傳感器技術(shù)基礎(chǔ)

1、緒緒 論論一、傳感器的地位和作用例1 人與機(jī)器的機(jī)能對(duì)應(yīng)關(guān)系定性人通過感官感覺外界對(duì)象的刺激，通過大腦對(duì)感受的信息進(jìn)行判斷、處理，肢體作出相應(yīng)的反映。定量傳感器相當(dāng)于人的感官，稱“電五官”，外界信息由它提取，并轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)易于處理的電信號(hào)，微機(jī)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理，發(fā)出控制信號(hào)給執(zhí)行器，執(zhí)行器對(duì)外界對(duì)象進(jìn)行控制。電五官v光敏傳感器視覺v聲敏傳感器聽覺v氣敏傳感器嗅覺v化學(xué)傳感器味覺v壓敏、溫敏、流體傳感器觸覺人與機(jī)器的機(jī)能對(duì)應(yīng)關(guān)系圖人與機(jī)器的機(jī)能對(duì)應(yīng)關(guān)系圖外界對(duì)象感官傳感器人腦微機(jī)肢體執(zhí)行器 無論是金屬糧倉還是土倉，為防止霉變，糧食都是分層存放，倉內(nèi)溫度和濕度不能過高，為此，需在各層安放溫濕度傳感器

2、進(jìn)行檢測(cè)。裝有溫濕度探頭的糧倉示意圖如下。 將各層探頭輸出接至溫濕度巡檢儀上，通過巡檢儀監(jiān)視器監(jiān)視各點(diǎn)溫濕度情況。通過通風(fēng)口保持溫濕度在要求范圍內(nèi)。例例2 糧倉溫度、濕度檢測(cè)糧倉溫度、濕度檢測(cè)裝有溫濕度探頭的糧倉示意圖裝有溫濕度探頭的糧倉示意圖通風(fēng)口探頭通風(fēng)口通風(fēng)口例3：感溫、 感煙火災(zāi)報(bào)警器集控器1中央監(jiān)控 監(jiān)控系統(tǒng)組成框圖探頭11探頭12探頭1N其監(jiān)控系統(tǒng)組成框圖如圖2:可在每一房間安放一對(duì)感溫、感煙探頭（智能傳感器），它們輸出溫度、濃度信號(hào)通過串行通訊線送入由微機(jī)組成的檢測(cè)系統(tǒng)（集控器）；集控器負(fù)責(zé)信號(hào)匯總，匯總各房間的溫度和濃度信號(hào)，并監(jiān)控各房間溫度、煙濃度是否異常，如異常，聲光報(bào)警并

3、打開噴淋設(shè)備滅火，一層一臺(tái)。各層集控器通過CAN總線、M-BUS總線等現(xiàn)場(chǎng)總線將溫度、濃度等信號(hào)送入中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)。值班人員在電腦屏幕上直觀監(jiān)視各房間情況（溫度、煙霧濃度）。房間、樓道裝配攝像頭，還可通過電視屏幕查看房間、樓道情況?？煽闯鰶]有感溫、感煙傳感器，就像人缺少感官，系統(tǒng)無法工作。熱軋帶鋼表面溫度的測(cè)量熱軋帶鋼表面溫度的測(cè)量 用輻射溫度計(jì)測(cè)量熱軋帶鋼表面溫度的方法巳被廣泛采用。從加熱爐出來的鋼坯最后到卷取機(jī)之前的整個(gè)軋制線上，如加熱爐出口、粗軋機(jī)的入口和出口、精軋機(jī)的入口和出口以及在卷取機(jī)之前都設(shè)有輻射溫度計(jì)，用以測(cè)量各階段帶鋼的表面溫度。并用此溫度信號(hào)來控制軋制速度、軋輥壓下力和冷卻

4、水流量等。二、傳感器的定義與組成1、定義 能夠感受規(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。（GB766587） 使物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏浚ɑ螂姶帕浚┑钠骷蛟Q為傳感器。傳感器也稱作換能器或探測(cè)器 它是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測(cè)量裝置。通俗地說， 輸入量是物理量、化學(xué)量和生物量。 輸出量主要是電量。（電量最便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理及顯示） 輸入輸出的轉(zhuǎn)換規(guī)律（關(guān)系）已知，轉(zhuǎn)換精度要滿足測(cè)控系統(tǒng)的應(yīng)用要求。v定義的理解v傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)；v輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等；v輸出量是某種

5、物理量，便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等，可以是氣、光、電物理量，主要是電物理量；v輸出輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確程度2、組成敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路傳感器組成框圖被測(cè)量中間量電量電信號(hào)敏感元件：能直接感受或響應(yīng)被測(cè)量的元件，比如應(yīng)變式壓力傳感器中的彈性膜片，就是敏感元件轉(zhuǎn)換元件：能將敏感元件感受或響應(yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測(cè)量的電信號(hào)部分v測(cè)量轉(zhuǎn)換電路：由于傳感器輸出信號(hào)一般都很微弱，需要有測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)行放大、運(yùn)算調(diào)制等，使輸出的電信號(hào)變換為便于處理、顯示、記錄和控制的可用電信號(hào)。v輔助電源電路：為傳感器提供工作電源。隨著半導(dǎo)體器件與集成技術(shù)在傳感器中的應(yīng)用，傳感器的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路與敏

6、感元件一起集成在同一芯片上，安裝在傳感器的殼體里。v應(yīng)該指出的是，并不是所有的傳感器必須包括敏感元件和轉(zhuǎn)換元件。如果敏感元件直接輸出的是電量，它就同時(shí)兼為轉(zhuǎn)換元件；如果轉(zhuǎn)換元件能直接感受被測(cè)量而輸出與之成一定關(guān)系的電量，此時(shí)傳感器就無敏感元件。例如壓電晶體、熱電偶、熱敏電阻及光電器件等。傳感器組成傳感器一般由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件和測(cè)量轉(zhuǎn)換電路（接口電路）三部分組成，如圖所示。膜盒差動(dòng)電感電橋電路氣體壓力傳感器組成框圖PSLU0mVTT0BA熱電偶IhfG光電池f+Q壓電傳感器RRTR0RU0Ui熱敏電阻傳感器傳感器的分類傳感器的分類v 傳感器千差萬別，種類繁多。根據(jù)某種設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)的傳感器可以同

7、時(shí)測(cè)量多種非電物理量，而有時(shí)一種非電物理量又可以用幾種不同的傳感器測(cè)量。v傳感器有許多分類方法，常用分類方法有三種：一是按被測(cè)量分類，二是按傳感器工作原理分類，按傳感器輸出信號(hào)分類。 按被測(cè)量分類按被測(cè)量分類v按被測(cè)量分為：溫度、壓力、流量、速度、位移等傳感器v常見的被測(cè)物理量有：v機(jī)械量:長(zhǎng)度,厚度,位移,速度,加速度,旋轉(zhuǎn)角,轉(zhuǎn)數(shù),質(zhì)量,重量,力,壓力,真空度,力矩,風(fēng)速,流速, 流量;v聲: 聲壓,噪聲；v磁: 磁通,磁場(chǎng)；v溫度:溫度,熱量,比熱；v光：亮度，色彩等等。v這種分類又分為基本被測(cè)量和派生被測(cè)量?jī)深?。例如從力可派生出壓力、重力、?yīng)力和力矩等派生被測(cè)量。v傳感器按被測(cè)量分類的

8、優(yōu)點(diǎn)是比較明確的表達(dá)了傳感器的用途，便于使用者根據(jù)其用途選用。其缺點(diǎn)是沒有區(qū)分每種傳感器在轉(zhuǎn)換機(jī)理上有何共性和差異，不便于使用者掌握其基本原理和分析方法。 按傳感器工作原理分類按傳感器工作原理分類v按傳感器工作原理分：電阻、電感、電容、霍爾、光電、熱電偶等v電參量式傳感器：電阻式、電感式、電容式等； v磁電式傳感器：磁電感應(yīng)式、霍爾式、磁柵式等； v壓電式傳感器：聲波傳感器、超聲波傳感器； v光電式傳感器：一般光電式、光柵式、激光式、光電碼盤式、光導(dǎo)纖維式、紅外式、攝像式等；v氣電式傳感器：電位器式、應(yīng)變式； v熱電式傳感器：熱電偶、熱電阻； v半導(dǎo)體式傳感器：霍爾器件、熱敏電阻； v其他原理

9、的傳感器：差動(dòng)變壓器、振弦式等。v按工作原理分類的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)傳感器的工作原理表達(dá)比較清楚，而且類別少，有利于傳感器專業(yè)工作者對(duì)傳感器進(jìn)行深入研究分析。其缺點(diǎn)是不便于使用者根據(jù)用途選用。按傳感器輸出信號(hào)分類v 開關(guān)型傳感器：有觸點(diǎn)式（如微動(dòng)開關(guān)、行程開關(guān)、接觸開關(guān)）；無觸點(diǎn)式（如光電開關(guān)、接近開關(guān)）；v模擬量型傳感器：電阻型（如電位器、電阻應(yīng)變片等）；電壓、電流型（如熱電偶、光電池等）；電感、電容型（如電感、電容式位移傳感器）；v數(shù)字型傳感器：計(jì)數(shù)型（計(jì)數(shù)器 ）；代碼型（如旋轉(zhuǎn)編碼器、磁尺等）v傳感器按輸出信號(hào)分類，便于接口電路的設(shè)計(jì)制作。傳感器實(shí)例溫度傳感器 壓力傳感器 液位 傳感器傳感器的特性

10、與技術(shù)指標(biāo) 一、傳感器的靜特性二、傳感器的動(dòng)特性三、傳感器的技術(shù)指標(biāo) 研究傳感器輸入輸出關(guān)系及特性。 輸入信號(hào)可分為靜態(tài)量和動(dòng)態(tài)量。 傳感器的基本特性可用靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性來描述。 傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性 傳感器的靜態(tài)特性是指被測(cè)量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出輸入關(guān)系。 衡量靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是線性度、 靈敏度, 遲滯和重復(fù)性等。它們是衡量傳感器優(yōu)劣的指標(biāo)。 一、線性度(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)系的線性程度。線性度是用實(shí)測(cè)的檢測(cè)系統(tǒng)輸入輸出特性曲線與擬合直線之間最大偏差與滿量程輸出的百分比來表示的，又稱非線性誤差，如圖所示傳感器非線性大小評(píng)定方法傳感器

11、非線性大小評(píng)定方法 靜特性曲線可通過實(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)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。靈敏度v靈敏度是指?jìng)鞲衅骰驒z測(cè)系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下輸出量變化和引起此變化的輸入量變化的比值。它是輸入與輸出特性曲線的斜率，如下圖所示，可表示為：v非線性傳感器的靈敏度是一個(gè)隨工作點(diǎn)而變的變量，其靈敏

12、度表達(dá)式為：v一般希望靈敏度s在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)保持為常數(shù)。這樣，可得均勻刻度的標(biāo)尺，使讀數(shù)方便，也便于分析和處理測(cè)量結(jié)果。 重復(fù)性 重復(fù)性指在同一工作條件下，輸入量按同一方向在全測(cè)量范圍內(nèi)連續(xù)變動(dòng)多次所得特性曲線的不一致性。當(dāng)多次測(cè)量的不重復(fù)誤差的曲線越重合，說明其重復(fù)性越好重復(fù)性誤差屬于隨機(jī)誤差, 常用標(biāo)準(zhǔn)偏差表示, 也可用正反行程中的最大偏差表示 分辨力 分辨力是指?jìng)鞲衅髂軝z測(cè)到的最小的輸入增量。分辨力可用絕對(duì)值表示，也可用與滿量程的百分?jǐn)?shù)表示。傳感器的動(dòng)態(tài)特性 動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。 動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅髟趧?dòng)態(tài)的輸入信號(hào)情況下，要求傳感器不僅能精確地測(cè)量信號(hào)的幅

13、值大小，而且能測(cè)量出信號(hào)變化的過程。這就要求傳感器能迅速準(zhǔn)確地響應(yīng)和再現(xiàn)被測(cè)信號(hào)的變化。動(dòng)態(tài)特性反映傳感器隨時(shí)間變化的響應(yīng)特性,動(dòng)態(tài)特性好的傳感器，其輸出量隨時(shí)間變化的曲線與被測(cè)量隨時(shí)間變化的曲線相近。實(shí)際中一般傳感器產(chǎn)品只給出響應(yīng)時(shí)間。傳感器的動(dòng)特性取決于什么因素？ a.首先取決于傳感器本身 b.其次動(dòng)特性與被測(cè)量的變化形式有關(guān) v最大超調(diào)量p是指響應(yīng)曲線偏離階躍曲線的最大值，常用百分?jǐn)?shù)表示，能說明傳感器的相對(duì)穩(wěn)定性。v響應(yīng)時(shí)間ts：響應(yīng)曲線逐漸趨于穩(wěn)定，到與穩(wěn)態(tài)值之差不超過（5%2%）所需要的時(shí)間，也稱過渡過程時(shí)間。v動(dòng)態(tài)性能要求最大超調(diào)量p要小，響應(yīng)時(shí)間ts要短。前者表明傳感測(cè)量的平滑性

14、；后者表明傳感器測(cè)量的快速性。 溫度傳感器溫度傳感器 1、溫度標(biāo)準(zhǔn)2、溫度測(cè)量方法3、溫度傳感器國際規(guī)定的溫標(biāo)v攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)v攝氏溫標(biāo)是把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰融點(diǎn)定為0度，純水的沸點(diǎn)定為100度的一種溫標(biāo)。在0度和100度之間分成100等分，每一分為一攝氏度，符號(hào)為t，單位為。v華氏溫標(biāo)規(guī)定在大氣壓下，純水的冰融點(diǎn)為32度，純水的沸點(diǎn)為212度，中間劃分為180等分，每一分為一華氏度，符號(hào)為v熱力學(xué)溫標(biāo)又稱開爾文溫標(biāo)，符號(hào)為T，單位為開爾文（K），是當(dāng)前國際通用溫標(biāo)，與攝氏溫標(biāo)的換算公式：t=T273.15溫度溫度測(cè)量方法測(cè)量方法按感溫元件是否與被測(cè)物接觸分為：接觸式、非接觸

15、式接觸式：傳感器接觸被測(cè)量溫度，二者進(jìn)行熱交換（熱電偶傳感器、熱電阻溫度傳感器）。它有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定可靠及測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。測(cè)溫范圍在2501800度，適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)測(cè)量。 非接觸式測(cè)溫方法是應(yīng)用物體的熱輻射能量隨溫度的變化而變化的原理物體輻射能量的大小與溫度有關(guān), 當(dāng)選擇合適的接收檢測(cè)裝置時(shí), 便可測(cè)得被測(cè)對(duì)象發(fā)出的熱輻射能量并且轉(zhuǎn)換成可測(cè)量和顯示的各種信號(hào), 實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量這類測(cè)溫方法的溫度傳感器主要有光電高溫傳感器、紅外輻射溫度傳感器、光纖高溫傳感器等。測(cè)量范圍6006000度。熱電偶傳感器熱電偶傳感器 熱電偶是工程上應(yīng)用最廣泛的溫度傳感器。 它構(gòu)造簡(jiǎn)單, 使用方便, 具有較高的準(zhǔn)

16、確度、穩(wěn)定性及復(fù)現(xiàn)性, 溫度測(cè)量范圍寬, 在溫度測(cè)量中占有重要的地位。 一、熱電偶工作原理（利用熱電效應(yīng)）一、熱電偶工作原理（利用熱電效應(yīng)） 1.熱電效應(yīng)：熱電效應(yīng)：兩種不同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體） A和B組成一個(gè)閉合回路,其兩端互相連接時(shí)，只要兩結(jié)點(diǎn)處的溫度不同在閉合回路中產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì) 兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連成閉合回路，兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度為T和T0的熱源中，該回路內(nèi)會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。熱電勢(shì)的大小反映兩個(gè)接點(diǎn)溫度差，保持T0不變，熱電勢(shì)隨著溫度T變化而變化。測(cè)得熱電勢(shì)的值，即可知道溫度T的大小。 兩種不同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體)組成一個(gè)閉合回路,其兩端互相連接時(shí)，只要兩結(jié)點(diǎn)處的溫度不同在閉合回路中產(chǎn)

17、生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，熱電效應(yīng)。A、B導(dǎo)體稱為熱電極。T端結(jié)點(diǎn)稱為工作端或熱端；T0端結(jié)點(diǎn)稱為冷端或自由端。產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩部分組成產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩部分組成: 溫差溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)電勢(shì)和接觸電勢(shì)(1)接觸電勢(shì)產(chǎn)生原因：由于兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不產(chǎn)生原因：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)。同而在接觸處形成的電動(dòng)勢(shì)。 兩種導(dǎo)體接觸時(shí),自由電子由密度大的導(dǎo)體向密度小的導(dǎo)體擴(kuò)散, （NANB,A到B）在接觸處失去電子的一側(cè)帶正電, 得到電子的一側(cè)帶負(fù)電, 形成穩(wěn)定的接觸電勢(shì)。接觸電勢(shì)的數(shù)值取決于兩種不同導(dǎo)體的性質(zhì)和接接觸電勢(shì)的數(shù)值取決于兩種不同導(dǎo)體的性質(zhì)和接觸點(diǎn)的溫度。觸點(diǎn)的溫

18、度。（2）同一導(dǎo)體溫差電勢(shì)）同一導(dǎo)體溫差電勢(shì)同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種熱電勢(shì)同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種熱電勢(shì)。 同一導(dǎo)體的兩端溫度不同時(shí), 高溫端的電子能量要比低溫端的電子能量大, 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端的要多, 結(jié)果高溫端因失去電子而帶正電, 低溫端因獲得多余的電子而帶負(fù)電, 形成一個(gè)靜電場(chǎng)，該靜電場(chǎng)阻止電子繼續(xù)向低溫端遷移，最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。因此, 在導(dǎo)體兩端便形成溫差電勢(shì), 其大小由下面公式給出: 溫差電動(dòng)勢(shì)：熱電偶回路中總的熱電勢(shì)應(yīng)是接觸電勢(shì)與溫差電勢(shì)之和熱電偶回路中總的熱電勢(shì)應(yīng)是接觸電勢(shì)與溫差電勢(shì)之和熱電偶回路的幾點(diǎn)結(jié)論熱電偶回路的

19、幾點(diǎn)結(jié)論： 如果構(gòu)成熱電偶的兩個(gè)熱電極為材料相同的均質(zhì)導(dǎo)體，則無論兩結(jié)點(diǎn)溫度如何，熱電偶回路內(nèi)的總熱電勢(shì)為零。必須采用兩種不同的材料作為熱電極。 如果熱電偶兩結(jié)點(diǎn)溫度相等，熱電偶回路內(nèi)的總電勢(shì)亦為零。 熱電偶AB的熱電勢(shì)與A、B材料的中間溫度無關(guān)，只與結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)。2. 熱電偶基本定律熱電偶基本定律 （1） 中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律 利用熱電偶進(jìn)行測(cè)溫, 必須在回路中引入連接導(dǎo)線和儀表, 接入導(dǎo)線和儀表后會(huì)不會(huì)影響回路中的熱電勢(shì)呢？中間導(dǎo)體定律說明, 在熱電偶測(cè)溫回路內(nèi)在熱電偶測(cè)溫回路內(nèi), 接入第接入第三種導(dǎo)體三種導(dǎo)體, 只要其兩端溫只要其兩端溫度相同度相同, 則對(duì)回路的總熱電勢(shì)沒有影響。則對(duì)

20、回路的總熱電勢(shì)沒有影響。 接入第三種導(dǎo)體回路如圖 所示。 由于溫差電勢(shì)可忽略不計(jì), 則回路中的總熱電勢(shì)等于各接點(diǎn)的接觸電勢(shì)之和。 即（2）參考電極定律）參考電極定律當(dāng)結(jié)點(diǎn)溫度為T, T0時(shí)，用導(dǎo)體A，B組成的熱電偶的熱電動(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。000( ,)( ,)( ,)ABACCBET TET TET T 參考電極的實(shí)用價(jià)值在于：它可大大簡(jiǎn)化熱電偶的選配工作。實(shí)際測(cè)溫中，只要獲得有關(guān)熱電極與參考電極配對(duì)時(shí)的熱電勢(shì)值，那么任何兩種熱電極配對(duì)時(shí)的熱電勢(shì)均可按公式而無需再逐個(gè)去測(cè)定。 用作參考電極(標(biāo)準(zhǔn)電極)的材料，目前主要為純鉑絲材，因?yàn)殂K的熔點(diǎn)高，易提純，且在高溫與

21、常溫時(shí)的物理、化學(xué)性能都比較穩(wěn)定。(3)中間溫度定律中間溫度定律 熱電偶AB在接點(diǎn)溫度為 、)(),(),(00TTETTETTECABCABABCT0T中間溫度為T 該定律是參考端溫度計(jì)算修正法的理論依據(jù)。 在實(shí)際熱電偶測(cè)溫回路中,利用熱電偶這一性質(zhì),可對(duì)參考端溫度不為0的熱電勢(shì)進(jìn)行修正。 常用熱電偶常用熱電偶 理論上講, 任何兩種不同材料的導(dǎo)體都可以組成熱電偶, 但為了準(zhǔn)確可靠地測(cè)量溫度, 對(duì)組成熱電偶的材料必須經(jīng)過嚴(yán)格的選擇。工程上用于熱電偶的材料應(yīng)滿足以下條件: 熱電勢(shì)變化盡量大, 熱電勢(shì)與溫度關(guān)系盡量接近線性關(guān)系, 物理、 化學(xué)性能穩(wěn)定, 易加工, 復(fù)現(xiàn)性好, 便于成批生產(chǎn), 有良好

22、的互換性。 實(shí)際上并非所有材料都能滿足上述要求。 目前在國際上被公認(rèn)比較好的熱電材料只有幾種。國際電工委員會(huì)（IEC）向世界各國推薦8種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶, 所謂標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶, 它已列入工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化文件中, 具有統(tǒng)一的分度表。 我國從1988年開始采用IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)熱電偶。目前工業(yè)上常用的有四種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶1.鉑銠10鉑熱電偶2.鎳鉻鎳硅熱電偶3.鎳鉻考銅熱電偶4.鎢錸5鎢錸20熱電偶熱電偶的結(jié)構(gòu)形式熱電偶的結(jié)構(gòu)形式 為了適應(yīng)不同生產(chǎn)對(duì)象的測(cè)溫要求和條件, 熱電偶的結(jié)構(gòu)形式有普通型熱電偶、鎧裝型熱電偶和薄膜熱電偶等。 (1)普通型熱電偶普通型熱電偶 普通型結(jié)構(gòu)熱電偶工業(yè)上使用最多, 它一般由熱電極、絕

23、緣套管、保護(hù)管和接線盒組成 (2)鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶 鎧裝熱電偶又稱套管熱電偶。它是由熱電偶絲、 絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)拉伸加工而成的堅(jiān)實(shí)組合體, 它可以做得很細(xì)很長(zhǎng), 使用中隨需要能任意彎曲。鎧裝熱電偶的主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)溫端熱容量小, 動(dòng)態(tài)響應(yīng)快, 機(jī)械強(qiáng)度高, 撓性好, 可安裝在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝置上, 因此被廣泛用在許多工業(yè)部門中。(3)薄膜熱電偶薄膜熱電偶 薄膜熱電偶是由兩種薄膜熱電極材料, 用真空蒸鍍、 化學(xué)凃?qū)拥绒k法蒸鍍到絕緣基板上面制成的一種特殊熱電偶, 薄膜熱電偶的熱接點(diǎn)可以做得很?。杀〉?.010.1m）, 具有熱容量小, 反應(yīng)速度快等的特點(diǎn), 熱相應(yīng)時(shí)間達(dá)到微秒級(jí), 適用于微小

24、面積上的表面溫度以及快速變化的動(dòng)態(tài)溫度測(cè)量。在實(shí)際測(cè)溫時(shí), 需要把熱電偶輸出的電勢(shì)信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)數(shù)十米的控制室里的顯示儀表或控制儀表, 這樣參考端溫度t0也比較穩(wěn)定。熱電偶一般做得較短 需要用導(dǎo)線將熱電偶的冷端延伸出來。工程中采用一種補(bǔ)償導(dǎo)線, 它通常由兩種不同性質(zhì)的廉價(jià)金屬導(dǎo)線制成, 而且在0100溫度范圍內(nèi), 要求補(bǔ)償導(dǎo)線和所配熱電偶具有相同的熱電特性。 熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線熱電阻傳感器 熱電阻傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進(jìn)行測(cè)溫的。優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度高； 有較大的測(cè)量范圍；200500 易于使用在自動(dòng)測(cè)量和遠(yuǎn)距離測(cè)量中分類分類熱電阻傳感器分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻兩

25、大類, 一般把金屬熱電阻稱為熱電阻, 而把半導(dǎo)體熱電阻稱為熱敏電阻。二、熱電阻材料和 常用熱電阻 用于制造熱電阻的材料應(yīng)具有盡可能大和穩(wěn)定的電阻溫度系數(shù)和電阻率, R-t 關(guān)系最好成線性, 物理化學(xué)性能穩(wěn)定, 復(fù)現(xiàn)性好等。 目前最常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻。熱電阻工作原理v 溫度升高，金屬內(nèi)部原子晶格的振動(dòng)加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過金屬導(dǎo)體時(shí)的阻礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，電阻值增加，我們稱其為正溫度系數(shù)，即電阻值與溫度的變化趨勢(shì)相同。 v大多數(shù)金屬在溫度升高1時(shí)，電阻值增加0.40.6，熱電阻就是利用金屬材料的阻值隨溫度升高而增大的這一特性來測(cè)量溫度的。熱敏電阻傳感器熱敏電

26、阻的特點(diǎn)電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單電阻率高，熱慣性小阻值與溫度變化呈非線性穩(wěn)定性和互換性較差熱敏電阻的結(jié)構(gòu)與材料熱敏電阻的結(jié)構(gòu)與材料熱敏電阻是利用某種半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成主要由熱敏探頭、引先殼體構(gòu)成熱敏電阻的結(jié)構(gòu)形式熱敏電阻的結(jié)構(gòu)形式負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的特性負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的特性電阻溫度特性曲線電阻溫度特性曲線熱敏電阻的伏安特性熱敏電阻的伏安特性溫度補(bǔ)償溫度補(bǔ)償對(duì)一些儀表的重要元器件進(jìn)行溫度補(bǔ)償。被補(bǔ)償元器件具有正的溫度系數(shù)。熱敏電阻具有負(fù)的溫度系數(shù)。R2R1被補(bǔ)償元件實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。使。阻值減小了并聯(lián)后與，。阻值增加，設(shè)溫度增加錳錳02121RRRRRRRRCttt熱敏電阻的應(yīng)用熱敏電阻的應(yīng)用家電控溫家電控溫溫度過高，RT減小，T截止，K失電，K1斷開。負(fù)載失電。若RT為正溫度系數(shù)，RW與RT對(duì)調(diào)即可。KD10K9013RTK1220V力傳感器力傳感器 v力傳感器是將各種力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件v力傳感器的種類：電阻式、電感式、電容式、壓電式、壓磁式、壓阻式v彈性敏感元件彈性敏感元件v作用：把力或壓