傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)(第二版)全書課件整本書電子教案

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)（第二版）

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材第一章傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的基本概念本章學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容：1.傳感器簡(jiǎn)述2.自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)概述3.測(cè)量誤差與精度4.檢測(cè)系統(tǒng)中的彈性敏感元件普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材§1－1傳感器簡(jiǎn)述

一、傳感器的定義與組成傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成有用輸出電信號(hào)的器件或裝置。敏感元件

傳感元件

測(cè)量轉(zhuǎn)換電路

非電量被測(cè)量非電量電參量電量傳感器組成框圖普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材二、傳感器的分類及命名（1）按工作原理劃分

參量傳感器

發(fā)電傳感器

特殊傳感器

電阻式傳感器電感式傳感器電容式傳感器等熱電偶傳感器壓電式傳感器霍爾式傳感器等超聲波探頭激光檢測(cè)等1.分類普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（2）按被測(cè)量性質(zhì)來分機(jī)械量傳感器熱工量傳感器成分量傳感器狀態(tài)量傳感器探傷傳感器等如：扭力傳感器、傾角傳感器等如：溫度傳感器、流量傳感器等如：氣敏傳感器等如：各種接近開關(guān)

等如：超聲波探傷儀等

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（3）按輸出量種類來分模擬傳感器數(shù)字傳感器（4）按傳感器結(jié)構(gòu)來分直接傳感器補(bǔ)償傳感器差動(dòng)傳感器普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材傳感器常常按工作原理及被測(cè)量性質(zhì)兩種分類方式合二為一進(jìn)行命名。例如：①電感式位移傳感器

②光電式轉(zhuǎn)速計(jì)

③壓電式加速度計(jì)光電式轉(zhuǎn)速計(jì)（2）命名普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材1.精度τ

三、傳感器的基本特性精度分為準(zhǔn)確度δ和精密度ε（a）準(zhǔn)確度高而精密度低（b）準(zhǔn)確度低而精密度高（c）精確度高εδ普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材2．穩(wěn)定性（1）穩(wěn)定度則穩(wěn)定度為1.3mV/h。

【例1】某儀表電壓指示值每小時(shí)變化1.3mV（2）環(huán)境影響系數(shù)則環(huán)境影響系數(shù)表達(dá)為0.02mA/（V±10%）【例2】某儀表由于電源電壓變化10%而引起指示值變化0.02mA普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材3．可靠性表征傳感器可靠性最基本的尺度是可靠度，它是衡量傳感器能夠正常工作并完成其功能的程度。例如：三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC的可靠性就很高，平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)關(guān)于可靠性問題本課程將在第八章第二節(jié)中介紹普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（1）線性度傳感器輸出－輸入的實(shí)際特性曲線和擬合直線之間的最大偏差與輸出量程范圍之比。

輸入輸出特性動(dòng)態(tài)特性靜態(tài)特性線性度靈敏度遲滯分辨率4．輸入輸出特性普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材

線性度概念動(dòng)畫演示線性度表達(dá)式為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（2）靈敏度

傳感器在穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)條件下，輸出變化量與輸入變化量的比值（3）遲滯

傳感器的正向特性與反向特性的不一致程度。普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（5）動(dòng)態(tài)特性反映了當(dāng)被測(cè)量隨時(shí)間迅速變化時(shí)，指示值與被測(cè)量值之間的關(guān)系。

（4）分辨率與分辨力【例3】一光柵傳感器，測(cè)量長(zhǎng)度10mm，最小測(cè)量距離0.1um則分辨率為0.1％，分辨力為0.1um普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材四、對(duì)傳感器的要求

對(duì)傳感器的具體要求因使用條件不同而異，主要從基本特性、使用性能、方便程度等方面提出要求。一般要求傳感器特性好、性能優(yōu)、使用方便易維修；體積小、重量輕、價(jià)格便宜壽命長(zhǎng)。

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材§1－2自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)概述一、自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的組成

傳感器

轉(zhuǎn)換電路

顯示記錄

數(shù)據(jù)處理

執(zhí)行機(jī)構(gòu)

被測(cè)量

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)組成的動(dòng)畫演示普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材

二、自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的功能

1．變換功能2．選擇功能選擇有用輸入信號(hào)抑制其它一切無用影響因素普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材3．比較功能4．顯示功能模擬式儀表，比較過程由測(cè)量者在讀數(shù)時(shí)執(zhí)行數(shù)字儀表,標(biāo)準(zhǔn)量比較，然后變換成數(shù)碼指針的轉(zhuǎn)動(dòng)指示圖像顯示三、自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性

自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性與傳感器的基本特性相似。數(shù)字值及符號(hào)文字顯示記錄筆移動(dòng)的痕跡普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材§1－3測(cè)量誤差與精度、測(cè)量誤差的基本概念檢測(cè)包括：檢查與測(cè)量。測(cè)量過程實(shí)際上是一個(gè)比較過程。測(cè)量誤差為測(cè)量值與真值之間的偏差。

（1）真值（2）約定真值

（3）實(shí)際值（4）標(biāo)稱值（示值）（5）測(cè)量誤差有關(guān)測(cè)量的部分名詞術(shù)語：普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材二、誤差的分類1.按表示方法劃分

2.按誤差出現(xiàn)的規(guī)律劃分

絕對(duì)誤差相對(duì)誤差系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差粗大誤差實(shí)際相對(duì)誤差標(biāo)稱相對(duì)誤差滿度相對(duì)誤差普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材3.按被測(cè)量隨時(shí)間變化的速度劃分

4.按使用條件劃分靜態(tài)誤差動(dòng)態(tài)誤差基本誤差附加誤差普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（1）絕對(duì)誤差

某采購(gòu)員分別在A

、B

、C

三家商店購(gòu)買100kg牛肉干、10kg牛肉干、1kg牛肉干，發(fā)現(xiàn)均缺少約0.5kg，但該采購(gòu)員對(duì)C家賣牛肉干的商店意見最大，是何原因？

【例1】普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（2）相對(duì)誤差①實(shí)際相對(duì)誤差②標(biāo)稱相對(duì)誤差③滿度（或引用）相對(duì)誤差普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材當(dāng)Δ取為Δm時(shí)，滿度（或引用）相對(duì)誤差就被用來確定儀表的精度等級(jí)S：我國(guó)電工儀表等級(jí)分為七級(jí)，即：

0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0級(jí)

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材【例2】今有0.5級(jí)的0～300℃和1.0級(jí)的0

～100℃兩個(gè)溫度計(jì)，要測(cè)80℃的溫度，試問采用哪一個(gè)溫度計(jì)好？解：用0.5級(jí)儀表測(cè)量時(shí)，最大標(biāo)稱相對(duì)誤差為：

用1.0級(jí)儀表測(cè)量時(shí)，最大標(biāo)稱相對(duì)誤差為：

顯然本例中用1.0級(jí)儀表比用0.5級(jí)儀表更合適。

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材三、儀表精度與測(cè)量精度1．儀表精度與測(cè)量精度的關(guān)系測(cè)量精度是實(shí)際相對(duì)誤差（基本誤差+附加誤差），而儀表精度是最大引用相對(duì)誤差。2．附加誤差對(duì)實(shí)際測(cè)量精度的影響普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材【例3】上例中1.0級(jí)溫度儀表最大標(biāo)稱相對(duì)誤差為±1.25％，若電源電壓變化為±10％時(shí)產(chǎn)生的附加誤差≤±0.5％，試估算實(shí)際測(cè)量誤差解：按最壞的情況考慮，每次誤差都達(dá)到技術(shù)指標(biāo)規(guī)定的極限值，即：這樣處理的結(jié)果比較符合實(shí)際情況?；菊`差附加誤差求其均方根值為：普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材§1－4檢測(cè)系統(tǒng)中的彈性敏感元件

變形：物體因外力作用而改變?cè)瓉淼某叽缁蛐螤顝椥宰冃危和饬θサ艉竽芡耆謴?fù)其原來的尺寸和形狀的變形彈性元件：具有彈性變形這類特性的物體彈性敏感元件：在傳感器中用于測(cè)量的彈性元件普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材一、彈性敏感元件的基本特性1．剛度

2．靈敏度靈敏度為常數(shù)，此彈性特性是線性例：木塊剛度小，鐵塊剛度大彈性特性曲線圖

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材二、彈性敏感元件的形式及應(yīng)用范圍

1．彈性敏感元件的形式變換力變換壓力等截面軸環(huán)狀彈性敏感元件懸臂梁扭轉(zhuǎn)軸彈簧管波紋管等截面薄板波紋膜片和膜盒薄壁圓筒和薄壁半球普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材

2．變換力的彈性敏感元件（1）等截面軸力F應(yīng)變?chǔ)?/p>

等截面軸受力動(dòng)畫演示等截面軸示意圖普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（2）環(huán)狀彈性敏感元件

較小力F應(yīng)變?chǔ)?/p>

環(huán)狀彈性敏感元件受力動(dòng)畫演示普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（3）懸臂梁懸臂梁是一端固定另一端自由的彈性敏感元件。懸臂梁受力動(dòng)畫演示懸臂梁示意圖力F應(yīng)變?chǔ)?/p>

或力F位移

x

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（4）扭轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)矩T

應(yīng)變?chǔ)?/p>

扭轉(zhuǎn)軸受力動(dòng)畫演示扭轉(zhuǎn)軸示意圖普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材3．變換壓力的彈性敏感元件（1）彈簧管壓力p

中心角角位移△γ

彈簧管受力動(dòng)畫演示普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（2）波紋管壓力p

自由端的位移x波紋管受力動(dòng)畫演示波紋管示意圖普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（3）等截面薄板（4）波紋膜片和膜盒壓力p

位移x壓力差p

位移x等截面薄板示意圖膜盒示意圖應(yīng)變?chǔ)艍毫

或者

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（5）薄壁圓筒和薄壁半球壓力p

應(yīng)變?chǔ)疟”趫A筒和薄壁半球示意圖普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材休息一下普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材光敏電阻鉑電阻測(cè)溫傳感器普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材電感式傳感器普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材陶瓷壓力電容傳感器硅電容差壓傳感器普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材普通裝配型熱電偶普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材壓電式振動(dòng)加速度傳感器普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材霍爾接近開關(guān)霍爾電流傳感器

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材超聲波傳感器普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材激光測(cè)距儀激光掃描傳感器普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材扭力傳感器傾角傳感器普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材pt100溫度傳感器渦輪流量傳感器普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材乙炔傳感器半導(dǎo)體氣敏傳感器

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材電感式接近開關(guān)普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材超聲波探傷儀普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材溫濕度計(jì)指針千分表普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材數(shù)字人體稱重儀

數(shù)字壓力變送器普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材指針千分表普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材數(shù)字壓力變送器普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材內(nèi)窺鏡圖像顯示系統(tǒng)普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材心電圖儀

傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)（第二版）

第二章參量傳感器本章學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容：1.電阻應(yīng)變式傳感器2.熱電阻傳感器3.氣敏、濕敏電阻傳感器4.差分變壓器式傳感器5.電渦流式傳感器6.電容式傳感器§2－1電阻應(yīng)變式傳感器彈性敏感元件（或試件）電阻應(yīng)變式傳感器是一種電阻傳感器?！娮钁?yīng)變片→測(cè)量轉(zhuǎn)換電路材料應(yīng)變的測(cè)量一、應(yīng)變效應(yīng)導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料受力→機(jī)械變形→電阻值發(fā)生變化由電工學(xué)知，有一長(zhǎng)度為l、截面積為A、半徑為r、電阻率為

的金屬單絲，阻值為:

金屬絲受拉時(shí)，l變長(zhǎng)、r變小，導(dǎo)致R變大。實(shí)驗(yàn)證明K—靈敏度，其中金屬在2～3.6；半導(dǎo)體在100上下。應(yīng)變片原理動(dòng)畫演示二、結(jié)構(gòu)類型與粘貼金屬應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片金屬絲式箔式薄膜式1．結(jié)構(gòu)類型l－稱應(yīng)變片的標(biāo)距或工作基長(zhǎng)B－稱應(yīng)變片的工作寬度b×l－稱應(yīng)變片的規(guī)格（1）金屬絲式1－引線

2、3－基底

4－敏感元件（2）箔式

通過光刻、腐蝕而成

散熱條件好

電流密度、靈敏度高

可制任意形狀。（3）薄膜式

真空蒸鍍技術(shù)制成，在薄的絕緣基片上蒸鍍金屬材料薄膜，最后加保護(hù)層形成。硅薄膜式測(cè)風(fēng)傳感器或者：根據(jù)半導(dǎo)體硅制成的薄膜在受應(yīng)變時(shí)其電阻改變的原理制作并封裝后形成的相應(yīng)物理量的薄膜式應(yīng)變電阻傳感器。（4）半導(dǎo)體應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片外形應(yīng)變片主要性能指標(biāo)一覽表參數(shù)名稱電阻Ω靈敏度電阻溫度系數(shù)1/0C極限工作溫度0C最大工作電流mAPZ-120型1201.9～2.120×10-6-10～4020PJ-120型1201.9～2.120×10-6-10～4020BX-200型2001.9～2.2—-30～6025BA-120型1201.9～2.2—-30～20025BB-350型3501.9～2.2—-30～17025PBD-1K型1000±10%140±5%<0.4%<6015PBD-120型120±10%120±5%<0.2%<6025應(yīng)變片粘貼過程動(dòng)畫演示2．應(yīng)變片的粘貼①應(yīng)變片的檢查與選擇步驟：②試件的表面處理③底層處理④貼片⑤固化⑥粘貼質(zhì)量檢查⑦引線焊接與組橋連線應(yīng)變片的粘貼位置１．橋式電路得三、測(cè)量轉(zhuǎn)換電路２．電橋分類電壓源電流源按電源分類單臂橋

半橋

按工作橋臂分類全橋

第一類差動(dòng)橋

第二類差動(dòng)橋?qū)Ρ蹣蚪涣髦绷鹘涣髦绷鳎?）單臂電橋

此時(shí)有R1=R0+ΔR1

，R2=R3=R4

=R0，代入前式3.電橋特性分析靈敏度非線性誤差

（2）半橋

①第一類差動(dòng)橋此時(shí)R1=R0+ΔR1

，R2=R0+

ΔR2

，R3=R4

=R0，取ΔR1=－ΔR2=ΔR

靈敏度非線性誤差

②第二類差動(dòng)橋此時(shí)有R1=R0+ΔR1

，R4=R0

+

ΔR4

，R2=R3=R0【思考】此時(shí)電橋靈敏度和非線性誤差如何？取ΔR1=－ΔR4=ΔR

③對(duì)臂差動(dòng)橋此時(shí)有R1=R0+ΔR1

，R3=R0

+

ΔR3

，R2=R4=R0取ΔR1=ΔR3=ΔR

【思考】此時(shí)電橋靈敏度和非線性誤差又如何？（3）全橋

此時(shí)R1=R3=R0+ΔR，R2=R4=R0－ΔR

，靈敏度相對(duì)誤差

各類電橋性能比較表電橋類型靈敏度非線性誤差各橋臂典型電阻值單臂橋Ui/4R1=R0+△RR2=R3=R4

=R0半橋第一差動(dòng)橋Ui

/20R1=R0+△R，R2=R0－△RR3=R4

=R0第二差動(dòng)橋Ui

/2R1=R0+△R，R4=R0－△RR2=R3

=R0對(duì)臂橋Ui

/2R1=R3=R0+△RR2=R4=R0全橋Ui

0R1=R3=R0+△RR2=R4=R0－△R

調(diào)節(jié)RP，最終可以使R1/R2=R4/R3，電橋趨于平衡，實(shí)現(xiàn)調(diào)零。4.電橋的調(diào)零四、溫度補(bǔ)償1．補(bǔ)償塊補(bǔ)償法補(bǔ)償塊溫度補(bǔ)償示意圖1—試件2—補(bǔ)償塊ΔR1ε—試件受力后應(yīng)變片R1產(chǎn)生的電阻增量；ΔR1t、ΔR2t—由溫度變化引起的R1、R2的電阻增量。試件與補(bǔ)償塊必須同質(zhì)同溫全橋電路同樣能克服溫漂。2．橋路自補(bǔ)償R1=R0+ΔR1+ΔRt

，R2=R0+ΔR2+ΔRt

，R3=R4=R0，而ΔR1=-ΔR2=ΔR

以第一類差動(dòng)橋?yàn)槔?、?yīng)用形式：電阻應(yīng)變式傳感器主要包括：彈性敏感元件、應(yīng)變片和測(cè)量電路，其形式可分為兩大類：第一類，粘貼式第二類，非粘貼式

用途：①測(cè)力②測(cè)壓力③測(cè)加速度④測(cè)扭矩⑤測(cè)位移1．形式與用途應(yīng)變片測(cè)力動(dòng)畫演示（1）力和扭矩的測(cè)量2．應(yīng)用舉例懸臂梁稱重動(dòng)畫演示各種懸臂梁

FF固定點(diǎn)固定點(diǎn)電纜應(yīng)變式荷重傳感器的外形及應(yīng)變片的粘貼位置FR1R2

R4汽車衡汽車衡稱重系統(tǒng)電子天平人體秤

應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手

用于汽車、摩托車、飛機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、機(jī)械制造和家用電器等領(lǐng)域，準(zhǔn)確控制緊固螺紋的裝配扭矩。（2）壓力的測(cè)量組合式壓力傳感器示意圖組合式壓力傳感器壓力測(cè)量動(dòng)畫演示筒式壓力傳感器1－工作應(yīng)變片2－補(bǔ)償應(yīng)變片小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器高壓進(jìn)氣口低壓進(jìn)氣口呼吸、透析和注射泵設(shè)備中用的壓力傳感器p1進(jìn)氣管p2進(jìn)氣管固態(tài)壓力傳感器（3）加速度的測(cè)量加速度測(cè)量動(dòng)畫演示加速度傳感器示意圖1－應(yīng)變片2－基座3－質(zhì)量塊4－懸梁臂§2－2熱電阻傳感器熱電阻傳感器主要用于對(duì)溫度或和溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測(cè)。在工業(yè)上被廣泛用來測(cè)量－200℃～+500℃范圍內(nèi)的溫度。金屬熱電阻（熱電阻）半導(dǎo)體熱電阻（熱敏電阻）按性質(zhì)分類熱敏電阻用于電熱水器的溫度控制一、熱電阻絕大部分金屬熱電阻阻值是隨溫度升高而增大的?！纠咳∫恢?00W/220V

燈泡，計(jì)算得到的額定

熱態(tài)電阻值應(yīng)為484

，而用萬用表測(cè)量其

電阻值，可以發(fā)現(xiàn)其冷態(tài)阻值只有幾十歐

姆。

1．材料：要求有大的、穩(wěn)定的溫度系數(shù)，線性好，性能穩(wěn)定，便于生產(chǎn)。如銅、鉑、鎳。

材料溫度t/℃電阻率ρ/10-8Ω·m電阻溫度系數(shù)α/℃-1銀201.5860.0038（20℃）銅201.6780.00393（20℃）金202.40.00324（20℃）鎳206.840.0069（0℃～100℃）鉑2010.60.00374（0℃～60℃）表2－2熱電阻的主要技術(shù)性能對(duì)照表

材料鉑（WZP）銅（WZC）使用溫度范圍(oC)-200～＋960-50～+150電阻率(Ω·m×10-6)0.0981～0.1060.0170℃～100℃間電阻溫度系數(shù)平均值(1/℃)0.00392～0.003980.00425～0.00428化學(xué)穩(wěn)定性在氧化性介質(zhì)中較穩(wěn)定，不能在還原性介質(zhì)中使用，尤其在高溫情況下超過100℃易氧化特性特性近于線性、性能穩(wěn)定，精度高線性較好，價(jià)格低廉應(yīng)用可作標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫裝置適于測(cè)量低溫、無水分、無侵蝕性介質(zhì)的溫度2．特點(diǎn)：▽測(cè)溫精度較高，▽范圍廣（－200～6000C），▽穩(wěn)定性、重復(fù)性好，▽熱慣性大，靈敏度低。（1）公式法3．計(jì)算方法①銅電阻適用范圍：－50～1500C，精度要求不高的場(chǎng)合其中α＝４.25～４.28×10-3/0C阻值與溫度的函數(shù)關(guān)系為:②鉑電阻純度以R100/R0來表示，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)R100/R0≥1.3925

（99.995%），其阻值與溫度的函數(shù)關(guān)系為:其中：A,B,C

為常數(shù)（2）查表法鉑熱電阻分度表小型鉑熱電阻

4．各類熱電阻防爆型鉑熱電阻

汽車用水溫傳感器銅熱電阻可設(shè)定溫度的溫度控制箱旋轉(zhuǎn)式機(jī)械設(shè)定開關(guān)撥碼式設(shè)定開關(guān)熱敏電阻的外形、結(jié)構(gòu)及符號(hào)

二、熱敏電阻阻值與溫度滿足以下關(guān)系：其中R0為T0時(shí)的電阻，T為絕對(duì)溫度，B=1500～3000K或右圖所示的五根曲線分別為哪一種熱敏電阻？1.按溫度系數(shù)分類穩(wěn)定性差，一致性差（同一型號(hào)差3~5%）；靈敏度高（可測(cè)量0.001～0.005度的微小變化）；熱慣性小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用廣泛。2.特點(diǎn)NTC：具有負(fù)溫度系數(shù)，阻值隨溫度升高而下降，一般－50～300℃；PTC：具有正溫度系數(shù)，阻值隨溫度升高而升高；CTR：具有臨界溫度系數(shù)，溫度變化具有突變性。3.熱敏電阻外形玻璃封裝NTC熱敏電阻聚脂塑料封裝熱敏電阻帶安裝孔的熱敏電阻大功率PTC熱敏電阻其它熱敏電阻熱電阻測(cè)溫電路圖其中r1、r2、r3為引線電阻r1r2r3三、熱電阻傳感器的應(yīng)用1、金屬熱電阻傳感器（1）溫度測(cè)量熱電阻的三線制：工業(yè)上用的鉑電阻的引線多為三根，目的是消除連接線電阻的影響。（2）流量測(cè)量RT1RT2RwR1R2熱電阻流量計(jì)電原理圖熱敏電阻溫度面板表熱敏電阻LCD（1）溫度測(cè)量2．熱敏電阻傳感器熱敏電阻體溫表熱敏電阻用于CPU的溫度測(cè)量【例】電阻溫度補(bǔ)償（2）溫度補(bǔ)償雙橋溫差測(cè)量電路（3）溫差測(cè)量§2－3氣敏、濕敏電阻傳感器功用：檢測(cè)環(huán)境氣體成分及濃度、檢測(cè)環(huán)境濕度，并對(duì)其進(jìn)行控制和顯示的重要器件。應(yīng)用領(lǐng)域：在環(huán)境保護(hù)、家用電器、消防、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和安全生產(chǎn)等方面。家庭用煤氣報(bào)警器一、氣敏電阻傳感器

氣敏電阻傳感器（以下簡(jiǎn)稱氣敏電阻）：主要可分為：測(cè)量還原性氣體和測(cè)量氧氣濃度的兩大類。

氣體的成分、濃度等參數(shù)變化電阻發(fā)生變化轉(zhuǎn)換為電流、電壓信號(hào)↓↓氣敏電阻工作原理動(dòng)畫演示1．還原性氣體傳感器所謂還原性氣體就是在化學(xué)反應(yīng)中能給出電子，化學(xué)價(jià)升高的氣體。還原性氣體多數(shù)屬于可燃性氣體等。測(cè)量還原性氣體的氣敏電阻一般是用SnO2、ZnO或Fe2O3等金屬氧化物粉料添加少量鉑催化劑、激活劑及其它添加劑，按一定比例燒結(jié)而成的半導(dǎo)體器件。

MQN型氣敏電阻結(jié)構(gòu)及測(cè)量電路1－引腳2－塑料底座3－燒結(jié)體4－不銹鋼網(wǎng)罩5－加熱電極6－工作電極7－加熱回路電源8－測(cè)量回路電源加熱、工作回路工作回路NH3傳感器甲烷傳感器酒精傳感器其他還原性氣體傳感器手持?jǐn)?shù)字酒精測(cè)試儀呼氣管酒精傳感器的選擇性家庭用液化氣報(bào)警器一氧化碳檢測(cè)儀2．二氧化鈦氧濃度傳感器（TiO2）對(duì)氧氣十分敏感。其電阻值的大小取決于周圍環(huán)境的氧氣濃度。當(dāng)周圍氧氣濃度較大時(shí)，氧原子進(jìn)入二氧化鈦晶格，改變半導(dǎo)體的電阻率，使其阻值增大。

TiO2氧濃度傳感器結(jié)構(gòu)及測(cè)量轉(zhuǎn)換電路a）結(jié)構(gòu)b）測(cè)量轉(zhuǎn)換電路

1－外殼（接地）2－安裝螺栓3－搭鐵線4－保護(hù)管

5－補(bǔ)償電阻6－陶瓷片7－TiO2氧敏電阻8－進(jìn)氣口9－引腳氧濃度傳感器外形

（可用于汽車尾氣測(cè)量）二、濕敏電阻傳感器

相對(duì)濕度是日常生活中常用來表示濕度大小的方法。當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)100%時(shí)，稱飽和狀態(tài)。濕度絕對(duì)濕度：指大氣中水汽的密度，即每一立方米大氣中所含水汽的質(zhì)量（克數(shù)）相對(duì)濕度：大氣中實(shí)有水汽壓與當(dāng)時(shí)溫度下飽和水汽壓的百分比濕度檢測(cè)動(dòng)畫演示1．水蒸氣的凝結(jié)將給儀器設(shè)備帶來各種危害如在熱工設(shè)備里會(huì)引起受熱局部不均2．濕度對(duì)電子元件的影響物體表面會(huì)附著一層水膜，并滲入材料內(nèi)部；降低絕緣強(qiáng)度，造成漏電、擊穿和短路現(xiàn)象；加速金屬材料的腐蝕并引起有機(jī)材料的霉?fàn)€。3．濕度對(duì)人體的影響秋冬季空氣干燥，人易上火、皮膚易干燥；夏季雷雨前空氣潮濕，人會(huì)感覺呼吸不暢等。濕敏電阻外形圖濕敏電阻工作過程：水分子極易吸附于固體表面→滲透到固體內(nèi)部→半導(dǎo)體的電阻值降低可以利用多孔陶瓷、三氧化二鋁等吸濕材料制作濕敏電阻。濕敏電阻外形結(jié)構(gòu)示意圖封裝后的外形機(jī)械式、電子式溫濕度計(jì)對(duì)比降低溫度會(huì)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。測(cè)量露點(diǎn)的儀器露點(diǎn)傳感器§2－4差分變壓器式傳感器電感式傳感器是利用線圈的自感、互感或阻抗的變化來實(shí)現(xiàn)非電量檢測(cè)的一種裝置。差分變壓器式傳感器是一種電感式傳感器，它是根據(jù)互感的變化來感知被檢測(cè)量的。

一、電感式傳感器簡(jiǎn)述

自感式－把被測(cè)位移量轉(zhuǎn)換為線圈的自感變化電感式傳感器電渦流式－把被測(cè)位移量轉(zhuǎn)換為線圈的阻抗變化互感式－把被測(cè)位移量轉(zhuǎn)換為線圈間的互感變化差分變壓器傳感器產(chǎn)品TD－1油動(dòng)機(jī)行程閥位位移傳感器交流差分變壓器式角位移傳感器

GA系列差分變壓器位移傳感器二、差分變壓器式傳感器的工作原理1．結(jié)構(gòu)：可分間隙式和螺管式兩種

差分變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖圖中：1－一次繞組2、3－二次繞組4－銜鐵以螺管式為例2．工作原理

差分變壓器等效電路把鐵芯位移量轉(zhuǎn)換成初級(jí)線圈及次級(jí)線圈互感系數(shù)的變化，圖中M1、M2與位移x有關(guān)。當(dāng)位移x很小時(shí)：Uo=k|x|

（無法判別位移方向）差分變壓器原理動(dòng)畫演示差分變壓器輸出特性

1－理想特性2－實(shí)際特性

問題：①零點(diǎn)殘余電壓E0②超過一定范圍為非線性減小零殘電壓的方法：①提高對(duì)稱性；②減少電源諧波成分；③使銜鐵工作在磁化線性區(qū)；④采用電路補(bǔ)償?shù)?。產(chǎn)生零殘電壓的主要原因：①結(jié)構(gòu)不對(duì)稱；②存在寄生參數(shù)；③電源有高次諧波；④磁路的磁化曲線非線性。三、基本特性1．靈敏度2．線性范圍線性范圍約為線圈骨架長(zhǎng)度的1/10左右，只有中間部分線性較好。為了獲得高的靈敏度，盡量提高勵(lì)磁電壓，電源頻率以400Hz到10kHz為佳。靈敏度一般可達(dá)0.5~5V/mm，行程越小，靈敏度越高。四、測(cè)量轉(zhuǎn)換電路差分相敏檢波電路差分整流電路常用測(cè)量轉(zhuǎn)換電路全波電流輸出型電流輸出型電壓輸出型差分整流電路半波電流輸出型全波電壓輸出型半波電壓輸出型差分變壓器對(duì)測(cè)量轉(zhuǎn)換電路的要求為：①判別銜鐵位移方向及大?。虎谙泓c(diǎn)殘余電壓。以全波電流輸出型差分整流電路為例說明其工作原理：（1）鐵芯在中心位置時(shí)：（u21=u22）

Uac=Uda可調(diào)節(jié)R1=R2使ImA=I1－I2=0全波電流輸出型差分整流電路mAcabdR1R2●●●●●●●●●若u21≠u22

則Uac≠Uda

調(diào)節(jié)RP有R1≠R2

使ImA=I1－I2=0I1I2消除了零點(diǎn)殘余電壓（2）鐵芯上移（u21>u22）：

Uac>Uda

則ImA=I1－I2>0（3）鐵芯下移(u21<u22)：

Uac<Uda

則ImA=I1－I2<0

判別了位移方向和大小同理，半波電流電壓輸出差分整流電路全波電壓輸出型差分整流電路及后續(xù)電路鋼板厚度的測(cè)量五、差分變壓器式傳感器的應(yīng)用以YST－1型差分壓力變送器為例1－接頭2－膜盒3－導(dǎo)線4－印刷線路板5－差分線圈6－銜鐵7－電源變壓器8－罩殼9－指示燈10－安裝座11－底座

YST－1型差分壓力變送器線路原理圖變壓整流濾波多諧振蕩器差分變壓器差分整流電路輸出顯示YST－1型差分壓力變送器線路原理框圖§2－5電渦流式傳感器電渦流式傳感器的特點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量；靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)；頻率響應(yīng)寬、體積小等。

——電渦流在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用干凈、高效的電磁爐電渦流探雷器一、基本工作原理

電渦流線圈與金屬板的距離x減小↓電渦流線圈的等效電感L

減小、等效電阻R

增大XL的變化比R的變化大得多流過電渦流線圈的電流i1

增大?！姕u流效應(yīng)動(dòng)畫演示等效電路原理示意圖

i→Φi→ie→Φe→原線圈L變化當(dāng)傳感器與被測(cè)導(dǎo)體靠近時(shí)，傳感器的等效阻抗Z將發(fā)生變化，可表示為：可用函數(shù)式表示如下：電磁爐內(nèi)部的勵(lì)磁線圈電磁爐的工作原理圖二、結(jié)構(gòu)與測(cè)量轉(zhuǎn)換電路

電渦流探頭外形交變磁場(chǎng)1．電渦流式傳感器的結(jié)構(gòu)電渦流探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1－線圈2－線圈管架3－殼體

4－輸出電纜5－接插件6－瓷罩表2－5CZF－1系列傳感器的性能分析上表請(qǐng)得出結(jié)論：探頭的直徑與測(cè)量范圍及分辨力之間有何關(guān)系？型號(hào)線性范圍/μm線圈外徑/mm分辨力/μm線性誤差(％)使用溫度/℃CZF1-10001000Ф71<3-15~+80CZF1-30003000Ф153<3-15~+80CZF1-50005000Ф285<3-15~+80（1）調(diào)幅式（AM）電路2．測(cè)量轉(zhuǎn)換電路調(diào)幅式轉(zhuǎn)換電路原理框圖并聯(lián)諧振回路的諧振頻率設(shè)電渦流線圈的電感量L=0.8mH，微調(diào)電容C0=200pF，求振蕩器的頻率f

。（2）調(diào)頻（FM）式電路(100kHz~1MHz）調(diào)頻式轉(zhuǎn)換電路原理框圖（1）應(yīng)用場(chǎng)合定量測(cè)量：金屬材料的厚度、尺寸、形狀、電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、表面因素、距離等。定性測(cè)量：開關(guān)、報(bào)警等。

三、電渦流式傳感器的應(yīng)用

1．位移測(cè)量（2）幾種實(shí)例4~20mA電渦流位移傳感器外形圖（3）傳感器外形V系列電渦流位移傳感器外形圖V系列電渦流位移傳感器性能一覽表

（摘自洞頭開關(guān)廠資料）

（4）四線制電渦流位移傳感器的接線說明2.振幅測(cè)量偏心和振動(dòng)檢測(cè)汽輪機(jī)葉片測(cè)試3．轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量類型1－傳感器2－被測(cè)體轉(zhuǎn)速n（單位為r/min）的計(jì)算公式為電渦流傳感器轉(zhuǎn)速測(cè)量動(dòng)畫演示齒輪轉(zhuǎn)速測(cè)量示意圖【例】下圖中，設(shè)齒數(shù)z=48，測(cè)得頻率f=120Hz，求該齒輪的轉(zhuǎn)速n

。用于ABS系統(tǒng)的速度傳感器4．電渦流表面探傷手持式裂紋測(cè)量?jī)x油管探傷用掌上型電渦流探傷儀檢測(cè)飛機(jī)裂紋電渦流傳感器探傷檢測(cè)動(dòng)畫演示5．厚度測(cè)量測(cè)量前，可先用電渦流測(cè)厚儀對(duì)標(biāo)準(zhǔn)厚度的鍍層和銅箔作出“厚度－輸出”電壓的標(biāo)定曲線，以便測(cè)量時(shí)對(duì)照。電渦流涂層厚度儀電渦流傳感器測(cè)量厚度動(dòng)畫演示

該測(cè)厚儀與前面鍍層測(cè)厚有何區(qū)別？

６．其它應(yīng)用電渦流傳感器計(jì)數(shù)動(dòng)畫演示電渦流傳感器軸心軌跡測(cè)量動(dòng)畫演示§2－6電容式傳感器電容傳感器液位計(jì)一、工作原理及結(jié)構(gòu)形式電容傳感器的理想公式為

d——極板間距離；

A——極板面積；ε——電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù)。改變d、A、

三個(gè)參量中的任意一個(gè)量，均可使平板電容的電容量C

改變。固定三個(gè)參量中的兩個(gè)，可以做成三種類型的電容傳感器。電容傳感器聲波測(cè)量動(dòng)畫演示幾種不同電容式傳感器的原理結(jié)構(gòu)圖1．變極距式電容傳感器變極距式電容傳感器原理動(dòng)畫演示變極距式電容傳感器結(jié)構(gòu)及特性曲線結(jié)構(gòu)示意圖1－定極板2－動(dòng)極板

電容量與極板距離的關(guān)系2．變面積式電容式傳感器變面積式電容傳感器的輸出特性是線性的，靈敏度是常數(shù)。這一類傳感器多用于檢測(cè)直線位移、角位移、尺寸等參量。xθa))/1()/1(00pqpqee-=-==CdSCdSCx3．變介電常數(shù)電容式傳感器變介電常數(shù)電容式傳感器原理動(dòng)畫演示經(jīng)推導(dǎo)可知變介電常數(shù)式電容傳感器其電容與位移或液體高度成線性關(guān)系，可由以下表達(dá)式表示：其中A、B均為與結(jié)構(gòu)和介質(zhì)有關(guān)的常數(shù)三種電容式傳感器比較表類型變間隙變面積變介電常數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合線位移角位移或較大線位移物位、濕度、密度是否線性非線性關(guān)系。靈敏度也不是常數(shù)。線性關(guān)系

線性關(guān)系

1．變壓器電橋電路二、測(cè)量轉(zhuǎn)換電路缺點(diǎn)：由于電路輸出為交流電，應(yīng)進(jìn)行相敏檢波后，才能辨別位移方向。對(duì)于變間隙式差分電容傳感器經(jīng)分析推導(dǎo)可得：

優(yōu)點(diǎn)：把變間隙式電容傳感器的位移與電容的非線性關(guān)系

轉(zhuǎn)化為位移與輸出電壓的線性關(guān)系?？傻茫?．調(diào)頻電路3．脈沖寬度調(diào)制電路經(jīng)分析推導(dǎo)得：脈沖調(diào)寬電路具有以下五方面的特點(diǎn)：①消除了非線性；②不需要相敏檢波即能獲得較大的直流輸出；③電路只采用直流電源，不需要頻率發(fā)生器；④頻率對(duì)輸出無影響；⑤對(duì)輸出矩形波純度要求不高。公式與變壓器電橋形式相同，但變壓器電橋輸出的是交流電，而脈沖調(diào)寬電路輸出的是直流電。1．壓力測(cè)量電容式壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖三、電容式傳感器的應(yīng)用高壓側(cè)進(jìn)氣口低壓側(cè)進(jìn)氣口電子線路位置內(nèi)部不銹鋼膜片的位置電容式差壓變送器外形圖電容式差壓變送器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

1－高壓側(cè)進(jìn)氣口

2－低壓側(cè)進(jìn)氣口

3－過濾片

4－空腔

5－柔性不銹鋼波紋隔離膜片

6－導(dǎo)壓硅油

7－凹形玻璃圓片

8－鍍金凹形電極

9－彈性平膜片

10－

腔各種電容式差壓變送器外形圖利用電容差壓變送器測(cè)量液體的液位差壓變送器施加在高壓側(cè)腔體內(nèi)的壓力與液位成正比：p=

gh投入式電容水位計(jì)外形圖家用電器壓力檢測(cè)示意圖2．加速度測(cè)量電容傳感器加速度測(cè)量動(dòng)畫演示電容式加速度傳感器1－絕緣體2－固體電極3－質(zhì)量塊（動(dòng)電極）4－彈簧片硅微加工加速度傳感器原理

1－加速度測(cè)試單元

2－信號(hào)處理電路

3－襯底

4－底層多晶硅（下電極）

5－多晶硅懸臂梁

6－頂層多晶硅（上電極）硅微加工電容加速度傳感器微加工三軸加速度傳感器技術(shù)指標(biāo)：靈敏度：500mV/g

量程：10g頻率范圍：0.5-2000Hz安裝諧振點(diǎn):8kHz

分辨力：0.00004g

重量：200g

安裝螺紋：M5mm

線性誤差：≤1%加速度傳感器在汽車中的應(yīng)用裝有傳感器的假人氣囊汽車氣囊的保護(hù)作用使用加速度傳感器可以在汽車發(fā)生碰撞時(shí)，經(jīng)控制系統(tǒng)使氣囊迅速充氣。利用加速度傳感器實(shí)現(xiàn)延時(shí)起爆的鉆地炸彈傳感器安裝位置3．轉(zhuǎn)速測(cè)量電容傳感器轉(zhuǎn)速測(cè)量動(dòng)畫演示

電容料位測(cè)量示意圖1－極棒2－容器壁4．料位和液位測(cè)量AM90系列電容物位儀

聚四氟乙烯外套液位計(jì)設(shè)定按鈕電容式油量表原理圖

電容式接近開關(guān)外形圖齊平式非齊平式5．電容式接近開關(guān)M18M30?40mm40mmx

40mm工作距離5mm10mm20mm20mm工作電壓10-65VDC10-65VDC，20-250VAC10-65VDC，20-250VAC10-65VDC，20-250VAC導(dǎo)線數(shù)量3線制2、4線制2、4線制2、4線制輸出pnppnppnppnp常開觸點(diǎn)常開、常閉觸點(diǎn)，常開和常閉接點(diǎn)，常開或常閉接點(diǎn)常開和常閉接點(diǎn)，常開或常閉接點(diǎn)常開和常閉接點(diǎn)，常開或常閉接點(diǎn)安裝嵌入式嵌入式嵌入式嵌入式連接電纜電纜接線端子格接線端子格接線端子格SIMATICPXC200電容式接近開關(guān)使用一覽表電容式接近開關(guān)SIMATICPXC是非接觸型傳感器，適用于具有各種形狀和表面的導(dǎo)電和非導(dǎo)電金屬，可測(cè)量傳導(dǎo)和非傳導(dǎo)性物料，如固體、粉末或液體等。奶盒中的牛奶檢測(cè)電容式接近開關(guān)在液位測(cè)量控制中的使用電容指紋識(shí)別動(dòng)畫演示6．其它測(cè)量電容角位移測(cè)量動(dòng)畫演示電容傳感器地應(yīng)力測(cè)量動(dòng)畫演示電容地應(yīng)力傳感器安裝動(dòng)畫演示三星SPH－V6800手機(jī)采用電容傳感器控制某些功能，取代了部分機(jī)械按鍵普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)（第二版）

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材第三章發(fā)電傳感器

本章學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容：1.熱電偶傳感器

2.霍爾式傳感器

3.壓電式傳感器普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材熱處理溫控系統(tǒng)動(dòng)畫演示§3－1熱電偶傳感器普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材一、熱電偶傳感器的工作原理1.熱電勢(shì)效應(yīng)

符號(hào)兩種不同材料結(jié)點(diǎn)溫度不同組成閉合回路熱電勢(shì)效應(yīng)動(dòng)畫演示普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)EAB(t，t0)接觸電動(dòng)勢(shì)EAB（也稱珀?duì)栯妱?dòng)勢(shì)）溫差電動(dòng)勢(shì)E(t，t0)（也稱湯姆遜電動(dòng)勢(shì)）總熱電動(dòng)勢(shì)為兩者之代數(shù)和。

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（1）中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中接入第三種材料的導(dǎo)體，只要其兩端的溫度相等，該導(dǎo)體的接入就不會(huì)影響熱電偶回路的總熱電動(dòng)勢(shì)。2.熱電偶回路的主要性質(zhì)

EABC（t，t0）=EAB（t，t0）（C兩端接點(diǎn)溫度相同）

CABtt0普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材應(yīng)用舉例:測(cè)量液態(tài)金屬的平均溫度金屬壁面進(jìn)行溫度測(cè)量普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（2）中間溫度定律

熱電偶AB在接點(diǎn)溫度為t1、t3時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)，等于熱電偶在接點(diǎn)溫度為t1、t2和t2、t3時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)總和

EAB(t1,t3)=EAB(t1,t2)+EAB(t2,t3)

t1t3ABt1t2ABt2t3AB=+普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材當(dāng)工作端和自由端溫度為t和t0時(shí)，用導(dǎo)體A、B組成熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)等于AC熱電偶和CB熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和?；颍?）標(biāo)準(zhǔn)電極定律普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材【例1】如圖為鉑銠10－鉑（S）熱電偶，A’、B’為補(bǔ)償導(dǎo)線，溫度t1=50℃，t2=0℃，t3=30℃，

t0＝0℃。（1）當(dāng)U0=934μV時(shí)，求被測(cè)點(diǎn)溫度t。（2）如果A’、B’改為銅導(dǎo)線，此時(shí)U0=810μV，再求溫度t。普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材【分析】（1）根據(jù)中間導(dǎo)體定律：U2＝U0而A’、B’為補(bǔ)償導(dǎo)線，視同熱電偶A、B所以EAB(t,t2)＝U2＝U0＝934（μV）∵t2=0℃，∴直接查表可得溫度t=138℃（2）根據(jù)中間導(dǎo)體定律：U1＝U0EAB(t,t1)＝U1＝U0，根據(jù)中間溫度定律EAB(t,0℃)＝EAB(t,t1)＋EAB(t1,0℃)

＝U0＋EAB(50℃,0℃)＝1109μV直接查表可得溫度t=160℃普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材二、熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)1.熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電極絕緣套管保護(hù)套管接線盒熱電偶外形和結(jié)構(gòu)圖普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材接線盒引出線套管

不銹鋼保護(hù)管

固定螺紋

熱電偶工作端（熱端）

標(biāo)準(zhǔn)熱電偶普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材2.熱電偶的種類普通型熱電偶標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶鎧裝熱電偶非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材三、熱電偶自由端溫度的補(bǔ)償熱電偶在測(cè)溫過程中，為了保證輸出熱電動(dòng)勢(shì)是被測(cè)溫度的單一函數(shù)，必須保持自由端（冷端）的溫度恒定。熱電偶的分度表

由圖表可知：根顯示儀表都是以熱電偶的自由端溫度等于0℃為條件的。如果自由端溫度不是0℃，盡管被測(cè)溫度不變，熱電動(dòng)勢(shì)也將隨自由端溫度而變化，必須消除或補(bǔ)償這一測(cè)量誤差。

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材

（1）儀表調(diào)零修正法在t0基本不變的情況下，儀表預(yù)先機(jī)械調(diào)零到t0處，即儀表預(yù)先輸入E（t0，0℃）則指針指向t0

。指針被預(yù)調(diào)到室溫（40

C

）可補(bǔ)償冷端損失1.補(bǔ)償方法普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（2）冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償一般采用電橋補(bǔ)償法：在熱電偶回路中串入一個(gè)自動(dòng)補(bǔ)償?shù)碾娢徊钚盘?hào)來補(bǔ)償熱電勢(shì)的變化值。E（t，0℃）=E（t，t0）+Uab

XT－WBC熱電偶冷端補(bǔ)償器普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材常用的國(guó)產(chǎn)冷端補(bǔ)償器性能比較表型號(hào)配用熱電偶補(bǔ)償范圍(℃)電橋平衡時(shí)溫度(℃)電源(V)內(nèi)阻(Ω)功耗(VA)補(bǔ)償誤差（mV）WBC－01鉑銠10－鉑0～5020～2201＜8±0.045WBC－02鎳鉻－鎳硅(鋁)±0.16WBC－03鎳鉻－考銅±0.18WBC-57-LB鉑銠10－鉑0～402041＜0.25±(0.015+0.0015Δt)①WBC-57-EU鎳鉻－鎳硅(鋁)±(0.04+0.004Δt)WBC-57-EA鎳鉻－考銅±(0.065+0.0065Δt)①Δt為與20℃之差的溫度數(shù)值。普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材2.補(bǔ)償導(dǎo)線延引電極自由端高溫?zé)嵩吹挠绊懽杂啥藴囟纫蠡颈３趾愣犭娕甲龅瞄L(zhǎng)，貴重金屬的耗費(fèi)加大。（1）問題的提出（2）解決辦法溫度范圍（0℃～100℃）熱電特性相近的材料自由端延長(zhǎng)，用補(bǔ)償導(dǎo)線相連普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材A’B’屏蔽層保護(hù)層補(bǔ)償導(dǎo)線外形圖普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材常用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的特性配用熱電偶正-負(fù)補(bǔ)償導(dǎo)線正-負(fù)導(dǎo)線外皮顏色100℃熱電勢(shì)（mV）150℃熱電勢(shì)（mV）20℃時(shí)的電阻率(Ω·m)正負(fù)鉑銠10－鉑銅－銅鎳①紅綠0.645±0.0231.029+0.024-0.055＜0.0484×10-6鎳鉻－鎳硅銅－康銅紅藍(lán)4.095±0.156.137±0.20＜0.634×10-6鎳鉻－考銅鎳鉻－考銅紅黃6.95±0.3010.69±0.38＜1.25×10-6鎢錸5－鎢錸20銅－銅鎳②紅藍(lán)1.337±0.045－－普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材四、熱電偶的應(yīng)用1.熱電偶的測(cè)溫線路冷端溫度相同熱電動(dòng)勢(shì)與溫度呈線性關(guān)系注意：普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材2.熱電偶熱電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量動(dòng)圈式儀表電位差計(jì)電子電位差計(jì)微機(jī)識(shí)別，輸出顯示

測(cè)量方式：普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材XCZ系列指針式顯示儀表電路圖1－熱電偶2－補(bǔ)償導(dǎo)線3－冷端補(bǔ)償器4－外接調(diào)整電阻5－銅導(dǎo)線6－動(dòng)圈7－張絲8－磁鋼（極靴）9－指針10－刻度面板

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材電位差計(jì)熱電偶測(cè)溫電路圖線路電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果有沒有影響？提問：普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材XMZ系列智能

數(shù)字顯示儀表外形圖普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材一、霍爾元件的工作原理及結(jié)構(gòu)1．霍爾效應(yīng)

§3－2

霍爾式傳感器

霍爾電壓UH為：

e——電子電量

KH——霍爾元件靈敏度式中n——載流子數(shù)濃度KH＝1/ned霍爾效應(yīng)動(dòng)畫演示

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材霍爾元件示意圖（a）霍爾元件結(jié)構(gòu)示意圖（b）圖形符號(hào)（c）外形

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材霍爾元件圖片普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材3．基本電路注意：時(shí)間短（約10-12s～10-14s之間）頻率高（幾千兆赫）。普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材二、霍爾元件的基本參數(shù)與溫度誤差的補(bǔ)償1．基本參數(shù)（1）輸入電阻Ri；（2）輸出電阻R0；（3）最大激勵(lì)電流IM；（4）靈敏度KH；（5）最大磁感應(yīng)強(qiáng)度BM；（6）不等位電勢(shì)；（7）霍爾電勢(shì)溫度系數(shù)普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材2．溫度誤差及其補(bǔ)償半導(dǎo)體對(duì)溫度很敏感特性參數(shù)為溫度的函數(shù)產(chǎn)生原因：處理方法：普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材三、集成霍爾元件1.線性型集成霍爾元件普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材線性型集成霍爾元件輸出特性普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材2.開關(guān)型集成霍爾元件輸出特性普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材1．應(yīng)用類型

四、霍爾式傳感器的應(yīng)用（1）利用霍爾電勢(shì)正比于磁感強(qiáng)度的特性來測(cè)量磁場(chǎng)及與之有關(guān)的電量和非電量。如磁場(chǎng)計(jì)、方位計(jì)、電流計(jì)、微小位移計(jì)、非接觸開關(guān)等。

（3）利用霍爾電勢(shì)正比于激勵(lì)電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度乘積的規(guī)律制成乘算器、除算器、開方器、功率計(jì)等，也可以作混頻、調(diào)制、斬波、解調(diào)等用途。

（2）利用霍爾電勢(shì)正比于激勵(lì)電流的特性可制作回轉(zhuǎn)器、隔離器、電流控制裝置等。

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材霍爾特斯拉計(jì)（高斯計(jì)）霍爾元件普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材霍爾角位移測(cè)量動(dòng)畫演示12.應(yīng)用舉例（1）角位移測(cè)量?jī)x普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材霍爾角位移測(cè)量動(dòng)畫演示2普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材霍爾轉(zhuǎn)速測(cè)量動(dòng)畫演示

（2）霍爾轉(zhuǎn)速表普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材霍爾式微壓力傳感器原理示意圖

（3）霍爾式微壓力傳感器

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材霍爾鉗形電流表的使用叉形鉗形表漏磁稍大，但使用方便用鉗形表測(cè)量電動(dòng)機(jī)的相電流（4）霍爾鉗形電流表普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材§3－3壓電式傳感器

壓電傳感器振動(dòng)分析動(dòng)畫演示普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材一、基本工作原理1．壓電效應(yīng)電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力

產(chǎn)生變形

外力去掉，回到不帶電狀態(tài)

內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，表面產(chǎn)生電荷

壓電效應(yīng)動(dòng)畫演示普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材2.逆壓電效應(yīng)極化方向上施加交變電場(chǎng)

產(chǎn)生機(jī)械變形

去外加電場(chǎng)，變形消失

逆壓電效應(yīng)動(dòng)畫演示普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材3．壓電材料（1）壓電晶體石英晶體外形圖壓電晶體是一種單晶體例如：石英晶體；酒石酸鉀鈉等

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材天然形成的石英晶體外形圖普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（2）壓電陶瓷壓電陶瓷是一種人工制造的多晶體例如：鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、鈮酸鍶等

壓電陶瓷外形圖普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材高分子壓電材料外形圖（3）有機(jī)壓電材料有機(jī)壓電材料屬于新一代的壓電材料主要有壓電半導(dǎo)體和高分子壓電材料

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4．壓電材料的主要特性指標(biāo)（1）壓電系數(shù)d

（2）剛度H（3）介電常數(shù)ε（4）電阻R（5）居里點(diǎn)普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材二、測(cè)量轉(zhuǎn)換電路1．壓電元件的等效電路提問：壓電式傳感器能用于靜態(tài)測(cè)量嗎？提示：電荷有無泄漏？轉(zhuǎn)換電路的輸入阻抗是否無限大？普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材無放大電荷的作用（Q/U轉(zhuǎn)換器）輸出電壓僅與輸入電荷和反饋電容有關(guān)電纜長(zhǎng)度影響小2.電荷放大器注意：電荷放大器等效電路普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材電荷放大器外形圖普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材三、壓電式傳感器的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用1．壓電元件常用的結(jié)構(gòu)形式并聯(lián)接法C’＝2CU’＝UQ’=2Q（1）串聯(lián)（2）并聯(lián)U’＝2UQ’=Q普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材2．壓電式傳感器的應(yīng)用（1）壓電式力傳感器壓電式力傳感器測(cè)力動(dòng)畫演示普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（2）壓電式加速度傳感器1－基座2－引出電極3－壓電晶片4－質(zhì)量塊5－彈簧6－殼體普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材壓電式振動(dòng)加速度傳感器普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材休息一下普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材鎧裝型熱電偶可長(zhǎng)達(dá)上百米鎧裝型熱電偶外形普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材普通熱電偶的外形普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材小形K型熱電偶其他熱電偶外形普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材

鉑銠10－鉑熱電偶分度表分度號(hào)：S

（自由端溫度為0℃）IPTS-68℃熱電動(dòng)勢(shì)(μV)IPTS-68℃0－1－2－3－4－5－6－7－8－9010203040506070809010011005511317323529936543250257364571956111917924130537143950958065372711671251852473123784465165876607341672131191254318385453523594667742227813719726032539146053060267574927841422032663313984675376096827573390148210273338405474544616690764389515421627934541248155162369777244101161222286351419488558631704780501071672282923584254955666387127870102030405060708090100110普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)（第二版）

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材第四章光電式傳感器本章學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容：

1.光電效應(yīng)及其光電元件2.光電式傳感器的應(yīng)用普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材罐裝生產(chǎn)流水線動(dòng)畫演示普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材、光電效應(yīng)1.外光電效應(yīng)§4－1光電效應(yīng)及其光電元件

在光線作用下，物體吸收光能量而產(chǎn)生相應(yīng)電效應(yīng)的一種物理現(xiàn)象。在光線作用下，電子從物體表面逸出的物理現(xiàn)象

外光電效應(yīng)動(dòng)畫演示普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材各種光電管外形圖普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材2.內(nèi)光電效應(yīng)光電導(dǎo)效應(yīng)光敏晶體管效應(yīng)光生伏特效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)動(dòng)畫演示在光線作用下，物體電導(dǎo)性能發(fā)生變化或產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材光敏電阻外形圖普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材光敏二極管外形圖光敏三極管外形圖普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材各種光電池外形圖普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)》吳旗主編HIGHEREDUCATIONPRESS二、光電元件1.光電管（1）原理：基于外光電效應(yīng)真空管、光電陰極K和光電陽極A（2）符號(hào)與結(jié)構(gòu)：光電管外形圖普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材

（3）特點(diǎn)：靈敏度高、光電特性線性較好I0/μAΦ/lm光電管的光電特性

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材2.光敏電阻（1）原理：內(nèi)光電效應(yīng)的光電導(dǎo)效應(yīng)（2）符號(hào)與外形普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（3）特性參數(shù)暗電阻:置于室溫、全暗條件伏安特性亮電阻:置于室溫、一定光照條件普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材光電特性：非線性光譜特性響應(yīng)時(shí)間：溫度特性:10-1s～10-3s

溫度影響甚大，溫度上升，暗電流增大，靈敏度下降光敏電阻的光譜特性普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（5）適用場(chǎng)合：常用于對(duì)測(cè)量要求不高的場(chǎng)合（4）特點(diǎn)：價(jià)格便宜、光電特性非線性、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、受溫度影響大3.光敏晶體管（1）原理：內(nèi)光電效應(yīng)的光電晶體管效應(yīng)光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管（2）種類、符號(hào)與外形普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材外形圖（3）主要特性：光譜特性：硅管峰值波長(zhǎng)為0.9μm鍺管峰值波長(zhǎng)為1.5μm普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材光電特性：輸出電流Ie和光照度Ee呈線性關(guān)系伏安特性：普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材溫度特性：溫度對(duì)輸出電流影響小，由光照度決定響應(yīng)時(shí)間：二極管10-4s～10-6s、三極管10-3s～10-5s

（5）適用場(chǎng)合：適用于模擬量測(cè)量及要求快速響應(yīng)的場(chǎng)合（4）特點(diǎn)：光電特性線性好、受溫度影響小、響應(yīng)時(shí)間短

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4.光電池（1）原理：內(nèi)光電效應(yīng)的光生伏特效應(yīng)（2）符號(hào)與外形：普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（3）主要特性光譜特性：硅光電池0.45μm～1.1μm硒光池0.34μm～0.57μm光電特性：普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材頻率特性：硅光電池頻率響應(yīng)高，硒光電池頻率響應(yīng)差溫度特性：溫度t上升，開路電壓U快速下降，

短路電流I

緩慢上升。普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（4