工程測(cè)量技術(shù)_第2.1章 測(cè)量系統(tǒng)

1、工程測(cè)試技術(shù)2 測(cè)量系統(tǒng)的組成及基本特性測(cè)量系統(tǒng)的組成及基本特性2.1 測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成和分類(lèi)n一個(gè)具體的測(cè)試系統(tǒng)，總是由傳感器、變換及測(cè)量裝置、記錄及顯示裝置和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析處理裝置組成。有時(shí)還有試驗(yàn)激發(fā)裝置2.1 測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成和分類(lèi)n傳感器，是一種能把某種信息從被測(cè)對(duì)象中檢拾出來(lái)，并將它轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。它是一種獲得信息的手段。n變換及測(cè)量裝置，作用是把傳感器送來(lái)的電信號(hào)變換成具有一定功率的電壓或電流信號(hào)，以推動(dòng)下一級(jí)的記錄和顯示裝置。n測(cè)量的主要過(guò)程是比較，即是把要測(cè)的量與某一標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較（校準(zhǔn)的刻度方程），獲得被測(cè)的量為標(biāo)準(zhǔn)量若干倍的數(shù)量概念。這部分常有電橋電路、調(diào)制電路、解調(diào)電路

2、、阻抗匹配電路、放大電路、運(yùn)算電路等組成。n記錄與顯示裝置，它的作用是把變換及測(cè)量裝置送來(lái)的電壓或電流信號(hào)不失真地記錄下來(lái)和顯示出來(lái)。n記錄和顯示這兩個(gè)功能有時(shí)可以在一個(gè)裝置中實(shí)現(xiàn)，如光線(xiàn)示波器。有的裝置只具有一個(gè)功能，如電子示波器，它只能顯示而不能記錄，又如磁帶記錄器，它只能記錄而不能顯示。n記錄和顯示的方式一般有模擬和數(shù)字兩種。前者記錄的是一條或一組曲線(xiàn)，后者則是一組數(shù)字或代碼。n數(shù)據(jù)處理裝置，它是用以對(duì)測(cè)試所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（曲線(xiàn)或數(shù)據(jù)）進(jìn)行處理、運(yùn)算、分析。2.1 測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成和分類(lèi)2.1 測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成和分類(lèi)n如大量數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)的擬合，特別是對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果的頻譜分析，幅

3、值譜分析，能量譜分析等。n試驗(yàn)激發(fā)裝置，它的作用是人為地模擬某種條件把被測(cè)系統(tǒng)中的某種信息激發(fā)出來(lái)，以便檢測(cè)。n如用激振器來(lái)模擬各種不同條件的振動(dòng)，在將激振器作用在機(jī)械或構(gòu)件上后，把機(jī)械或結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振動(dòng)幅度、應(yīng)力變化等信息激發(fā)出來(lái)，以便檢測(cè)后對(duì)它在振動(dòng)中的狀態(tài)和抗振能力進(jìn)行研究分析。2.1 測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成和分類(lèi)n 測(cè)量系統(tǒng)的分類(lèi) 靜態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，其輸入量與輸出量是一一對(duì)應(yīng)的數(shù)值，是以輸出的量值估計(jì)輸入量值，也就是說(shuō)測(cè)量的結(jié)果正確地反映出被測(cè)物理量的量值。 動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試系統(tǒng)的輸入與輸出都是隨時(shí)間變化的信號(hào)，動(dòng)態(tài)測(cè)試是以輸出的信號(hào)去估計(jì)輸入信號(hào)，也就是說(shuō)通過(guò)測(cè)試系統(tǒng)所獲得的信號(hào)顯示或記錄的波形

4、，來(lái)反映被測(cè)物理量隨時(shí)間變化的歷程。2.2 測(cè)量系統(tǒng)各組成部分的工作原理、特性和使用方法n 傳感器的作用及分類(lèi)n傳感器的作用： 傳感器是借助檢測(cè)元件將一種形式的信息轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝置。 物理量物理量電量電量傳感器的作用及分類(lèi)物理量、化學(xué)量、生物量物理量、化學(xué)量、生物量/其他其他便于處理和傳輸?shù)男盘?hào)便于處理和傳輸?shù)男盘?hào)人的五官：人的五官： 眼睛眼睛 耳朵耳朵 鼻子鼻子 舌頭舌頭 皮膚皮膚視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)傳感器的作用及分類(lèi) 傳感器由敏感器件與輔助器件組成。傳感器由敏感器件與輔助器件組成。敏感器件敏感器件的作用是的作用是感感受受被測(cè)物理量，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行被測(cè)

5、物理量，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換輸出。輸出。輔助器件輔助器件則是對(duì)敏感器則是對(duì)敏感器件輸出的電信號(hào)進(jìn)行件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大、阻抗匹配放大、阻抗匹配，以便于后續(xù)儀表接入。，以便于后續(xù)儀表接入。 dV測(cè)量系統(tǒng)各組成部分的工作原理、特性和使用方法n傳感器感受被測(cè)信號(hào)，并將它變換成電壓（或電流）信號(hào)或電路參數(shù)（電阻、電容、電感等）信號(hào)輸出。n具有敏感功能及非電量變換到電量的功能。n它的功能主要依賴(lài)于構(gòu)成傳感器的傳感元件的物理效應(yīng)（例如光電效應(yīng)、壓電效應(yīng)、熱電效應(yīng)等）和物理原理（例如電感原理、電容原理、電阻原理等）把信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換的。n傳感器是測(cè)試系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，在工程測(cè)試中，它把諸如溫度、壓力、流量、和力

6、、應(yīng)變、位移、速度、加速度等信息轉(zhuǎn)換成電壓（或電流）信號(hào)或電路參數(shù)（如電阻、電容、電感等），然后進(jìn)行變換、記錄。傳感器的分類(lèi)1)1)按被測(cè)物理量分類(lèi)按被測(cè)物理量分類(lèi)常見(jiàn)的被測(cè)物理量常見(jiàn)的被測(cè)物理量機(jī)械量機(jī)械量: :長(zhǎng)度長(zhǎng)度, ,厚度厚度, ,位移位移, ,速度速度, ,加速度加速度, , 旋轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)角, ,轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)數(shù), ,質(zhì)量質(zhì)量, ,重量重量, ,力力, , 壓力壓力, ,真空度真空度, ,力矩力矩, ,風(fēng)速風(fēng)速, ,流速流速, , 流量流量; ;聲聲: : 聲壓聲壓, ,噪聲噪聲. .磁磁: : 磁通磁通, ,磁場(chǎng)磁場(chǎng). .溫度溫度: : 溫度溫度, ,熱量熱量, ,比熱比熱. .光：光：

7、亮度，色彩亮度，色彩傳感器的分類(lèi)2)2)按敏感元件與被測(cè)對(duì)象之間的能量關(guān)系按敏感元件與被測(cè)對(duì)象之間的能量關(guān)系: :物性物性型型: : :依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來(lái)依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換. .如如: :水銀溫度計(jì)水銀溫度計(jì). .結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)型型: : :依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)變依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)變. . 例如例如: :電容式電容式和電感式和電感式傳感器傳感器. .傳感器的分類(lèi)能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型. .3)3)按信號(hào)變換特征按信號(hào)變換特征: :能量轉(zhuǎn)換型能量轉(zhuǎn)換型: :直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作直接

8、由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作. . 例如例如: :熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì), ,壓電式加速度計(jì)壓電式加速度計(jì). .能量控制型能量控制型: :從外部供給能量并由從外部供給能量并由被測(cè)被測(cè)量控制外量控制外部部 供給能量的變化供給能量的變化. .例如例如: :電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片. .分類(lèi)法型式說(shuō) 明按基本效應(yīng)分類(lèi)物理型化學(xué)型生物型采用物理效應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換采用化學(xué)效應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換采用生物效應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換按構(gòu)成原理分類(lèi)結(jié)構(gòu)型物性型以轉(zhuǎn)換元件結(jié)構(gòu)參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換以轉(zhuǎn)換元件物理特性變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換按能量關(guān)系分類(lèi)能量轉(zhuǎn)換型能量控制型傳感器輸出量直接由被測(cè)量能量轉(zhuǎn)換而來(lái)傳感器輸出量能量由外部能源提供，但受輸入量控制按工

9、作原理分電阻式電容式電感式壓電式磁電式熱電式光電式光纖式利用電阻參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用電容參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用電感參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用熱電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用光纖特性參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換按輸入量分類(lèi)長(zhǎng)度、角度、振動(dòng)、位移、壓力、溫度、流量、距離、速度等以被測(cè)量命名（即按用途分類(lèi)）按輸出量分類(lèi)模擬式數(shù)字式輸出量為模擬信號(hào)（電壓、電流、）輸出量為數(shù)字信號(hào)（脈沖、編碼、）傳感器的性能要求n靈敏度高，輸入和輸出應(yīng)具有較好的線(xiàn)性關(guān)系。n噪聲小，并且具有抗外部噪聲的性能。n滯后、漂移誤差小。n動(dòng)態(tài)特性良好。n接入測(cè)量系統(tǒng)

10、時(shí)對(duì)被測(cè)量產(chǎn)生影響小。n功耗小，復(fù)現(xiàn)性好，有互換性。n防水及抗腐蝕等性能好，能長(zhǎng)期使用。n結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易維修和校正。n低成本，通用性強(qiáng)。發(fā)展趨勢(shì)與選用原則n傳感器的發(fā)展趨勢(shì) 新原理、物性型、集成化、多功能化、智能化、仿生傳感器。n傳感器選用原則 靈敏度高、線(xiàn)性范圍寬、響應(yīng)特性好、穩(wěn)定性強(qiáng)、精確度（精密度+準(zhǔn)確度）適中。電阻式傳感器n 根據(jù)電阻定律而設(shè)計(jì)的傳感器，它能將被測(cè)物理量（如位移、力等）的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化輸出。n 按照引起傳感器電阻變化的參數(shù)不同可以將傳感器分為電位計(jì)（器）式傳感器和電阻應(yīng)變式傳感器兩大類(lèi)。直線(xiàn)位移型、角位移型和非線(xiàn)性型等。 電阻式傳感器 變阻器式傳感器的性能參數(shù)變阻

11、器式傳感器的性能參數(shù): : 1)線(xiàn)性(或曲線(xiàn)的一致性); 4)移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)角度范圍; 2)分辨率; 5)電阻溫度系數(shù); 3)整個(gè)電阻值的偏差; 6)壽命;測(cè)測(cè)位移位移電阻式傳感器 電阻電阻應(yīng)變應(yīng)變式傳感器式傳感器-應(yīng)變片應(yīng)變片 電阻應(yīng)變片工作原理是基于電阻應(yīng)變片工作原理是基于金屬導(dǎo)體金屬導(dǎo)體的的應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其其電阻值電阻值隨著所受隨著所受機(jī)械變形機(jī)械變形( (伸長(zhǎng)伸長(zhǎng)或縮短或縮短) )的變化而發(fā)生變化象。的變化而發(fā)生變化象。 電阻式傳感器典型箔式應(yīng)變片a 單絲柵式b 雙絲柵式 c 三絲柵式d 多絲柵式 金屬絲應(yīng)變

12、片1-覆蓋層 2-基底 3-敏感柵（電阻絲） 4-粘接劑 5-引線(xiàn)n金屬絲電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)：主要由用具有高電阻率的金屬絲繞成的敏感柵、基底、覆蓋層和引出線(xiàn)組成。n金屬箔式電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)：敏感柵是用柵狀金屬箔片制成，由于采用光刻技術(shù)制造，所以性能好，使用廣泛。電阻式傳感器n電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)用很廣，可概括為以下兩個(gè)方面。（1）將應(yīng)變片粘貼于被測(cè)構(gòu)件上，直接用來(lái)測(cè)定構(gòu)件的應(yīng)力或應(yīng)變。（2）將應(yīng)變片粘貼于彈性元件上，與彈性元件一起構(gòu)成應(yīng)變式傳感器。這種傳感器常用來(lái)測(cè)量力、位移、壓力、加速度等物理參數(shù)。電阻式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用電阻式傳感器將物品重量通過(guò)懸臂梁轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)變形再

13、通過(guò)應(yīng)變片轉(zhuǎn)化為電量輸出。電子稱(chēng)電子稱(chēng)-測(cè)測(cè)力力電容式傳感器變換原理變換原理: :將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化兩平行極板兩平行極板組成的電容器組成的電容器+ A 、A A或或發(fā)生變發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)引起化時(shí)，都會(huì)引起電容的變化。電容的變化。AC 電容式傳感器+a)a)極距極距變化型變化型AC 電容式傳感器b)b)面積變化型面積變化型AC 角位移型角位移型+電容式傳感器平面線(xiàn)位移型平面線(xiàn)位移型柱面線(xiàn)位移型柱面線(xiàn)位移型. .電容式傳感器c) c) 介質(zhì)變化型介質(zhì)變化型AC 電容式傳感器電容式接近開(kāi)關(guān)電容式接近開(kāi)關(guān)-位移位移振蕩電振蕩電路路被測(cè)物體被測(cè)物體 感應(yīng)電極感應(yīng)

14、電極 被測(cè)電容被測(cè)電容測(cè)量頭構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，另一個(gè)極板是物體本身，測(cè)量頭構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，另一個(gè)極板是物體本身，當(dāng)物體移向接近開(kāi)關(guān)時(shí)，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)當(dāng)物體移向接近開(kāi)關(guān)時(shí)，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化也隨之發(fā)生變化. .接近開(kāi)關(guān)的接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)物體檢測(cè)物體，并不限于金屬并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體。導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體。電容式傳感器電容式傳感器的應(yīng)用電容式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，精度高，靜電引力小，動(dòng)態(tài)特性良好，可用于接觸式和非接觸式測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)?？捎糜谖灰啤⒄駝?dòng)、角度、速度、厚度等機(jī)械量的精密測(cè)量。電容式測(cè)厚儀的工作原理：工

15、作極板與帶材之間形成兩個(gè)電容，即C1、C2，其總電容為C=C1+C2電容式傳感器 電容式轉(zhuǎn)速傳感器 齒輪外沿面為電容器的動(dòng)極板，當(dāng)電容器定極板與齒頂相對(duì)時(shí)，電容量最大，而與齒隙相對(duì)時(shí)，則電容量最小。當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電容量發(fā)生周期性變化，通過(guò)測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，則頻率計(jì)顯示的頻率代表轉(zhuǎn)速大小。電感式傳感器能量控制型 電感式傳感器是基于電感式傳感器是基于電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)原理，它是原理，它是把被測(cè)量轉(zhuǎn)化為電感量的一種裝置。把被測(cè)量轉(zhuǎn)化為電感量的一種裝置。分類(lèi)分類(lèi): :電感式傳電感式傳感器感器自感型自感型可變磁阻型可變磁阻型渦流渦流式式互感互感型型電感式傳感器1 1 自感型自感型-可變磁阻式可變磁阻

16、式可變導(dǎo)磁面積型可變導(dǎo)磁面積型差動(dòng)型差動(dòng)型2002ANL原理原理: :電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)自感系數(shù)自感系數(shù)L，匝，匝數(shù)，磁導(dǎo)率，截?cái)?shù)，磁導(dǎo)率，截面面積，距離面面積，距離電感式傳感器2 2 渦流式渦流式（位移）（位移）原理原理: :渦流效應(yīng)渦流效應(yīng)電感式傳感器電感式傳感器無(wú)損探傷無(wú)損探傷原理裂紋檢測(cè)，缺陷造成渦流變化。油管油管檢測(cè)檢測(cè)電感式傳感器 互感型互感型-差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器- -測(cè)位移測(cè)位移WW1W2工作原理工作原理: :互感時(shí)差動(dòng)電壓不同反應(yīng)位移互感時(shí)差動(dòng)電壓不同反應(yīng)位移.EwEout磁電式傳感器能量轉(zhuǎn)換型1.1.變換原理變換原理: : 磁電磁電式傳感器是把被測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換式傳感器是把被

17、測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換為為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的一種轉(zhuǎn)換器。的一種轉(zhuǎn)換器。dtdWe感應(yīng)線(xiàn)圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)線(xiàn)圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e e為為磁通變化率與磁通變化率與磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁阻磁阻、線(xiàn)圈運(yùn)動(dòng)速度線(xiàn)圈運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，改變其中一個(gè)因素，都會(huì)改變感應(yīng)電動(dòng)有關(guān)，改變其中一個(gè)因素，都會(huì)改變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。勢(shì)。 磁電式傳感器2 2 分類(lèi)分類(lèi) N磁磁電電式式動(dòng)圈式動(dòng)圈式線(xiàn)速度型線(xiàn)速度型角速度型角速度型磁阻式磁阻式磁電式傳感器動(dòng)圈式傳感器動(dòng)圈式傳感器 線(xiàn)速度型線(xiàn)速度型 磁電式傳感器角速度型角速度型測(cè)速電機(jī)測(cè)速電機(jī)磁電式傳感器磁阻式傳感器磁阻式傳感器 磁電式車(chē)速磁電式車(chē)速傳感器傳感器壓電式傳感器1.1.變換原理變換原理

18、: :壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) 某些物質(zhì)，如某些物質(zhì)，如石英石英，受到，受到外力作用外力作用時(shí)，不僅幾何尺寸會(huì)發(fā)生時(shí)，不僅幾何尺寸會(huì)發(fā)生變化，而且內(nèi)部會(huì)被變化，而且內(nèi)部會(huì)被極化極化，表面產(chǎn)生電荷；當(dāng)，表面產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去掉外力去掉時(shí)，又重時(shí)，又重新新回到回到原來(lái)的原來(lái)的狀態(tài)狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為，這種現(xiàn)象稱(chēng)為壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)。+并聯(lián)并聯(lián)+串聯(lián)串聯(lián)F+q=DF壓電式傳感器圖示為天然石英晶體，其結(jié)構(gòu)形狀為一個(gè)六角形晶柱。其中，縱軸z稱(chēng)為光軸，x軸稱(chēng)為電軸，y軸稱(chēng)為機(jī)械軸。 壓電式傳感器壓電式傳感器產(chǎn)品產(chǎn)品加速度加速度計(jì)計(jì)力傳感力傳感器器 壓電式傳感器壓電式傳感器常用于測(cè)量加速度、振動(dòng)、力以及壓力等。 基座固

19、定在被測(cè)物體上，基座振動(dòng)使質(zhì)量塊產(chǎn)生與振動(dòng)加速度方向相反的慣性力，慣性力作用在壓電晶片上，使兩片壓電晶片的表面產(chǎn)生交變電壓輸出，這個(gè)輸出電壓即與加速度成正比，經(jīng)測(cè)量電路處理后，即可得到加速度的信息。壓電式傳感器 圖示為壓縮式壓電傳感器來(lái)測(cè)量汽車(chē)安全系統(tǒng)異常振動(dòng)的裝置。 該傳感器主要由壓電元件（即壓電晶片）、質(zhì)量塊和彈簧所組成。質(zhì)量塊通過(guò)彈簧壓在壓電晶片上，當(dāng)汽車(chē)處于正常狀態(tài)工作時(shí)，質(zhì)量塊振動(dòng)使壓電晶片有一個(gè)正常狀態(tài)的電荷（電壓）輸出。若汽車(chē)負(fù)載運(yùn)行，則會(huì)引起異常振動(dòng)或由其他噪音引起的振動(dòng)，從而引起質(zhì)量塊的異常振動(dòng)，再經(jīng)測(cè)量系統(tǒng)至顯示系統(tǒng)獲得這種異常振動(dòng)的電信號(hào)。1.1.雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)

20、 把兩種膨脹系數(shù)不同的金屬薄片焊接在把兩種膨脹系數(shù)不同的金屬薄片焊接在一起制成的。它是一種固體膨脹溫度計(jì)，可一起制成的。它是一種固體膨脹溫度計(jì)，可將將溫度溫度變化轉(zhuǎn)換成變化轉(zhuǎn)換成機(jī)械量機(jī)械量變化。變化。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固牢固可靠可靠防爆防爆 測(cè)溫?zé)犭妭鞲衅?. 2. 熱電溫度計(jì)熱電溫度計(jì)( (熱電偶熱電偶) ) 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) 將兩種將兩種不同材料不同材料的導(dǎo)體的導(dǎo)體A A和和B B串接成一個(gè)串接成一個(gè)閉合閉合回路，當(dāng)兩個(gè)回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)接點(diǎn)溫度不同時(shí)溫度不同時(shí)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，形成電流，此現(xiàn)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，形成電流，此現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。熱電傳

21、感器熱電偶測(cè)溫基本定律熱電偶測(cè)溫基本定律1)1)均質(zhì)導(dǎo)體均質(zhì)導(dǎo)體定律定律 由由一種一種均質(zhì)均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不導(dǎo)體組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的橫截面積、長(zhǎng)度以及溫度分布如論導(dǎo)體的橫截面積、長(zhǎng)度以及溫度分布如何均不產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。何均不產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。TT02)中間導(dǎo)體中間導(dǎo)體定律定律 在熱電偶回路中接入在熱電偶回路中接入第三種第三種材料的導(dǎo)材料的導(dǎo)體，只要其體，只要其兩端兩端的的溫度溫度相等，該導(dǎo)體的接相等，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)。入就不會(huì)影響熱電偶回路的總熱電動(dòng)勢(shì)。TT0V熱電傳感器3) 中間溫度中間溫度定律定律n熱電偶A、B在接點(diǎn)溫度為T(mén)、T0時(shí)的熱電勢(shì)EAB（T,T

22、0）等于接點(diǎn)溫度為T(mén)，Tn時(shí)的熱電勢(shì)EAB（T,Tn）和EAB（Tn,T0）的代數(shù)和nEAB（T,T0）= EAB （T,Tn）+ EAB（Tn,T0）熱電傳感器熱敏傳感器3 3 熱敏電阻傳感器熱敏電阻傳感器 半導(dǎo)體熱敏電阻的材料是一種由錳、鎳、銅、鉆、鐵等半導(dǎo)體熱敏電阻的材料是一種由錳、鎳、銅、鉆、鐵等金屬金屬氧化物氧化物按一定比例混合燒結(jié)而成的按一定比例混合燒結(jié)而成的半導(dǎo)體半導(dǎo)體，它具有負(fù)的電阻溫度，它具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，隨溫度上升而阻值下降。系數(shù)，隨溫度上升而阻值下降。 )11(00TTeRRRT熱敏傳感器還廣泛應(yīng)用于空調(diào)、暖氣、電子體溫還廣泛應(yīng)用于空調(diào)、暖氣、電子體溫計(jì)等計(jì)等熱敏傳感

23、器光電傳感器 光電傳感器通常是指能敏感到由紫外線(xiàn)到紅光電傳感器通常是指能敏感到由紫外線(xiàn)到紅外線(xiàn)光的光能量，并能將外線(xiàn)光的光能量，并能將光能光能轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)化成電信號(hào)電信號(hào)的器的器件。其工作原理是基于一些物質(zhì)的件。其工作原理是基于一些物質(zhì)的光電效應(yīng)光電效應(yīng)。 外外光電效應(yīng)光電效應(yīng) 在在光線(xiàn)作用光線(xiàn)作用下能使物體的下能使物體的電子逸出電子逸出表面的現(xiàn)象表面的現(xiàn)象 如：如：光電管光電管、光電倍增管光電倍增管內(nèi)內(nèi)光電效應(yīng)光電效應(yīng) 1）光線(xiàn)作用光線(xiàn)作用下能使物體下能使物體電阻率電阻率改變的現(xiàn)象，改變的現(xiàn)象， 如：如：光敏電阻光敏電阻、光敏二極管光敏二極管 2)阻擋層阻擋層光電效應(yīng)光電效應(yīng) 在光線(xiàn)作用下能使物

24、在光線(xiàn)作用下能使物 體產(chǎn)生一定方向的體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，的現(xiàn)象，也稱(chēng)也稱(chēng)光生光生 伏特伏特效應(yīng)效應(yīng) 如：如：光電池光電池實(shí)例：實(shí)例：CCD-感光二極管感光二極管-電荷電荷、光電鼠標(biāo)光電鼠標(biāo)-發(fā)光發(fā)光-圖像處理圖像處理光電傳感器 光敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的光導(dǎo)效應(yīng)即由于光照強(qiáng)弱而導(dǎo)致半導(dǎo)體阻值變化的現(xiàn)象而工作的，這種具有光導(dǎo)效應(yīng)的半導(dǎo)體材料就稱(chēng)為光敏電阻。 說(shuō)明說(shuō)明 ：1，光敏電阻就像一個(gè)，光敏電阻就像一個(gè)電阻元件電阻元件，只是，只是阻值隨光照變化阻值隨光照變化 2，無(wú)光照無(wú)光照時(shí)，時(shí)，暗電阻暗電阻很大，電流很小很大，電流很小優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：具有很具有很高高的的靈敏度靈敏度，很好的光

25、譜特性，很好的光譜特性，光譜響應(yīng)從紫外區(qū)到紅外區(qū)，光譜響應(yīng)從紫外區(qū)到紅外區(qū)，體積小體積小，重量輕，重量輕，性性能穩(wěn)定能穩(wěn)定，價(jià)格便宜。，價(jià)格便宜。 光電傳感器光敏電阻常用的半導(dǎo)體材料有硫化鎘和硒化鎘。光電傳感器照相機(jī)自動(dòng)測(cè)光照相機(jī)自動(dòng)測(cè)光光電傳感器光電池光電池 光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng)指半導(dǎo)體材料指半導(dǎo)體材料P-NP-N結(jié)受到光照后結(jié)受到光照后產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)。以產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)。以可見(jiàn)光可見(jiàn)光作光作光源的源的光電池光電池是常用的光生伏特型器件。是常用的光生伏特型器件。+-PN特點(diǎn)：特點(diǎn)：靈敏度低靈敏度低，穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好，頻響較慢頻響較慢，受受 光面光面積大積大，不需外加

26、電源不需外加電源，頻率特性差。頻率特性差。 光電傳感器應(yīng)用應(yīng)用光電傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用可歸納為輻射式光電傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用可歸納為輻射式( (直射式直射式) )、吸收式吸收式、遮光式、反射式遮光式、反射式 四種四種基本形式。基本形式。 測(cè)量液體、氣體的透明度、渾濁度，氣體成分分析等光電高溫計(jì)、紅外偵察和紅外遙感，防火報(bào)警等光電傳感器長(zhǎng)度、厚度、線(xiàn)位移、角位移、振動(dòng)等的測(cè)量零件的表面粗糙度、表面缺陷、表面位移等的測(cè)量光電傳感器氣敏電阻傳感器對(duì)對(duì)氣體的檢測(cè)氣體的檢測(cè)已經(jīng)是保護(hù)和改善生態(tài)居住環(huán)境不可缺少的手段，已經(jīng)是保護(hù)和改善生態(tài)居住環(huán)境不可缺少的手段，氣敏傳感器氣敏傳感器發(fā)揮著極其重要的作用。發(fā)

27、揮著極其重要的作用。 如生活環(huán)境中一氧化碳濃度達(dá)如生活環(huán)境中一氧化碳濃度達(dá)0.80.81.15 ml/L1.15 ml/L時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)呼吸急促，脈搏加快，甚至?xí)炟省＿€有易燃、易爆氣體、酒精等呼吸急促，脈搏加快，甚至?xí)炟?。還有易燃、易爆氣體、酒精等的探測(cè)。的探測(cè)。煙霧報(bào)警煙霧報(bào)警器器酒精傳感酒精傳感器器二氧化碳傳感二氧化碳傳感器器氣敏電阻傳感器 氣敏傳感器是利用氣敏傳感器是利用氣敏半導(dǎo)體材料氣敏半導(dǎo)體材料，如，如氧氧化錫、氧化錳化錫、氧化錳。當(dāng)它們。當(dāng)它們吸收了氣體煙霧，如一吸收了氣體煙霧，如一氧化碳、醇等時(shí)，氧化碳、醇等時(shí)，電阻電阻發(fā)生變化。發(fā)生變化。從而使從而使氣敏氣敏元件電阻值元件電阻值隨被測(cè)氣體隨被測(cè)氣體的的濃度濃度改變而變化。改變而變化。 超聲波檢測(cè)傳感器1)1)聲波及其分類(lèi)聲波及其分類(lèi)(1)(1)次聲波，振動(dòng)