料很難找到，故一般只根據(jù)被測(cè)量溫度的高低選擇適當(dāng)?shù)臒犭姌O材料。下面分別介紹國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的幾種常用熱電偶。它們分別為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶與非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系和允許誤差，并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)

53、分度表二、標(biāo)準(zhǔn)熱電偶1.鉑銠10-鉑熱電偶（S型）這是一種貴金屬熱電偶，有直徑為0.5mm以下的鉑銠合金絲（鉑90%，銠10%）或純鉑絲制成。由于容易得到高純度的鉑和鉑銠，故這種熱電偶的復(fù)制精度和測(cè)量準(zhǔn)確度較高，可用于精密溫度測(cè)量。在氧化性或中性介質(zhì)中具有較好的物理化學(xué)穩(wěn)定性，在1300以下范圍內(nèi)可長(zhǎng)時(shí)間使用。其主要缺點(diǎn)是金屬材料的價(jià)格昂貴；熱點(diǎn)性小，而且熱電特性曲線非線性較大；在高溫時(shí)容易受還原氣體所發(fā)出的蒸氣和金屬蒸氣的侵害而變質(zhì)，失去測(cè)量精度。2.鉑銠30-鉑銠60熱電偶（B型）他也是貴金屬熱電偶，長(zhǎng)期使用的最高溫度可達(dá)1600，短期使用可達(dá)到1800，它宜在氧化性和中性介質(zhì)中使用，在真

54、空中可短期使用。他不能在還原性介質(zhì)與含有金屬或非金屬蒸氣的介質(zhì)中使用，除非外面套有合適的非金屬保護(hù)管才能使用。它具有鉑銠10-鉑的各種優(yōu)點(diǎn)，其抗污染能力強(qiáng)。其主要缺點(diǎn)是靈敏度低、熱電勢(shì)小，因此冷端40以上使用時(shí)，可不必進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償。3.鎳鉻-鎳硅（鎳鉻-鎳鋁）熱電偶（K型）由鎳鉻與鎳硅制成，熱電偶絲直徑一般為1.2mm2.5mm。鎳鉻為正極，鎳硅為負(fù)極。該熱電偶化學(xué)性較高，可在氧化性介質(zhì)或中性介質(zhì)中長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量900以下的溫度，短期測(cè)量可達(dá)1200；如果用于還原性介質(zhì)中，就會(huì)很快的受到腐蝕，在此情況下只能用于測(cè)量500以下溫度。這種熱電偶具有復(fù)制性好，產(chǎn)生熱電勢(shì)大，線性好，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。

55、雖然測(cè)量精度偏低，但完全能滿足工業(yè)測(cè)量要求，是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的一種熱電偶。4.鎳鉻-康銅熱電偶（E型）其正極為鎳鉻合金，9%10%鉻，0.4%硅其余為鎳；負(fù)極為康銅，56%銅，44%硅。鎳鉻-康銅熱電偶的熱電勢(shì)是所有熱電偶中最大的，如EA（100.0）=6.95mV，比鉑銠-鉑熱電偶高了十倍左右，其熱電特性的線性也好，價(jià)格又便宜。它的缺點(diǎn)是不能用高溫，長(zhǎng)期使用高溫上限為600，短期使用可達(dá)800；另外，康銅容易氧化而變質(zhì)，使用是應(yīng)加保護(hù)套管。以上幾種標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的溫度與電勢(shì)特性曲線如圖2.4.6所示。雖然曲線描述方式在 宏觀上容易看出不少特點(diǎn)，但是靠曲線查看數(shù)據(jù)還很不精確，為了正確的掌握數(shù)值，

56、編制了針對(duì)各種熱電偶熱電勢(shì)與溫度的對(duì)照表，稱為“分度表”。例如鉑銠-鉑熱電偶（分度號(hào)為S）的分度表如表2.4.1所示，表中溫度按10分檔，其中間值按內(nèi)插法計(jì)算，按參考端溫度為零攝氏度取值。三、非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶無(wú)論在適用范圍或數(shù)量上均不與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，但在某些特殊場(chǎng)合，譬如在高溫、低溫、超低溫、高真空等被測(cè)對(duì)象中，這些熱電偶具有某些特別良好的特性。隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們正在不斷地研究和探索新的熱電極材料，以滿足特殊測(cè)溫的需要。下面簡(jiǎn)述三種非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，供參考。1.鎢錸系熱電偶該熱電偶屬廉熱電偶，可用來(lái)測(cè)量高達(dá)2760的溫度，通常用與測(cè)量低于2316的溫度，短時(shí)間測(cè)量可達(dá)3000。這

57、種介質(zhì)系列熱電偶可用于干燥的氫氣、中性介質(zhì)和真空中，不宜用在還原性介質(zhì)、潮濕的氫氣與氧化性介質(zhì)中，常用的鎢錸系熱電偶有鎢-鎢錸26，鎢錸-鎢錸25，鎢錸5-鎢錸20和鎢錸5-鎢錸26，這些熱電偶的常用溫度為3002000，分度誤差為1%。2.銥銠系熱電偶該熱電偶屬于貴金屬熱電偶。銥銠-銥熱電偶可用在中性介質(zhì)和真空中，但不宜在還原性介質(zhì)中，在氧化性介質(zhì)中使用將縮短壽命。它們?cè)谥行越橘|(zhì)和真空中測(cè)溫可長(zhǎng)期使用到2000左右。它們熱電勢(shì)雖然小，但線性好。3.鎳鈷-鎳鋁熱電偶測(cè)溫范圍為3001000，其特點(diǎn)是在300以下熱電勢(shì)很小，因此不需要冷端溫度補(bǔ)償。2.4.3 熱電偶的結(jié)構(gòu)一、普通型熱電偶普通型熱

58、電偶主要用于測(cè)量氣體、蒸汽、液體等介質(zhì)的溫度。由于使用的條件基本相似，所以這類熱電偶已做成標(biāo)準(zhǔn)型，其基本組成部分大致是一樣的，通常都是由熱電極1、絕緣材料2、保護(hù)套管3和接線盒4等主要部分組成。普通的工業(yè)用熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.4.7所示。1.熱電極熱電偶常以熱電極材料種類來(lái)命名，其直徑大小是由價(jià)格、機(jī)械強(qiáng)度、電導(dǎo)率以與熱電偶的用途和測(cè)量范圍等因素來(lái)決定的。貴金屬熱電極直徑大多是在0.13mm0.65mm，普通金屬熱電極直徑為0.5mm3.2mm。熱電極長(zhǎng)度由使用、安裝條件，特別是工作端在被測(cè)介質(zhì)中插入深度來(lái)決定，通常為350mm2000mm，常用的長(zhǎng)度350mm。2.絕緣管又稱絕緣子，用來(lái)

59、防止兩根熱電極短路，其材料的選用要根據(jù)使用的范圍和對(duì)絕緣性能的要求而定，通常是氧化鋁和耐火陶瓷。它一般制成圓形，中間有孔，長(zhǎng)度為20mm，使用時(shí)根據(jù)熱電極的長(zhǎng)度，可多個(gè)串起來(lái)使用。3.保護(hù)套管為使熱電極與被測(cè)介質(zhì)隔離，并使其免受化學(xué)侵蝕或機(jī)械損傷，熱電極在套上絕緣管后再裝入套管內(nèi)。對(duì)保護(hù)套管的要求一方面要經(jīng)久耐用，能耐溫度急劇變化，耐腐蝕，不分解出對(duì)電極有害的氣體，有良好的氣密性與足夠的機(jī)械強(qiáng)度；另一方面是傳熱良好，傳導(dǎo)性能越好，熱容量越小，電極對(duì)被測(cè)溫度變化的響應(yīng)速度越慢越好。常用的材料有金屬和非金屬兩類，應(yīng)根據(jù)熱電偶類型、測(cè)溫范圍和使用條件等因素來(lái)選擇保護(hù)套管材料。 4.接線盒 接線盒供熱

60、電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接用。接線盒固定在熱電偶保護(hù)套管上，一般用鋁合金制成，分普通式和防濺式（密封式）兩類。為防止灰塵、水分與有害氣體侵入保護(hù)管內(nèi)，連接端子上注明熱電極的正、負(fù)極性。 二、鎧裝熱電偶 鎧裝熱電偶是熱電極3、絕緣材料2和金屬套管1經(jīng)拉伸加工而成的組合體，其斷面結(jié)構(gòu)如圖2.4.8所示，分單芯和雙芯兩種。它可以做得很長(zhǎng)、很細(xì)，在使用中可以隨測(cè)量需要進(jìn)行彎曲。 套管材料為銅、不銹銅等，熱電極和套管之間填滿了絕緣材料的粉末，目前常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。目前生產(chǎn)的鎧裝熱電偶外徑一般為0.25mm12mm，有多種規(guī)格。它的長(zhǎng)短根據(jù)需要來(lái)定，最長(zhǎng)的可達(dá)100m以上。 鎧裝熱電偶的主要特點(diǎn)是