傳感器及檢測(cè)技術(shù)教案

1、精品傳感器及檢測(cè)技術(shù)感謝下載載項(xiàng)目一傳感器誤差與特性分析任務(wù)1檢測(cè)結(jié)果的數(shù)據(jù)整理1.1.1測(cè)量與測(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1.1.2 測(cè)量誤差及其表示方法測(cè)量誤差：測(cè)量值與其真值之間的差值絕對(duì)誤差實(shí)際相對(duì)誤差相對(duì)誤差相對(duì)誤差 示值(標(biāo)稱)相對(duì)誤差引用誤差例：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)誤差為等級(jí)？Xm6m100%100%1.2%Am500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0300oC和1.0級(jí)0100o

2、C的兩個(gè)溫度計(jì)，欲測(cè)量用哪一個(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0300oC的溫度計(jì)測(cè)量時(shí)可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差為：xm1m1Ami0.5%(3000)1.5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0100oC的溫度計(jì)測(cè)量時(shí)可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差為：6oC,試確定其精度80oC的溫度，試問(wèn)選Xm2m2Am20%(1000)1用其測(cè)量80oC可能出現(xiàn)的最大示值相對(duì)誤差為:x2-m100%100%1.25%x80結(jié)論：選用1.0級(jí)的0100oC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1.1.3 測(cè)量誤差的分類及來(lái)源1 .系統(tǒng)誤差2

3、 .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傳感器特性分析與傳感器選用1.2.1傳感器的組成及其分類1.2.2傳感器的靜態(tài)特性與指標(biāo)靜態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性傳感器的靜態(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)特性與指標(biāo)1 .動(dòng)態(tài)特性2 .傳感器的階躍響應(yīng)7 .傳感器的頻率響應(yīng)1.2.4傳感器的標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定動(dòng)態(tài)標(biāo)定項(xiàng)目二速度與位移測(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，

4、實(shí)現(xiàn)力與電荷的轉(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)壓電晶體（單晶體）2.1.2 壓電材料壓電陶瓷（多晶體）高分子壓電材料1 .壓電晶體2 .壓電陶瓷3 .高分子壓電材料4 .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)與實(shí)施【任務(wù)1】隨著人民生活水平的提高，小轎車已進(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)車速的變化及時(shí)判斷汽車屬于正常行駛還是發(fā)生撞車事故呢？【實(shí)施方案】當(dāng)汽車在正常的高速行駛中發(fā)生撞車事故時(shí)，其

5、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0.310kHz）、加速度測(cè)量范圍大（加速度為105g104g,g為重力加速度9.8m/s2）和工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，在汽車、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。【任務(wù)2】在公路運(yùn)輸中，貨車超載、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。現(xiàn)有一輛肇事車輛以較快的車速?zèng)_過(guò)測(cè)速傳感器，那么如何測(cè)

6、量車速和汽車載重、確定汽車的車型、判斷汽車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)-輛肇事車輛以較快的車速?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：vL/t2m/0.07s28.57m/s28.573600/1000km/h102.86km/hdvt28.57m/s0.105s3m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；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

7、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)象稱為光電效應(yīng)外光電效應(yīng)：電子逸出物體表面，光電管等（玻璃真空管光電器件）內(nèi)光電效應(yīng)：物體電阻率改變，光敏電阻、二極管等（半導(dǎo)體光電器件）光生伏特效應(yīng)：物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)，光電池等（半導(dǎo)體光電器件）2.2.2 光電器件1 .光電管2 .光敏電阻3 .光敏晶體管（1 ）光敏二極管結(jié)構(gòu)及工作原理 b）怎現(xiàn)附（2）光敏三極管結(jié)構(gòu)及工作原理特性檢測(cè)方法應(yīng)用電路4.光電池任務(wù)與實(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)部門如印染、造紙、膠片、磁帶等生產(chǎn)過(guò)程中也會(huì)發(fā)生類似的問(wèn)題。帶材走偏時(shí)，邊緣經(jīng)常與傳送

8、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；光電器件及其特性；光電傳感器組成及應(yīng)用新課講授精品*<3掰SO防備元ftC疆景餐成ns3景一安怪尿用常符4m畀制2.3.1 霍爾元件工作原理EHKHIBcos2.3.2 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

9、的方法(1)為什么要進(jìn)行溫度補(bǔ)償？(2)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ汉懔髟囱a(bǔ)償法：選擇合理的負(fù)載電阻進(jìn)行補(bǔ)償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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聿坏任浑妱?shì)補(bǔ)愷由第精品2.3.4霍爾傳感器的應(yīng)用(1)角位移測(cè)量?jī)x(2)霍爾轉(zhuǎn)速表感謝下載載i-M-j-jeaaiIB5.41地M移濯It位結(jié)構(gòu)示意圖圖5.42£爾轉(zhuǎn)速靠示危圖項(xiàng)目三流量測(cè)量：任務(wù)i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2.流量測(cè)量方法qmqv或qvqm或qvvA容積法節(jié)流差壓法速度法質(zhì)量流量測(cè)

10、量法3.1.2 差壓式流量計(jì)(節(jié)流式流量計(jì))節(jié)流裝置：將被測(cè)流體的流量轉(zhuǎn)換成差壓信號(hào)差壓計(jì)(或差壓變送器)：測(cè)量節(jié)流元件前后的靜壓差并顯示測(cè)量值1 .測(cè)量原理與流量方程L2L2,、qvFo.-pF0.(P1P2)qmGNpF02(P1P2)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)流裝置的使用條件與管道條件4 .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)與實(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

11、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2.1.1 橢圓齒輪流量計(jì)1、結(jié)構(gòu)原理2、應(yīng)用特點(diǎn)2.1.2 腰輪流量傳感器1、結(jié)構(gòu)原理精品2、應(yīng)用特點(diǎn)2.1.3 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)量原理變送器:qv(qm)轉(zhuǎn)換器:E(BDv)調(diào)節(jié)器：控制指示器：顯示34BKED2qvv-43.3.2 渦

12、輪流量計(jì)qv2rAvztan2.結(jié)構(gòu)3.3.3 超聲波流量計(jì)t1t22Lv22cv2Lv2c2v金載t2L精品(1)時(shí)差(2)相位差法(3)頻率差法tiDsint2cvcosDsin2.ctant2Dqv2,Dctantcvcos2.ctanv2D2.ctan2Dcvcosfi-zD/sincvcosfisin2vDD2-vD34sin2感謝下載載D/sin3.3.4 流體振動(dòng)式流量計(jì)fStv1.渦街流量計(jì)一八Aodff(1)測(cè)量原理與結(jié)構(gòu)qvvA0fStK(2)旋渦頻率的檢測(cè)2.旋進(jìn)式旋渦流量計(jì)任務(wù)與實(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)量傳感器的種類及其相應(yīng)原理任務(wù)1電阻

13、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-R-轉(zhuǎn)換電路(直流電橋)-Uo4.1.1 電阻應(yīng)變片的種類與結(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)KxxllxF(AE)RRFAE2、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UoUiU3RUsRUsRR2R3R4R1R4R2R3Uo0知識(shí)鏈接電阻式傳感器的基本原理被測(cè)量的變化-R-轉(zhuǎn)換電路(直流電橋)-U。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RiR2R3R4平衡(R1R)R4R2R3UoUs(RRR2

14、)(R3R4)RR,有：U。AAusUa上2R2R4R由于_RkMu。USkR4(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)與壓力大小呈線性關(guān)系【實(shí)施方案】1

15、.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UUUZ2乙Z2乙Z222ZiZ2(2)諧振調(diào)幅電路詼*電路6曲盤前唬(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)變壓器傳感器精品小結(jié)電感傳感器測(cè)力原理及種類電感傳感器測(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)量電路銜鐵在零位:UabUcd,使 U12U34,貝U U銜鐵上移:UabUcd，

16、使 U12U34,則 U銜鐵下移:UabUcd,使 U12U34,則 U(2)相敏檢波電路Uo與Ui同頻同相，銜鐵上移，U2與Ui同相，U2與Uo同相Uo處于正半周時(shí)，VD2、VD3導(dǎo)通,有如下回路接通U01CVD2BU22U22RlU01A.感三下載載Ct精品感謝下載載U02RlU22U22BVD3DU02Ulu22Rl2RlU22R2Rl由于U21U22U22nUlRlU2ni(R2Rl)uo處于負(fù)半周時(shí)，VD1、VD4導(dǎo)通，有如下回路接通U02DRVD4AU21U21RlU02U01RlU21U21 A RVD1C U01UlU21 R1RL-RRL22Rl u21R 2Rl由于U21U

17、22U22n1UlRl U2q(R 2Rl)銜鐵下移，u2與u1反相，u2與uo反相RLU2Uln1(R2Rl)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)與液體壓力呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系?！緦?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d0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，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

18、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2701800C。測(cè)溫時(shí)需將熱電偶通過(guò)連接導(dǎo)線與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2.1熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)示意圖圖2.2熱電偶回路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)象稱為熱電效應(yīng)。兩種導(dǎo)體稱為熱電極，所組成的回路稱為熱電偶，熱電偶的兩個(gè)工作端分別稱為熱端和冷端

19、。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)的大小與接點(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

20、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)。與接觸電勢(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)的大小與導(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-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

21、(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：200500C范圍。擴(kuò)展到15K(-273.15)C的超低溫領(lǐng)域，在10001200C溫度范圍內(nèi)也有足夠好的特性。5.2.1 金屬熱電阻1、鉗熱電阻2、銅熱電阻3、其他熱電阻(1)錮電阻；(2)鎰電阻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)外形與符號(hào)

22、【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與測(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)線電阻與熱電阻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)的一門新興技

23、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：紅外輻射計(jì)用于輻射和光譜輻射測(cè)量搜索和跟蹤系統(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、多光譜掃描儀等紅外測(cè)距和通信系統(tǒng)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： 可晝夜測(cè)量。紅外線（指中、遠(yuǎn)紅外線）不受周圍可見(jiàn)光的影響，所以可在晝夜進(jìn)行測(cè)量 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 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

24、適用于遙感技術(shù)5.3.1 紅外輻射紅外輻射俗稱紅外線，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，被稱為紅外線。波長(zhǎng)范圍大致為0.761000m,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）紅外探測(cè)器熱探測(cè)器光子探測(cè)器雄*鼻理吊堂1、熱探測(cè)器熱釋電型熱敏電阻型熱電偶型氣體型2、光子探測(cè)器改變電子的能光子探測(cè)器利用入射紅外輻射的光子流與探測(cè)器材料中電子的相互作用,量狀態(tài)，引起各種電學(xué)現(xiàn)象（這一過(guò)程也稱為光子效應(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，200

25、0c以下高溫區(qū)域一般采用熱電偶測(cè)量。鴇銖熱電偶作為一種超高溫?zé)犭娕?，其測(cè)溫上限也只有2100C。因此，對(duì)于2000c以上的高溫區(qū)域，比如達(dá)到5500C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0K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500C時(shí)，開(kāi)始輻射一部分暗紅色的光。從500C1500C,輻射光顏色逐漸從紅色一橙色一黃色一藍(lán)色一白色。也就是說(shuō)，在1500C時(shí)的熱輻射中已包含了從幾十m至0.4m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5500c時(shí)，輻射光譜的上限

26、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（2000C以上）區(qū)域，高溫測(cè)量多依靠輻射原理的溫度計(jì)。項(xiàng)目六液位與厚度測(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1、結(jié)構(gòu)：導(dǎo)光的芯體玻璃(簡(jiǎn)稱纖芯)、包層及外護(hù)套2、種類：光纖的類型主要有三種(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)，降低到與包層區(qū)一樣(3)單孔型光纖：?jiǎn)慰仔凸饫w的纖芯直徑較小(數(shù)微米)接近于被傳輸光

27、波的波長(zhǎng)，光以電磁場(chǎng)“模”的原理在纖芯中傳導(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1 .光纖傳感器的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)2 .光纖傳感器的分類3 .光纖傳感器功能l-IL&iL安置羯；一劃一步號(hào)比桿i事與Nn5f光苑，量野打6學(xué)生工1一光電速出也國(guó)。7雙慚光哥TS步慎嵬理困任務(wù)與實(shí)施【任務(wù)1】在工廠車間里，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

28、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)量液位與厚度導(dǎo)入知識(shí)回顧：光纖傳輸光信號(hào)的原理;新課講授知識(shí)鏈接光纖傳感器結(jié)構(gòu)及應(yīng)用變間隙式變面積式變介電常數(shù)式6.2.1變間隙式電容傳感器1、工作原理C_Sdo圖6.15基本的變間隙式電容付感器C=9do-ddoSdododdCoddo-dCo_Sdod2CVC。C1Cododdo1-ddo1-dd0CoC1C2C1doC22、測(cè)量電路差動(dòng)交流電橋doddoCo1

29、ddoCoC2C1C2Co2ddo2支d(o2S2-d(o定帆板I八！jhMfcCo2ddoJr=>4調(diào)幅型差動(dòng)脈寬調(diào)制型調(diào)頻型16UsUo1j(7C)UsUo惻5.117差動(dòng)卻1構(gòu)的變間融電容加弼鼎MM掂沆的空兒考在/電種電監(jiān)(Co-C)CUoUsCo運(yùn)算放大器式測(cè)量電路uoC0ucuiCodS(2)差動(dòng)脈寬調(diào)制型電路冊(cè)(用帖網(wǎng)電路中各元件的名稱及作用電路工作原理Uo1TL電甲6.2.1變間隙式電容傳感器2、測(cè)量電路(3)調(diào)頻型電路電路中各環(huán)節(jié)的名稱及作用3、測(cè)量中存在的問(wèn)題及解決辦法12 LC電路工作原理(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、直線位移式用6.26變面積式電容佳惠器蛾無(wú)圖(ax)babddxbd