傳感器原理實(shí)驗(yàn)講義Y

1、傳感器原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告目錄CSY-XS-01傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱說明 . 3一、 傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱簡(jiǎn)介. 3二、 傳感器實(shí)驗(yàn)箱組成說明. 3三、 實(shí)驗(yàn)箱特點(diǎn) .4四、 傳感器 4CSY-XS-01傳感器原理實(shí)驗(yàn) 6一、 應(yīng)變片電阻傳感器設(shè)計(jì)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn) . 6實(shí)驗(yàn)一 應(yīng)變片單臂特性實(shí)驗(yàn) . 6實(shí)驗(yàn)二 應(yīng)變片半橋特性實(shí)驗(yàn) . 13實(shí)驗(yàn)三 應(yīng)變片全半橋特性實(shí)驗(yàn) . 14實(shí)驗(yàn)四 應(yīng)變片單臂、半橋、全橋特性比較實(shí)驗(yàn) . 15實(shí)驗(yàn)五 應(yīng)變片直流全橋的應(yīng)用-電子秤實(shí)驗(yàn) 16二、 電感式和壓電式傳感器設(shè)計(jì)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 18實(shí)驗(yàn)一 電渦流傳感器設(shè)計(jì)和位移特性實(shí)驗(yàn) 18實(shí)驗(yàn)二 壓電式傳感器設(shè)計(jì)和測(cè)振動(dòng)實(shí)驗(yàn) 22三、 熱電式

2、傳感器設(shè)計(jì)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 26實(shí)驗(yàn)一 K熱電偶設(shè)計(jì)和測(cè)溫實(shí)驗(yàn) 26實(shí)驗(yàn)二 Pt100鉑電阻（熱電阻）設(shè)計(jì)和測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn)（選做）32四、 磁敏傳感器設(shè)計(jì)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 37實(shí)驗(yàn)一 開關(guān)式霍爾傳感器設(shè)計(jì)和測(cè)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)37實(shí)驗(yàn)二 磁電式傳感器設(shè)計(jì)和測(cè)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)38CSY-XS-01傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱說明：一、傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱簡(jiǎn)介CSY-XS-01傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱主要用于各大、中專院校開設(shè)的“傳感器原理”“自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)”“非電量電測(cè)技術(shù)”“測(cè)量與控制”“機(jī)械量電測(cè)”等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)箱的傳感器采用原理與實(shí)際相結(jié)合，便于學(xué)生加強(qiáng)對(duì)書本知識(shí)的理解，并在實(shí)驗(yàn)過程中，通過信號(hào)的拾取，轉(zhuǎn)換，分析，培養(yǎng)學(xué)生作為一個(gè)科技工作

3、者具有的基本操作技能與動(dòng)手能力。二、傳感器實(shí)驗(yàn)箱組成說明CSY-XS傳感器實(shí)驗(yàn)箱如下圖所示：主要由機(jī)頭、主板、信號(hào)源、傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、PC接口、軟件等各部分組成。1、機(jī)頭由應(yīng)變梁(含應(yīng)變片、PN結(jié)、NTC RT熱敏電阻、加熱器等)；振動(dòng)源(振動(dòng)臺(tái))；升降調(diào)節(jié)桿；測(cè)微頭和傳感器的安裝架(靜態(tài)位移安裝架)；傳感器輸入插座；光纖座及溫度源等組成。2、主板部分主板部分有八大單元電路組成：智能調(diào)節(jié)儀單元；頻率電壓顯示(F/V表)單元；音頻振蕩器 （1KHz10KHz可調(diào)）和低振蕩器 (1Hz30Hz可調(diào))單元；直流穩(wěn)壓電源輸出單元(提供高穩(wěn)定的±15V、5V、±4V、1.2V12

4、V可調(diào)等)；數(shù)據(jù)采集和RS232 PC接口單元；傳感器的輸出口單元；轉(zhuǎn)動(dòng)源單元；各種傳感器的調(diào)理電路單元。3、信號(hào)源1） 溫度源150（可調(diào)）；、2） 振動(dòng)源 1Hz30Hz；3） 轉(zhuǎn)動(dòng)源 02400r/min4、傳感器：詳見四、傳感器（共十九種傳感器）5、實(shí)驗(yàn)箱：供電：AC 220V 50Hz 功率0.2kW 三、實(shí)驗(yàn)箱特點(diǎn)1、 實(shí)驗(yàn)箱中的傳感器以原理型和工業(yè)型相結(jié)合，定性與定量相結(jié)合，更便于學(xué)生理論與實(shí)際相結(jié)合。2、 儀器配溫度源等加熱裝置。整個(gè)儀器采用手提式箱式結(jié)構(gòu)，便于存放保管與管理。3、 各種公共源也可用于學(xué)生課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及進(jìn)行一些開發(fā)性實(shí)驗(yàn)；電源及信號(hào)源設(shè)有保護(hù)電路，確保學(xué)生

5、在誤操作后不會(huì)損壞設(shè)備并保證學(xué)生的安全。四、傳感器序 號(hào)傳感器名稱量 程線 性備 注1電阻應(yīng)變式傳感器0-200g±1%全橋2擴(kuò)散硅壓力傳感器4-20kpa±1%3差動(dòng)變壓器±4mm±2%4電容式傳感器±2.5mm±3%5霍爾式位移傳感器±1mm±3%6霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器2400轉(zhuǎn)/分±0.5%7磁電式傳感器2400轉(zhuǎn)/分±0.5%8壓電式傳感器9電渦流位移傳感器1mm±2%10光纖位移傳感器1mm±5%11光電轉(zhuǎn)速傳感器2400轉(zhuǎn)分±0.5%12集成溫度傳感器常溫-

6、120±4 %13Pt100鉑電阻常溫-150±4%三線制14K型熱電偶常溫-150±4%15氣敏傳感器50-2000PPm對(duì)酒清敏感16濕敏傳感器10-95%RH17PN結(jié)18NTC熱敏電阻20時(shí)，電阻為10K 一、 應(yīng)變片電阻傳感器設(shè)計(jì)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 應(yīng)變片單臂特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娮钁?yīng)變片的工作原理與應(yīng)用并掌握應(yīng)變片測(cè)量電路。二、基本原理：電阻應(yīng)變式傳感器是在彈性元件上通過特定工藝粘貼電阻應(yīng)變片來組成。一種利用電阻材料的應(yīng)變效應(yīng)，將工程結(jié)構(gòu)件的內(nèi)部變形轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器，此類傳感器主要是通過一定的機(jī)械裝置將被測(cè)量轉(zhuǎn)化成彈性元件的變形，然后由電阻應(yīng)

7、變片將變形轉(zhuǎn)換成電阻的變化，再通過測(cè)量電路進(jìn)一步將電阻的改變轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號(hào)輸出。可用于能轉(zhuǎn)化成變形的各種非電物理量的檢測(cè)，如力、壓力、加速度、力矩、重量等，在機(jī)械加工、計(jì)量、建筑測(cè)量等行業(yè)應(yīng)用十分廣泛。1、應(yīng)變片的電阻應(yīng)變效應(yīng)所謂電阻應(yīng)變效應(yīng)是指具有規(guī)則外形的金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外力作用下產(chǎn)生應(yīng)變而其電阻值也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)地改變，這一物理現(xiàn)象稱為“電阻應(yīng)變效應(yīng)”。以圓柱形導(dǎo)體為例：設(shè)其長(zhǎng)為：L、半徑為r、材料的電阻率為時(shí)，根據(jù)電阻的定義式得 （1-1）當(dāng)導(dǎo)體因某種原因產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，其長(zhǎng)度L、截面積A和電阻率的變化為dL、dA、d相應(yīng)的電阻變化為dR。對(duì)式（1-1）全微分得電阻變化率 dR/R

8、為： （1-2）式中：dL/L為導(dǎo)體的軸向應(yīng)變量L; dr/r為導(dǎo)體的橫向應(yīng)變量r由材料力學(xué)得： L= - r （1-3）式中：為材料的泊松比，大多數(shù)金屬材料的泊松比為0.3-0.5左右；負(fù)號(hào)表示兩者的變化方向相反。將式（1-3）代入式（1-2）得： （1-4）式（1-4）說明電阻應(yīng)變效應(yīng)主要取決于它的幾何應(yīng)變（幾何效應(yīng)）和本身特有的導(dǎo)電性能（壓阻效應(yīng)）。2、應(yīng)變靈敏度    它是指電阻應(yīng)變片在單位應(yīng)變作用下所產(chǎn)生的電阻的相對(duì)變化量。    (1)、金屬導(dǎo)體的應(yīng)變靈敏度K：主要取決于其幾何效應(yīng)；可取 （1-5）其靈敏度系數(shù)為：K= 金

9、屬導(dǎo)體在受到應(yīng)變作用時(shí)將產(chǎn)生電阻的變化，拉伸時(shí)電阻增大，壓縮時(shí)電阻減小，且與其軸向應(yīng)變成正比。金屬導(dǎo)體的電阻應(yīng)變靈敏度一般在2左右。 (2)、半導(dǎo)體的應(yīng)變靈敏度：主要取決于其壓阻效應(yīng)；dR/R<d。半導(dǎo)體材料之所以具有較大的電阻變化率，是因?yàn)樗羞h(yuǎn)比金屬導(dǎo)體顯著得多的壓阻效應(yīng)。在半導(dǎo)體受力變形時(shí)會(huì)暫時(shí)改變晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，因而改變了半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理，使得它的電阻率發(fā)生變化，這種物理現(xiàn)象我們稱之為半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng) 。且不同材質(zhì)的半導(dǎo)體材料在不同受力條件下產(chǎn)生的壓阻效應(yīng)不同，可以是正（使電阻增大）的或負(fù)（使電阻減?。┑膲鹤栊?yīng)。也就是說，同樣是拉伸變形，不同材質(zhì)的半導(dǎo)體將得到完全相反的電阻變

10、化效果。    半導(dǎo)體材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)主要體現(xiàn)為壓阻效應(yīng)，可正可負(fù)，與材料性質(zhì)和應(yīng)變方向有關(guān)，其靈敏度系數(shù)較大，一般在100到200左右。3、貼片式應(yīng)變片應(yīng)用在貼片式工藝的傳感器上普遍應(yīng)用金屬箔式應(yīng)變片，貼片式半導(dǎo)體應(yīng)變片（溫漂、穩(wěn)定性、線性度不好而且易損壞）很少應(yīng)用。一般半導(dǎo)體應(yīng)變采用N型單晶硅為傳感器的彈性元件，在它上面直接蒸鍍擴(kuò)散出半導(dǎo)體電阻應(yīng)變薄膜（擴(kuò)散出敏感柵），制成擴(kuò)散型壓阻式（壓阻效應(yīng)）傳感器。本實(shí)驗(yàn)以金屬箔式應(yīng)變片為研究對(duì)象。4、箔式應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)應(yīng)變片是在用苯酚、環(huán)氧樹脂等絕緣材料的基板上，粘貼直徑為0.025mm左右的金屬絲或金屬箔制成，如

11、圖1-1所示。(a) 絲式應(yīng)變片                                         (b) 箔式應(yīng)變片圖1-1應(yīng)變片結(jié)構(gòu)圖金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，

12、與絲式應(yīng)變片工作原理相同。電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為： RRK 式中：RR為電阻絲電阻相對(duì)變化，K為應(yīng)變靈敏系數(shù),=L/L為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化。5、測(cè)量電路   為了將電阻應(yīng)變式傳感器的電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號(hào)，在應(yīng)用中一般采用電橋電路作為其測(cè)量電路。電橋電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、測(cè)量范圍寬、線性度好且易實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)葍?yōu)點(diǎn)。能較好地滿足各種應(yīng)變測(cè)量要求，因此在應(yīng)變測(cè)量中得到了廣泛的應(yīng)用。電橋電路按其工作方式分有單臂、雙臂和全橋三種，單臂工作輸出信號(hào)最小、線性、穩(wěn)定性較差；雙臂輸出是單臂的兩倍，性能

13、比單臂有所改善；全橋工作時(shí)的輸出是單臂時(shí)的四倍，性能最好。因此，為了得到較大的輸出電壓或電流信號(hào)一般都采用雙臂或全橋工作?；倦娐啡鐖D1-2（a）、（b）、（c）所示。（a）單臂 （b）半橋 （c）全橋圖1-2 應(yīng)變片測(cè)量電路（a）、單臂UoUU(R4R4)(R4R4R3)R1(R1R2)E（R1R2）（R4R4）R1（R3R4R4）（R3R4R4）（R1R2）E設(shè)R1R2R3R4，且R4R4RR1，RRK。則Uo(14)(R4R4)E(14)(RR)E(14)KE(b)、雙臂(半橋)同理:Uo(12)(RR)E(12)KE(C)、全橋同理:Uo(RR)EKE6、箔式應(yīng)變片單臂電橋?qū)嶒?yàn)原理圖

14、圖1-3 應(yīng)變片單臂電橋?qū)嶒?yàn)原理圖圖1-3中R1、R2、R3為350固定電阻，R4為應(yīng)變片； W1和r組成電橋調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)，供橋電源直流±4V。橋路輸出電壓Uo(14)(R4R4)E(14)(RR)E(14)KE 。三、需用器件與單元：機(jī)頭中的應(yīng)變梁、振動(dòng)臺(tái)；主板中的箔式應(yīng)變片、電橋、±4V電源、差動(dòng)放大器、F/V電壓表、砝碼； 4位數(shù)顯萬用表（自備）。四、需用器件與單元介紹：熟悉需用器件與單元在傳感器箱中機(jī)頭與主板的布置位置(參閱以上說明書二、實(shí)驗(yàn)箱組成圖)。1、圖1-4為主板中的電橋單元。圖中： 菱形虛框?yàn)闊o實(shí)體的電橋模型(為實(shí)驗(yàn)者組橋參考而設(shè)，無其它實(shí)際意義)。 R1=

15、R2=R3=350是固定電阻，為組成單臂應(yīng)變和半橋應(yīng)變而配備的其它橋臂電阻。 W1電位器、r電阻為電橋直流調(diào)節(jié)平衡網(wǎng)絡(luò)，W2電位器、C電容為電橋交流調(diào)節(jié)平衡網(wǎng)絡(luò)。圖1-4 電橋單元2、主板中的差動(dòng)放大器單元。圖1-5中：左圖是原理圖。其中：IC1-1 AD620是差動(dòng)輸入的測(cè)量放大器(儀用放大器)；IC1-2為調(diào)零跟隨器。右圖為面板圖。圖1-5 差動(dòng)放大器原理與面板圖五、實(shí)驗(yàn)步驟：1、 在應(yīng)變梁自然狀態(tài)（不受力）的情況下，用4位數(shù)顯萬用表2k電阻檔測(cè)量所有應(yīng)變片阻值；在應(yīng)變梁受力狀態(tài)（用手壓、提振動(dòng)臺(tái)）的情況下，測(cè)應(yīng)變片阻值，觀察一下應(yīng)變片阻值變化情況(標(biāo)有上下箭頭的4片應(yīng)變片縱向受力阻值有變

16、化；標(biāo)有左右箭頭的2片應(yīng)變片橫向不受力阻值無變化，是溫度補(bǔ)償片)。如下圖1-6所示。圖1-6觀察應(yīng)變片阻值變化情況示意圖2、 差動(dòng)放大器調(diào)零點(diǎn)：按圖1-7示意接線。將FV表的量程切換開關(guān)切換到2V檔，合上實(shí)驗(yàn)箱主電源開關(guān)，將差動(dòng)放大器的撥動(dòng)開關(guān)撥到“開”位置，將差動(dòng)放大器的增益電位器按順時(shí)針方向輕輕轉(zhuǎn)到底后再逆向回轉(zhuǎn)半圈，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使電壓表顯示電壓為零。差動(dòng)放大器的零點(diǎn)調(diào)節(jié)完成，關(guān)閉主電源。圖1-7 差放調(diào)零接線圖3、應(yīng)變片單臂電橋特性實(shí)驗(yàn)：將主板上傳感器輸出單元中的箔式應(yīng)變片(標(biāo)有上下箭頭的4片應(yīng)變片中任意一片為工作片)與電橋單元中R1、R2、R3組成電橋電路，電橋的一對(duì)角接±

17、;4V直流電源，另一對(duì)角作為電橋的輸出接差動(dòng)放大器的二輸入端，將W1電位器、r電阻直流調(diào)節(jié)平衡網(wǎng)絡(luò)接入電橋中(W1電位器二固定端接電橋的±4V電源端、W1的活動(dòng)端r電阻接電橋的輸出端)，如圖1-8示意接線(粗細(xì)曲線為連接線)。圖1-8 應(yīng)變片單臂電橋特性實(shí)驗(yàn)接線示意圖檢查接線無誤后合上主電源開關(guān)，在機(jī)頭上應(yīng)變梁的振動(dòng)臺(tái)無砝碼時(shí)調(diào)節(jié)電橋的直流調(diào)節(jié)平衡網(wǎng)絡(luò)W1電位器，使電壓表顯示為0或接近0(有小的起始電壓也無所謂，不影響應(yīng)變片特性與實(shí)驗(yàn))。在應(yīng)變梁的振動(dòng)臺(tái)中心點(diǎn)上放置一只砝碼(20g只)，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表1。表1-1 應(yīng)變片單臂電橋特

18、性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重量(g)電壓(mV)根據(jù)表1-1數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)靈敏度SV/W（V輸出電壓變化量，W重量變化量）和非線性誤差，=m/yFS ×100式中m為輸出值（多次測(cè)量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大偏差：yFS滿量程輸出平均值，此處為200g。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。六、思考題：1、R轉(zhuǎn)換成V輸出用什么方法?2、根據(jù)圖4機(jī)頭中應(yīng)變梁結(jié)構(gòu)，在振動(dòng)臺(tái)放置砝碼后分析上、下梁片中應(yīng)變片的應(yīng)變方向(是拉?還是壓?)?實(shí)驗(yàn)二 應(yīng)變片半橋特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈶?yīng)變片半橋（雙臂）工作特點(diǎn)及性能。二、基本原理：應(yīng)變片基本原理參閱實(shí)驗(yàn)一。應(yīng)變片半橋特性實(shí)驗(yàn)原理如圖1-7所示。不同受力方向的兩片應(yīng)變片（上、下二

19、片梁的應(yīng)變片應(yīng)力方向不同）接入電橋作為鄰邊，輸出靈敏度提高，非線性得到改善。其橋路輸出電壓Uo(12)(RR)E(12)KE 。圖1-7 應(yīng)變片半橋特性實(shí)驗(yàn)原理圖三、需用器件與單元：機(jī)頭中的應(yīng)變梁、振動(dòng)臺(tái)；主板中的箔式應(yīng)變片、電橋、±4V電源、差動(dòng)放大器、F/V電壓表、砝碼。四、實(shí)驗(yàn)步驟：除實(shí)驗(yàn)接線按圖1-8接線即電橋單元中R1、R2與相鄰的二片應(yīng)變片組成電橋電路外。實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法與實(shí)驗(yàn)一完全相同。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。圖1-8 應(yīng)變式傳感器半橋接線示意圖五、思考題：半橋測(cè)量時(shí)兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時(shí)，應(yīng)接在：（1）對(duì)邊?（2）鄰邊?為什么?實(shí)驗(yàn)三 應(yīng)變片全橋

20、特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈶?yīng)變片全橋工作特點(diǎn)及性能。二、基本原理：應(yīng)變片基本原理參閱實(shí)驗(yàn)一。應(yīng)變片全橋特性實(shí)驗(yàn)原理如圖1-9所示。應(yīng)變片全橋測(cè)量電路中，將受力方向相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?，相反的?yīng)變片接入電橋鄰邊。當(dāng)應(yīng)變片初始阻值：R1R2R3R4，其變化值R1R2R3R4時(shí)，其橋路輸出電壓Uo(RR)EKE。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。圖1-9應(yīng)變片全橋特性實(shí)驗(yàn)原理圖三、需用器件和單元：機(jī)頭中的應(yīng)變梁、振動(dòng)臺(tái)；主板中的箔式應(yīng)變片、電橋、±4V電源、差動(dòng)放大器、F/V電壓表、砝碼。四、實(shí)驗(yàn)步驟：除實(shí)驗(yàn)接線按圖1-10接線，四片應(yīng)變片組成電橋電路外

21、。實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法與實(shí)驗(yàn)一完全相同。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。圖1-10 應(yīng)變片全橋特性實(shí)驗(yàn)接線示意圖五、思考題：應(yīng)變片組橋時(shí)應(yīng)注意什么問題?實(shí)驗(yàn)四 應(yīng)變片單臂、半橋、全橋特性比較實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^單臂、半橋、全橋輸出時(shí)的靈敏度和非線性度，得出相應(yīng)的結(jié)論。二、基本原理：如圖1-11 （a）、（b）、（c）為應(yīng)變片單臂、半橋和全橋測(cè)量電路原理圖。它們輸出電壓分別為：a）單臂UoUU(R4R4)(R4R4R3)R1(R1R2)E（R1R2）（R4R4）R1（R3R4R4）（R3R4R4）（R1R2）E設(shè)R1R2R3R4，且R4R4RR1，RRK。則Uo(14)(R4R4)E(14)(RR)

22、E(14)KE(b)、雙臂(半橋)同理:Uo(12)(RR)E(12)KE(C)、全橋同理:Uo(RR)EKE（a）單臂 （b）半橋 （c）全橋圖1-11應(yīng)變測(cè)量電路三、需用器件與單元：機(jī)頭中的應(yīng)變梁、振動(dòng)臺(tái)；主板中的箔式應(yīng)變片、電橋、±4V電源、差動(dòng)放大器、F/V電壓表、砝碼。四、實(shí)驗(yàn)步驟：根據(jù)實(shí)驗(yàn)一、二、三所得的結(jié)果進(jìn)行單臂、半橋和全橋輸出的靈敏度和非線性度分析比較（注意：實(shí)驗(yàn)一、二、三中的放大器增益必須相同）。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。實(shí)驗(yàn)五 應(yīng)變直流全橋的應(yīng)用-電子秤實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈶?yīng)變直流全橋的應(yīng)用及電路的標(biāo)定。二、基本原理：常用的稱重傳感器就是應(yīng)用了箔式應(yīng)變片及其全橋測(cè)量

23、電路。數(shù)字電子秤實(shí)驗(yàn)原理如圖1-12。本實(shí)驗(yàn)只做放大器輸出Vo實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)電路的標(biāo)定使電路輸出的電壓值為重量對(duì)應(yīng)值，電壓量綱（V）改為重量量綱（g）即成為一臺(tái)原始電子秤。圖1-12 數(shù)字電子秤原理框圖三、需用器件與單元：機(jī)頭中的應(yīng)變梁、振動(dòng)臺(tái)；主板中的箔式應(yīng)變片、電橋、±4V電源、差動(dòng)放大器、F/V電壓表、砝碼。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、差動(dòng)放大器調(diào)零點(diǎn)：按圖1-13示意接線。將FV表的量程切換開關(guān)切換到2V檔，合上實(shí)驗(yàn)箱主電源開關(guān)，將差動(dòng)放大器的撥動(dòng)開關(guān)撥到“開”位置，將差動(dòng)放大器的增益電位器按順時(shí)針方向輕輕轉(zhuǎn)到底后再逆向回轉(zhuǎn)半圈，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使數(shù)顯表顯示0.000V。差動(dòng)放大器的零點(diǎn)

24、調(diào)節(jié)完成，關(guān)閉主電源。圖1-13 差放調(diào)零接線圖2、按圖1-14接線，檢查接線無誤后合上主電源開關(guān)。在振動(dòng)臺(tái)無砝碼時(shí)，調(diào)節(jié)電橋中的W1電位器，使數(shù)顯表顯示為0.000V。將10只砝碼全部置于振動(dòng)臺(tái)上（盡量放在中心點(diǎn)），調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的增益電位器，使數(shù)顯表顯示為0.200V(2V檔測(cè)量)或0.200V。圖1-14電子秤實(shí)驗(yàn)接線示意圖3、拿去振動(dòng)臺(tái)上的所有砝碼，如數(shù)顯電壓表不顯示0.000V則調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的調(diào)零電位器，使數(shù)顯表顯示為0.000V。再將10只砝碼全部置于振動(dòng)臺(tái)上（盡量放在中心點(diǎn)），調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的增益電位器，使數(shù)顯表顯示為0.200V(2V檔測(cè)量)或0.200V。4、重復(fù)3步驟的標(biāo)

25、定過程，一直到精確為止，把電壓量綱V改為重量綱g，就可以稱重，成為一臺(tái)原始的電子秤。5、把砝碼依次放在托盤上，并依次記錄重量和電壓數(shù)據(jù)填入表1-2中。6、根據(jù)數(shù)據(jù)畫出實(shí)驗(yàn)曲線，計(jì)算誤差與線性度。表1-2 電子稱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重量(g)電壓(mV)7、在振動(dòng)臺(tái)上放上筆、鑰匙之類的小東西稱一下重量。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。二、 電感式和壓電式傳感器設(shè)計(jì)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 電渦流傳感器設(shè)計(jì)和位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器測(cè)量位移的工作原理和特性。二、基本原理：電渦流式傳感器是一種建立在渦流效應(yīng)原理上的傳感器。電渦流式傳感器由傳感器線圈和被測(cè)物體（導(dǎo)電體-金屬渦流片）組成，如圖2-1所示。根據(jù)電磁感應(yīng)

26、原理，當(dāng)傳感器線圈（一個(gè)扁平線圈）通以交變電流（頻率較高，一般為1MHz2MHz）I1時(shí)，線圈周圍空間會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)H1，當(dāng)線圈平面靠近某一導(dǎo)體面時(shí)，由于線圈磁通鏈穿過導(dǎo)體，使導(dǎo)體的表面層感應(yīng)出呈旋渦狀自行閉合的電流I2，而I2所形成的磁通鏈又穿過傳感器線圈，這樣線圈與渦流“線圈”形成了有一定耦合的互感，最終原線圈反饋一等效電感，從而導(dǎo)致傳感器線圈的阻抗Z發(fā)生變化。我們可以把被測(cè)導(dǎo)體上形成的電渦等效成一個(gè)短路環(huán)，這樣就可得到如圖2-2的等效電路。圖中R1、L1為傳感器線          

27、60;          圖2-1 電渦流傳感器原理圖          圖2-2 電渦流傳感器等效電路圖圈的電阻和電感。短路環(huán)可以認(rèn)為是一匝短路線圈，其電阻為R2、電感為L(zhǎng)2。線圈與導(dǎo)體間存在一個(gè)互感M，它隨線圈與導(dǎo)體間距的減小而增大。根據(jù)等效電路可列出電路方程組：    通過解方程組，可得I1、I2。因此傳感器線圈的復(fù)阻抗為： 線圈的等效電感為： 線圈的等效Q值為：QQ01

28、-(222)/(122)1+(R222)/( R122) 式中：Q0 - 無渦流影響下線圈的值，Q01R1； 22- 金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生電渦流部分的阻抗，22R22+2L22。由式Z、L和式可以看出，線圈與金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的阻抗Z、電感L和品質(zhì)因數(shù)值都是該系統(tǒng)互感系數(shù)平方的函數(shù)，而從麥克斯韋互感系數(shù)的基本公式出發(fā)，可得互感系數(shù)是線圈與金屬導(dǎo)體間距離x(H)的非線性函數(shù)。因此Z、L、均是的非線性函數(shù)。雖然它整個(gè)函數(shù)是一非線性的，其函數(shù)特征為"S"型曲線，但可以選取它近似為線性的一段。其實(shí)Z、L、的變化與導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀、線圈的幾何參數(shù)、激勵(lì)電流頻率以及線圈到被測(cè)導(dǎo)體間的

29、距離有關(guān)。如果控制上述參數(shù)中的一個(gè)參數(shù)改變，而其余參數(shù)不變，則阻抗就成為這個(gè)變化參數(shù)的單值函數(shù)。當(dāng)電渦流線圈、金屬渦流片以及激勵(lì)源確定后，并保持環(huán)境溫度不變，則只與距離x有關(guān)。于此，通過傳感器的調(diào)理電路（前置器）處理，將線圈阻抗Z、L、的變化轉(zhuǎn)化成電壓或電流的變化輸出。輸出信號(hào)的大小隨探頭到被測(cè)體表面之間的間距而變化，電渦流傳感器就是根據(jù)這一原理實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬物體的位移、振動(dòng)等參數(shù)的測(cè)量。 為實(shí)現(xiàn)電渦流位移測(cè)量，必須有一個(gè)專用的測(cè)量電路。這一測(cè)量電路（稱之為前置器，也稱電渦流變換器）應(yīng)包括具有一定頻率的穩(wěn)定的震蕩器和一個(gè)檢波電路等。電渦流傳感器位移測(cè)量實(shí)驗(yàn)框圖如圖2-3所示：圖2-3 電渦流位移特

30、性實(shí)驗(yàn)原理框圖根據(jù)電渦流傳感器的基本原理，將傳感器與被測(cè)體間的距離變換為傳感器的Q值、等效阻抗Z和等效電感L三個(gè)參數(shù)，用相應(yīng)的測(cè)量電路（前置器）來測(cè)量。本實(shí)驗(yàn)的渦流變換器為變頻調(diào)幅式測(cè)量電路，電路原理與面板如圖2-4所示。電路組成： Q1、C1、C2、C3組成電容三點(diǎn)式振蕩器，產(chǎn)生頻率為1MHz左右的正弦載波信號(hào)。電渦流傳感器接在振蕩回路中，傳感器線圈是振蕩回路的一個(gè)電感元件。振蕩器作用是將位移變化引起的振蕩回路的Q值變化轉(zhuǎn)換成高頻載波信號(hào)的幅值變化。 D1、C5、L2、C6組成了由二極管和LC形成的形濾波的檢波器。檢波器的作用是將高頻調(diào)幅信號(hào)中傳感器檢測(cè)到的低頻信號(hào)取出來。Q2組成射極跟隨器

31、。射極跟隨器的作用是輸入、輸出匹配以獲得盡可能大的不失真輸出的幅度值。電渦流傳感器是通過傳感器端部線圈與被測(cè)物體（導(dǎo)電體）間的間隙變化來測(cè)物體的振動(dòng)相對(duì)位移量和靜位移的，它與被測(cè)物之間沒有直接的機(jī)械接觸，具有很寬的使用頻率范圍（從010Hz）。當(dāng)無被測(cè)導(dǎo)體時(shí)，振蕩器回路諧振于f0，傳感器端部線圈Q0為定值且最高，對(duì)應(yīng)的檢波輸出電壓Vo 最大。當(dāng)被測(cè)導(dǎo)體接近傳感器線圈時(shí)，線圈Q值發(fā)生變，振蕩器的諧振頻率發(fā)生變化，諧振曲線變得平坦，檢波出的幅值Vo變小。Vo變化反映了位移的變化。電渦流傳感器在位移、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、探傷、厚度測(cè)量上得到應(yīng)用。圖2-4電渦流變換器原理圖與面板三、需用器件與單元：機(jī)頭靜態(tài)位

32、移安裝架、電渦流傳感器、被測(cè)體(鐵圓片) 、測(cè)微頭、主板FV表、渦流變換器、示波器（自備）。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、觀察傳感器結(jié)構(gòu)，這是一個(gè)平繞線圈。調(diào)節(jié)測(cè)微頭初始位置的刻度值為5mm處，按圖2-5安裝測(cè)微頭、被測(cè)體、電渦流傳感器（注意安裝順序：先將測(cè)微頭的安裝套插入安裝架的安裝孔內(nèi)，再將被測(cè)體套在測(cè)微頭的測(cè)桿上；其次在安裝架上固定好電渦流傳感器；最后平移測(cè)微頭安裝套使被測(cè)體與傳感器端面相帖時(shí)擰緊測(cè)微頭安裝孔的緊固螺釘）并按圖接線。圖2-5 電渦流傳感器安裝、按線示意圖2、將電壓表（FV表）量程切換開關(guān)切換到20V檔，檢查接線無誤后將渦流變換器的撥動(dòng)開關(guān)撥到“開”位置，開啟主電源開關(guān)，記下電壓表讀數(shù)

33、，然后逆時(shí)針調(diào)節(jié)測(cè)微頭微分筒每隔0.1mm讀一個(gè)數(shù)，直到輸出Vo變化很小為止并將數(shù)據(jù)列入表2-1 。（在輸入端可接示波器觀測(cè)振蕩波形）表2-1 電渦流傳感器位移X與輸出電壓數(shù)據(jù)X（mm）Vo(V)3、根據(jù)表2-1 數(shù)據(jù)，畫出VX曲線，根據(jù)曲線找出線性區(qū)域試計(jì)算靈敏度和線性度（可用最小二乘法或其它擬合直線）。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉所有電源。實(shí)驗(yàn)二 壓電式傳感器設(shè)計(jì)和測(cè)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈮弘妭鞲衅鞯脑砗蜏y(cè)量振動(dòng)的方法。二、基本原理：壓電式傳感器是一和典型的發(fā)電型傳感器，其傳感元件是壓電材料，它以壓電材料的壓電效應(yīng)為轉(zhuǎn)換機(jī)理實(shí)現(xiàn)力到電量的轉(zhuǎn)換。壓電式傳感器可以對(duì)各種動(dòng)態(tài)力、機(jī)械沖擊和振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，

34、在聲學(xué)、醫(yī)學(xué)、力學(xué)、導(dǎo)航方面都得到廣泛的應(yīng)用。1、 壓電效應(yīng)：具有壓電效應(yīng)的材料稱為壓電材料，常見的壓電材料有兩類壓電單晶體，如石英、酒石酸鉀鈉等；人工多晶體壓電陶瓷，如鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等。壓電材料受到外力作用時(shí)，在發(fā)生變形的同時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，它表面會(huì)產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷。當(dāng)外力去掉時(shí)，又重新回復(fù)到原不帶電狀態(tài)，當(dāng)作用力的方向改變后電荷的極性也隨之改變，如圖2-6 (a) 、(b) 、(c)所示。這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。(a) (b) (c)圖2-6 壓電效應(yīng)2、壓電晶片及其等效電路多晶體壓電陶瓷的靈敏度比壓電單晶體要高很多，壓電傳感器的壓電元件是在兩個(gè)工作面上蒸鍍有金屬膜的壓電晶片

35、，金屬膜構(gòu)成兩個(gè)電極，如圖2-7(a)所示。當(dāng)壓電晶片受到力的作用時(shí)，便有電荷聚集在兩極上，一面為正電荷，一面為等量的負(fù)電荷。這種情況和電容器十分相似，所不同的是晶片表面上的電荷會(huì)隨著時(shí)間的推移逐漸漏掉，因?yàn)閴弘娋牧系慕^緣電阻(也稱漏電阻)雖然很大，但畢竟不是無窮大，從信號(hào)變換角度來看，壓電元件相當(dāng)于一個(gè)電荷發(fā)生器。從結(jié)構(gòu)上看，它又是一個(gè)電容器。因此通常將壓電元件等效為一個(gè)電荷源與電容相并聯(lián)的電路如2-7(b)所示。其中ea=Q/Ca 。式中，ea為壓電晶片受力后所呈現(xiàn)的電壓，也稱為極板上的開路電壓；Q為壓電晶片表面上的電荷；Ca 為壓電晶片的電容。實(shí)際的壓電傳感器中，

36、往往用兩片或兩片以上的壓電晶片進(jìn)行并聯(lián)或串聯(lián)。壓電晶片并聯(lián)時(shí)如圖2-7(c)所示，兩晶片正極集中在中間極板上，負(fù)電極在兩側(cè)的電極上，因而電容量大，輸出電荷量大，時(shí)間常數(shù)大，宜于測(cè)量緩變信號(hào)并以電荷量作為輸出。(a) 壓電晶片                                (b) 等效

37、電荷源(c) 并聯(lián)                             (d) 壓電式加速度傳感器圖2-7 壓電晶片及等效電路壓電傳感器的輸出，理論上應(yīng)當(dāng)是壓電晶片表面上的電荷Q。根據(jù)圖2-7(b)可知測(cè)試中也可取等效電容Ca上的電壓值，作為壓電傳感器的輸出。因此，壓電式傳感器就有電荷和電壓兩種輸出形式。3、壓電式加速度傳感

38、器圖2-7(d) 是壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)圖。圖中，M是慣性質(zhì)量塊，K是壓電晶片。壓電式加速度傳感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)慣性力傳感器。在壓電晶片K上，放有質(zhì)量塊M。當(dāng)殼體隨被測(cè)振動(dòng)體一起振動(dòng)時(shí)，作用在壓電晶體上的力FMa。當(dāng)質(zhì)量M一定時(shí)，壓電晶體上產(chǎn)生的電荷與加速度a成正比。4、壓電式加速度傳感器和放大器等效電路壓電傳感器的輸出信號(hào)很弱小，必須進(jìn)行放大，壓電傳感器所配接的放大器有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是帶電阻反饋的電壓放大器，其輸出電壓與輸入電壓(即傳感器的輸出電壓)成正比；另一種是帶電容反饋的電荷放大器，其輸出電壓與輸入電荷量成正比。電壓放大器測(cè)量系統(tǒng)的輸出電壓對(duì)電纜電容Cc敏感。當(dāng)電纜長(zhǎng)度變化時(shí)，C

39、c就變化，使得放大器輸入電壓ei變化，系統(tǒng)的電壓靈敏度也將發(fā)生變化，這就增加了測(cè)量的困難。電荷放大器則克服了上述電壓放大器的缺點(diǎn)。它是一個(gè)高增益帶電容反饋的運(yùn)算放大器。當(dāng)略圖2-8 傳感器-電纜-電荷放大器系統(tǒng)的等效電路圖去傳感器的漏電阻Ra和電荷放大器的輸入電阻Ri影響時(shí),有Q=ei(Ca+Cc+Ci)+(ei-ey)Cf(2-1) 式中，ei為放大器輸入端電壓；ey為放大器輸出端電壓ey=-Kei；K為電荷放大器開環(huán)放大倍數(shù)；Cf為電荷放大器反饋電容。將ey=-Kei代入式(2-1)，可得到放大器輸出端電壓ey與傳感器電荷Q的關(guān)系式：設(shè)C=Ca+Cc+Ci ey=-KQ/(C+C

40、f)+KCf (2-2)當(dāng)放大器的開環(huán)增益足夠大時(shí)，則有KCf>>C+Cf (2-2) 簡(jiǎn)化為                                         &

41、#160;ey=-Q/Cf (2-3)式(2-3)表明，在一定條件下，電荷放大器的輸出電壓與傳感器的電荷量成正比，而與電纜的分布電容無關(guān)，輸出靈敏度取決于反饋電容。所以，電荷放大器的靈敏度調(diào)節(jié)，都是采用切換運(yùn)算放大器反饋電容的辦法。采用電荷放大器時(shí)，即使連接電纜長(zhǎng)度達(dá)百米以上，其靈敏度也無明顯變化，這是電荷放大器的主要優(yōu)點(diǎn)。5、壓電加速度傳感器實(shí)驗(yàn)原理圖 壓電加速度傳感器實(shí)驗(yàn)原理、電荷放大器與實(shí)驗(yàn)面板圖由圖2-9(a)、(b)所示。圖2-9(a) 壓電加速度傳感器實(shí)驗(yàn)原理框圖圖2-9 (b) 電荷放大器原理圖與實(shí)驗(yàn)面板圖三、需用器件與單元：機(jī)頭振動(dòng)臺(tái)、壓電傳感器；主板低頻振蕩器、激振、示波器(

42、自備)。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、按圖2-10所示將壓電傳感器放置在振動(dòng)臺(tái)面的中心點(diǎn)上(與振動(dòng)臺(tái)面中心的磁鋼吸合)，并在主板上按圖示意接線。圖2-10 壓電傳感器測(cè)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)安裝、接線示意圖2、將主板上的低頻振蕩器幅度旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底(低頻輸出幅度為零)， 調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率在68Hz左右。檢查接線無誤后合上主電源開關(guān)并將電荷放大器、低通濾波器的撥動(dòng)開關(guān)撥到“開”位置。再調(diào)節(jié)低頻振蕩器的幅度使振動(dòng)臺(tái)明顯振動(dòng)(如振動(dòng)不明顯可調(diào)頻率)。3、用示波器的兩個(gè)通道正確選擇雙線（雙蹤）示波器的“觸發(fā)”方式及其它(TIME/DIV ：在50mS20mS范圍內(nèi)選擇；VOLTS/DIV：1V0.1V范圍內(nèi)選擇)設(shè)置同時(shí)

43、觀察低通濾波器輸入端和輸出端波形；在振動(dòng)臺(tái)正常振動(dòng)時(shí)用手指敲擊振動(dòng)臺(tái)同時(shí)觀察輸出波形變化。4、改變低頻振蕩器的頻率，觀察輸出波形變化。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉所有電源開關(guān)。三、 熱電式傳感器設(shè)計(jì)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 K熱電偶設(shè)計(jì)和測(cè)溫實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄犭娕紲y(cè)溫原理及方法和應(yīng)用。 二、基本原理：1821年德國(guó)物理學(xué)家賽貝克（T×J×Seebeck）發(fā)現(xiàn)和證明了兩種不同材料的導(dǎo)體A和B組成的閉合回路，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這種物理現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)（塞貝克效應(yīng)）。熱電偶測(cè)溫原理是利用熱電效應(yīng)。 如圖3-1所示，熱電偶就是將A和B二種不同金 圖3-1熱電偶屬材料的一端

44、焊接而成。A和B稱為熱電極，焊接的一端是接觸熱場(chǎng)的T端稱為工作端或測(cè)量端，也稱熱端；未焊接的一端處在溫度T0稱為自由端或參考端，也稱冷端(接引線用來連接測(cè)量?jī)x表的兩根導(dǎo)線C是同樣的材料，可以與A和B不同種材料)。T與T0的溫差愈大，熱電偶的輸出電動(dòng)勢(shì)愈大；溫差為時(shí)，熱電偶的輸出電動(dòng)勢(shì)為；因此，可以用測(cè)熱電動(dòng)勢(shì)大小衡量溫度的大小。國(guó)際上，將熱電偶的A、B熱電極材料不同分成若干分度號(hào)，如常用的(鎳鉻-鎳硅或鎳鋁)熱電偶，并且有相應(yīng)的分度(見附表)表即參考端溫度為時(shí)的測(cè)量端溫度與熱電動(dòng)勢(shì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表；可以通過測(cè)量熱電偶輸出的熱電動(dòng)勢(shì)值再查分度表得到相應(yīng)的溫度值。熱電偶一般應(yīng)用在冶金、化工和煉油行業(yè)，

45、用于測(cè)量、控制較高的溫度。 三、需用器件與單元：機(jī)頭溫度源、Pt100熱電阻(溫度源溫度控制傳感器)、熱電阻熱電偶(溫度特性實(shí)驗(yàn)傳感器)、主板調(diào)節(jié)儀單元、FV表顯示單元、電橋單元、直流穩(wěn)壓電源(1.2-12V可調(diào)電壓)單元、差動(dòng)放大器單元。 四、實(shí)驗(yàn)步驟： 熱電偶使用說明：熱電偶由、熱電極材料及直徑(偶絲直徑)決定其測(cè)溫范圍，如(鎳鉻-鎳硅或鎳鋁)熱電偶，偶絲直徑3.2mm時(shí)測(cè)溫范圍1200，本實(shí)驗(yàn)用的熱電偶偶絲直徑為0.5mm，測(cè)溫范圍800。由于溫度源溫度120，所以熱電偶實(shí)際實(shí)驗(yàn)測(cè)溫范圍120。 從熱電偶的測(cè)溫原理可知，熱電偶測(cè)量的是測(cè)量端與參考端之間的溫度差，在參考端溫度為時(shí)才真實(shí)反映

46、測(cè)量端的溫度，否則存在著參考端所處環(huán)境溫度值誤差。 熱電偶的分度表(見附表1)是定義在熱電偶的參考端(冷端)為時(shí)熱電偶輸出的熱電動(dòng)勢(shì)與熱電偶測(cè)量端(熱端)溫度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。熱電偶測(cè)溫時(shí)要對(duì)參考端(冷端)進(jìn)行修正(補(bǔ)償)，計(jì)算公式：E(t,t0)=E(t,t0)+E(t0, t0) 式中：E(t,t0)-熱電偶測(cè)量端溫度為，參考端溫度為t0 = 時(shí)的熱電勢(shì)值； E(t,t0)-熱電偶測(cè)量溫度，參考端溫度為t0(不等于)時(shí)的熱電勢(shì)值； E(t0,t0)-熱電偶測(cè)量端溫度為t0，參考端溫度為t0 = 時(shí)的熱電勢(shì)值。 例：用一支分度號(hào)為(鎳鉻-鎳硅)熱電偶測(cè)量溫度源的溫度，工作時(shí)的參考端溫度(熱電偶輸

47、出端)t0= 20，而測(cè)得熱電偶輸出的熱電勢(shì)(經(jīng)過放大器放大的信號(hào)，假設(shè)放大器的增益=10)32.7mv，則E(t,t0)=32.7mV/10=3.27mV，那么熱電偶測(cè)得溫度源的溫度是多少呢? 解：由附表1 熱電偶分度表查得： E(t0,t0)=E(20,0)=0.798mV 已測(cè)得 E(t,t0)=32.7mV/10=3.27mV 故 E(t,t0)=E(t,t0)+E(t0, t0)= 3.27mV+0.798mV=4.068mV 熱電偶測(cè)量溫度源的溫度可以從分度表中查出，與4.068mV所對(duì)應(yīng)的溫度是100左右。 附表1：K熱電偶分度表 分度號(hào)：K （參考端溫度為0） 測(cè)量端溫度（）

48、0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 熱 電 動(dòng) 勢(shì) （mV） 00.0000.0390.0790.1190.1580.1980.2380.2770.3170.357100.3970.4370.4770.5170.5570.5970.6370.6770.7180.758200.7980.8380.8790.9190.9601.0001.0411.0811.1221.162301.2031.2441.2851.3251.3661.4071.4481.4891.5291.570401.6111.6521.6931.7341.7761.8171.8581.8991.9491.981502.0222

49、.0642.1052.1462.1882.2292.2702.3122.3532.394602.4362.4772.5192.5602.6012.6432.6842.7262.7672.809702.8502.8922.9332.9753.0163.0583.1003.1413.1833.224803.2663.3073.3493.3903.4323.4733.5153.5563.5983.639903.6813.7223.7643.8053.8473.8883.9303.9714.0124.0541004.0954.1374.1784.2194.2614.3024.3434.3844.4264.4671104.5084.