機(jī)艙自動(dòng)化二

第三章傳感器與監(jiān)視報(bào)警第一節(jié)船舶常用傳感器第二節(jié)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)第三節(jié)機(jī)艙監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)3.1船舶常用傳感器3.1.1傳感器的分類及靜態(tài)參數(shù)3.1.2變送器概念及標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)類型3.1.3溫度傳感器3.1.3.1熱電阻溫度傳感器（PT100和Cu50）3.1.3.2熱電偶溫度傳感器3.1.3.3半導(dǎo)體溫度傳感器（NTC、PTC與CTR）3.1.4壓力傳感器3.1.4.1硅壓力傳感器基本原理3.1.4.2壓電效應(yīng)基本知識(shí)3.1.4.3電阻應(yīng)變效應(yīng)及應(yīng)用3.1.4.4霍爾式傳感器的基本原理3.1.4.5電感式傳感器基本原理3.1.4.6電容式壓力傳感器的基本原理3.1.4.7渦流式壓力傳感器的基本原理3.1考試大綱3.1.1傳感器的分類及靜態(tài)參數(shù)

傳感器（Transducer/sensor）（換能器或變換器）“能感受（或響應(yīng)）規(guī)定的被測(cè)量，并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。----《傳感器通用術(shù)語(yǔ)》(GB7665-87)§3-1船舶常用傳感器敏感元件（Sensitiveelement）：能直接感受（或響應(yīng)）被測(cè)量的部分，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的可用非電量的元件。如：應(yīng)變式壓力傳感器的彈性膜片，其作用將壓力轉(zhuǎn)換為彈性膜片的變形。轉(zhuǎn)換元件（Transductionelement）：又稱傳感元件，指?jìng)鞲衅髦心軐⒅苯痈惺芑蝽憫?yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)部分。如：應(yīng)變式壓力傳感器中的應(yīng)變片，其作用將彈性膜片的變形轉(zhuǎn)換為電阻的變化。有些傳感器將敏感元件和轉(zhuǎn)換元件合二為一，例如：壓電、熱電偶、熱敏電阻、光電器件等。按工作原理分類容易判斷采用的原理，電阻式、電感式、電容式、壓電式、光電式、光纖、磁敏式、激光、超聲波等傳感器。按被測(cè)物理量分類將原理不同但作用相同的歸為一類，如溫度傳感器、壓力傳感器，液位傳感器……按能量的傳遞方式分類能量變換型（有源傳感器）：傳感器直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作。一般附有力學(xué)系統(tǒng)。能量控制型（無(wú)源傳感器）：傳感器從外部獲得能量使其工作，由被測(cè)量的變化控制外部供給能量的變化。一般不可逆，無(wú)力學(xué)系統(tǒng)。3.1.1.1傳感器的分類傳感器的基本特性：傳感器的輸入－輸出關(guān)系特性。

是傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)作用關(guān)系的外部表現(xiàn)輸入信號(hào)分為：穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)對(duì)應(yīng)傳感器特性：靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性一般表示方法：數(shù)學(xué)表達(dá)式、特性曲線、表格；響應(yīng)時(shí)間傳感器的一般特性：靜態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性3.1.1.2傳感器的靜態(tài)參數(shù)靜態(tài)特性：當(dāng)被測(cè)信息處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，若輸入量維持不變或發(fā)生較為緩慢的變化，則輸入量與輸出量之間的關(guān)系。衡量靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是線性度、靈敏度、分辨力（率）、重復(fù)性、遲滯（回差滯環(huán)）、準(zhǔn)確度/精度、正確度、精密度等。它們是衡量傳感器優(yōu)劣的指標(biāo)。線性度（Linearity）（非線性誤差）

傳感器的線性度是指?jìng)鞲衅鞯妮敵雠c輸入之間數(shù)量關(guān)系能否像理想系統(tǒng)那樣保持的線性關(guān)系的一種度量。傳感器非線性大小評(píng)定方法靜態(tài)特性曲線可通過(guò)實(shí)際測(cè)試獲得。首先在標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)下，用標(biāo)準(zhǔn)儀器設(shè)備對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定（測(cè)試），得到其輸入輸出實(shí)測(cè)曲線，即校準(zhǔn)(標(biāo)定)曲線，然后作一條理想直線，即擬合直線，校準(zhǔn)曲線與擬合直線之間的最大偏差與傳感器滿量程輸出之比，稱為傳感器的非線性誤差（或線性度）

在采用直線擬合線性化時(shí)，傳感器的輸出輸入校正曲線與其擬合曲線間最大偏差與滿量程輸出值的百分比稱為線性度或非線性誤差，通常用相對(duì)誤差表示。傳感器滿量程輸出的平均值校準(zhǔn)曲線與擬合直線間最大偏差

非線性誤差/線性度靈敏度度(sensitivity)靈敏度度指輸輸出的的增量量與輸輸入的的增量量之比比，即即：重復(fù)性性（repeatability）重復(fù)性性指在在同一一工作作條件件下，，輸入入量按按同一一方向向在全全測(cè)量量范圍圍內(nèi)多多次測(cè)測(cè)試所所得輸輸出特特性曲曲線的的不一一致性性程度度。分辨力力分辨力力是用用來(lái)表表示檢檢測(cè)系系統(tǒng)或或儀表表裝置置能夠夠檢測(cè)測(cè)被測(cè)測(cè)量最最小變變化量量的能能力。。通常常是以以最小小量程程的單單位值值來(lái)表表示。。yYFShmax0xFS遲滯（（回程程誤差差、滯滯后、、變差差）（（hysteresis）是指?jìng)鱾鞲衅髌髟谡ㄝ斴斎肓苛吭龃蟠螅┓捶矗ㄝ斴斎肓苛繙p小?。┬行谐讨兄休敵龀鲚斎肴肭€線不重重合的的現(xiàn)象象。其其數(shù)值值用最最大偏偏差與與滿量量程輸輸出值值的百百分比比表示示遲滯現(xiàn)現(xiàn)象反反應(yīng)了了傳感感器機(jī)機(jī)械結(jié)結(jié)構(gòu)和和制造造工藝藝上的的缺陷陷，（（如軸軸承摩摩擦，，間隙隙，螺螺釘松松動(dòng)，，元件件腐蝕蝕及灰灰塵等等）hmax——輸輸出值值在正正反行行程間間的最最大差差值。。準(zhǔn)確度度/精精度(accuracy)反映測(cè)測(cè)量結(jié)結(jié)果與與被測(cè)測(cè)量真真實(shí)值值之間間的一一致程程度，，工程程領(lǐng)域域俗稱稱精（（確））度。。系差差和隨隨差的的綜合合。（非線線性誤誤差、、遲滯滯誤差差、重重復(fù)誤誤差））正確確度度(correctness)反映映測(cè)測(cè)量量結(jié)結(jié)果果與與被被測(cè)測(cè)量量真真實(shí)實(shí)值值之之間間的的偏偏離離程程度度，，反反映映了了系系統(tǒng)統(tǒng)誤誤差差的的大大小小。。精密密度度(precision)反映映測(cè)測(cè)量量中中所所測(cè)測(cè)數(shù)數(shù)值值重重復(fù)復(fù)一一致致的的程程度度，，說(shuō)說(shuō)明明了了在在等等精精度度測(cè)測(cè)量量中中，，所所得得結(jié)結(jié)果果彼彼此此之之間間符符合合到到什什么么程程度度。。反反映映了了隨隨機(jī)機(jī)誤誤差差的的大大小小。。絕對(duì)對(duì)誤誤差差相對(duì)對(duì)誤誤差差實(shí)際際相相對(duì)對(duì)誤誤差差示值值相相對(duì)對(duì)誤誤差差引用用相相對(duì)對(duì)誤誤差差最大大引引用用誤誤差差（AbsoluteError））x＝＝x－－u（RelativeError））儀表表的的準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度習(xí)習(xí)慣慣稱稱精度度，準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度等等級(jí)級(jí)稱稱精度度等等級(jí)級(jí)。根根據(jù)據(jù)儀儀表表的的等等級(jí)級(jí)可可以以確確定定測(cè)測(cè)量量的的最最大大引引用用誤誤差差和和最最大大絕絕對(duì)對(duì)誤誤差差。。我國(guó)國(guó)生生產(chǎn)產(chǎn)儀儀表表精精確確度度度度等等級(jí)級(jí)有有0.005、、0.02、、0.05、、0.1、、0.2、、0.35、、0.5、、1.0、、1.5、、2.5、、4.0、、5.0等等，，并并標(biāo)標(biāo)志志在在儀儀表表刻刻度度標(biāo)標(biāo)尺尺或或銘銘牌牌上上。。傳傳感感器器的的誤誤差差表表示示變送送器器（（transmitter））包含含傳傳感感器器和和調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)電電路路能能輸輸出出標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)信信號(hào)號(hào)的裝裝置置稱稱為為變變送送器器。。直流流電電流流信信號(hào)號(hào)：：4~20mA(0~10mA逐逐漸漸淘淘汰汰)抗干干擾擾強(qiáng)強(qiáng)，，適適合合遠(yuǎn)遠(yuǎn)傳傳直流流電電壓壓信信號(hào)號(hào)：1~5V(0~5V,0~10V,-10V~+10V)多個(gè)個(gè)對(duì)對(duì)象象，，近近距距傳傳輸輸變變送送器器概概念念及及標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)信信號(hào)號(hào)類類型型常用用的的溫溫度度傳傳感感器器有有:熱電電阻阻溫度度傳傳感感器器(ResistanceTemperatureDetector,RTD)熱電電偶偶溫度度傳傳感感器器(Thermocouple)熱敏敏電電阻阻溫度度傳傳感感器器(Thermistor)溫溫度度傳傳感感器器原理理：：熱電電阻阻材材料料的的電電阻阻隨隨溫溫度度的的增增加加而而增增加加，，監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)范范圍圍內(nèi)內(nèi)線線性性度度良良好好。。構(gòu)造造：：金屬屬絲絲雙雙線線并并繞繞在在絕絕緣緣骨骨架架上上，，然然后后插插入入護(hù)護(hù)套套內(nèi)內(nèi)而而制制成成。。測(cè)溫范圍：：－200℃～～＋850℃℃范圍內(nèi)的的液體、蒸汽汽和氣體介質(zhì)質(zhì)及固體表面面溫度。材料：鉑、銅、鎳、、錳、銠熱電阻溫度傳感器(ResistanceTemperatureDetector,RTD)鉑電阻（PlatinumResistance）特點(diǎn)：在高溫和氧化化介質(zhì)中性能能極為穩(wěn)定，，在還原性氣氣體中，容易易被污染，導(dǎo)導(dǎo)致鉑絲變脆脆，并改變電電阻與溫度間間的關(guān)系。-29.34~630.74℃，標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，，測(cè)溫裝置基基準(zhǔn)器0~630.74℃℃-190℃~0℃其中，Rt、R0——溫度為t℃和0℃℃時(shí)的電電阻；A、B、C為為常數(shù)：A=3.968×10-3/℃B=-5.84×10-7/℃C=-4.22×10-12/℃分度公式式：分度表（（referencetable/graduatedtable）：：用表格的的形式來(lái)來(lái)描述Rt——t之之間的關(guān)關(guān)系稱為為分度表。并用相相應(yīng)的分度號(hào)表示。必須首先先確定R0的大小，，不同的的R0，其Rt——t曲曲線不同同。百度電阻阻比：鉑電阻的的精度與與鉑的提提純程度度有關(guān)W（100）越高高，表示示鉑絲純純度越高高，國(guó)際際實(shí)用溫溫標(biāo)規(guī)定定，作為為基準(zhǔn)器器的鉑電電阻，W（100）≥1.3925目前技術(shù)術(shù)水平已已達(dá)到W（100）＝1.3930，，工業(yè)用鉑鉑電阻的的純度W（100）不低低于1.385，通常常為1.387～1.390。船上用的的最多的的鉑電阻阻是Pt100，Pt100即分分度號(hào)的的一種，，表示R0為100.00Ω時(shí)的阻值值，其分分度表范范圍－200℃℃～＋659℃℃Pt100常用用于檢測(cè)測(cè)船舶機(jī)機(jī)艙內(nèi)各各種水、、油的溫溫度等，，如主機(jī)機(jī)滑油進(jìn)進(jìn)出口溫溫度，冷冷卻水溫溫度、燃燃油溫度度等。量程范圍圍0~150℃。?？捎?00Ω基基礎(chǔ)上，，每增加加1Ω對(duì)對(duì)應(yīng)2.5℃來(lái)估計(jì)溫溫度或阻阻值。銅電阻（（CuResistance）測(cè)溫范圍圍：－50℃~1500C優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：：缺點(diǎn)點(diǎn)：上述溫度度范圍內(nèi)內(nèi)線性關(guān)系系好，電阻溫度度系數(shù)大大，故靈敏敏度比鉑鉑電阻高高，容易易提純、、加工，，價(jià)格便便宜，復(fù)復(fù)制性能能好。易于氧化化，一般般只用于于150℃以下下的低溫溫測(cè)量和和沒有水水分及無(wú)無(wú)侵蝕性性介質(zhì)的的溫度測(cè)測(cè)量。與鉑相比比，銅的的電阻率率低，所所以銅電電阻的體體積較大大。應(yīng)用用：：測(cè)量精度度要求不不高且溫溫度較低低的場(chǎng)合合工業(yè)上使使用的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化銅銅熱電阻阻的R0按國(guó)內(nèi)統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)計(jì)計(jì)取50Ω和100ΩΩ兩種，，分度號(hào)號(hào)分別為為Cu50和Cu100，相相應(yīng)的分分度表可可查閱相相關(guān)資料料。熱電阻的的測(cè)溫電電路：兩線制接法中，，熱電電阻和連連接導(dǎo)線線電阻在在一個(gè)橋橋臂中，，所以以連線電電阻對(duì)測(cè)測(cè)量影響響大，用用于測(cè)溫精度度不高的的場(chǎng)合；三線制接接法中，，熱電電阻和連連接導(dǎo)線線電阻分分布在相相鄰的兩兩個(gè)橋臂臂中，可可以減減小連接接導(dǎo)線電電阻變化化對(duì)測(cè)量量結(jié)果的的影響，，測(cè)溫溫誤差小小，工業(yè)熱電電阻通常常采用三三線制接接法；四線制接法主要要用于高精度溫度檢測(cè)測(cè)，它在在熱電阻阻的兩端端各引兩兩根連接接導(dǎo)線，，其中中兩根連連線為熱熱電阻提提供恒定定電流I，另兩兩根連線線引至電電位差計(jì)計(jì)，利利用電位位差計(jì)測(cè)測(cè)量熱電電阻的阻阻值，四四線制制接法可可以完全全消除連連接導(dǎo)線線電阻變變化對(duì)測(cè)測(cè)量的影影響。國(guó)產(chǎn)熱電電阻有二二線制，，三線制，四線制制。用熱電阻阻傳感器器進(jìn)行測(cè)測(cè)溫時(shí)，，測(cè)量電電路經(jīng)常常采用電橋電路路。RiaRib自熱誤差差的影響響，流過(guò)熱熱電阻的的電流不不能過(guò)大大，否則則熱電阻阻自身會(huì)會(huì)產(chǎn)生較較大的熱熱量，從從而影響響測(cè)量精精度，原原則上流流過(guò)熱電電阻的電電流一般般不宜超過(guò)過(guò)6mA導(dǎo)線電阻阻的影響響，三線制或或四限制制解決。。標(biāo)準(zhǔn)化檢檢測(cè)儀配配套使用用互換時(shí)時(shí)注意補(bǔ)償端B的接法法。屏蔽電磁磁干擾，需使用用帶屏蔽蔽層的電電纜連接接，電纜纜屏蔽線線1端接接地。測(cè)溫電阻阻與被測(cè)介質(zhì)質(zhì)充分接接觸，（5~7倍T）足夠插入入深度（氣體25倍管管徑，液液體15倍管徑徑）防塵保護(hù)護(hù)熱電阻使使用注意意事項(xiàng)：：熱電阻結(jié)結(jié)構(gòu)：鎧裝熱電電阻端面熱電電阻隔爆型熱熱電阻熱電偶溫度傳感感器(Thermocouple)將溫度轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為電電動(dòng)勢(shì)大大小的熱熱電式傳傳感器叫叫做熱電電偶。熱電偶(thermocouple)是一種有源傳感感器，測(cè)量時(shí)不不需外加加電源，，被廣泛用用于測(cè)量量100~1300℃范圍內(nèi)的的溫度，，常用于于船舶上上主機(jī)、、副機(jī)的的排煙溫溫度的測(cè)測(cè)量。它的特點(diǎn)點(diǎn)是測(cè)溫溫范圍寬寬、測(cè)量量精度高高、性能能穩(wěn)定、、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，且且動(dòng)態(tài)響響應(yīng)較好好；輸出出直接為為電信號(hào)，可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)傳，便便于集中檢測(cè)測(cè)和自動(dòng)動(dòng)控制。。工作原理理：熱電電效應(yīng)其電勢(shì)由由接觸電勢(shì)勢(shì)(珀?duì)柼妱?shì))和溫差電勢(shì)勢(shì)(湯姆遜遜電勢(shì))兩部分分組成。。定義：兩種不同同材料的的導(dǎo)體所所組成的的回路成成為熱電偶；組成熱電電偶的導(dǎo)導(dǎo)體稱為為熱電極；處于T溫溫度場(chǎng)中中的結(jié)點(diǎn)點(diǎn)稱為測(cè)測(cè)量端，，又稱工作端或或熱端；處于T0溫度場(chǎng)中中的結(jié)點(diǎn)點(diǎn)稱為參考端，，又稱為為自由端或或冷端。1.兩種種不同導(dǎo)導(dǎo)體（A、B））2.接成成閉合回回路3.兩個(gè)個(gè)接點(diǎn)處處溫度不不同(T≠T0)回路中會(huì)會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)勢(shì)。影響因素素取決于于材料和和接點(diǎn)溫溫度，與與形狀、、尺寸等等無(wú)關(guān)兩熱電極極相同時(shí)時(shí)，總電電動(dòng)勢(shì)為為0兩接點(diǎn)溫溫度相同同時(shí)，總總電動(dòng)勢(shì)勢(shì)為0對(duì)于已選選定的熱熱電偶，，當(dāng)參考考端溫度度T0恒定時(shí)，，eAB(T0)=c為常數(shù)，，則總的的熱電動(dòng)動(dòng)勢(shì)就只只與溫度度T成單值函函數(shù)關(guān)系系，即可見：只只要測(cè)出出EAB（T,T0）的大小小，就能能得到被被測(cè)溫度度T，這就是是利用熱熱電偶測(cè)測(cè)溫的原原理。幾點(diǎn)結(jié)論論：熱電偶種種類及分分度（graduation））：（1）標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)熱電電偶目前，國(guó)國(guó)際電工工委員會(huì)會(huì)（IEC）認(rèn)認(rèn)證的性性能較好好的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化熱電電偶共有有8種，國(guó)際上上稱之為為“字母母標(biāo)志熱熱電偶””，即其其名稱用用專用字字母表示示，這個(gè)個(gè)字母即即熱電偶偶型號(hào)標(biāo)標(biāo)志，稱稱為分度號(hào)，是各種種類型熱熱電偶的的一種很很方便的的縮寫形形式，熱電偶名名稱由熱熱電極材材料命名名，正極寫寫在前面面，負(fù)極極寫在后后面。所謂標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)熱電偶偶是國(guó)家家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)規(guī)定了其其熱電勢(shì)勢(shì)與溫度度的關(guān)系系，允許許誤差，，并有統(tǒng)統(tǒng)一的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)分度表表的定型型批量生生產(chǎn)的熱熱電偶，，有配套套顯示儀儀表可供供選用。。熱電偶分分為標(biāo)準(zhǔn)熱電電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱熱電偶（2）非非標(biāo)準(zhǔn)熱熱電偶非標(biāo)準(zhǔn)化化熱電偶偶有鉑銠銠系，銥銥銠系，，鎢錸系系及金鐵鐵熱電偶偶（用于于低溫）），雙鉑鉑鉬（用用于核輻輻射）等等熱電偶偶。8種國(guó)際際通用的的熱電偶偶特性表表熱電偶補(bǔ)補(bǔ)償導(dǎo)線線（compensationlead/extensionwire）：所謂補(bǔ)償導(dǎo)線線，實(shí)際上上是一對(duì)對(duì)材料化化學(xué)成分分不同的的導(dǎo)線，，在0～～100℃溫度度范圍內(nèi)內(nèi)與配接接的熱電電偶有一一致的熱熱電特性性，但價(jià)價(jià)格相對(duì)對(duì)要便宜宜。實(shí)質(zhì)是相相當(dāng)于將將熱電極極延長(zhǎng)。。根據(jù)中中間溫度度定律，，只要熱熱電偶和和補(bǔ)償導(dǎo)導(dǎo)線的二二個(gè)接點(diǎn)點(diǎn)溫度一一致，是是不會(huì)影影響熱電電動(dòng)勢(shì)輸輸出的。。在使用熱熱電偶補(bǔ)補(bǔ)償導(dǎo)線線時(shí)必須須注意型型號(hào)相配配，極性性不能接接錯(cuò)，補(bǔ)補(bǔ)償導(dǎo)線線與熱電電偶連接接端的溫度不能能超過(guò)100℃℃。注：補(bǔ)償償導(dǎo)線型型號(hào)頭一一個(gè)字母母與熱電電偶分度度號(hào)相對(duì)對(duì)應(yīng)；第第二個(gè)字字母字X表示延延伸型補(bǔ)補(bǔ)償導(dǎo)線線，字母母C表示示補(bǔ)償型型補(bǔ)償導(dǎo)導(dǎo)線。從熱電效效應(yīng)知，，熱電偶偶測(cè)的實(shí)實(shí)際是兩兩端溫度度差，因因此必須須冷端溫溫度固定定，熱端端溫度與與熱電動(dòng)動(dòng)勢(shì)成單單值函數(shù)數(shù)關(guān)系，，而熱電電偶的分分度表都都是冷端端為0℃℃測(cè)得，，只有冷冷端溫度度為0℃℃，才可可查分度度表。冷冷端不為為0℃時(shí)時(shí)，其補(bǔ)補(bǔ)償方法法如下：：熱電偶冷冷端溫度度補(bǔ)償（（coldjunctioncompensation）：①冷端恒恒溫法：：0℃恒溫溫器：冰冰水混合合物，這是一種種理想的的補(bǔ)償方方法，常常用于實(shí)實(shí)驗(yàn)室或或科研中中。其他恒溫溫器：各各種恒溫溫器，需需利用中中間溫度度定律計(jì)計(jì)算修正正。②計(jì)算修修正法：：當(dāng)采用熱熱電偶檢檢測(cè)溫度度且檢測(cè)測(cè)裝置具具有微處處理器時(shí)時(shí)，經(jīng)常常用此法法。機(jī)艙主機(jī)排排煙溫度的的檢測(cè)，在在冷端設(shè)置置一溫度傳傳感器（Pt100），測(cè)出出冷端的實(shí)實(shí)際溫度，，測(cè)的熱電電偶電勢(shì)后后，利用中中間溫度定定律計(jì)算查查表修正。。③補(bǔ)償電橋橋法計(jì)算修正法法雖然很精精確，但不不適合連續(xù)續(xù)測(cè)量，為為此，有些些儀表的測(cè)測(cè)溫線路中中帶有補(bǔ)償償電橋，利利用不平衡衡電橋產(chǎn)生生的電勢(shì)補(bǔ)補(bǔ)償熱電偶偶因冷端溫溫度波動(dòng)引引起的熱電電勢(shì)的變化化。不平衡電橋橋由R1、R2、R3(錳銅絲絲繞制)、、RCu(銅絲繞制制)四個(gè)橋橋臂和橋路路電源組成成。設(shè)計(jì)時(shí)，在在0℃下使使電橋平衡衡(R1=R2=R3=RCu)，此此時(shí)Uab=0，，電橋?qū)?duì)儀表讀數(shù)數(shù)無(wú)影響。。注意：橋臂臂RCu必須和熱電電偶的冷端端靠近，使使處于同一一溫度之下下。如何判斷熱熱電偶電極極的極性？？（兩種方方法）哪些因素可可以引起熱熱電偶的測(cè)測(cè)溫誤差？？熱敏電阻溫溫度傳感器器(Thermistor)熱敏電阻是是利用半導(dǎo)導(dǎo)體的電阻阻值隨溫度度的變化而而顯著變化化的特性實(shí)實(shí)現(xiàn)測(cè)溫的的。半導(dǎo)體熱敏敏電阻有很很高的電阻阻溫度系數(shù)數(shù)，其靈敏敏度比熱電電阻高得多多，故動(dòng)態(tài)特性性好。而且體積可以做做得很小，特別適于于在-100℃～300℃之之間測(cè)溫。。各種熱敏電電阻的阻值值在常溫下下很大，不不必采用三三線制或四四線制接法法，給使用用帶來(lái)方便便。熱敏電阻的的缺點(diǎn)是其其熱電特性性是非線性性的。按照溫度特特性分類正溫度系數(shù)數(shù)（PCT）：電阻阻阻值隨著著溫度的升升高而增大大（型號(hào)MF）負(fù)溫度系數(shù)數(shù)(NCT)：電電阻阻值隨隨著溫度的的升高而減減小（型號(hào)號(hào)MZ）按照溫度變變化靈敏度度分類高靈敏度型型（突變型型）CTR低靈敏度型型（緩變型型）熱敏電阻的的種類：正溫度系數(shù)數(shù)PTC(PositiveTemperatureCoefficient)特性：電阻阻值隨溫度度升高而增增大。工藝：鈦酸酸鋇摻合稀稀土元素?zé)裏Y(jié)而成用途：小功率的加加熱元件，，具有自動(dòng)動(dòng)恒溫、限限流、只發(fā)發(fā)熱不發(fā)火火。負(fù)溫度系數(shù)數(shù)（NTC）（NegativeTemperatureCoefficient）特性：電阻阻值隨溫度度升高而降降低（絕大大多數(shù)）工藝：主要要由Mn、、Co、Ni、Fe、Cu等等過(guò)渡金屬屬氧化物混混合燒結(jié)而而成用途：可作溫度測(cè)測(cè)量，亦可可作電子控控制系統(tǒng)中中溫控器件件。臨界溫度系系數(shù)CTR（CriticalTemperatureResistor）特性：熱敏敏電阻在某某特定溫度度范圍內(nèi)隨隨溫度升高高而突然降降低（或升升高）3～～4個(gè)數(shù)量量級(jí)工藝：三氧氧化二釩與與鋇、硅等等氧化物，，在磷、硅硅氧化物的的弱還原氣氣氛中混合合燒結(jié)而成成用途：CTR主要要用作溫控控開關(guān)，抑抑制浪涌電電流，起保保護(hù)作用。。溫度檢測(cè)傳傳感器的測(cè)測(cè)試與校驗(yàn)驗(yàn)：（1）實(shí)效效測(cè)試法0~800℃，模擬擬、開關(guān)量量，時(shí)間較較長(zhǎng)（2）直接接測(cè)試法直流電位差差計(jì)，熱電電偶（3）可變變電阻或電電位器的取取代法熱電阻（4）暫時(shí)時(shí)改變警報(bào)報(bào)設(shè)定值的的相對(duì)測(cè)試試法（5）開關(guān)關(guān)量溫度傳傳感器的模模擬測(cè)試法法3.1.4壓力傳傳感器（物理學(xué)中中的壓強(qiáng)，，工業(yè)技術(shù)術(shù)中稱為壓壓力）定義：由靜止的流流體垂直作作用在給定定單位面積積上的力稱稱為該給定定處的壓強(qiáng)單位:“帕斯卡””，或簡(jiǎn)稱稱“帕”，，用“Pa”表示1Pa=1N/m2標(biāo)準(zhǔn)大氣壓壓：定義為在溫溫度為0℃℃，緯度為為45°的的海平面上上，重力加加速度為9.80665m/s2時(shí)的壓力1atm=760mmHg=101.325kPa1bar=100kPa大氣壓力：：大氣層對(duì)對(duì)地球表面面單位面積積上所產(chǎn)生生的壓力，，即大氣的的自重對(duì)地地球表面產(chǎn)產(chǎn)生的壓力力。表壓力（正正壓）：超超過(guò)大氣壓壓以上的壓壓力數(shù)值，，即測(cè)壓儀儀表顯示的的壓力值絕對(duì)壓力：：相對(duì)絕對(duì)對(duì)真空所測(cè)測(cè)得的壓力力（表壓力力與大氣壓壓力之和）），又稱總總壓力或全全壓力負(fù)壓力（疏疏空）：絕絕對(duì)壓力小小于大氣壓壓力時(shí)，大大氣壓力與與絕對(duì)壓力力之差真空度：小小于大氣壓壓力的絕對(duì)對(duì)壓力船舶上壓力力傳感器應(yīng)應(yīng)用廣泛，，機(jī)艙中各各種設(shè)備的的油、水、、氣的壓力力檢測(cè)都是是通過(guò)壓力力傳感器實(shí)實(shí)現(xiàn)的。其測(cè)量原理理分為兩類類：一是基于壓力位位移轉(zhuǎn)換原原理，壓力經(jīng)彈彈性元件轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為位移移，再轉(zhuǎn)換換為電量，，如電位器器式，電感感式，霍爾爾式；一是力敏元件制成的，如如壓電式，，應(yīng)變式等等。常用的壓力力傳感器有有壓電式電阻應(yīng)變式式硅壓力傳感感器霍爾式電感式電容式渦流式壓電效應(yīng)及及壓電式壓壓力傳感器器壓電式傳感感器以電介介質(zhì)的壓電效應(yīng)（（正壓電、、電致伸縮縮）為基礎(chǔ)，即即在外力作作用下在電電介質(zhì)表面面產(chǎn)生電荷荷，從而實(shí)實(shí)現(xiàn)非電量量測(cè)量,是是一種典型型的有源傳感器。壓電式傳感感器具有體體積小、質(zhì)質(zhì)量輕、溫溫度達(dá)250℃頻響高（30kHz），，靈敏度高高，線性好好（0.5級(jí)，1.0級(jí)））；測(cè)量范圍寬寬（100MPa以以下的壓力力）；內(nèi)阻高，二二次儀表要要求輸入阻阻抗高；電荷小，消消失快，只只能測(cè)動(dòng)態(tài)態(tài)和脈沖壓壓力，不宜宜測(cè)緩慢變變化的壓力力。石英晶體（（標(biāo)準(zhǔn)壓力力傳感器））；壓電陶陶瓷（常用用）船上應(yīng)用：：柴油機(jī)示示功器中的的壓力測(cè)量量，進(jìn)排氣氣管的動(dòng)態(tài)態(tài)壓力等。。結(jié)構(gòu)：金屬絲電阻阻應(yīng)變片由由四個(gè)基本本部分組成成：敏感柵、基底，蓋層、引線。有絲式、箔箔式、薄膜膜式三種。。2341電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)示意圖bl柵長(zhǎng)柵寬應(yīng)變效應(yīng)及及應(yīng)變式壓壓力傳感器器原理：導(dǎo)體或半導(dǎo)導(dǎo)體材料在在外（拉力力或壓力））力的作用用時(shí)，產(chǎn)生生機(jī)械變形形，導(dǎo)致其其電阻值相相應(yīng)發(fā)生變變化，稱稱為“應(yīng)變效應(yīng)”。應(yīng)變片電阻阻值通常有有60、120、200、350、500、1000等幾種，，其中以120最常見。。材料有康康銅、銅鎳鎳合金、銅銅鉻合金等等。金屬應(yīng)變片片式壓力傳傳感器測(cè)量量電路測(cè)量電路：：電橋電路路（差動(dòng)輸輸出）應(yīng)變效應(yīng)通通常是受力力后材料的幾何何尺寸和電阻率發(fā)生改變，，電阻改變主主要由材料的幾何何尺寸變化化引起的，稱稱為金屬電電阻應(yīng)變片片；（應(yīng)變式壓力力傳感器）電阻改變主主要由材料電阻率率變化所引起的，，稱為壓阻阻效應(yīng)，稱稱為半導(dǎo)體體應(yīng)變片。。（壓阻式壓壓力傳感器器）硅壓力傳感感器半導(dǎo)體應(yīng)變變片有體型型、擴(kuò)散型型、薄膜型型三種。（（硅的壓阻效效應(yīng)大，常常用，故稱稱硅壓力傳傳感器）擴(kuò)散型半導(dǎo)導(dǎo)體應(yīng)變片片是將P型型雜質(zhì)擴(kuò)散散到N型硅硅晶片基底底上，將力力敏元件、、彈性元件件、補(bǔ)償電電路、調(diào)理理電路制成成一體，目目前應(yīng)用最最廣泛。特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：靈敏系數(shù)比比金屬絲式式高50～～80倍，，靈敏度高，，頻率響應(yīng)應(yīng)范圍很寬寬，輸出幅幅值大，不不需要放大大器，可直直接與記錄錄儀連接使使用，使測(cè)測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)：材料的溫度度系數(shù)大，，應(yīng)變時(shí)非非線性比較較嚴(yán)重，應(yīng)用范圍受受到限制。?；魻栃?yīng)及及霍爾式壓壓力傳感器器金屬或半導(dǎo)導(dǎo)體薄片，若在它的的兩端通過(guò)過(guò)控制電流I，并在薄片片的垂直方向上上施加磁感感應(yīng)強(qiáng)度為為B的磁場(chǎng)，那么，在在垂直于電電流和磁場(chǎng)的方向向上將產(chǎn)生生電動(dòng)勢(shì)UH。這種現(xiàn)象象稱為霍爾效應(yīng)?；魻栂禂?shù)靈敏系數(shù)RH為霍爾常數(shù)數(shù)，其大小小由載流材材料的物理理性質(zhì)決定定。單位體積內(nèi)內(nèi)導(dǎo)電粒子子數(shù)越少，，霍爾效應(yīng)應(yīng)越強(qiáng)，半半導(dǎo)體比金金屬導(dǎo)體霍霍爾效應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)，所以常常采用半導(dǎo)導(dǎo)體材料做做霍爾元件件；KH為靈敏度系系數(shù)，不僅僅與元件材材料的霍爾爾系數(shù)有關(guān)關(guān)，還與霍霍爾元件的的幾何尺寸寸有關(guān)，一般要求霍霍爾元件靈靈敏度越大大越好。I：控制電流（（A）B：磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度（T））d：霍爾元件件的厚度（（m）霍爾元件的的結(jié)構(gòu)由霍爾片、引線和殼體組成。1-3:控制電流端引線（面接觸，長(zhǎng)度方向，紅色）

控制電流極（或激勵(lì)電極）2-4:霍爾輸出引線（點(diǎn)接觸，綠色）

霍爾電極H電路符號(hào)：：c.殼體：：非導(dǎo)磁金屬屬、陶瓷和和環(huán)氧樹脂脂封裝。b.四根引引線（3或5））:a.霍爾片片：矩形半導(dǎo)導(dǎo)體單晶薄薄片（4mm*4mm*0.1mm））霍爾元件的的材料一般由N型型半導(dǎo)體材材料制作。（RH=ρμ）（1）．鍺鍺(Ge)，輸出小小，溫度性性能和線性性度較好。。（2）．銻銻化銦(InSb)，輸出較較大，受溫溫度影響大大。（3）．砷砷化銦(InAs)，輸出次次之，溫度度性能和線線性度優(yōu)之之。（4）．砷砷化鎵(GaAs)，溫度特特性和線性性度均好，，但價(jià)格貴貴。金屬材料載載流子遷移移率大，但但電阻率很很低；絕緣體的電電阻率高，，但載流子子遷移率極極?。话雽?dǎo)體材料料兩者兼優(yōu)優(yōu)→理想材材料?；魻栐牡闹饕夹g(shù)術(shù)參數(shù)（2）輸入入電阻和輸輸出電阻(幾歐姆~幾百歐姆姆)輸入電阻指指控制電流極間的電阻阻值。輸出電阻指指霍爾電極間的電阻值值。（1）額定定激勵(lì)電流流和最大允允許激勵(lì)電電流使霍爾元件件溫升10℃所施加加的控制電電流值稱為為額定激勵(lì)勵(lì)電流。以以霍爾片允允許最大溫溫升為限制制所對(duì)應(yīng)的的電流稱為為最大允許許激勵(lì)電流流IM(幾毫安~幾百毫安安)。（3）霍爾爾電壓溫度度系數(shù)霍爾元件與與一般半導(dǎo)導(dǎo)體器件一一樣，對(duì)溫度變化化十分敏感感。霍爾電動(dòng)動(dòng)勢(shì)的溫度度系數(shù)α是是指在一定定磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度和控制制電流下，，溫度每變變化1℃℃，霍爾電電動(dòng)勢(shì)的變變化率。產(chǎn)生原原因主要有有：（1））霍爾電電極安安裝位位置不不對(duì)稱稱或不不在同同一等等電位位面上上；（2））材質(zhì)質(zhì)不均均勻、、幾何何尺寸寸不均均勻（5））寄生生電動(dòng)動(dòng)勢(shì)當(dāng)霍爾爾元件件通以以交流控控制電電流而不加加外磁磁場(chǎng)時(shí)時(shí)，霍霍爾輸輸出除除了交交流不不等位位電動(dòng)動(dòng)勢(shì)外外，還還有直直流電電動(dòng)勢(shì)勢(shì)分量量，稱稱為寄寄生直直流電電動(dòng)勢(shì)勢(shì)。一一般1mV以下下產(chǎn)生原原因主要有有：（1））霍爾元元件的的電極極不完完全歐歐姆接接觸，，可能能出現(xiàn)現(xiàn)整流流效應(yīng)應(yīng)（2））霍爾爾電極極大小小不對(duì)對(duì)稱形形成極極間溫溫差電電勢(shì)（4））不等等位電電勢(shì)當(dāng)霍爾爾元件件通以以額定定激勵(lì)勵(lì)電流流IH而不加外外磁場(chǎng)場(chǎng)時(shí)它的霍霍爾輸輸出端端之間間仍有有空載載電勢(shì)勢(shì)存在在，該該電勢(shì)勢(shì)就稱稱為不不等位位電勢(shì)勢(shì)。電感式式壓力力傳感感器主要優(yōu)優(yōu)點(diǎn)：：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單、、工作作可靠靠；靈敏度度高，能分分辨0.01μμm的位移移變化化；測(cè)量精精度高高、零點(diǎn)點(diǎn)穩(wěn)定定、輸輸出功功率較較大；；可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)信息息的遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離離傳輸輸、記記錄、、顯示示和控控制，，在工工業(yè)自自動(dòng)控控制系系統(tǒng)中中被廣廣泛采采用；；主要缺缺點(diǎn)：靈敏度度、線線性度度和測(cè)測(cè)量范范圍相相互制制約；；傳感器器自身身頻率響響應(yīng)低低，不適適用于于快速速動(dòng)態(tài)態(tài)測(cè)量量。電感式式壓力力傳感感器是是將因因壓力力產(chǎn)生生的位位移變變換電電感量量的變變化，，從而而測(cè)量量壓力力。種類：：根據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)換換原理理分為為自感式式、互感式式、電渦流流式；把被測(cè)測(cè)的非非電量量變化化轉(zhuǎn)換換為線線圈互感量量變化化的傳感感器稱稱為互互感式式傳感感器。。這種傳傳感器器是根根據(jù)變壓器器的基基本原原理制成的的，把把被測(cè)測(cè)位移移量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為為一次次線圈圈與二二次線線圈間間的互互感量量變化化的裝裝置。。當(dāng)一一次線線圈接接入激激勵(lì)電電源后后，二二次線線圈就就將產(chǎn)產(chǎn)生感感應(yīng)電電動(dòng)勢(shì)勢(shì)，當(dāng)當(dāng)兩者者間的的互感感量變變化時(shí)時(shí)，感感應(yīng)電電動(dòng)勢(shì)勢(shì)也相相應(yīng)變變化。。由于兩兩個(gè)二二次線線圈采采用差動(dòng)接接法，故稱稱為差差動(dòng)變變壓器器式傳傳感器器，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱差差動(dòng)變變壓器器（LVDT,Linearvaribaletransformer）。。差動(dòng)變變壓器器結(jié)構(gòu)構(gòu)形式式較多多，有有變隙隙式、、變面面積式式和螺線管管線等。u2u2=u21-u22輸出電電壓特特性靈敏度度頻率特特性線性度度零點(diǎn)殘殘余電電壓消消除方方法差動(dòng)變變壓器器的輸輸出特特性：：定義：：差動(dòng)動(dòng)變壓壓器的的靈敏敏度是是指差差動(dòng)變變壓器器在單單位電電壓激激勵(lì)下下，動(dòng)動(dòng)鐵芯芯移動(dòng)動(dòng)單位位距離離時(shí)的的輸出出電壓壓。單位為為mV/mm/V(雙輸輸入單單輸出出)50mV/mm/V，高高精度度1000mV/mm/V以上上靈敏度度提高靈靈敏度度的方方法：：（1））提高線線圈品品質(zhì)因因數(shù)Q值(Q=ωL/R)（Q越越高，，電路路損耗耗越小小，效效率越越高））（2））增大大鐵芯芯直徑徑，使使其接接近線線圈框框架內(nèi)內(nèi)徑，，選擇擇導(dǎo)磁磁性能能好，，鐵損損小以以及渦渦流損損耗小小的導(dǎo)導(dǎo)磁材材料制制作銜銜鐵和和導(dǎo)磁磁外殼殼。（3））減小小渦流流損耗耗，線線圈框框架采采用非非導(dǎo)電電且膨膨脹系系數(shù)小小的材材料。。（4））選擇擇較高高的勵(lì)勵(lì)磁電電壓（防過(guò)過(guò)熱））和勵(lì)磁磁頻率率。KE與f關(guān)關(guān)系曲曲線當(dāng)f較較低時(shí)時(shí)，，，靈敏度度顯著著降低低當(dāng)f較較高時(shí)時(shí)，將將會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生““集膚膚”效效應(yīng)，，電荷荷匯集集在表表面，，鐵芯芯有效效阻值值增大大，鐵鐵芯發(fā)發(fā)熱，，產(chǎn)生生很大大功耗耗，從從而引引起U2快速下下降頻率特特性10~50kHZ為為宜只有在在某頻頻率下下才能能達(dá)到到最大大輸出出，且且此頻頻率附附近靈靈敏度度變化化最小小。理想情情況：：差動(dòng)變變壓器器輸出出電壓壓與鐵