傳感器及檢測(cè)技術(shù)教案

第頁(yè)傳感器及檢測(cè)技術(shù)項(xiàng)目一傳感器誤差及特性分析任務(wù)1檢測(cè)結(jié)果的數(shù)據(jù)整理測(cè)量及測(cè)量方法1.檢測(cè)2.測(cè)量方法(1)電測(cè)法和非電測(cè)法(2)直接測(cè)量和間接測(cè)量(3)靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量(4)接觸性測(cè)量和非接觸性測(cè)量(5)模擬式測(cè)量和數(shù)字式測(cè)量測(cè)量誤差及其表示方法測(cè)量誤差：測(cè)量值及其真值之間的差值例：某溫度計(jì)的量程范圍為0-500oC，校驗(yàn)時(shí)該表的最大絕對(duì)誤差為6oC，試確定其精度等級(jí)？查表1.1，精度等級(jí)應(yīng)定為1.5級(jí)任務(wù)1：現(xiàn)有0.5級(jí)的0~300oC和1.0級(jí)0~100oC的兩個(gè)溫度計(jì)，欲測(cè)量80oC的溫度，試問(wèn)選用哪一個(gè)溫度計(jì)好？為什么？在選用儀器時(shí)應(yīng)考慮哪些方面？實(shí)施：0.5級(jí)的0~300oC的溫度計(jì)測(cè)量時(shí)可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差為：用其測(cè)量80oC可能出現(xiàn)的最大示值相對(duì)誤差為：1.0級(jí)的0~100oC的溫度計(jì)測(cè)量時(shí)可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差為：用其測(cè)量80oC可能出現(xiàn)的最大示值相對(duì)誤差為：結(jié)論：選用1.0級(jí)的0~100oC的溫度計(jì)較好。選用儀器時(shí)，不能單純追求精度，而是要兼顧精度和量程測(cè)量誤差的分類(lèi)及來(lái)源1.系統(tǒng)誤差2.隨機(jī)誤差3.粗大誤差（疏忽誤差、過(guò)失誤差)4.緩變誤差任務(wù)2傳感器特性分析及傳感器選用1.2.1傳感器的組成及其分類(lèi)1.2.2傳感器的靜態(tài)特性及指標(biāo)傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)1.精密度、準(zhǔn)確度和精確度2.穩(wěn)定性3.靈敏度4.線性度（非線性誤差）5.遲滯6.可靠性1.2.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性及指標(biāo)1.動(dòng)態(tài)特性2.傳感器的階躍響應(yīng)3.傳感器的頻率響應(yīng)1.2.4傳感器的標(biāo)定項(xiàng)目二速度及位移測(cè)量任務(wù)1壓電傳感器測(cè)量加速度新課導(dǎo)入生活中的壓電效應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用新知識(shí)講授知識(shí)鏈接自發(fā)電式傳感器：以某些電介質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)，外力作用下，在電介質(zhì)表面上產(chǎn)生電荷，實(shí)現(xiàn)力及電荷的轉(zhuǎn)換，完成非電量（動(dòng)態(tài)力、加速度等）的檢測(cè)，但不能用于靜態(tài)參數(shù)的測(cè)量2.1.1壓電效應(yīng)1、壓電效應(yīng)2、逆壓電效應(yīng)2.1.2壓電材料1．壓電晶體2．壓電陶瓷3．高分子壓電材料2.1.3壓電式傳感器測(cè)量電路1．壓電元件的等效電路2．壓電式傳感器的等效電路任務(wù)及實(shí)施【任務(wù)1】隨著人民生活水平的提高，小轎車(chē)已進(jìn)入了普通百姓家庭之中。但交通擁擠極易造成交通事故。一旦發(fā)生撞車(chē)事故，及時(shí)保護(hù)乘員的安全必須放在首位。如何根據(jù)車(chē)速的變化及時(shí)判斷汽車(chē)屬于正常行駛還是發(fā)生撞車(chē)事故呢？【實(shí)施方案】當(dāng)汽車(chē)在正常的高速行駛中發(fā)生撞車(chē)事故時(shí)，其加速度的變化很大，因此可以根據(jù)負(fù)向加速度的變化判斷是否需要對(duì)乘員進(jìn)行保護(hù)。測(cè)量加速度用壓電傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、堅(jiān)實(shí)牢固、振動(dòng)頻率高（頻率范圍約為0.3～10

kHz）、加速度測(cè)量范圍大（加速度為10-5

g～10-4

g，g為重力加速度9.8

m/s2）和工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，在汽車(chē)、飛機(jī)、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中獲得廣泛應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位?！救蝿?wù)2】在公路運(yùn)輸中，貨車(chē)超載、肇事逃逸等現(xiàn)象屢屢發(fā)生，給人們的安全帶來(lái)了極大的隱患。及時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)留下的信息進(jìn)行準(zhǔn)確判斷、快速高效處理交通事故便成為交警的當(dāng)務(wù)之急?，F(xiàn)有一輛肇事車(chē)輛以較快的車(chē)速?zèng)_過(guò)測(cè)速傳感器，則如何測(cè)量車(chē)速和汽車(chē)載重、確定汽車(chē)的車(chē)型、判斷汽車(chē)是否超速或超重行駛呢？【實(shí)施方案】將兩根相距2m的高分子壓電電纜平行埋設(shè)于柏油公路路面下約5cm，當(dāng)一輛肇事車(chē)輛以較快的車(chē)速?zèng)_過(guò)測(cè)速傳感器時(shí)，兩根PVDF壓電電纜測(cè)速原理如下圖所示：小結(jié)壓電效應(yīng)及逆壓電效應(yīng)；壓電效應(yīng)的應(yīng)用；壓電材料及種類(lèi)；壓電效應(yīng)測(cè)力的轉(zhuǎn)換電路任務(wù)2光電傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)度導(dǎo)入知識(shí)回顧：壓電效應(yīng)及逆壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)的應(yīng)用新知識(shí)講授光電效應(yīng)用光照射某一物體，可以看做物體受到一連串能量為E的光子的轟擊，組成這種物體的材料吸收光子能量而發(fā)生相應(yīng)電效應(yīng)的物理現(xiàn)象稱(chēng)為光電效應(yīng)2.2.2光電器件1．光電管2．光敏電阻3．光敏晶體管（1）光敏二極管①結(jié)構(gòu)及工作原理（2）光敏三極管①結(jié)構(gòu)及工作原理②特性③檢測(cè)方法④應(yīng)用電路4．光電池任務(wù)及實(shí)施【任務(wù)1】在冷軋帶鋼廠中，帶鋼在某些工藝如連續(xù)酸洗、退火、鍍錫等過(guò)程中易產(chǎn)生走偏。在其他工業(yè)部門(mén)如印染、造紙、膠片、磁帶等生產(chǎn)過(guò)程中也會(huì)發(fā)生類(lèi)似的問(wèn)題。帶材走偏時(shí)，邊緣經(jīng)常及傳送機(jī)械發(fā)生碰撞，易出現(xiàn)卷邊，造成次品。實(shí)際中如何克服此種現(xiàn)象以提高產(chǎn)品的質(zhì)量呢？【任務(wù)2】在轉(zhuǎn)速測(cè)量過(guò)程中，傳統(tǒng)的機(jī)械式轉(zhuǎn)速表和接觸式電子轉(zhuǎn)速表均會(huì)影響被測(cè)物的旋轉(zhuǎn)速度，且被測(cè)旋轉(zhuǎn)速度的大小也有一定的限制，不能很好滿足自動(dòng)化的要求。如何在不干擾被測(cè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)的前提下實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速測(cè)量呢？任務(wù)3霍爾傳感器測(cè)量位移導(dǎo)入知識(shí)回顧：光電效應(yīng)及分類(lèi)；光電器件及其特性；光電傳感器組成及應(yīng)用新課講授2.3.1霍爾元件工作原理2.3.2霍爾元件的主要特性參數(shù)2.3.3霍爾元件的測(cè)量電路及補(bǔ)償1．基本測(cè)量電路2．溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ?）為什么要進(jìn)行溫度補(bǔ)償？（2）補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ孩俸懔髟囱a(bǔ)償法：②選擇合理的負(fù)載電阻進(jìn)行補(bǔ)償③利用霍爾元件輸入回路的串聯(lián)電阻或并聯(lián)電阻進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒á軣崦綦娮柩a(bǔ)償法3．不等位電勢(shì)的補(bǔ)償（1）不等位電勢(shì)及其產(chǎn)生原因（2）補(bǔ)償?shù)姆椒霸?.3.4霍爾傳感器的應(yīng)用（1）角位移測(cè)量?jī)x（2）霍爾轉(zhuǎn)速表項(xiàng)目三流量測(cè)量：任務(wù)1差壓式流量計(jì)測(cè)流量新課導(dǎo)入生活中流量傳感器的實(shí)例新知識(shí)講授3.1.1流量及其測(cè)量方法1．流量2．流量測(cè)量方法3.1.2差壓式流量計(jì)（節(jié)流式流量計(jì)）1．測(cè)量原理及流量方程2．標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置（1）標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件（2）取壓方式3．標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的使用條件及管道條件3.1.3差壓計(jì)1．雙波紋管差壓計(jì)2．膜片式差壓計(jì)任務(wù)及實(shí)施【任務(wù)】差壓式流量計(jì)在工業(yè)領(lǐng)域流量測(cè)量方面應(yīng)用非常廣泛，它的使用量大概占全部流量?jī)x表的60%～70%。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)不同時(shí)，在安裝方面應(yīng)注意哪些問(wèn)題？差壓式流量測(cè)量元件應(yīng)如何校驗(yàn)？【實(shí)施方案】差壓式流量計(jì)主要由節(jié)流裝置、傳送差壓信號(hào)的引壓管路及差壓計(jì)組成。各部分是否可靠正確地安裝，將直接影響測(cè)量精確度，因此必須十分重視安裝工作任務(wù)2容積式流量計(jì)測(cè)流量新課導(dǎo)入生活中流量傳感器的實(shí)例新知識(shí)講授任務(wù)2容積式流量計(jì)測(cè)流量3.2.1橢圓齒輪流量計(jì)1、結(jié)構(gòu)原理2、應(yīng)用特點(diǎn)3.2.2腰輪流量傳感器1、結(jié)構(gòu)原理2、應(yīng)用特點(diǎn)3.2.3刮板式流量計(jì)1、結(jié)構(gòu)原理2、應(yīng)用特點(diǎn)任務(wù)3速度式流量計(jì)測(cè)流量課程導(dǎo)入知識(shí)回顧：流量及其測(cè)量方法；差壓式流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理；容積式流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理新課講授3.3.1電磁流量計(jì)1．測(cè)量原理3.3.2渦輪流量計(jì)1．測(cè)量原理2．結(jié)構(gòu)3.3.3超聲波流量計(jì)1．測(cè)量原理（1）時(shí)差（2）相位差法（3）頻率差法3.3.4流體振動(dòng)式流量計(jì)1．渦街流量計(jì)（1）測(cè)量原理及結(jié)構(gòu)（2）旋渦頻率的檢測(cè)2.旋進(jìn)式旋渦流量計(jì)任務(wù)及實(shí)施項(xiàng)目四力測(cè)量任務(wù)1電阻應(yīng)變式傳感器測(cè)量壓力導(dǎo)入溫度測(cè)量傳感器的種類(lèi)及其相應(yīng)原理任務(wù)1電阻應(yīng)變式傳感器測(cè)量壓力知識(shí)鏈接電阻式傳感器的基本原理被測(cè)量的變化--轉(zhuǎn)換電路（直流電橋）-4.1.1電阻應(yīng)變片的種類(lèi)及結(jié)構(gòu)1、絲式應(yīng)變片2、箔式應(yīng)變片3、薄膜應(yīng)變片4.1.2電阻的應(yīng)變效應(yīng)1、應(yīng)變效應(yīng)2、彈性敏感原件（1）柱式彈性原件（2）薄壁圓筒（3）懸臂梁4.1.3測(cè)量電路1、直流電橋工作原理知識(shí)鏈接電阻式傳感器的基本原理被測(cè)量的變化--轉(zhuǎn)換電路（直流電橋）-4.1.3測(cè)量電路2、電阻應(yīng)變片測(cè)量電橋（1）應(yīng)變片單臂工作直流電橋（2）應(yīng)變片雙臂直流電橋（半橋）結(jié)論：相同條件下（供電電源和應(yīng)變片型號(hào)不變）半橋差動(dòng)輸出是單臂輸出的2倍。檢測(cè)的靈敏度提高一倍。4.1.4應(yīng)變片的溫度誤差及其補(bǔ)償1、溫度誤差（1）單絲自補(bǔ)償應(yīng)變片（2）雙絲組合式自補(bǔ)償應(yīng)變片（3）橋式電路補(bǔ)償3.1.5電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用1、測(cè)量較大壓力【任務(wù)】在生產(chǎn)過(guò)程中，需對(duì)動(dòng)力管道設(shè)備進(jìn)出口的氣體或液體的壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的壓力變化等進(jìn)行測(cè)量，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及自動(dòng)報(bào)警功能。要求選擇器件把壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并完成信號(hào)處理，使最終輸出的電信號(hào)及壓力大小呈線性關(guān)系【實(shí)施方案】1．確定彈性元件2、確定測(cè)量用傳感器3、測(cè)量電路4、信號(hào)補(bǔ)償（1）溫度引起的誤差補(bǔ)償（2）線路傳輸引起的誤差補(bǔ)償5、壓力標(biāo)定3.2.1自感式傳感器1、基本變間隙自感式傳感器2、差動(dòng)變間隙式傳感器3、螺管型電感式傳感器4、測(cè)量電路（1）交流變壓器式電橋（2）諧振調(diào)幅電路（3）諧振調(diào)頻電路4.2.2互感式傳感器1、螺線管式差動(dòng)變壓器2、變間隙式差動(dòng)變壓器傳感器小結(jié)電感傳感器測(cè)力原理及種類(lèi)電感傳感器測(cè)量電路任務(wù)2電感式傳感器測(cè)量壓力(二)4.2.2互感式傳感器3、測(cè)量電路（1）差動(dòng)整流電路銜鐵在零位：銜鐵上移：銜鐵下移：（2）相敏檢波電路4.2.3電感式傳感器的應(yīng)用1、用自感式傳感器測(cè)量位移2、用變壓器式傳感器測(cè)量加速度3、用變壓器式傳感器測(cè)量壓力【任務(wù)】在液體輸送管道中需要了解流動(dòng)中液體的壓力。要求把液體壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并對(duì)其轉(zhuǎn)換出的信號(hào)進(jìn)行處理，使處理后輸出的電信號(hào)及液體壓力呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。【實(shí)現(xiàn)方案】完成氣體壓力測(cè)量可按如下環(huán)節(jié)進(jìn)行1．確定彈性元件2．確定測(cè)量用傳感器3．確定測(cè)量電路項(xiàng)目五溫度測(cè)量任務(wù)1熱電偶傳感器測(cè)量溫度導(dǎo)入測(cè)量溫度的傳感器的種類(lèi)，本次課程要求。新課講授項(xiàng)目2溫度測(cè)量任務(wù)1熱電偶傳感器測(cè)量溫度5.1.1熱電偶工作原理熱電偶溫度傳感器將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)化為mV級(jí)熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)輸出，屬于自發(fā)電型傳感器，測(cè)溫范圍為-270～1800℃。測(cè)溫時(shí)需將熱電偶通過(guò)連接導(dǎo)線及顯示儀表相連接組成測(cè)溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離溫度自動(dòng)測(cè)量、顯示、記錄、報(bào)警和控制等，圖2.1所示的溫度檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛。圖2.2熱電偶回路圖2.1熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)示意圖圖2.2熱電偶回路圖2.1熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)示意圖1．熱電效應(yīng)將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體兩端相接組成閉合回路，如圖2.2所示，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)分別置于不同溫度t、t0（t>t0）中時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)熱電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。兩種導(dǎo)體稱(chēng)為熱電極，所組成的回路稱(chēng)為熱電偶，熱電偶的兩個(gè)工作端分別稱(chēng)為熱端和冷端。熱電偶回路產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)由接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電動(dòng)勢(shì)兩部分組成（1）接觸電動(dòng)勢(shì)當(dāng)A、B兩種不同導(dǎo)體接觸時(shí)，由于兩者電子密度不同（設(shè)NA>NB），從A擴(kuò)散到B的電子數(shù)要比從B擴(kuò)散到A的電子數(shù)多，于是在A、B接觸面上形成了一個(gè)由A到B的靜電場(chǎng)。該靜電場(chǎng)的作用一方面阻礙了A導(dǎo)體電子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，同時(shí)對(duì)B導(dǎo)體電子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)起促進(jìn)作用，最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。這時(shí)A、B接觸面所形成的電位差稱(chēng)為接觸電動(dòng)勢(shì)，其大小分別用eAB(t)、eAB(t0)表示。接觸電動(dòng)勢(shì)的大小及接點(diǎn)處溫度高低和導(dǎo)體的電子密度有關(guān)。溫度越高，接觸電動(dòng)勢(shì)越大；兩種導(dǎo)體電子密度的比值越大，接觸電動(dòng)勢(shì)越大。（2）溫差電動(dòng)勢(shì)將一根導(dǎo)體的兩端分別置于不同的溫度t、t0（t>t0）中時(shí)，由于導(dǎo)體熱端的自由電子具有較大的動(dòng)能，使得從熱端擴(kuò)散到冷端的電子數(shù)比從冷端擴(kuò)散到熱端的多，于是在導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生了一個(gè)由熱端指向冷端的靜電場(chǎng)。及接觸電勢(shì)形成原理相同，在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生了溫差電動(dòng)勢(shì)，分別用eA(t，t0)、eB(t，t0)表示。溫差電動(dòng)勢(shì)的大小及導(dǎo)體的電子密度及兩端溫度有關(guān)。2．熱電偶回路總熱電動(dòng)勢(shì)熱電偶回路的總熱電動(dòng)勢(shì)包括兩個(gè)接觸電動(dòng)勢(shì)和兩個(gè)溫差電動(dòng)勢(shì)，即EAB(t，t0)=eAB(t)–eAB(t0)–eA(t，t0)+eB(t，t0)（2.1）由于熱電偶的接觸電動(dòng)勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于溫差電動(dòng)勢(shì)，且t>t0，所以總熱電動(dòng)勢(shì)的方向取決于eAB(t)，故式（2.1）可以寫(xiě)為EAB(t，t0)=eAB(t)

-

eAB(t0)（2.2）任務(wù)2熱電阻傳感器測(cè)量溫度導(dǎo)入知識(shí)回顧：熱電偶構(gòu)成原理、基本定律、冷端溫度補(bǔ)償。新課講授項(xiàng)目2溫度測(cè)量任務(wù)2熱電阻傳感器測(cè)量溫度知識(shí)鏈接利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而變化的特性來(lái)測(cè)量溫度的感溫元件叫熱電阻。測(cè)量范圍：-200～500℃范圍。擴(kuò)展到1～5K（-273.15）℃的超低溫領(lǐng)域，在1

000～1

200℃溫度范圍內(nèi)也有足夠好的特性。5.2.1金屬熱電阻1、鉑熱電阻2、銅熱電阻3、其他熱電阻（1）銦電阻；（2）錳電阻5.2.2半導(dǎo)體熱敏電阻1、NTC熱敏電阻2、PTC熱敏電阻3、熱敏電阻的結(jié)構(gòu)外形及符號(hào)【任務(wù)】將現(xiàn)場(chǎng)熱電阻測(cè)量的溫度信號(hào)引到控制室，你會(huì)采用哪種方案？為什么？熱電阻怎樣校驗(yàn)？溫度傳感器安裝使用時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題？【實(shí)施方案】通常熱電阻安裝的位置及測(cè)試儀表之間有一定距離，且連接長(zhǎng)導(dǎo)線的電阻在環(huán)境溫度變化時(shí)也要發(fā)生變化。按圖2.12（a）所示接線，現(xiàn)場(chǎng)的熱電阻采用二線制，導(dǎo)線電阻及熱電阻Rt串聯(lián)后作為測(cè)量電橋的一個(gè)橋臂，會(huì)造成較大的測(cè)量誤差。為克服此種誤差，熱電阻連接時(shí)可采用三線制或四線制，見(jiàn)圖2.12（b）和（c）任務(wù)3紅外傳感器測(cè)量溫度導(dǎo)入知識(shí)回顧：熱電阻傳感器測(cè)溫原理及其測(cè)量電路。新知識(shí)講授項(xiàng)目2溫度測(cè)量任務(wù)3紅外傳感器測(cè)量溫度知識(shí)鏈接紅外技術(shù)是在近幾十年中發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，已在科技、國(guó)防、醫(yī)學(xué)、建筑、氣象、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。紅外傳感器按其應(yīng)用可分為以下幾個(gè)方面：①紅外輻射計(jì)用于輻射和光譜輻射測(cè)量②搜索和跟蹤系統(tǒng)用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對(duì)它的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤③熱成像系統(tǒng)可產(chǎn)生整個(gè)目標(biāo)紅外輻射的分布圖像，如紅外圖像儀、多光譜掃描儀等④紅外測(cè)距和通信系統(tǒng)⑤混合系統(tǒng)是指以上各系統(tǒng)中的兩個(gè)或多個(gè)的組合用紅外線作為檢測(cè)媒介來(lái)測(cè)量某些非電量，具有以下幾方面的優(yōu)越性：①可晝夜測(cè)量。紅外線（指中、遠(yuǎn)紅外線）不受周?chē)梢?jiàn)光的影響，所以可在晝夜進(jìn)行測(cè)量②不必設(shè)光源。由于待測(cè)對(duì)象發(fā)射出紅外線，所以不必設(shè)置光源③適用于遙感技術(shù)。大氣對(duì)某些波長(zhǎng)的紅外線吸收非常少，所以適用于遙感技術(shù)5.3.1紅外輻射紅外輻射俗稱(chēng)紅外線，是一種不可見(jiàn)光。是位于可見(jiàn)光中紅色光線以外的光線，被稱(chēng)為紅外線。波長(zhǎng)范圍大致為0.76～1

000

mm，紅外線在電磁波譜中的位置如圖所示。工程上把紅外線所占據(jù)的波段分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外和極遠(yuǎn)紅外四部分5.3.2紅外探測(cè)器（紅外傳感器）1、熱探測(cè)器2、光子探測(cè)器光子探測(cè)器利用入射紅外輻射的光子流及探測(cè)器材料中電子的相互作用，改變電子的能量狀態(tài)，引起各種電學(xué)現(xiàn)象（這一過(guò)程也稱(chēng)為光子效應(yīng)）。通過(guò)測(cè)量材料電子性質(zhì)的變化，可以知道紅外輻射的強(qiáng)弱?！救蝿?wù)】在溫度實(shí)際測(cè)量中，2

000℃以下高溫區(qū)域一般采用熱電偶測(cè)量。鎢錸熱電偶作為一種超高溫?zé)犭娕?，其測(cè)溫上限也只有2

100℃。因此，對(duì)于2

000℃以上的高溫區(qū)域，比如達(dá)到5

500℃時(shí)，已無(wú)法用常規(guī)的溫度傳感器來(lái)檢測(cè)，必須采用一種新型的測(cè)量方法來(lái)實(shí)現(xiàn)高溫測(cè)量【實(shí)施方案】任何物體在0

K以上都能產(chǎn)生熱輻射。溫度較低時(shí)，輻射的是不可見(jiàn)的紅外光，隨著溫度的升高，波長(zhǎng)短的光開(kāi)始豐富起來(lái)。溫度升高到500℃時(shí)，開(kāi)始輻射一部分暗紅色的光。從500℃～1

500℃，輻射光顏色逐漸從紅色→橙色→黃色→藍(lán)色→白色。也就是說(shuō)，在1

500℃時(shí)的熱輻射中已包含了從幾十mm至0.4

mm甚至更短波長(zhǎng)的連續(xù)光譜。如果溫度再升高，比如達(dá)到5

500℃時(shí)，輻射光譜的上限已超過(guò)藍(lán)色、紫色，進(jìn)入紫外線區(qū)域。因此測(cè)量光的顏色以及輻射強(qiáng)度，可粗略判定物體的溫度。特別是在高溫（2

000℃以上）區(qū)域，高溫測(cè)量多依靠輻射原理的溫度計(jì)。項(xiàng)目六液位及厚度測(cè)量任務(wù)1光纖傳感器測(cè)量液位導(dǎo)入知識(shí)回顧：霍爾效應(yīng)；霍爾傳感器應(yīng)用新知識(shí)講授6.1.1光纖的結(jié)構(gòu)及種類(lèi)1、結(jié)構(gòu)：導(dǎo)光的芯體玻璃（簡(jiǎn)稱(chēng)纖芯）、包層及外護(hù)套2、種類(lèi)：光纖的類(lèi)型主要有三種（1）階躍型：光纖纖芯的折射率分布各點(diǎn)均勻一致，稱(chēng)為多模光纖（2）梯度型：梯度型光纖的的折射率呈聚焦型，即在軸線上折射率最大，離開(kāi)軸線則逐步降低，至纖芯區(qū)的邊沿時(shí)，降低到及包層區(qū)一樣（3）單孔型光纖：?jiǎn)慰仔凸饫w的纖芯直徑較?。〝?shù)微米）接近于被傳輸光波的波長(zhǎng)，光以電磁場(chǎng)“?！钡脑碓诶w芯中傳導(dǎo)，能量損失很小，適宜于遠(yuǎn)距離傳輸6.1.2光纖的傳輸原理1、光的反射、折射2、光的全反射3、光在光纖中的全反射6.1.3光纖傳感器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及種類(lèi)1．光纖傳感器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2．光纖傳感器的分類(lèi)3．光纖傳感器功能任務(wù)及實(shí)施【任務(wù)1】在工廠車(chē)間里，有許多大功率電動(dòng)機(jī)、交流接觸器、晶閘管調(diào)壓設(shè)備和感應(yīng)電爐等，在防爆場(chǎng)合采用電氣測(cè)量時(shí)，就會(huì)遇到電磁感應(yīng)引起的噪聲問(wèn)題，在可能產(chǎn)生化學(xué)泄漏或可燃性氣體溢出的場(chǎng)合，就會(huì)遇到腐蝕和防爆的問(wèn)題。在這些環(huán)境惡劣的場(chǎng)合，要求對(duì)高壓變壓器冷卻油液位進(jìn)行檢測(cè)，采用何種傳感器較合適？如何測(cè)量？【任務(wù)2】在一些易燃、易爆的化工車(chē)間進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)，就會(huì)遇到防爆問(wèn)題。選用何種傳感器適合于遠(yuǎn)距離防爆場(chǎng)所的溫度檢測(cè)呢？任務(wù)2電容傳感器測(cè)量液位及厚度導(dǎo)入知識(shí)回顧：光纖傳輸光信號(hào)的原理；光纖傳感器結(jié)構(gòu)及應(yīng)用新課講授知識(shí)鏈接6.2.1變間隙式電容傳感器1、工作原理2、測(cè)量電路①差動(dòng)交流電橋②運(yùn)算放大器式測(cè)量電路（2）差動(dòng)脈寬調(diào)制型電路①電路中各元件的名稱(chēng)及作用②電路工作原理6.2.1變間隙式電容傳感器2、測(cè)量電路（3）調(diào)頻型電路①電路中各環(huán)節(jié)的名稱(chēng)及作用②電路工作原理3、測(cè)量中存在的問(wèn)題及解決辦法（1）溫度影響（2）電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)（3）寄生電容的影響4、應(yīng)用可用于測(cè)量位移、加速度、壓力等多種物理量6.2.2變面積式電容傳感器1、直線位移