自動(dòng)檢測(cè)概要

緒論

檢測(cè)系統(tǒng)的組成：傳感器（非電量--------電量）測(cè)量電路（微弱電量----較強(qiáng)電信號(hào)）輸出單元：顯示記錄裝置（可能遠(yuǎn)程輸出）功能傳感器：把被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系、且便于應(yīng)用的某些物理量（通常是電量）的檢測(cè)裝置。檢測(cè)電路：把傳感器輸出的變量變換成電壓或電流信號(hào)，使之能在輸出單元的指示儀上指示或記錄儀上記錄；或者能夠作為控制系統(tǒng)的檢測(cè)或反饋信號(hào)。輸出單元：指示儀、記錄儀（為自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)）、累加器（自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)）、報(bào)警器（自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)或自動(dòng)診斷系統(tǒng)）、數(shù)據(jù)處理電路（部分?jǐn)?shù)據(jù)分析系統(tǒng)）等。傳感器是指以一定精確度把被測(cè)量（主要是非電量）轉(zhuǎn)換為與之有確定關(guān)系、便于應(yīng)用的物理量的測(cè)量裝置傳感器的輸出量通常是電信號(hào)，它便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等。電信號(hào)形式：電壓、電流、電容、電阻等傳感器又稱(chēng)為敏感元件、檢測(cè)器件、轉(zhuǎn)換器件等一.傳感器的定義傳感器的組成按其定義一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路三部分組成敏感元件：是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部分轉(zhuǎn)換元件：是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性敵鲛D(zhuǎn)換成電參數(shù)。轉(zhuǎn)換電路：電參數(shù)轉(zhuǎn)換成電量輸出。由于傳感器輸出信號(hào)一般都很微弱，一般需要進(jìn)行信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換、放大、運(yùn)算與調(diào)制之后才能進(jìn)行顯示和參與控制。二.傳感器的組成及功能一.測(cè)量誤差的基本概念測(cè)量誤差：用測(cè)量器具進(jìn)行測(cè)量時(shí)，所測(cè)量出來(lái)的數(shù)值與被測(cè)量的實(shí)際值（或真值）之間的差值系統(tǒng)誤差：在同一條件下，多次測(cè)量同一量值時(shí)絕對(duì)值和符號(hào)保持不變，或在條件改變時(shí)按一定規(guī)律變化的誤差隨機(jī)誤差：在同一條件下，多次測(cè)量同一量值時(shí)絕對(duì)值和符號(hào)隨機(jī)變化粗大誤差：超出規(guī)定條件下的誤差

系統(tǒng)誤差出現(xiàn)的原因：檢測(cè)裝置不完善、測(cè)量方法不完善、操作使用不當(dāng)、環(huán)境影響等。

消除系統(tǒng)誤差的方法：實(shí)驗(yàn)、分析、找原因、總結(jié)規(guī)律、修正。

系統(tǒng)誤差的大小表明多次測(cè)量結(jié)果距離真值的準(zhǔn)確度，有確定規(guī)律的系統(tǒng)誤差越小，準(zhǔn)確度越高。隨機(jī)誤差出現(xiàn)的原因：測(cè)量過(guò)程中一些獨(dú)立、微小、偶然因素的綜合結(jié)果。隨機(jī)誤差不可避免。消除隨機(jī)誤差的方法：利用概率理論和統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，分析隨機(jī)誤差的分布特性，減小誤差的影響。（多次測(cè)量求平均值）隨機(jī)誤差的大小表明多次測(cè)量結(jié)果重復(fù)一致的程度，稱(chēng)為精密度，當(dāng)測(cè)量結(jié)果分散時(shí)，當(dāng)測(cè)量結(jié)果集中，重復(fù)性好時(shí)，則認(rèn)為精密度高。

準(zhǔn)確度＋精密度＝測(cè)量精確度（精度）精度：測(cè)量結(jié)果與真值接近程度的量。（1）準(zhǔn)確度：反映測(cè)量結(jié)果中的系統(tǒng)誤差的影響程度；（2）精密度：反映測(cè)量結(jié)果中的隨機(jī)誤差的影響程度；（3）精確度：反映測(cè)量結(jié)果中的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合影響程度；

精密度高的準(zhǔn)確度不一定高；準(zhǔn)確度高的精密度不一定高；精確度高則準(zhǔn)確度高，精密度高a．規(guī)律性系統(tǒng)誤差小

準(zhǔn)確度高。結(jié)果分散性大隨機(jī)誤差大

精密度低。b．規(guī)律性系統(tǒng)誤差大

準(zhǔn)確度低。結(jié)果重復(fù)性好隨機(jī)誤差小

精密度高。c．規(guī)律性系統(tǒng)誤差小

準(zhǔn)確度高。結(jié)果重復(fù)性好隨機(jī)誤差小

精密度高。一.靜態(tài)特性（被測(cè)量值已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，傳感器的輸出與輸入的特性）

被測(cè)非電量：靜態(tài)量和動(dòng)態(tài)量1.靜態(tài)量：不隨時(shí)間變化的信號(hào)或變化極其緩慢的信號(hào)2.動(dòng)態(tài)量：周期信號(hào)、瞬變信號(hào)、隨機(jī)信號(hào)靜態(tài)特性指標(biāo)主要包括線(xiàn)性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等線(xiàn)性度：傳感器輸出量與輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線(xiàn)偏離擬合直線(xiàn)的程度靈敏度：輸出變化與輸入變化的比值。相當(dāng)于放大倍數(shù)。(分辨率：輸入量最小增加多少，能被測(cè)量出來(lái)。)遲滯：正（輸入量增大）反（輸入量減?。┬谐讨休敵鲚斎肭€(xiàn)不重合重復(fù)性：是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐环较蜃魅砍踢B續(xù)多次變化時(shí)，所得特性曲線(xiàn)不一致的程度零點(diǎn)漂移：傳感器無(wú)輸入時(shí)，每隔一段時(shí)間讀數(shù)，其輸出偏離零值。溫度漂移：溫度變化時(shí)，傳感器輸出值的偏離程度傳感器的動(dòng)態(tài)特性分類(lèi)：瞬態(tài)響應(yīng)法（時(shí)域）和頻率響應(yīng)法（頻域）瞬態(tài)響應(yīng)特性對(duì)于正弦輸入信號(hào),傳感器的響應(yīng)稱(chēng)為頻率響應(yīng)或穩(wěn)態(tài)響應(yīng)；對(duì)于階躍輸入信號(hào),則稱(chēng)為傳感器的階躍響應(yīng)或瞬態(tài)響應(yīng)。瞬態(tài)響應(yīng)特性指標(biāo)（1）時(shí)間常數(shù)τ

一階傳感器時(shí)間常數(shù)τ越小,響應(yīng)速度越快。（2）響應(yīng)時(shí)間ts

傳感器從階躍輸入開(kāi)始進(jìn)入穩(wěn)態(tài)值所規(guī)定的范圍內(nèi)所需的時(shí)間。（3）上升時(shí)間tr

傳感器輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的90%所需時(shí)間。（4）峰值時(shí)間tp

階躍響應(yīng)曲線(xiàn)達(dá)到第一個(gè)峰值所需時(shí)間。（5）延時(shí)時(shí)間

傳感器輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的50%所需時(shí)間。（6）超調(diào)量

傳感器輸出超過(guò)穩(wěn)態(tài)值的最大值與穩(wěn)態(tài)值的百分比。一階傳感器的超調(diào)量為零。傳感器頻率響應(yīng)特性指標(biāo)（1）頻帶（2）時(shí)間常數(shù)（3）固有頻率標(biāo)定：在明確輸入——輸出變換對(duì)應(yīng)關(guān)系的前提下，利用某種標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)器具對(duì)新研制或生產(chǎn)的傳感器進(jìn)行全面的技術(shù)檢定和標(biāo)度。校準(zhǔn):

是指對(duì)傳感器在使用中和儲(chǔ)存后進(jìn)行的性能復(fù)測(cè)。第四節(jié)傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)第二章電阻式傳感器原理與應(yīng)用

電阻式傳感器的基本原理是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成傳感元件電阻值的變化，再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。（1）電阻式應(yīng)變片（2）壓阻式（3）熱電阻式測(cè)量參數(shù)：形變、壓力、力、位移、加速度、溫度

應(yīng)變式傳感器是利用金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)，將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電量輸出的一種傳感器。

一、金屬的應(yīng)變效應(yīng)

當(dāng)金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化。取一根長(zhǎng)度為L(zhǎng)，截面積為S，電阻率為ρ的金屬絲，未受力時(shí)其電阻R為2.1.1金屬電阻應(yīng)變片的工作原理F

Δl、ΔA、ΔρΔR2.1.2應(yīng)變片的溫度誤差補(bǔ)償1.應(yīng)變片的溫度誤差

由于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度的改變而給測(cè)量帶來(lái)的附加誤差，稱(chēng)為應(yīng)變片的溫度誤差。產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的主要因素有以下兩方面。電阻溫度系數(shù)的影響2)試件材料和電阻絲材料的線(xiàn)膨脹系數(shù)的影響2.電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法1)電橋補(bǔ)償2)熱敏電阻補(bǔ)償3）應(yīng)變片的自補(bǔ)償（書(shū)上有，老師PPT無(wú)）2.1.3電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路作用：將電阻的變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出。一、直流電橋空載電壓：

直流電源U輸出電壓R’直流電橋交流電橋直流電橋平衡條件：1）若相鄰兩橋臂的應(yīng)變極性一致，即同為拉應(yīng)變或壓應(yīng)變時(shí)，輸出電壓為兩者之差；若相鄰兩橋臂的應(yīng)變極性不一致，輸出電壓為兩者之和。2）若相對(duì)兩橋臂的應(yīng)變極性一致，輸出電壓為兩者之和，反之為兩者之差。3）電橋的供電電壓U越高，輸出電壓越大，但太大則電流也大，傳感器會(huì)出現(xiàn)蠕變和零飄。4）增大靈敏系數(shù)K，可提高電橋的輸出電壓。**合理利用上述特性，可進(jìn)行溫度補(bǔ)償和提高傳感器的測(cè)量靈敏度。二、非線(xiàn)性誤差及其補(bǔ)償當(dāng)時(shí),電橋的輸出電壓與應(yīng)變成線(xiàn)性關(guān)系，否則成非線(xiàn)性關(guān)系。相對(duì)非線(xiàn)性誤差是：為了消除非線(xiàn)性誤差，實(shí)際應(yīng)用中，采用半橋差動(dòng)或全橋差動(dòng)電路，改善非線(xiàn)性誤差和提高輸出靈敏度。半橋差動(dòng)電路：(一個(gè)受拉，一個(gè)受壓）全橋差動(dòng)電路：半橋差動(dòng)電路不僅消除非線(xiàn)性誤差，使輸出靈敏度提高一倍，同時(shí)起溫度補(bǔ)償作用與單臂應(yīng)變相比，靈敏度擴(kuò)大4倍！R1R2F

2.1.4、電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用測(cè)量參數(shù)：形變、壓力、力、位移、加速度、溫度應(yīng)用：（一）、測(cè)力與稱(chēng)重傳感器（二）、壓力傳感器（三）、加速度傳感器（低頻10~60HZ應(yīng)用廣泛）（四）、位移傳感器二、壓力傳感器補(bǔ)償片工作片膜片應(yīng)變片插座壓力敏感（彈性）元件為膜片或膜盒、波紋管、彈簧管等第二節(jié)壓阻式傳感器--------半導(dǎo)體傳感器

壓阻效應(yīng)：固體受到作用力后，電阻率就要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫壓阻效應(yīng)。半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)特別強(qiáng)。半導(dǎo)體壓阻式傳感器分類(lèi)①粘貼式應(yīng)變片②擴(kuò)散硅型壓阻傳感器特點(diǎn)：靈敏系數(shù)大，分辨率高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，體積小，溫度范圍寬，便于批量生產(chǎn)，易于集成化、智能化（優(yōu)點(diǎn)）。它主要用于測(cè)量壓力、加速度和載荷等參數(shù)。因?yàn)榘雽?dǎo)體材料對(duì)溫度很敏感，因此壓阻式傳感器的溫度誤差較大，必須要有溫度補(bǔ)償（缺點(diǎn)）。第三章變阻抗式傳感器原理及應(yīng)用

變阻抗式傳感器的基本原理是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成線(xiàn)圈電感量（自感或互感）、電容量等的變化，再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。（1）自感式傳感器（2）差動(dòng)變壓器（3）電容傳感器（4）電渦流傳感器（5）壓磁式傳感器利用電感式傳感器，能對(duì)位移、壓力、振動(dòng)、應(yīng)變、流量等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、輸出功率大、輸出阻抗小、抗干擾能力強(qiáng)及測(cè)量精度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此在機(jī)電控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。它的主要缺點(diǎn)是響應(yīng)較慢，不宜于快速動(dòng)態(tài)測(cè)量，而且傳感器的分辨率與測(cè)量范圍有關(guān)，測(cè)量范圍大，分辨率低，反之則高。第一節(jié)自感式電感傳感器分類(lèi)：1.變間隙型2.變面積型3.螺線(xiàn)管型4.差動(dòng)型線(xiàn)圈電感算式：

W--------線(xiàn)圈匝數(shù)。

Rm-------磁路總磁阻。電磁感應(yīng)

被測(cè)非電量自感L互感M測(cè)量電路U、I、f由線(xiàn)圈、鐵芯和銜鐵三部分組成

磁路總磁阻：故：可以看出，改變氣隙厚度δ

或氣隙截面積A都會(huì)導(dǎo)致自感系數(shù)變化。因此自感式傳感器又可分為變氣隙厚度δ和變氣隙面積A

的傳感器。目前使用最廣泛的是變氣隙厚度的自感式傳感器。結(jié)論：變間隙型自感傳感器的測(cè)量范圍與靈敏度及線(xiàn)性度相矛盾，變間隙型自感傳感器適用于測(cè)量微小位移。為了減小非線(xiàn)性誤差，實(shí)際測(cè)量中采用差動(dòng)變隙式自感傳感器結(jié)論：差動(dòng)變隙式自感傳感器，改善了靈敏度及線(xiàn)性度相敏檢波電路中：電壓表讀數(shù)大小反映銜鐵的位移；電壓表極性反映移動(dòng)方向。使用相敏整流，輸出電壓U0不僅能反映銜鐵位移的大小和方向，而且還消除零點(diǎn)殘余電壓的影響，差動(dòng)式與單線(xiàn)圈電感式傳感器相比，具有下列優(yōu)點(diǎn)：①線(xiàn)性好；②靈敏度提高一倍，即銜鐵位移相同時(shí)，輸出信號(hào)大一倍；③溫度變化、電源波動(dòng)、外界干擾等對(duì)傳感器精度的影響，由于能互相抵消而減??；④電磁吸力對(duì)測(cè)力變化的影響也由于能相互抵消而減小。第二節(jié)差動(dòng)變壓器（概念）差動(dòng)變壓器是把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換成線(xiàn)圈互感量的變化。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，并且次級(jí)繞組用差動(dòng)的形式連接，故稱(chēng)之為差動(dòng)變壓器式傳感器。差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式：有變隙式變面積式螺線(xiàn)管式等電磁感應(yīng)

被測(cè)非電量自感L互感M測(cè)量電路U、I、f

差動(dòng)變壓器運(yùn)行中存在的問(wèn)題：

零點(diǎn)殘余電壓：由于差動(dòng)變壓器無(wú)法做到兩個(gè)副邊的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)完全對(duì)稱(chēng)，所以即使沒(méi)有位移輸入，電路也會(huì)輸出一定的電動(dòng)勢(shì)△U0。零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生原因：

(1)傳感器的兩個(gè)次級(jí)繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對(duì)稱(chēng)，

(2)磁性材料的非線(xiàn)性,產(chǎn)生高次諧波不同，不能互相抵消。減小零點(diǎn)殘余電壓的方法：1.從制造工藝上減小殘余電動(dòng)勢(shì)。2.采用拆圈實(shí)驗(yàn)方法，使兩個(gè)次級(jí)繞組的等效參數(shù)相等。3.采用補(bǔ)償電路,調(diào)整元件參數(shù),消除殘余電動(dòng)勢(shì)。零點(diǎn)殘余電壓的危害（一般在幾十毫伏以下）：造成零點(diǎn)附近的不靈敏區(qū)；限制分辨率的提高，影響線(xiàn)性度，使放大器飽和阻塞有用信號(hào)。并聯(lián)電阻：消除基波正交分量；并聯(lián)電容：消除高次諧波；串聯(lián)電阻、并聯(lián)電容：消除基波同相成分。1.力和力矩的測(cè)量2.微小位移的測(cè)量3.壓力測(cè)量4.加速度傳感器差動(dòng)變壓器應(yīng)用第三節(jié)電容式傳感器分類(lèi)：1.變面積式電容傳感器2.變極距式電容傳感器3.變介電常數(shù)式電容傳感器

一、電容傳感器工作原理dSε

電容式傳感器的基本原理是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成傳感元件電容量的變化，再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。應(yīng)用：測(cè)量壓力、力、位移、振動(dòng)、液位等參數(shù)*采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)可提高靈敏度（提高一倍）和改善非線(xiàn)性三、電容式傳感器的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)1、特點(diǎn)電容傳感器與電阻、電感等傳感器相比的優(yōu)點(diǎn)：（1）溫度穩(wěn)定性好（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)（3）動(dòng)態(tài)響應(yīng)好（4）可實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量主要缺點(diǎn)：（1）輸出阻抗高，負(fù)載能力差（2）寄生電容影響大2、設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）減小環(huán)境溫度、濕度等變化所產(chǎn)生的誤差，保證絕緣材料的絕緣性能（2）消除和減小邊緣效應(yīng)（3）消除和減小寄生電容（4）采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)，減小非線(xiàn)性誤差，提高靈敏度第四節(jié)電渦流式傳感器原理

置于變化磁場(chǎng)中的塊狀金屬導(dǎo)體或在磁場(chǎng)中作切割磁力線(xiàn)的塊狀金屬導(dǎo)體，則在此塊狀金屬導(dǎo)體內(nèi)將會(huì)產(chǎn)生旋渦狀的感應(yīng)電流的現(xiàn)象稱(chēng)為電渦流效應(yīng)，該旋渦狀的感應(yīng)電流稱(chēng)為電渦流，簡(jiǎn)稱(chēng)渦流。

電磁爐

高頻電流通過(guò)勵(lì)磁線(xiàn)圈，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，在鐵質(zhì)鍋底會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)的電渦流，使鍋底自行發(fā)熱，燒開(kāi)鍋內(nèi)的食物。

一、高頻反射式1、基本原理將一個(gè)通以高頻電流is，頻率為f，外半徑為ras的電感線(xiàn)圈置于金屬導(dǎo)體附近，則線(xiàn)圈周?chē)臻g將產(chǎn)生一個(gè)高頻磁場(chǎng)H，使金屬導(dǎo)體中感應(yīng)電渦流i，i又產(chǎn)生與H

方向相反的交變磁場(chǎng)H’，如圖所示。根據(jù)愣次定律，H’

的反作用必然削弱線(xiàn)圈的磁場(chǎng)H。由于磁場(chǎng)H’

的作用，導(dǎo)致傳感器線(xiàn)圈的等效阻抗發(fā)生變化。線(xiàn)圈阻抗的變化取決于被測(cè)金屬導(dǎo)體的電渦流效應(yīng)。而電渦流效應(yīng)既與被測(cè)體的電阻率ρ、磁導(dǎo)率μ以及幾何形狀有關(guān)，還與線(xiàn)圈的幾何參數(shù)、線(xiàn)圈中激磁電流頻率f有關(guān)，同時(shí)還與線(xiàn)圈與導(dǎo)體間的距離x有關(guān)。

線(xiàn)圈置于金屬導(dǎo)體附近：線(xiàn)圈中通以高頻信號(hào)i1

正弦交變磁場(chǎng)H1

金屬導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生渦流渦流產(chǎn)生電磁場(chǎng)反作用于線(xiàn)圈，改變了電感結(jié)論：由電渦流產(chǎn)生反磁場(chǎng)的去磁作用將使線(xiàn)圈電感量減小，從而引起線(xiàn)圈等效阻抗Z及等效品質(zhì)因數(shù)Q值的變化。所以凡是能引起電渦流變化的非電量，均可通過(guò)測(cè)量線(xiàn)圈的等效電阻R、等效電感L、等效阻抗Z及等效品質(zhì)因數(shù)Q來(lái)測(cè)量。五、渦流式傳感器的應(yīng)用被測(cè)參數(shù)變換量特征位移、厚度、振動(dòng)

（1）

非接觸測(cè)量，連續(xù)測(cè)量（2）

受剩磁的影響。表面溫度、電解質(zhì)濃度、材質(zhì)判別、速度（溫度）

（1）

非接觸測(cè)量，連續(xù)測(cè)量；（2）

對(duì)溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償應(yīng)力、硬度

（1）

非接觸測(cè)量，連續(xù)測(cè)量；（2）

受剩磁和材質(zhì)影響探傷

可以定量測(cè)量電渦流式傳感器的應(yīng)用1、測(cè)量位移2、測(cè)量振動(dòng)3、測(cè)量轉(zhuǎn)速4、測(cè)量厚度5、測(cè)量溫度第四章光電傳感器原理及應(yīng)用第一節(jié)光電效應(yīng)與光電器件1.外光電效應(yīng)：在光線(xiàn)作用下電子從物體表面逸出。例如：光電管、光倍增管等2.內(nèi)光電效應(yīng)：在光線(xiàn)作用下物體的電阻率改變。例如光敏電阻3.光生伏特效應(yīng)：在光線(xiàn)作用下物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)。例如：光電池、光敏晶體管等輻射源光學(xué)通路光電元件光電式傳感器方框圖采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器被稱(chēng)為光電傳感器。光電傳感器由光源、光學(xué)通路和光電元件組成。（二）特性參數(shù)1.暗電阻與亮電阻暗電阻-----在室溫且全暗條件下測(cè)得的穩(wěn)定電阻。例如MG41-42型光敏電阻的暗阻大于等于0.1兆歐。亮電阻-----在室溫且一定光照條件下測(cè)得的穩(wěn)定電阻。例如MG41-42型光敏電阻的亮阻小于等于1000歐。

光敏電阻接在電路上，亮電流（大）與暗電流（小）之差被稱(chēng)為光電流。光敏電阻的暗電阻越大，亮電阻越小，靈敏度越高。2.伏安特性曲線(xiàn)光照度小光照度大在一定照度下，光敏電阻兩端所加的電壓與光電流之間的關(guān)系在給定的偏壓下，光照度越大，光電流也就越大；在一定光照度下，加的電壓越大，光電流越大，沒(méi)有飽和現(xiàn)象。光敏電阻的最高工作電壓是由耗散功率決定的，耗散功率又和面積以及散熱條件等因素有關(guān)。第三節(jié)光導(dǎo)纖維傳感器光纖傳感器(FOSFiberOpticalSensor)是20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來(lái)的一種基于光導(dǎo)纖維的新型傳感器。它是光纖和光通信技術(shù)迅速發(fā)展的產(chǎn)物，它與以電為基礎(chǔ)的傳感器有本質(zhì)區(qū)別。光纖傳感器用光作為敏感信息的載體，用光纖作為傳遞敏感信息的媒質(zhì)。因此，它同時(shí)具有光纖及光學(xué)測(cè)量的特點(diǎn)。

工作原理（利用光的完全內(nèi)反射原理）光纖傳感器傳光型：作為光學(xué)通路傳輸光信號(hào)。功能型：被測(cè)信號(hào)光纖及傳輸特性變化。包層2.光導(dǎo)纖維低折射率高折射率1.光源3.光探測(cè)器4.4.1光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)光原理圓柱形內(nèi)芯和包層組成，而且內(nèi)芯的折射率略大于包層的折射率（n2<n1）4.4.3光纖傳感器結(jié)構(gòu)原理把被測(cè)量的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)的光信號(hào)的裝置光受到被測(cè)量的調(diào)制，已調(diào)光經(jīng)光纖耦合到光接收器，使光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)信號(hào)處理系統(tǒng)得到被測(cè)量。傳統(tǒng)傳感器（電為基礎(chǔ)）？信號(hào)處理電源信號(hào)接收敏感元件（a）傳統(tǒng)傳感器

導(dǎo)線(xiàn)光的電矢量E被測(cè)量調(diào)制：光的強(qiáng)度、偏振態(tài)（矢量B的方向）、頻率和相位解調(diào)：光的強(qiáng)度調(diào)制、偏振調(diào)制、頻率調(diào)制或相位調(diào)制光的調(diào)制過(guò)程就是將一攜帶信息的信號(hào)疊加到載波光波上；完成這一過(guò)程的器件叫做調(diào)制器。在光纖傳感器中，光的解調(diào)過(guò)程通常是將載波光攜帶的信號(hào)轉(zhuǎn)換成光的強(qiáng)度變化，然后由光電探測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。(1)光纖的傳感器中的作用功能型非功能型拾光型

功能型（全光纖型）光纖傳感器利用對(duì)外界信息具有敏感能力和檢測(cè)能力的光纖(或特殊光纖)作傳感元件，將“傳”和“感”合為一體的傳感器。光纖不僅起傳光作用，而且還利用光纖在外界因素(彎曲、相變)的作用下，其光學(xué)特性(光強(qiáng)、相位、偏振態(tài)等)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)“傳”和“感”的功能。因此，傳感器中光纖是連續(xù)的。由于光纖連續(xù)，增加其長(zhǎng)度，可提高靈敏度。信號(hào)處理光受信器光纖敏感元件光發(fā)送器非功能型（或稱(chēng)傳光型）光纖傳感器光纖僅起導(dǎo)光作用，只“傳”不“感”，對(duì)外界信息的“感覺(jué)”功能依靠其他物理性質(zhì)的功能元件完成。光纖不連續(xù)。此類(lèi)光纖傳感器無(wú)需特殊光纖及其他特殊技術(shù)，比較容易實(shí)現(xiàn)，成本低。但靈敏度也較低，用于對(duì)靈敏度要求不太高的場(chǎng)合。信號(hào)處理光受信器敏感元件光發(fā)送器光纖拾光型光纖傳感器用光纖作為探頭，接收由被測(cè)對(duì)象輻射的光或被其反射、散射的光。其典型例子如光纖激光多普勒速度計(jì)、輻射式光纖溫度傳感器等。

信號(hào)處理光受信器光發(fā)送器光纖耦合器被測(cè)對(duì)象傳感器光學(xué)現(xiàn)象被測(cè)量光纖分類(lèi)干涉型光纖傳感器相位調(diào)制干涉（磁致伸縮）干涉（電致伸縮）Sagnac效應(yīng)光彈效應(yīng)干涉電流、磁場(chǎng)電場(chǎng)、電壓角速度振動(dòng)、壓力、加速度、位移溫度SM、PMSM、PMSM、PMSM、PMSM、PMaaaaa

非干涉型光纖傳感器強(qiáng)度調(diào)制遮光板斷光路半導(dǎo)體透射率的變化熒光輻射、黑體輻射光纖微彎損耗振動(dòng)膜或液晶的反射氣體分子吸收光纖漏泄模溫度、振動(dòng)、壓力、加速度、位移溫度溫度振動(dòng)、壓力、加速度、位移振動(dòng)、壓力、位移氣體濃度液位MMMMMMSMMMMMMMbbbbbbb光纖傳感器偏振調(diào)制法拉第效應(yīng)泡克爾斯效應(yīng)雙折射變化光彈效應(yīng)電流、磁場(chǎng)電場(chǎng)、電壓溫度振動(dòng)、壓力、加速度、位移SMMMSMMMb,abbb光纖傳感器頻率調(diào)制多普勒效應(yīng)受激喇曼散射光致發(fā)光速度、流速、振動(dòng)、加速度氣體濃度溫度MMMMMMCbb注：MM——多模光纖；SM——單模光纖；PM——偏振保持光纖(2)根據(jù)光受被測(cè)對(duì)象的調(diào)制形式4.4.6光纖傳感器的應(yīng)用強(qiáng)度調(diào)制型： 基于彈性元件受壓變形，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成位移信號(hào)來(lái)檢測(cè)，故常用于位移的光纖檢測(cè)技術(shù)；相位調(diào)制型： 利用光纖本身作為敏感元件；偏振調(diào)制型： 主要是利用晶體的光彈性效應(yīng)。光纖壓力傳感器第五章電動(dòng)勢(shì)式傳感器1、磁電式傳感器（概念）2、霍爾傳感器3、壓電式傳感器第一節(jié)磁電式傳感器原理法拉第電磁感應(yīng)定律：N通過(guò)一個(gè)閉合回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生——該現(xiàn)象稱(chēng)為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。產(chǎn)生的電流稱(chēng)為感應(yīng)電流，相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。磁電式傳感器：基于電磁感應(yīng)原理而制造。是通過(guò)磁電作用將被測(cè)量（如振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、扭矩）轉(zhuǎn)換成電勢(shì)信號(hào)的傳感器。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、靈敏度高。-+磁通量Ф的變化實(shí)現(xiàn)辦法:磁鐵與線(xiàn)圈之間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)；磁路中磁阻的變化；恒定磁場(chǎng)中線(xiàn)圈面積的變化.一、動(dòng)圈式磁電傳感器（恒磁通式）1、原理動(dòng)圈式磁電傳感器原理圖當(dāng)α＝90°，線(xiàn)圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：輸出線(xiàn)彈簧片線(xiàn)圈芯軸磁鋼阻尼環(huán)殼體SNNS注意蘭色可移動(dòng)部分！輸出：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)----正比于機(jī)械振動(dòng)。一、動(dòng)圈式磁電傳感器（恒磁通式）2、結(jié)構(gòu)磁電式傳感器構(gòu)成：1、磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定直流磁場(chǎng)。一般采用永久磁鐵；2、線(xiàn)圈由它運(yùn)動(dòng)切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。二、磁阻式磁電傳感器（變磁通式）線(xiàn)圈和磁鐵部分都是靜止的，與被測(cè)物連接而運(yùn)動(dòng)的部分是用導(dǎo)磁材料制成的，在運(yùn)動(dòng)中，它們改變磁路的磁阻，因而改變貫穿線(xiàn)圈的磁能量，在線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速，線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率作為輸出，而電勢(shì)的頻率取決于磁通變化的頻率。結(jié)構(gòu)：開(kāi)磁路、閉磁路置于磁場(chǎng)中的靜止載流導(dǎo)體，當(dāng)它的電流方向與磁場(chǎng)方向不一致時(shí)，載流導(dǎo)體上平行于電流和磁場(chǎng)方向上的兩個(gè)面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。第二節(jié)、霍爾傳感器原理三、霍爾元件的主要特性參數(shù)(1)輸入電阻和輸出電阻

輸入電阻：控制電極間的電阻

輸出電阻：霍爾電極之間的電阻可以在無(wú)磁場(chǎng)即B＝0和室溫（20+-5）℃時(shí)，用歐姆表等測(cè)量。(2)額定控制電流和最大允許控制電流

額定控制電流：當(dāng)霍爾元件有控制電流使其本身在空氣中產(chǎn)生10℃溫升時(shí)，對(duì)應(yīng)的控制電流值

最大允許控制電流：以元件允許的最大溫升為限制所對(duì)應(yīng)的控制電流值（3）不等位電勢(shì)和不等位電阻當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，霍爾元件的激勵(lì)電流為額定值時(shí)，則其輸出的霍爾電勢(shì)應(yīng)該為零，但實(shí)際不為零，用直流電位差計(jì)可以測(cè)得空載霍爾電勢(shì)，這時(shí)測(cè)得的空載霍爾電勢(shì)稱(chēng)為不等位電勢(shì)。產(chǎn)生不等位電勢(shì)的主要原因有：①霍耳電極安裝位置不對(duì)稱(chēng)或不在同一等電位面上；②半導(dǎo)體材料不均勻造成了電阻率不均勻或是幾何尺寸不均勻；③激勵(lì)電極接觸不良造成激勵(lì)電流不均勻分布等。r0稱(chēng)不等位電阻四、霍爾元件的誤差及補(bǔ)償1)不等位電勢(shì)的補(bǔ)償不等位電勢(shì)與霍爾電勢(shì)具有相同的數(shù)量級(jí)，有時(shí)甚至超過(guò)霍爾電勢(shì)，而實(shí)用中要消除不等位電勢(shì)是極其困難的，因而必須采用補(bǔ)償?shù)姆椒?。分析不等位電?shì)時(shí)，可以把霍耳元件等效為一個(gè)電橋，用分析電橋平衡來(lái)補(bǔ)償不等位電勢(shì)?；魻栐牡刃щ娐凡坏任浑妱?shì)的補(bǔ)償電路對(duì)稱(chēng)補(bǔ)償?shù)臏囟确€(wěn)定性要好些2)溫度補(bǔ)償霍爾元件是采用半導(dǎo)體材料制成的，因此它們的許多參數(shù)都具有較大的溫度系數(shù)。當(dāng)溫度變化時(shí)，霍爾元件的載流子濃度、遷移率、電阻率及霍爾系數(shù)都將發(fā)生變化，從而使霍爾元件產(chǎn)生溫度誤差。電阻相對(duì)變化溫度低------------溫度高升溫減小負(fù)溫度系數(shù)升溫增大正溫度系數(shù)溫度低------------溫度高霍耳電壓相對(duì)變化砷化銦硅鍺碲化銦鍺為了減小霍爾元件的溫度誤差，選用溫度系數(shù)小的元件采用恒溫措施由UH=KHIB可看出：采用恒流源供電是個(gè)有效措施，可以使霍爾電勢(shì)穩(wěn)定。但也只能是減小由于輸入電阻隨溫度變化所引起的激勵(lì)電流I的變化的影響。霍爾元件的靈敏系數(shù)也是溫度的函數(shù)，它隨溫度的變化引起霍爾電勢(shì)的變化，霍爾元件的靈敏系數(shù)與溫度的關(guān)系大多數(shù)霍爾元件的溫度系數(shù)α是正值時(shí)，它們的霍爾電勢(shì)隨溫度的升高而增加（1+α△t）倍。同時(shí)，讓控制電流I相應(yīng)地減小，能保持KHI不變就抵消了靈敏系數(shù)值增加的影響恒流源溫度補(bǔ)償電路當(dāng)霍爾元件的輸入電阻隨溫度升高而增加時(shí)，旁路分流電阻自動(dòng)地加強(qiáng)分流，減少了霍爾元件的控制電流UH=KHIB霍耳傳感器的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，頻帶寬，動(dòng)態(tài)特性好和壽命長(zhǎng)應(yīng)用：電磁測(cè)量：測(cè)量恒定的或交變的磁感應(yīng)強(qiáng)度、有功功率、無(wú)功功率、相位、電能等參數(shù)；自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)：多用于位移、壓力的測(cè)量。霍爾傳感器的應(yīng)用測(cè)量原理： 霍爾電勢(shì)與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，若磁感應(yīng)強(qiáng)度是位置的函數(shù)，則霍爾電勢(shì)的大小就可以用來(lái)反映霍爾元件的位置。應(yīng)用： 位移測(cè)量、力、壓力、應(yīng)變、機(jī)械振動(dòng)、加速度1.微位移和壓力的測(cè)量2.磁場(chǎng)的測(cè)量 在控制電流恒定條件下，霍爾電勢(shì)大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，由于霍爾元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它特別適用于微小氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度、高梯度磁場(chǎng)參數(shù)的測(cè)量?；魻栯妱?shì)是磁場(chǎng)方向與霍爾基片法線(xiàn)方向之間夾角的函數(shù)。應(yīng)用：霍爾式磁羅盤(pán)、霍爾式方位傳感器、霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器第三節(jié)壓電式傳感器一壓電式傳感器原理

1、壓電效應(yīng)

壓電式傳感器：當(dāng)外力作用于某些晶體時(shí)，發(fā)生壓電效應(yīng)，在晶體表面產(chǎn)生電荷，通過(guò)檢測(cè)發(fā)電電荷量的大小測(cè)出作用力的大小?？芍瞥闪Α毫?、加速度等傳感器。體積小、輕便、頻帶寬、靈敏度高。壓電效應(yīng)：某些晶體在一定方向上受到外力作用時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，相應(yīng)在晶體的兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷。當(dāng)外力除去時(shí)，電荷消失；當(dāng)外力反向時(shí)，電荷極性也反向。被稱(chēng)為壓電效應(yīng)。

2、石英晶體的壓電效應(yīng)

石英：二氧化硅單晶，六角棱柱體，X、Y、Z三個(gè)晶軸。ｙxｚＺ光軸Ｘ電軸機(jī)械軸坐標(biāo)軸晶體切塊1、X向應(yīng)力--縱向壓電效應(yīng)電荷計(jì)算：2、Y向應(yīng)力—橫向壓電效應(yīng)Ｚ光軸Ｘ電軸機(jī)械軸晶體切塊壓力拉力壓力拉力分別為兩個(gè)方向的壓電系數(shù)。且：石英晶體的壓電效應(yīng)（a）正負(fù)電荷是互相平衡的，所以外部沒(méi)有帶電現(xiàn)象。（b）在X軸方向壓縮，表面A上呈現(xiàn)負(fù)電荷、B表面呈現(xiàn)正電荷。（c）沿Y軸方向壓縮，在A(yíng)和B表面上分別呈現(xiàn)正電荷和負(fù)電荷石英晶體一種天然晶體，壓電系數(shù)d11＝2.31×10－12C/N；莫氏硬度為7、熔點(diǎn)為1750℃、膨脹系數(shù)僅為鋼的1/30。優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)換精度高、線(xiàn)性范圍寬、重復(fù)性好、固有頻率高、動(dòng)態(tài)特性好、工作溫度高達(dá)550℃（壓電系數(shù)不隨溫度變化而改變）、工作濕度高達(dá)100%、穩(wěn)定性好。3、壓電陶瓷的壓電效應(yīng)壓電陶瓷：多晶體，具有電疇（分子自發(fā)形成的電場(chǎng)區(qū)域）結(jié)構(gòu)的壓電材料。正常狀態(tài)下對(duì)外不呈現(xiàn)電荷。在一定溫度下，對(duì)壓電陶瓷加強(qiáng)電場(chǎng)進(jìn)行極化處理，內(nèi)部電疇的排列被人為地規(guī)則化，當(dāng)強(qiáng)電場(chǎng)撤消后，壓電陶瓷就具有了壓電特性。

多晶鐵電體在強(qiáng)電場(chǎng)中極化電疇排列規(guī)則化壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)壓電陶瓷片上加上一個(gè)與極化反向平行的外力，陶瓷片將產(chǎn)生壓縮變形，原來(lái)吸附在極板上的自由電荷，一部分被釋放而出現(xiàn)放電現(xiàn)象。 當(dāng)壓力撤消后，陶瓷片恢復(fù)原狀，片內(nèi)的正、負(fù)電荷之間的距離變大，極化強(qiáng)度也變大，因此電極上又吸附部分自由電荷而出現(xiàn)充電現(xiàn)象。放電電荷的多少與外力的大小成比例關(guān)系二壓電傳感器的測(cè)量電路1.壓電元件的等效電路壓電式傳感器的等效電路壓電式傳感器可以等效為電荷源和壓電元件電容器的并聯(lián)電路；也可以等效為電壓源和電容器的串聯(lián)電路。(a)等效為一個(gè)電荷源Q與一個(gè)電容Ca并聯(lián)的電路(b)等效成一個(gè)電源U=Q/Ca和一個(gè)電容Ca的串聯(lián)電路兩個(gè)壓電片的聯(lián)接方式（a）“并聯(lián)”，Q’=2Q，U’=U，C’=2C并聯(lián)接法輸出電荷大，本身電容大，時(shí)間常數(shù)大，適宜用在測(cè)量慢變信號(hào)并且以電荷作為輸出量的地方，（b）“串聯(lián)”Q’=Q，U’=2U，C’=C/2而串聯(lián)接法輸出電壓大，本身電容小。適宜用于以電壓作輸出信號(hào)，且測(cè)量電路輸入阻抗很高的地方。（1）電壓放大器Ca：傳感器的電容Ra：傳感器的漏電阻Cc：連接電纜的等效電容Ri：放大器的輸入電阻Ci：輸入電容前置放大器輸入電壓壓電元件的力F=Fmsinωt壓電元件的壓電系數(shù)為d11，產(chǎn)生的電荷為Q=d11·F。輸入電壓的幅值當(dāng)作用力是靜態(tài)力（ω=0）時(shí)，前置放大器的輸入電壓為零。原理上決定了壓電式傳感器不能測(cè)量靜態(tài)物理量。壓電式傳感器突出優(yōu)點(diǎn)：高頻響應(yīng)相當(dāng)好。電纜長(zhǎng)度會(huì)影響靈敏度?。?）電荷放大器 壓電式傳感器另一種專(zhuān)用的前置放大器。 能將高內(nèi)阻的電荷源轉(zhuǎn)換為低內(nèi)阻的電壓源，而且輸出電壓正比于輸入電荷，因此，電荷放大器同樣也起著阻抗變換的作用，其輸入阻抗高達(dá)1010~1012Ω，輸出阻抗小于100Ω。

使用電荷放大器突出的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：在一定條件下，傳感器的靈敏度與電纜長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。壓電傳感器與電荷放大器連接等效電路K是放大器的開(kāi)環(huán)增益，（-K）表示放大器的輸出與輸入反相，若開(kāi)環(huán)增益足夠高，則放大器的輸入端的電位接近“地”電位。1、壓電式加速度傳感器2、壓電式力傳感器3、壓電式壓力傳感器三壓電式傳感器的應(yīng)用壓電元件由兩塊壓電片組成，在壓電片的兩個(gè)表面上鍍銀并焊接輸出引線(xiàn)，輸出端的另一根引線(xiàn)直接與傳感器基座相連。在壓電元件上，以一定的預(yù)緊力安裝一慣性質(zhì)量塊，整個(gè)組件裝在一個(gè)厚基座的金屬殼體中。第三節(jié)熱電偶傳感器一熱電偶的工作原理1.兩種不同導(dǎo)體2.接成閉合回路3.兩個(gè)接點(diǎn)處溫度不同

1、熱電效應(yīng)

回路中會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。必要條件

熱電偶傳感器基于熱電效應(yīng)原理而工作。屬于有源傳感器，使用時(shí)不需要外加電源，可以方便地測(cè)量爐子、管道中的氣體或液體溫度，也可以測(cè)量固體表面溫度。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、測(cè)量范圍廣、精度高、慣性小、便于遠(yuǎn)距離傳送。。熱電動(dòng)勢(shì)（電荷擴(kuò)散）溫差電動(dòng)勢(shì):同一導(dǎo)體上因兩端溫度不同引起。接觸電動(dòng)勢(shì):兩種不同導(dǎo)體的接觸引起。熱電極A和B為同一種材料，NA=NB,δA=δB，則EAB(T,T0)=0。若熱電偶兩端處于同一溫度下，T=T0，EAB(T,T0)=0。熱電勢(shì)存在必須具備兩個(gè)條件： 一、兩種不同的金屬材料組成熱電偶， 二、它的兩端存在溫差。

2.熱電偶回路的總熱電勢(shì)1.勻質(zhì)導(dǎo)體定律2.中間導(dǎo)體定律3.連接導(dǎo)體定律二、熱電偶基本定律為解決測(cè)量中的實(shí)際問(wèn)題提供理論依據(jù)利用該定律，可以檢查兩種熱電極材料是否相同，或一種熱電極材料是否均勻。

1.勻質(zhì)導(dǎo)體定律由一種勻質(zhì)導(dǎo)體所組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的截面積如何及導(dǎo)體的各處溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。熱電偶必須采用兩種不用材料的導(dǎo)體組成，熱電偶的熱電勢(shì)僅與兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)，而與沿?zé)犭姌O的溫度分布無(wú)關(guān)。如果熱電偶的熱電極是非勻質(zhì)導(dǎo)體，在不均勻溫度場(chǎng)中測(cè)溫時(shí)將造成測(cè)量誤差。所以熱電極材料的均勻性是衡量熱電偶質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)之一。2.中間導(dǎo)體定律 在熱電偶回路中接入與另一種導(dǎo)體稱(chēng)中間導(dǎo)體C，只要中間導(dǎo)體的兩端溫度相同，熱電偶回路總電動(dòng)勢(shì)不受中間導(dǎo)體接入的影響。該定律說(shuō)明在冷端接入測(cè)量?jī)x表，不會(huì)影響結(jié)果。ET0T0T3.連接導(dǎo)體定律為在工業(yè)測(cè)量溫度中使用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)提供了理論基礎(chǔ)。當(dāng)A與A’，B與B’材料分別相同時(shí)中間溫度定律熱電極A和B與熱電極A/和B/相連,總的熱電勢(shì)為:熱電勢(shì)的代數(shù)和三熱電偶的冷端補(bǔ)償一、冷端恒溫法

標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)表是以冷端溫度為0度的情況下給出的。只有在冷端溫度不變時(shí)，熱端溫度才能通過(guò)熱電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)出來(lái)。如果冷端溫度因環(huán)境而變化，會(huì)嚴(yán)重影響溫度測(cè)量數(shù)據(jù)的精度。因此冷端溫度變化必須進(jìn)行修正和補(bǔ)償。1.采用0度恒溫器，保持冷端溫度為0度。2.采用其他恒溫器，保持冷端溫度一定。二、補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)法利用與熱電偶熱電特性一致的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)，將熱電偶延伸到恒溫的冷端，如儀表室。組成：補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)合金絲、絕緣層、護(hù)套和屏蔽層。熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)功能：其一實(shí)現(xiàn)了冷端遷移；其二是降低了電路成本。補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)又分為延長(zhǎng)型和補(bǔ)償型兩種延長(zhǎng)形：補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)合金絲的名義化學(xué)成分及熱電勢(shì)標(biāo)稱(chēng)值與配用的熱電偶相同，用字母“Ｘ”附在熱電偶分度號(hào)后表示，補(bǔ)償型：其合金絲化學(xué)成分與配用的熱電偶不同，但其熱電勢(shì)值在100℃以下時(shí)與配用的熱電偶的熱電勢(shì)標(biāo)稱(chēng)值相同，有字母“C”附在熱電偶分度號(hào)后表示，

補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)合金絲使用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)時(shí)注意問(wèn)題：補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)只能用在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)（0~100℃）；熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的兩個(gè)接點(diǎn)處要保持溫度相同；不同型號(hào)的熱電偶配有不同的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)；補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)由正、負(fù)極需分別與熱電偶正、負(fù)極相連；補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的作用是對(duì)熱電偶冷端延長(zhǎng)。三、計(jì)算修正法（唯一計(jì)算題，見(jiàn)P171）在實(shí)際應(yīng)用中，熱電偶的參比端往往不是0oC，而是環(huán)境溫度，這時(shí)測(cè)量出的回路熱電勢(shì)要小，因此必須加上環(huán)境溫度與冰點(diǎn)之間溫差所產(chǎn)生的熱電勢(shì)后才能符合熱電偶分度表的要求。

可用室溫計(jì)測(cè)出環(huán)境溫度T1，從分度表中查出的E(T1,0)值，然后加上熱電偶回路熱電勢(shì)E(T,T1)，得到E(T,0)值，反查分度表即可得到準(zhǔn)確的被測(cè)溫度值。四、電橋補(bǔ)償法利用直流不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)來(lái)補(bǔ)償熱電偶冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)的變化值

不平衡電橋由R1、R2、R3(錳銅絲繞制)、RCu(銅絲繞制)四個(gè)橋臂和橋路電源組成注意：橋臂RCu必須和熱電偶的冷端靠近，使處于同一溫度之下。T0UaUabT0

EAB(T,T0)第六章溫度檢測(cè)

1.熱電阻測(cè)溫傳感器2.熱電偶測(cè)溫傳感器

第一節(jié)熱電阻式溫度傳感器熱電阻傳感器-----利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化而變的物理現(xiàn)象進(jìn)行溫度檢測(cè)。目前我國(guó)規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有R0=50Ω和R0=100Ω兩種,它們的分度號(hào)分別為Pt50和Pt100,其中以Pt100為常用。

一、熱電阻優(yōu)點(diǎn)：（1）電阻-溫度變化具有良好的線(xiàn)性關(guān)系；（2）電阻溫度系數(shù)大，故測(cè)量精度高；

（3）熱容量小，反應(yīng)速度快；（4）有較大的測(cè)量范圍；－200～650℃；（5）在測(cè)量范圍內(nèi)具有高的物理和化學(xué)性質(zhì)，價(jià)格較低。（5）易于使用在自動(dòng)測(cè)量和遠(yuǎn)距離測(cè)量中。熱電阻傳感器分類(lèi)：金屬熱電阻==熱電阻半導(dǎo)體熱電阻==熱敏電阻（二）銅電阻由于鉑是貴重金屬,在一些測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合,可采用銅熱電阻測(cè)溫,測(cè)量范圍-50~+150℃。銅熱電阻在測(cè)量范圍內(nèi)電阻值與溫度的關(guān)系:

α為銅熱電阻的電阻溫度系數(shù)，銅熱電組的有兩種分度號(hào)Cu50(R0=50Ω)和Cu100(R100=100Ω）。

銅熱電阻線(xiàn)性好,測(cè)溫范圍小，價(jià)格便宜,易氧化,不適宜在腐蝕性介質(zhì)或高溫下工作。鉑熱電阻線(xiàn)性好，測(cè)溫范圍較大，價(jià)格昂貴，不宜氧化，在腐蝕性介質(zhì)或較高溫度下可以工作。二、半導(dǎo)體熱敏電阻利用