傳感器教案設(shè)計

傳感器技術(shù)與應用

教

案

（第二版）

2014.2.14

第1章傳感器技術(shù)基礎(chǔ)

1.1自動測控系統(tǒng)與傳感器

世界是由物質(zhì)組成的，表征物質(zhì)特性或其運動形式的參數(shù)很多，根據(jù)物質(zhì)的電特性，可分為電量和

非電量兩類。

非電量不能直接使用一般電工儀表和電子儀器測量，非電量需要轉(zhuǎn)換成與非電量有一定關(guān)系的電

量，再進行測量。實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換技術(shù)的器件叫傳感器。

自動檢測和自動控制系統(tǒng)處理的大都是電量，需通過傳感器對通常是非電量的原始信息進行精確

可靠的捕獲和轉(zhuǎn)換為電量。

1.1.1自動測控系統(tǒng)

自動檢測和自動控制技術(shù)是人們對事物的規(guī)律進行定性了解和定量掌握以及預期效果控制所從事

的一系列的技術(shù)措施。

自動測控系統(tǒng)是完成這一系列技術(shù)措施之一的裝置，它是檢測和控制器與研究對象的總和。

通?？煞譃殚_環(huán)與閉環(huán)兩種自動測控系統(tǒng)。

圖1-1開環(huán)自動測控系統(tǒng)

框圖

圖1-2閉環(huán)自動測控系統(tǒng)框圖

一個完整的自動測控系統(tǒng)，一般由傳感器、測量電路、顯示記錄裝置或調(diào)節(jié)執(zhí)行裝置、電源四部

分組成。

1.1.2傳感器

傳感器的定義是：能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常

由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。

敏感元件是指傳感器中能直接感受或響應被測量的部分；

轉(zhuǎn)換元件是指傳感器中能將敏感元件感受或響應的被測量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測量的電信號的部分。

非電物

圖1-3傳感器組成框圖

壓電晶體、熱電偶、熱敏電阻、光電器件等是敏感元件與轉(zhuǎn)換元件兩者合二為一的傳感器

傳感器轉(zhuǎn)換能量的理論基礎(chǔ)都是利用物理學、化學學、生物學現(xiàn)象和效應來進行能量形式的變換。

被測量和它們之間的能量的相互轉(zhuǎn)換是各種各樣的。

傳感器技術(shù)就是掌握和完善這些轉(zhuǎn)換的方法和手段。是涉及：傳感器能量轉(zhuǎn)換原理、傳感器材料選

取與制造、傳感器器件設(shè)計、傳感器開發(fā)和應用等多項綜合技術(shù)。

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1.2傳感器的分類

1.2傳感器的分類

傳感器有許多分類方法，但常用的分類方法有兩種：一種是按被測輸入量來分；另一種是按傳感器

的工作原理來分。

1.2.1按被測量分類

這一種方法是根據(jù)被測量的性質(zhì)進行分類，如：

溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、

流量傳感器、液位傳感器、力傳感器、加速度傳感器，轉(zhuǎn)矩傳感器等。

這種分類方法把種類繁多的被測量分為：基本被測量和派生被測量兩類。

這種分類方法：

優(yōu)點是：比較明確地表達了傳感器的用途，便于使用者根據(jù)其用途選用。

缺點是：沒有區(qū)分每種傳感器在轉(zhuǎn)換機理上有何共性和差異，不便使用者掌握其基本原理及分析方

法。

1.2.2按傳感器工作原理分類

這一種分類方法是以工作原理劃分，將物理、化學、生物等學科的原理、規(guī)律和效應作為分類的依

據(jù)。

這種分類法：

優(yōu)點是：對傳感器的工作原理比較清楚，類別少，有利于傳感器專業(yè)工作者對傳感器的深入研究分

析。

缺點是：不便于使用者根據(jù)用途選用。

具體劃分為：

1.電學式傳感器

電學式傳感器是應用范圍較廣的一種傳感器，常用的有電阻式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感

器、磁電式傳感器及電渦流式傳感器等。

2.磁學式傳感器

磁學式傳感器是利用鐵磁物質(zhì)的一些物理效應而制成。主要用于位移、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的測量。

3.光電式傳感器

光電式傳感器是利用光電器件的光電效應和光學原理而制成。

主要用于光強、光通量、位移、濃度等參數(shù)的測量。

4.電勢型傳感器

電勢型傳感器是利用熱電效應、光電效應、霍耳效應等原理而制成。

主要用于溫度、磁通、電流、速度、光強、熱輻射等參數(shù)的測量.

5.電荷傳感器

電荷傳感器是利用壓電效應原理而制成。

主要用于力及加速度的測量。

6.半導體傳感器

半導體傳感器是利用半導體的壓阻效應、內(nèi)光電效應、磁電效應、半導體與氣體接觸產(chǎn)生物質(zhì)變化

等原理而制成。

主要用于溫度、濕度、壓力、加速度、磁場和有害氣體的測量。

7.諧振式傳感器

諧振式傳感器是利用改變電或機械的固有參數(shù)來改變諧振頻率的原理而制成。

主要用來測量壓力。

8.電化學式傳感器

電化學式傳感器是以離子導電原理為基礎(chǔ)而制成，可分為電位式傳感器、電導式傳感器、電量式傳

感器、級^式傳感器和電解式傳感器等。

電化學式傳感器主要用于分析氣體成分、液體成分、溶于液體的固體成分、液體的酸堿度、電導率

及氧化還原電位等參數(shù)的測量。

還有：

按能量的關(guān)系分類，即將傳感器分為：有源傳感器和無源傳感器；

按輸出信號的性質(zhì)分類，即將傳感器分為：模擬式傳感器和數(shù)字式傳感器。

數(shù)字式傳感器輸出為數(shù)字量，便于與計算機聯(lián)用，且抗干擾性較強，例如：盤式角度數(shù)字傳感器,

光柵傳感器等。

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1.3傳感器的數(shù)學模型

1.3傳感器的數(shù)學模型

傳感器作為感受被測量信息的器件，總是希望它能按照一定的規(guī)律輸出有用信號，因此，需要研究其輸

入-輸出之間的關(guān)系及特性，以便用理論指導其設(shè)計、制造、校準與使用

理論和技術(shù)上表征輸入-輸出之間的關(guān)系通常是以建立數(shù)學模型來體現(xiàn)，這也是研究科學問題的基本

出發(fā)點。

1.3.1傳感器的靜態(tài)數(shù)學模型

靜態(tài)數(shù)學模型是指在靜態(tài)信號作用下，傳感器輸出與輸入量間的一種函數(shù)關(guān)系。

如果不考慮遲滯特性和蠕動效應，傳感器的靜態(tài)數(shù)學模型一般可以用n次多項式來表

y=aO+a1x+a2x2+…+anxn

式中X為輸入量；y為輸出量；

aO為零輸入時的輸出，也叫零位輸出;

al為傳感器線性項系數(shù)也稱線性靈敏度，常用K或S表示；

a2,a3,…，an為非線性項系數(shù)，其數(shù)值由具體傳感器非線性特性決定。

傳感器靜態(tài)數(shù)學模型有三種有用的特殊形式：

1.理想的線性特性y=atx

通常是所希望的傳感器應具有的特性，只有具備這樣的特性才能正確無誤地反映被測的真值。

24

2.僅有偶次非線性項y=axx+ayx+a4xH—

其線性范圍較窄，線性度較差，靈敏造為該曲線的斜率，一般傳感器設(shè)計很少采用這種特性。

3.僅有奇次非線性項y=axx+a3x'+a5x^H—

其線性范圍較寬，且相對坐標原點是對稱的，線性度較好，靈敏度為該曲線的斜率。

使用時一般都加以線性補償措施，可獲得較理想的線性特性。

1.3.2傳感器的動態(tài)數(shù)學模型

在實際測量中，大量的被測量是隨時間變化的動態(tài)信號。

傳感器的動態(tài)數(shù)學模型是指：在隨時間變化的動態(tài)信號作用下，傳感器輸出-輸入量間的函數(shù)關(guān)系,

通常稱為響應特性。

動態(tài)數(shù)學模型一般采用微分方程和傳遞函數(shù)描述。

1.微分方程

忽略了一些影響不大的非線性和隨機變量等復雜因素后，可將傳感器作為線性定常數(shù)系統(tǒng)來考慮,

因而其動態(tài)數(shù)學模型可以用線性常系數(shù)微分方程來表示，其解得到傳感器的暫態(tài)響應和穩(wěn)態(tài)響應。

dnydn-'ydy

Cl------FCl].......-+…+勾---FV

"dtnfl_'dt'-'1dt°

,dmx,dm-'x,dx,

='"新+%+…+47+%%

dtm-'

式中：x(t)為輸入量，y(t)為輸出量。

…，/也也t，…也

2.傳遞函數(shù)

對上式兩邊取拉普拉斯變換，則得：

y(恤+a"T+...+%)=X(s)(b,F"+%$-+?..+4)

該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)H(s)為：

,_Y()_b"l+b_"-'+-+b

1H7(5()-----S------m--S------m---l-S--:-----------0

X(s)a”s"+a“_]S"H----Fa。

等號右邊是一個與輸入無關(guān)的表達式，只與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，

可見傳遞函數(shù)H⑸是描述傳感器本身傳遞信息的特性，即傳輸和變換特性。由輸入激勵和輸出響應

的拉普拉斯變換求得。

1.4傳感器的特性與技術(shù)指標

1.4傳感器的特性與技術(shù)指標

傳感器測量靜態(tài)量表現(xiàn)為靜態(tài)特性，測量動態(tài)量表現(xiàn)為動態(tài)特性。

1.4.1靜態(tài)特性

傳感器的靜態(tài)特性主要由下列幾種性能來描述。

由圖可見，除(a)為理想特性外，其它都存在非線性，都應進行線性處理。

常用的方法有：理論直線法、端點線法、割線法、最小二乘法和計算程序法等。

2.靈敏度

靈敏度是傳感器在穩(wěn)態(tài)下輸出增量與輸入增量的比值。

對于線性傳感器，其靈敏度就是它的靜態(tài)特性的斜率，如圖1-6(a)所示，其sn=y/x

yy

圖1-6傳感器的靈敏度

非線性傳感器的靈敏度是一個隨工作點而變的變量，如圖1-6(b)所示，其sn=dy/dx=df(x)/dx

3.重復性

重復性是傳感器在輸入量按同一方向作全量程多次測試時，所得特性曲線不一致性的程度，如圖1-7

所示。

傳感器輸出特性的不重復性主要由傳感器的機械部分的磨損、間隙、松動，部件的內(nèi)磨擦、積塵，

電路元件老化、工作點漂移等原因產(chǎn)生。

圖1-7傳感器的重復性

不重復性極限誤差由下式表：EZ=AMAX/yFS-100%

4.遲滯現(xiàn)象

傳感器在正向行程(輸入量增大)和反向行程(輸入量減小)期間，輸出-輸入特性曲線不一致的程

度，如圖1-8所示。

在行程環(huán)中同一輸入量xi對應的不同輸出量yi和yd的差值叫滯環(huán)誤差，最大滯環(huán)誤差與滿量程輸

出值的比值稱為大滯環(huán)率EMAX：EMAX=Am/yFS100%

5.分辨力

傳感器的分辨力是在規(guī)定測量范圍內(nèi)所能檢測的輸入量的最小變化量。有時也用該值相

對滿量程輸入值的百分數(shù)表示。

6.穩(wěn)定性

穩(wěn)定性有短期穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性之分。

傳感器常用長期穩(wěn)定性，指在室溫條件下，經(jīng)過相當長的時間間隔，如一天、一月或一

年，傳感器的輸出與起始標定時的輸出之間的差異。通常又用其不穩(wěn)定度來表征穩(wěn)定程度。

7.漂移

傳感器的漂移是指在外界的干擾下，輸出量發(fā)生與輸入量無關(guān)的不需要的變化。

漂移包括零點漂移和靈敏度漂移等。

零點漂移和靈敏度漂移又可分為時間漂移和溫度漂移。

時間漂移是指在規(guī)定的條件下，零點或靈敏度隨時間的緩慢變化；

溫度漂移為環(huán)境溫度變化而引起的零點或靈敏度的變化。

1.4.2動態(tài)特性

在動態(tài)(快速變化)的輸入信號情況下，要求傳感器能迅速準確地響應和再現(xiàn)被測信號

的變化。也就是說，傳感器要有良好的動態(tài)特性。

最常用的是通過幾種特殊的輸入時間函數(shù)，例如階躍函數(shù)和正弦函數(shù)來研究其響應特

性，稱為階躍響應法和頻率響應法。

1.階躍響應特性

給傳感器輸入一個單位階躍函數(shù)信號：小，/八

(1)最大超調(diào)量%,

⑵延遲時間td

⑶上升時間tr

(4)峰值時間tp

⑸響應時間

2.頻率響應特性

給傳感器輸入各種頻率不同而幅值相同初相位為零的正弦信號，其輸出的正弦信號的幅

值和相位與頻率之間的關(guān)系，則為頻率響應曲線。

例子：下圖為一彈簧阻尼器組成的機械壓力傳感器，分析該傳感器的頻率響應。

圖1-10機械壓力傳感器

系統(tǒng)輸入量為作用力，令其與彈簧剛度成正比，尸⑺二心⑺

系統(tǒng)輸出量為彈簧形變產(chǎn)生的位移》⑺

根據(jù)牛頓第三定律，作用力與阻尼器磨擦力、彈簧力的反作用力相等，即士

式中：九=3=c旦Dfk=Ky(t)

at

可得一階機械壓力傳感器動態(tài)數(shù)學模型：c生。+妗")=依⑺

dt

左右兩邊取拉普拉斯變換，移項后可得系統(tǒng)的傳遞函數(shù)："(s)=-^=，

cs+k窩+1

式中：2=%為時間常數(shù)。S=jCO

可得頻率響應函數(shù)、幅頻特性、相頻特性分別為：”(/&)=--一

7(/0)+1

1

A(0)=

Jl+(W)2

①(o)=-arctg{(DT)

幅頻特性、相頻特性如圖1T1所示。由圖可見，時間常數(shù)T越小，頻率特性越好。時間

常數(shù)T很小時，幅頻特性為常數(shù)，相頻特性與頻率成線性關(guān)系。

在時間常數(shù)T很小時，輸出位移能真實地反應輸入作用力的變化規(guī)律，與作用力頻率無

關(guān)。

恤）

COT

（a）幅頻特性（b）相頻特性

圖LU一階傳感器的頻率特性

1.5傳感器的材料與制造

1.5傳感器的材料與制造

傳感器是利用材料的固有特性或開發(fā)的二次功能特性，再經(jīng)過精細加工而成的。傳感器的材料和

制造是傳感器性能和質(zhì)量的關(guān)鍵。

1.5.1傳感器的材料

1.半導體材料（1）單晶硅（2）多晶硅（3）非晶體硅（4）硅藍寶石（5）化合物半導體

2.陶瓷材料

3.石英材料

4.金屬氧化物及合金材料（1）ZnO薄膜（2）非晶態(tài)磁性合金材料（3）形狀記憶合金材料

5.無機材料

6.有機材料

7.生化材料

8.高分子敏感材料

9.合成材料

10.智能材料（1）能夠檢測并且可以識別外界或內(nèi)部的刺激強度的感知功能；

?（2）能夠響應外界變化的驅(qū)動功能；

（3）能夠按照設(shè)定的方式選擇和控制響應；

?（4）反應比較靈敏、及時和恰當：

（5）當外部刺激消除后，能夠迅速恢復到原始狀態(tài)。

1.5.2傳感器制造技術(shù)

傳感器制造技術(shù)主要是微系統(tǒng)技術(shù)，也叫微機械加工技術(shù)。不僅微系統(tǒng)的部件是用微機械加工

制成，而且用這些部件組合成系統(tǒng)也是用微機械加工的。

1.部件及子系統(tǒng)加工

2.系統(tǒng)的集成包括底盤、組裝和連線加工

3.Z半導體敏感元件的加工

Z半導體元件輸出數(shù)字信號（準確地說是脈沖信號），無需前置放大和A/D轉(zhuǎn)換就可與計算

機直接通信，特別適合研制新一代三端數(shù)字傳感器。

1.6提高傳感器性能的方法

1.6提高傳感器性能的方法

1.6.1傳感器性能指標

決定傳感器性能的指標很多，要求一個傳感器具有全面良好的性能指標，不僅給設(shè)計、制造造成

困難，而且在實用上也沒有必要。

因此，應根據(jù)實際的需要與可能，在確保主要性能指標實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，放寬對次要性能指標的要

求，以求得高的性能價格比。

1.6.2提高性能指標的方法

1.采用線性化技術(shù)

2.差動技術(shù)

3.平均技術(shù)

4.零位法、微差法和閉環(huán)技術(shù)

5.補償與校正技術(shù)

6.集成化和智能化

7.屏蔽、隔離和抑制干擾

8.穩(wěn)定性處理

1.7傳感器的標定與校準

1.7傳感器的標定與校準

1.7.1標定與校準的方法

利用某種標準器具對新研制或生產(chǎn)的傳感器進行全面的技術(shù)檢定和標度，稱為標定

對傳感器在使用中或儲存后進行的性能復測，稱為校準。

標定和校準的基本方法是：利用標準儀器產(chǎn)生已知的非電量，輸入到待標定的傳感器中，然后將傳感

器輸出量與輸入的標準量作比較，獲得一系列校準數(shù)據(jù)或曲線。

1.7.2靜態(tài)標定

指輸入信號不隨時間變化的靜態(tài)標準條件下，對傳感器的靜態(tài)特性如靈敏度、非線性、滯后、重復性

等指標的檢定.

1.7.3動態(tài)標定

對被標定傳感器輸入標準激勵信號，測得輸出數(shù)據(jù)，做出輸出值與時間的關(guān)系曲線。

由輸出曲線與輸入標準激勵信號比較可以標定傳感器的動態(tài)響應時間常數(shù)、幅頻特性、相頻特性等。

2.1溫度測量概述

2.1溫度測量概述

溫度是表征物體冷熱程度的物理量。

溫度不能直接測量，而是借助于某種物體的某種物理參數(shù)隨溫度冷熱不同而明顯變化的特性進行間接

測量。

溫度的表示（或測量）須有溫度標準，即溫標。理論上的熱力學溫標，是當前世界通用的國際溫標。

熱力學溫標確定的溫度數(shù)值為熱力學溫度（符號為T）,單位為開爾文（符號為K）。

熱力學溫度是國際上公認的最基本溫度。我國目前實行的為國際攝氏溫度（符號為t）。兩種溫標的換

算公式為：

t（℃）=T（K）-273.15K

進行間接溫度測量使用的溫度傳感器，通常是由感溫元件部分和溫度顯示部分組成，如圖2-1所示。

t—?感溫元件溫度顯示

圖2-1溫度傳感器組成框圖

2.2熱電偶傳感器

2.2熱電偶傳感器

熱電偶在溫熹的測量中應用十分廣泛。它構(gòu)造簡單，使用方便，測溫范圍寬，并且有較

高的精確度和穩(wěn)定性。

2.2.1熱電偶測溫原理

1.熱電效應

如圖2-2所示，兩種不同材料的導體組成一個閉合回路時，若兩接點溫度不同，則在該

回路中會產(chǎn)生電動勢。這種現(xiàn)象稱為熱電效應，該電動勢稱為熱電勢。

T

圖2-2熱電效應

2.兩種導體的接觸電勢

設(shè)兩種金屬A、B的自由電子密度分別為nA和nB,且nA>nB。當兩種金屬相接時，將產(chǎn)生自由電子

的擴散現(xiàn)象。

達到動態(tài)平衡時，在A、B之間形成穩(wěn)定的電位差，即接觸電勢eAB,如圖2-3所示。

?AB

圖2-3兩種導體的接觸電勢

3.單一導體的溫差電勢

對于單一導體，如果兩端溫度分別為T、TO,且T>TO,如圖2-4所示。

圖2-4單一導體溫差電勢

導體中的自由電子，在高溫端具有較大的動能，因而向低溫端擴散，在導體兩端產(chǎn)生了

電勢，這個電勢稱為單一導體的溫差電勢。

勢電偶回路中產(chǎn)生的總熱電勢，由圖2-5可知：

EAB(T,TO)=eAB(T)+eB(T,TO)-eAB(TO)-eA(T,TO)

或EAB(t,tO)=eAB(t)+eB(t,tO)-eAB(tO)-eA(t,tO)

式中：

EAB(T,TO):熱電偶回路中的總電動勢；

eAB(T):熱端接觸電勢；

eB(T,TO):B導體溫差電勢；

eAB(TO):冷端接觸電勢；

eA(T,TO):A導體溫差電勢。

?AB（T）

6AB

圖2-5接觸電勢示意圖

在總電勢中，溫差電勢比接觸電勢小很多，可忽略不計，則熱電偶的熱電勢可表示為：

EAB(T,TO)=eAB(T)-eAB(TO)

對于已選定的熱電偶，當參考端溫度TO恒定時，EAB(TO尸c為常數(shù)，則總的熱電動勢

就只與溫度T成單值函數(shù)關(guān)系，即：

?EAB(T,TO)=eAB(T)-c=f{T)

實際應用中，熱電勢與溫度之間的關(guān)系是通過熱電偶分度表來確定。

分度表是在參考端溫度為00C時，通過實驗建立起來的熱電勢與工作端溫度之間的數(shù)值

對應關(guān)系。

4.熱電偶的基本定律

(1)中間導體定律

在熱電偶回路中接入第三種導體，只要該導體兩端溫度相等，則熱電偶產(chǎn)生的總熱電勢

不變。

如圖2-6所示，可得回路總的熱電勢

EABC(T,TO)=eAB(T)-eAB(TO)=EAB(T,TO)

根據(jù)這個定律，我們可采取任何方式焊接導線，將熱電勢通過導線接至測量儀表進行測

量，且不影響測量精度。

?AB(T)

—I1

圖2-6中間導體定律示意圖

(2)中間溫度定律

在熱電偶測量回路中，測量端溫度為T,自由端溫度為TO,中間溫度為TO,,如圖2-7

所示。則T,TO熱電勢等于T,TO'與TO',TO熱電勢的代數(shù)和。即

EAB(T,TO)=EAB(T,TOz)+EAB(TO,,TO)

運用該定律可使測量距離加長，也可用于消除熱電偶自由端溫度變化影響。

圖2-7中間溫度定律示意圖

(3)參考電極定律(也稱組成定律)

如圖2-8所示。

已知熱電極A、B與參考電極C組成的熱電偶在結(jié)點溫度為(T,TO)時的熱電動勢分別為EAC(T,TO)、

EBC(T,TO),則相同溫度下，由A、B兩種熱電極配對后的熱電動勢EAB(T,TO)可按下面公式計算：

EAB(T,T0)=EAC(T,T0)-EBC(T,TO)參考電極定律大大簡化了熱電偶選配電極的工作。

圖2-8參考電極定律示意圖

例2.1

當T為100℃,TO為0℃時，金各合金一伯熱電偶的E(100℃,0℃)=+3.13mV,鋁合金一的熱電偶E

(100℃,0℃)為-1.02mV,求金各合金一鋁合金組成熱電偶的熱電勢E(100℃,0℃)?

解：設(shè)谿合金為A,鋁合金為B,伯為C。

即EAC(100℃,0℃)=+3.13mV

EBC(100℃,0℃)=-1.02mV

則EAB(100℃,0℃尸+4.15mV

2.2.2熱電偶的結(jié)構(gòu)形式及熱電偶材料

1.普通型熱電偶

普通型熱電偶一般由熱電極、絕緣套管、保護管和接線盒組成。普通型熱電偶按其安裝時的連接形

式可分為固定螺紋連接、固定法蘭連接、活動法蘭連接、無固定裝置等多種形式。

如圖2-9所示：

1-熱電極2絕緣瓷管;3-保護管;4-接線座;5-接線柱;6-接線盒

圖2-9直形無固定裝置普通工業(yè)用熱電偶

2.鎧裝熱電偶(纜式熱電偶)

鎧裝熱電偶也稱纜式熱電偶，是將熱電偶絲與電熔氧化鎂絕緣物溶鑄在一起，外表再

套不銹鋼管等構(gòu)成。

這種熱電偶耐高壓、反應時間短、堅固耐用。

如圖2-10所示：

^5^333

1-熱電極2絕緣材料;3.金屬套管;4-接線盒;5-固定裝置

圖2-10鎧裝熱電偶

3.薄膜熱電偶

用真空鍍膜技術(shù)或真空濺射等方法，將熱電偶材料沉積在絕緣片表面而構(gòu)成的熱電偶

稱為薄膜熱電偶。

如圖2-11所示：

圖2-11薄膜熱電偶

4.熱電偶組成材料及分度表

為了準確可靠地進行溫度測量，必須對熱電偶組成材料嚴格選擇。

目前工業(yè)上常用的四種標準化熱電偶材料為:伯銘30—鉗錢6、伯健10一伯、鍥銘一鍥

硅、銀格一銅銀（我國通常稱為銀格一康銅）。

組成熱電偶的兩種材料寫在前面的為正極，后面的為負極。

熱電偶的熱電動勢與溫度之關(guān)系表，稱之為分度表。

2.2.3熱電偶測溫及參考端溫度補償

1.熱電偶測溫基本電路

如圖2-12所示，

圖（a）表示了測量某點溫度連接示意圖。

圖（b）表示兩個熱電偶并聯(lián)測量兩點平均溫度。圖（c）為兩熱電偶正向串聯(lián)測兩點溫

度之和。

圖（d）為兩熱電偶反向串聯(lián)測量兩點溫差。

熱電偶串、并聯(lián)測溫時，應注意兩點：第一，必須應用同一分度號的熱電偶；

第二，兩熱電偶的參考端溫度應相等。

圖2-12常用的熱電偶測溫電路示意圖

2.熱電偶參考端的補償

熱電偶分度表給出的熱電勢值的條件是參考端溫度為0℃。如果用熱電偶測溫時自由端

溫度不為0℃,必然產(chǎn)生測量誤差。應對熱電偶自由端(參考端)溫度進行補償。

例如：用K型(鍥銘-銀硅)熱電偶測爐溫時，參考端溫度tO=3OC,

由分度表可查得E(30℃,0℃)=1.203mv,

若測爐溫時測得E(t,30℃)=28.344mv,

則可計算得

E(t,0℃)=E(t,30℃+E(30℃,0℃)=29.547mv

由29.547mv再查分度表得t=710℃,是爐溫。

2.3金屬熱電阻傳感器

2.3金屬熱電阻傳感器

金屬熱電阻傳感器一般稱作熱電阻傳感器，是利用金屬導體的電阻值隨溫度的變化而變化的原理

進行測溫的。

金屬熱電阻的主要材料是伯和銅。

熱電阻廣泛用來測量-220?+850℃范圍內(nèi)的溫度，少數(shù)情況下，低溫可測量至1K(-272℃),高

溫可測量至1000℃?

最基本的熱電阻傳感器由熱電阻、連接導線及顯示儀表組成，如圖2-14所示。

顯示

儀表

圖2-14金屬熱電阻傳感器測量示意圖

2.3.1熱電阻的溫度特性

熱電阻的溫度特性，是指熱電阻Rt隨溫度變化而變化的特性。

1.伯熱電阻的電阻一溫度特性

?伯電阻的特點是測溫精度高，穩(wěn)定性好，所以在溫度傳感器中得到了廣泛應用。伯電阻的應用

范圍為-200?+850°C。

?伯電阻的電阻一溫度特性方程，在-200?0℃的溫度范圍內(nèi)為：Rt=RO[1+At+Bt2+Ct3(t-100)]

?在0?+850℃的溫度范圍內(nèi)為：Rt=RO(l+At+Bt2)

2.銅熱電阻的電阻溫度特性

?由于伯是貴金屬，在測量精度要求不高，溫度范圍在-50?+150℃時普遍采用銅電阻。銅電阻

與溫度間的關(guān)系為:Rt=R0(l+alt+a2t2+a3t3)

?由于a2、a3比al小得多，所以可以簡化為Rt=?R0(l+aIt)

?2.3.2熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)

?熱電阻傳感器由電阻體、絕緣管、保護套管、引線和接線盒等組成，如圖2-15所示。

圖2-15熱電阻結(jié)構(gòu)

2.4集成溫度傳感器

2.4集成溫度傳感器

集成溫度傳感器具有體積小、線性好、反應靈敏等優(yōu)點，所以應用十分廣泛。

集成溫度傳感器是把感溫元件(常為PN結(jié))與有關(guān)的電子線路集成在很小的硅片上封裝而成。

由于PN結(jié)不能耐高溫，所以集成溫度傳感器通常測量150℃以下的溫度。

集成溫度傳感器按輸出量不同可分為：電流型、電壓型和頻率型三大類。

2.4.1集成溫度傳感器基本工作原理

圖2-16為集成溫度傳感器原理示意圖。

其中VI、V2為差分對管，由恒流源提供的II、12分別為VI、V2的集電極電流，則AUbe為:

.KT/,

TT——ln（U/）

qh

只要11/12為一恒定值，則AUbe與溫度T為單值線性函數(shù)關(guān)系。這就是集成溫度傳感器的基本

工作原理。

2.4.2電壓輸出型集成溫度傳感器

圖2-17所示電路為電壓輸出型溫度傳感器。VI、V2為差分對管，調(diào)節(jié)電阻R1,可使11=12,

當對管VI、V2的B值大小等于1時，電路輸出電壓U0為：==組比七

.—r/H.U°&KT

由此可得：△(/加=—=——In/

&q

Rl、R2不變則U0與T成線性關(guān)系。若Rl=940Q,R2=30KQ,/=37,則電路輸出溫度系數(shù)為

10mV/Ko

圖2-17電壓輸出型原理電路圖

2.4.3電流輸出型集成溫度傳感器

如圖2-18所示：

對管VI、V2作為恒流源負載，V3、V4作為感溫元件，V3、V4發(fā)射結(jié)面積之比為Y，此時電流

源總電流IT為：11=2人=生％=絲口勺

1RqR

當R、Y為恒定量時,IT與T成線性關(guān)系。若R=358Q,丫=8,則電路輸出溫度系數(shù)為1uA/K。

圖2-18電流輸出型原理電路圖

2.5半導體熱敏電阻

2.5半導體熱敏電阻

半導體熱敏電阻簡稱熱敏電阻，是一種新型的半導體測溫元件。

熱敏電阻是利用某些金屬氧化物或單晶褚、硅等材料，按特定工藝制成的感溫元件。熱敏電阻可分

為三種類型，即：

正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻

負溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻

在某一特定溫度下電阻值會發(fā)生突變的臨界溫度電阻器（CTR）。

2.5.1熱敏電阻的（Rt—t）特性

1-突變型NTC；2-負指數(shù)型NTC；3-線性型PTC；4-突變型PTC

圖2-19各種熱敏電阻的特性曲線

結(jié)論：

（1）熱敏電阻的溫度系數(shù)值遠大于金屬熱電阻，所以靈敏度很高。

（2）同溫度情況下，熱敏電阻阻值遠大于金屬熱電阻。所以連接導線電阻的影響極小，適用于遠距離

測量。

（3）熱敏電阻Rt—t曲線非線性十分嚴重，所以其測量溫度范圍遠小于金屬熱電阻。

2.5.2熱敏電阻溫度測量非線性修正

由于熱敏電阻Rt—t曲線非線性嚴重，為保證一定范圍內(nèi)溫度測量的精度要求，應進行非線性修正。

（1）線性化網(wǎng)絡(luò)

利用包含有熱敏電阻的電阻網(wǎng)絡(luò)（常稱線性化網(wǎng)絡(luò)）來代替單個的熱敏電阻，使網(wǎng)絡(luò)電阻RT與

溫度成單值線性關(guān)系。其一般形式如圖2-20所示。

圖2-20線性化網(wǎng)絡(luò)

（2）利用電阻測量裝置中其它部件的特性進行綜合修正。

圖2-21是一個溫度-頻率轉(zhuǎn)換電路，

雖然電容C的充電特性是非線性特性，但適當?shù)剡x取線路中的電阻r和R,可以在一定的溫度范

圍內(nèi)，得到近于線性的溫度-頻率轉(zhuǎn)換特性。

圖2-21溫度-頻率轉(zhuǎn)換器原理圖

(3)計算修正法

在帶有微處理機(或微計算機)的測量系統(tǒng)中，當已知熱敏電阻器的實際特性和要求的理想特性

時，可采用線性插值法將特性分段，并把各分段點的值存放在計算機的存貯器內(nèi)。計算機將根據(jù)熱

敏電阻器的實際輸出值進行校正計算后，給出要求的輸出值。

2.6負溫度系數(shù)熱敏電阻

2.6負溫度系數(shù)熱敏電阻

2.6.1負溫度系數(shù)熱敏電阻性能

負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻是一種氧化物的復合燒結(jié)體，其電阻值隨溫度的增加而減小。

其特點是：(1)電阻溫度系數(shù)大，約為金屬熱電阻的10倍。

(2)結(jié)構(gòu)簡單、體積小，可測點溫。

(3)電阻率高，熱慣性小，適用于動態(tài)測量。

(4)易于維護和進行遠距離控制。

(5)制造簡單、使用壽命長。

(6)互換性差，非線性嚴重。

=)=…-1二極管形破/封狀

圖2-22負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻結(jié)構(gòu)

2.6.2負溫度系數(shù)熱敏電阻溫度方程

熱敏電阻值RT和R0與溫度TT和TO的關(guān)系為：RT=

2.6.3負溫度系數(shù)熱敏電阻主要特性

(1)標稱阻值

廠家通常將熱敏電阻25℃時的零功率電阻值作為R0,稱為額定電阻值或標稱阻值，記作R25,85℃

時的電阻值R85作為RT。標稱阻值常在熱敏電阻上標出。R85也由廠家給出。

(2)B值

將熱敏電阻25℃時的零功率電阻值R0和85℃時的零功率電阻值RT,以及25℃和85℃的絕對溫度TO

=298K和TT=358K代入負溫度系數(shù)熱敏電阻溫度方程，可得：B=17781n公

區(qū)85

B值稱為熱敏電阻常數(shù)，是表征負溫度系數(shù)熱敏電阻熱靈敏度的量。

B值越大，負溫度系數(shù)熱敏電阻的熱靈敏度越高。

(3)電阻溫度系數(shù)。

熱敏電阻在其自身溫度變化1℃可知：

①熱敏電阻的溫度系數(shù)為負值。

②溫度減小，電阻溫度系數(shù)。增大。

在低溫時，負溫度系數(shù)熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬熱電阻絲高得多，故常用于低溫測量(-100?

300℃)?時，電阻值的相對變化量稱為熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)。。＜7=一條

(4)額定功率

額定功率是指負溫度系數(shù)熱敏電阻在環(huán)境溫度為25℃,相對濕度為45?80%。大氣壓為0.87?1.07bar

的條件下，長期連續(xù)負荷所允許的耗散功率。

(5)耗散系數(shù)8

耗散系數(shù)6是負溫度系數(shù)熱敏電阻流過電流消耗的熱功率(W)與自身溫升值(T—T0)之比，單位

W

為WC-1。3=-----

f

(6)熱時間常數(shù)T

負溫度系數(shù)熱敏電阻在零功率條件下放入環(huán)境溫度中，不可能立即變?yōu)榕c環(huán)境溫度同溫度。

熱敏電阻本身的溫度在放入環(huán)境溫度之前的初始值和達到與環(huán)境溫度同溫度的最終值之間改變

63.2%所需的時間叫做：熱時間常數(shù)，用T表示.

2.7溫度傳感器應用實例

2.7溫度傳感器應用實例

2.7.1雙金屬溫度傳感器的應用

1.雙金屬溫度傳感器室溫測量的應用

雙金屬溫度傳感器結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，刻度清晰，使用方便，耐振動。

常用于駕駛室、船艙，糧倉等室內(nèi)溫度測量。

圖2-23為盤旋形雙金屬溫度計。

圖2-23盤旋形雙金屬溫度計

2.雙金屬溫度傳感器在電冰箱中的應用

電冰箱壓縮機溫度保護繼電器內(nèi)部的感溫元件是一片碟形的雙金屬片，如圖2-24所示。

在雙金屬片上固定著兩個動觸頭。在碟形雙金屬片的下面還安放著一根電熱絲。該電熱絲與這兩個常

閉觸點串聯(lián)連接。

壓縮機電機中的電流過大時，這一大電流流過電熱絲后，使它很快發(fā)熱，放出的熱量使碟形雙金屬片

溫度迅速升高到它的動作溫度，碟形雙金屬片翻轉(zhuǎn)，帶動常閉觸點斷開，切斷壓縮機電機的電源，保護

全封閉式壓縮機不至于損環(huán)。

(a)外形

碟形雙金屬片

觸點2

觸點1

金屬板2

金屬板

_熱絲1

(接電動機)鎖緊螺母」寸金屬板3

調(diào)節(jié)螺釘

(接電源線)

(c)工作正常，觸點閉合(d)工作異常，觸點斷開

圖2-24碟形雙金屬溫度傳感器工作過程

2.7.2熱敏電阻溫度傳感器的應用

1.熱敏電阻在汽車水箱溫度測量中的應用

圖2-25所示為汽車水箱水溫監(jiān)測電路。其中Rt為負溫度系數(shù)熱敏電阻。

2.熱敏電阻在空調(diào)器控制電路中的應用

春蘭牌KFR-20GW型冷熱雙向空調(diào)中熱敏電阻的應用,如圖2-26所示。

Rzi16+12V

3925

3834

37事43

52

6061

IC26170

36—89

+5V

16

75028

25

26

圖2-26熱敏電阻在空調(diào)控制電路中的應用

2.7.3晶體管溫度傳感器的應用

1.熱敏二極管溫度傳感器應用舉例

半導體二極管正向電壓與溫度的關(guān)系如圖2-27所示。可將溫度轉(zhuǎn)換成電壓，完成溫度傳

感器的功能。

800

600

400

200

O

-40O4080

漏度(。

圖2-27二極管正向電壓一溫度特性曲線

圖2-28是采用硅二極管溫度傳感器的測量電路，其輸出端電壓值隨溫度而變化。溫度每

變化1℃,輸出電壓變化量為0.1V。

2.熱電偶參考端的補償

熱電偶分度表給出的熱電勢值的條件是參考端溫度為0℃。如果用熱電偶測溫時自由端

溫度不為0C,必然產(chǎn)生測量誤差。應對熱電偶自由端(參考端)溫度進行補償。

例如：用K型(鍥格-鎮(zhèn)硅)熱電偶測爐溫時，參考端溫度t0=30℃,

由分度表可查得E(30℃,0℃尸L203mv,

若測爐溫時測得E(t,30℃)=28.344mv,

則可計算得

E(t,0℃)=E(t,30℃+E(30℃,0℃)=29,547mv

由29.547mv再查分度表得t=710℃,是爐溫。

2.3金屬熱電阻傳感器

2.3金屬熱電阻傳感器

金屬熱電阻傳感器一般稱作熱電阻傳感器，是利用金屬導體的電阻值隨溫度的變化

而變化的原理進行測溫的。

金屬熱電阻的主要材料是粕和銅。

熱電阻廣泛用來測量-220?+850C范圍內(nèi)的溫度，少數(shù)情況下，低溫可測量至1K

(-272C),高溫可測量至1000C。

最基本的熱電阻傳感器由熱電阻、連接導線及顯示儀表組成，如圖2-14所示。

X顯示

Rt儀表

T

圖2-14金屬熱電阻傳感器測量示意圖

2.3.1熱電阻的溫度特性

熱電阻的溫度特性，是指熱電阻Rt隨溫度變化而變化的特性。

1.伯熱電阻的電阻一溫度特性

銷電阻的特點是測溫精度高，穩(wěn)定性好，所以在溫度傳感器中得到了廣泛應用。伯

電阻的應用范圍為-200?+850C。

粕電阻的電阻一溫度特性方程，在-200?0°C的溫度范圍內(nèi)為：

Rt=RO[1+At+Bt2+Ct3(t-100)]

在0?+850℃的溫度范圍內(nèi)為：Rt=RO(l+At+Bt2)

2.銅熱電阻的電阻溫度特性

由于鉗是貴金屬，在測量精度要求不高，溫度范圍在-50?+150C時普遍采用銅電阻。

銅電阻與溫度間的關(guān)系為：Rt=R0(l+alt+a2t2+a3t3)

由于a2、a3比al小得多，所以可以簡化為Rt七R0(l+aIt)

2.3.2熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)

熱電阻傳感器由電阻體、絕緣管、保護套管、引線和接線盒等組成，如圖2-15所示。

安裝固定件

電阻體不銹鋼套管

接線盒

瓷絕緣套管

芯柱嘉

電阻絲保護膜引線端

(b)

圖2-15熱電阻結(jié)構(gòu)

2.4集成溫度傳感器

2.4集成溫度傳感器

集成溫度傳感器具有體積小、線性好、反應靈敏等優(yōu)點，所以應用十分廣泛。

集成溫度傳感器是把感溫元件(常為PN結(jié))與有關(guān)的電子線路集成在很小的硅片上封

裝而成。

由于PN結(jié)不能耐高溫，所以集成溫度傳感器通常測量150c以下的溫度。

集成溫度傳感器按輸出量不同可分為：電流型、電壓型和頻率型三大類。

2.4.1集成溫度傳感器基本工作原理

圖2-16為集成溫度傳感器原理示意圖。

其中VI、V2為差分對管，由恒流源提供的II、12分別為VI、V2的集電極電流，則

△Ube為：只要11/12為一恒定值，則aube與溫度T為單值線性函數(shù)關(guān)系。

這就是集成溫度傳感器的基本工作原理。

圖2-16集成2.4.2電壓輸出型集成溫度傳感器

圖2-17所示電路為電壓輸出型溫度傳感器。VI、V2為差分對管，調(diào)節(jié)電阻R1,可使11=12,

當對管VI、V2的B值大于等于1時，電路輸出電壓UO為：

溫度傳感器基本原理圖由此可得：=，2凡=A%6

l

由此可得：MJhe=^=—\ny

為q

Rl、R2不變則U0與T成線性關(guān)系。若Rl=940Q,R2=30KQ,y=37,則電路輸出溫度系數(shù)為

lOmV/Ko

圖2-17電壓輸出型原理電路圖

2.4.3電流輸出型集成溫度傳感器

如圖2-18所示：

對管VI、V2作為恒流源負載，V3、V4作為感溫元件，V3、V4發(fā)射結(jié)面積之比為丫，此時電

流源總電流IT為：/7=2/1=竺%=也足/

'RqR

當R、Y為恒定量時,IT與T成線性關(guān)系。若R=358Q,丫=8,則電路輸出溫度系數(shù)為1uA/K。

2.5半導體熱敏電阻

2.5半導體熱敏電阻

半導體熱敏電阻簡稱熱敏電阻，是一種新型的半導體測溫元件。

熱敏電阻是利用某些金屬氧化物或單晶楮、硅等材料，按特定工藝制成的感溫元件。

熱敏電阻可分為三種類型，即：正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻，溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻

在某一特定溫度下電阻值會發(fā)生突變的臨界溫度電阻器（CTR）o

2.5.1熱敏電阻的（Rt—t）特性

1-突變型NTC；2-負指數(shù)型NTC；3-線性型PTC；4-突變型PTC

圖2-19各種熱敏電阻的特性曲線

結(jié)論：(1)熱敏電阻的溫度系數(shù)值遠大于金屬熱電阻，所以靈敏度很高。

(2)同溫度情況下，熱敏電阻阻值遠大于金屬熱電阻。所以連接導線電阻的影響極

小，適用于遠距離測量。

(3)熱敏電阻Rt—t曲線非線性十分嚴重，所以其測量溫度范圍遠小于金屬

2.5.2熱敏電阻溫度測量非線性修正

由于熱敏電阻Rt—t曲線非線性嚴重，為保證一定范圍內(nèi)溫度測量的精度要求，應

進行非線性修正。

(1)線性化網(wǎng)絡(luò)

利用包含有熱敏電阻的電阻網(wǎng)絡(luò)(常稱線性化網(wǎng)絡(luò))來代替單個的熱敏電阻，使網(wǎng)

絡(luò)電阻RT與溫度成單值線性關(guān)系。

其一般形式如圖2-20所示。

圖2-20線性化網(wǎng)絡(luò)

?：?（2）利用電阻測量裝置中其它部件的特性進行綜合修正。

圖2-21是一個溫度-頻率轉(zhuǎn)換電路，

雖然電容C的充電特性是非線性特性，但適當?shù)剡x取線路中的電阻r和R,

可以在一定的溫度范圍內(nèi)，得到近于線性的溫度-頻率轉(zhuǎn)換特性。

圖2-21溫度-頻率轉(zhuǎn)換器原理圖

(3)計算修正法

在帶有微處理機(或微計算機)的測量系統(tǒng)中，當已知熱敏電阻器的實際特性和要求

的理想特性時，可采用線性插值法將特性分段，并把各分段點的值存放在計算機的存

貯器內(nèi)。計算機將根據(jù)熱敏電阻器的實際輸出值進行校正計算后，給出要求的輸出值。

2.6負溫度系數(shù)熱敏電阻

2.6負溫度系數(shù)熱敏電阻

2.6.1負溫度系數(shù)熱敏電阻性能

負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻是一種氧化物的復合燒結(jié)體，其電阻值隨溫度的增加而減

小。

其特點是：(1)電阻溫度系數(shù)大，約為金屬熱電阻的10倍。

(2)結(jié)構(gòu)簡單、體積小，可測點溫。

(3)電阻率高，熱慣性小，適用于動態(tài)測量。

(4)易于維護和進行遠距離控制。

(5)制造簡單、使用壽命長。

(6)互換性差，非線性嚴重。

松葉狀珠狀

圖2-22負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻結(jié)構(gòu)

2.6.2負溫度系數(shù)熱敏電阻溫度方程

熱敏電阻值RT和R0與溫度TT和T0的關(guān)系為：肉=

2.6.3負溫度系數(shù)熱敏電阻主要特性

(1)標稱阻值

廠家通常將熱敏電阻25℃時的零功率電阻值作為R0,稱為額定電阻值或標稱阻值，記

作R25,85c時的電阻值R85作為RT。標稱阻值常在熱敏電阻上標出。R85也由廠家給

出。

(2)B值

熱敏電阻25℃時的零功率電阻值R0和85℃時的零功率電阻值RT,以及25℃和85℃的

絕對溫度T0=298K和TT=358K代入負溫度系數(shù)熱敏電阻溫度方程，可得：B=17781n^i

%5

B值稱為熱敏電阻常數(shù)，是表征負溫度系數(shù)熱敏電阻熱靈敏度的量。

B值越大，負溫度系數(shù)熱敏電阻的熱靈敏度越高。

(3)電阻溫L度系數(shù)。

熱電阻在其自身溫度變化1C時，電阻值的相對變化量稱為熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)

可知：

①熱敏電阻的溫度系數(shù)為負值。

②溫度減小，電阻溫度系數(shù)。增大。

在低溫時，負溫度系數(shù)熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬熱電阻絲高得多，故常用于低溫測量

(-100-300℃)o

(4)額定功率

額定功率是指負溫度系數(shù)熱敏電阻在環(huán)境溫度為25℃,相對濕度為45?80%。大氣壓

為0.87~1.07bar的條件下，長期連續(xù)負荷所允許的耗散功率。

(5)耗散系數(shù)3

耗散系數(shù)6是負溫度系數(shù)熱敏電阻流過電流消耗的熱功率(W)與自身溫升值(T-T0)

W

之比，單位為w℃—l。3^——

T-T0

(6)熱時間常數(shù)T

負溫度系數(shù)熱敏電阻在零功率條件下放入環(huán)境溫度中，不可能立即變?yōu)榕c環(huán)境溫度同

溫度O

熱敏電阻本身的溫度在放入環(huán)境溫度之前的初始值和達到與環(huán)境溫度同溫度的最終值

之間改變63.2%所需的時間叫做：

熱時間常數(shù)，用T表示。

2.7溫度傳感器應用實例

2.7溫度傳感器應用實例

2.7.1雙金屬溫度傳感器的應用

1屬溫度傳感器室溫測量的應用

雙金屬溫度傳感器結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，刻度清晰，使用方便，耐振動。

常用于駕駛室、船艙，糧倉等室內(nèi)溫度測量。

圖2-23為盤旋形雙金屬溫度計。

圖2-23盤旋形雙金屬溫度計

2.雙金屬溫度傳感器在電冰箱中的應用

一電冰箱壓縮機溫度保護繼電器內(nèi)部的感溫元件是一片碟形的雙金屬片，如圖2-24所

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在雙金屬片上固定著兩個動觸頭。在碟形雙金屬片的下面還安放著一根電熱絲。該

電熱絲與這兩個常閉觸點串聯(lián)連接。

壓縮機電機中的電流過大時，這一大電流流過電熱絲后，使它很快發(fā)熱，放出的熱

量使碟形雙金屬片溫度迅速升高到它的動作溫度，碟形雙金屬片翻轉(zhuǎn)，帶動常閉觸點

斷開，切斷壓縮機電機的電源，保護全封閉式壓縮機不至于損環(huán)。

(a)外形

碟形雙金屬片

(接電動機)鎖緊螺母書由金屬板3

調(diào)節(jié)螺寸L.______

(接電源線)

(c)工作正常，觸點閉合(d)工作異常，觸點斷開

圖2-24碟形雙金屬溫度傳感器工作過程

2.7.2