傳感器的應用與調試高職全套教學課件

認識傳感器《傳感器技術與應用》全套可編輯PPT課件目錄一、傳感器的定義及作用二、傳感器的組成與分類傳感器的定義及作用國家標準（GB7665-87）中傳感器（Transducer/Sensor）定義：能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，

傳感器又稱為變換器、換能器、探測器、檢知器等。被測量可用輸出信號傳感器傳感器的定義及作用傳感器是檢測器件或測量裝置，能完成檢測任務，其作用是將來自外界的各

種信號轉換成電信號；輸入量是某一被測量，可能是物理量，也可能是化學量、生物量等；輸出量是某種物理量，便于傳輸、轉換、處理、顯示等，可以是氣、光、電

量，主要是電量；輸出輸入有對應關系，且應有一定的精確程度；根據(jù)字義可以理解傳感器為一感二傳，即感受信息并傳遞出去。傳感器的定義及作用人與機器系統(tǒng)對比結構示意圖人通過五官（視、聽、嗅、味、觸）接受外界的信息，經(jīng)過大腦對信息處理后，控制肢體作出相應的動作。機器系統(tǒng)利用傳感器來接收外界信息，經(jīng)過控制器的處理分析控制執(zhí)行器做出相應的動作。可以說電子計算機相當于人的大腦（一般俗稱電腦），而傳感器則相當于人的五官部分（“電五官”），是獲取自然領域中信息的主要途徑與手段。從功能上講，傳感器通常由敏感元件、轉換元件及轉換電路組成。傳感器的組成與分類

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傳感器的組成被測非電量輸出電量敏感元件轉換元件測量電路輔助電源傳感器的組成結構圖傳感器的組成與分類

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傳感器的組成敏感元件：直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關系的某一物理量的元件。如：應變式壓力傳感器的敏感元件是彈性膜片，其作用是將壓力轉換成膜片的變形。彈性膜片敏感元件—波紋管被測量某一物理量壓力變形傳感器的組成與分類

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傳感器的組成轉換元件：將敏感元件的輸出轉換成電路參量。如：應變式壓力傳感器的轉換元件是應變片，其作用是將彈性膜片的變形轉換為電阻值的變化。變形電阻值變化應變片傳感器的組成與分類

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傳感器的組成測量電路：將轉換元件輸出電路參量變換成可直接利用的電信號（電壓或電流）。電路參量電信號測量電路傳感器的組成與分類最簡單的傳感器由一個敏感元件(兼轉換元件)組成，它感受被測量時直接輸

出電量，如熱電偶。有些傳感器由敏感元件和轉換元件組成，沒有轉換電路，如壓電式加速度傳

感器，其中質量塊是敏感元件，壓電片（塊）是轉換元件。有些傳感器，轉換元件不只一個，要經(jīng)過若干次轉換。

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傳感器的組成熱電偶壓電式加速度傳感器傳感器的組成與分類

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傳感器的分類◆按工作機理（檢測范疇）：物理型、化學型、生物型等。化學型傳感器物理型傳感器生物型傳感器傳感器的組成與分類

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傳感器的分類◆按能量轉換情況：能量控制型、能量轉換型。能量控制型-電阻應變式傳感器能量轉換型-熱電偶傳感器的組成與分類

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傳感器的分類◆按構成原理：結構型、物性型。

以轉換元件結構參數(shù)變化實現(xiàn)信號轉換的屬于結構型傳感器，比如電容傳感器；以轉換元件本身物理特性變化實現(xiàn)信號轉化的屬于物性型傳感器，比如熱電偶。結構型傳感器-電容傳感器物性型傳感器-熱電偶傳感器的組成與分類

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傳感器的分類◆按工作原理：電容式、電感式、熱電式、光電式、電阻式、壓電式、磁電式、光纖式。電容式傳感器電感式傳感器熱電式傳感器光電式傳感器電阻式傳感器壓電式傳感器磁電式傳感器光纖式傳感器傳感器的組成與分類

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傳感器的分類◆按傳感器用途：位移、壓力、振動、溫度傳感器等。位移傳感器壓力傳感器振動傳感器溫度傳感器傳感器的組成與分類

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傳感器的分類◆按轉換過程可逆與否：單向和雙向傳感器。單向傳感器雙向傳感器傳感器的組成與分類

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傳感器的分類◆按輸出信號：模擬信號和數(shù)字信號傳感器。◆按是否需外接電源：有源傳感器和無源傳感器。模擬傳感器數(shù)字傳感器有源傳感器無源傳感器傳感器的組成與分類

常用傳感器外形壓電式壓力傳感器溫度傳感器超聲波傳感器熱電偶氣敏傳感器

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傳感器的分類（一）傳感器的定義與作用

（二）傳感器的組成與分類知識小結謝謝觀看傳感器的應用發(fā)展《傳感器技術與應用》目錄一、傳感器的應用二、傳感器的發(fā)展傳感器的應用顯示與記錄設備輸出接口計算機控制設備控制對象自動控制系統(tǒng)的基本組成圖輸入接口傳感器傳感器是任何一個自動控制系統(tǒng)必不可少的環(huán)節(jié)。傳感器技術在工業(yè)自動化、軍事國防和以宇宙開發(fā)、海洋開發(fā)為代表的尖端科學與工程等重要領域有廣泛應用。工業(yè)自動化軍事國防宇宙開發(fā)海洋開發(fā)傳感器的應用同時，它正以自己的巨大潛力，向著與人們生活密切相關的方面滲透：比如生物工程、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護、安全防范、智能家居等方面。生物工程醫(yī)療衛(wèi)生環(huán)境保護安全防范智能家居傳感器的應用

環(huán)境傳感器是通過感受規(guī)定的被測量，并按照一定的規(guī)律轉換成可用信號，從而對環(huán)境目標進行監(jiān)測、識別環(huán)境質量狀況的一種裝置。現(xiàn)如今，環(huán)境傳感器在大氣環(huán)境、土壤溫度、降雨量等多方領域發(fā)揮著重要的作用。

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傳感器與環(huán)境保護環(huán)境傳感器機器人上安裝了觸覺傳感器、視覺傳感器、力覺傳感器、接近傳感器、超聲波傳感器和聽覺傳感器，使其能夠更充分地完成復雜的工作。傳感器的應用

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傳感器與工業(yè)機器人工業(yè)機器人觸覺傳感器視覺傳感器力覺傳感器接近傳感器超聲波傳感器聽覺傳感器傳感器的應用智能家居傳感器是家居中的“眼鼻耳”，智能家居領域需要使用傳感器來測量、分析與控制系統(tǒng)設置，家中使用的智能設備涉及位置傳感器、接近傳感器、液位傳感器、流量和速度控制、環(huán)境監(jiān)測、安防感應等傳感器技術。

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傳感器與智能家居智能家居傳感器傳感器的應用醫(yī)用傳感器可以對人體的表面和內部溫度、血壓及腔內壓力、血液及呼吸流量、腫瘤、血液的分析、脈波及心音、心腦電波等進行高難度的診斷。

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傳感器在醫(yī)學上的應用醫(yī)用傳感器傳感器的應用

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傳感器與物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)是物與物、人與物之間的信息傳遞與控制，在物聯(lián)網(wǎng)應用中有三項關鍵技術其中就包括傳感器技術。傳感器是整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工作的基礎，正是因為有了傳感器，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)才有內容傳遞給“大腦”。物聯(lián)網(wǎng)傳感器基礎傳感器在軍事上的應用極為廣泛，可以說無時不用、無處不用，大到星體、兩彈、飛機、艦船、坦克、火炮等裝備系統(tǒng)，小到單兵作戰(zhàn)武器。傳感器技術與計算機技術已在高技術武器和軍用裝備中共同起到“軍力倍增器”的作用，而且隨著現(xiàn)代電子戰(zhàn)的需求和發(fā)展，傳感器技術在研制新一代高技術武器和軍用裝備中將發(fā)揮越來越重要作用。傳感器的應用

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傳感器在軍事上的應用星體兩彈艦船飛機坦克火炮傳感器的發(fā)展

（1）傳感器技術的發(fā)展過程發(fā)展過程結構型傳感器(結構參量變化)物性型傳感器(材料性質變化)智能型傳感器(微計算機技術)物性型傳感器(材料性質變化)智能型傳感器(微計算機技術)傳感技術的發(fā)展分為兩個方面：

■提高與改善傳感器的技術性能；

■尋找新原理、新材料、新工藝及新功能等。傳感器的發(fā)展智能化：兩種發(fā)展軌跡齊頭并進。一個方向是多種傳感功能與數(shù)據(jù)處理、存儲、雙向通信等的集成，另一個方向是軟傳感技術，即智能傳感器與人工智能相結合。

（2）傳感器的發(fā)展趨勢通過開展新理論研究，采用新技術、新材料、新工藝，實現(xiàn)傳感器的“五化”發(fā)展，即傳感器的智能化、可移動化、微型化、集成化、多樣化。智能傳感器傳感器的發(fā)展可移動化：無線傳感網(wǎng)技術應用加快。無線傳感網(wǎng)技術的關鍵是克服節(jié)點資源限制，并滿足傳感器網(wǎng)絡擴展性、容錯性等要求。

（2）傳感器的發(fā)展趨勢無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點資源限制擴展性、容錯性克服滿足傳感器的發(fā)展微型化：傳感器研發(fā)異軍突起。隨著集成微電子機械加工技術的日趨成熟，傳感器將半導體加工工藝引入傳感器的生產(chǎn)制造，實現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)，并為傳感器微型化發(fā)展提供了重要的技術支撐。

（2）傳感器的發(fā)展趨勢傳感器微型化發(fā)展傳感器的發(fā)展集成化：多功能一體化傳感器受到廣泛關注。傳感器集成化包括兩類：一種是同類型多個傳感器的集成，即同一功能的多個傳感元件用集成工藝在同一平面上排列，組成線性傳感器。另一種是多功能一體化，幾種不同的敏感元器件制作在同一硅片上，制成集成化多功能傳感器，是當前傳感器集成化發(fā)展的主要方向。

（2）傳感器的發(fā)展趨勢傳感器集成化線性傳感器集成化多功能傳感器傳感器的發(fā)展多樣化：新材料技術的突破加快了多種新型傳感器的涌現(xiàn)。新型敏感材料是傳感器的技術基礎，材料技術研發(fā)是提升性能、降低成本和技術升級的重要手段。

（2）傳感器的發(fā)展趨勢多種新型傳感器新型敏感材料（一）傳感器的應用（二）傳感器的發(fā)展知識小結謝謝觀看《傳感器技術與應用》傳感器的誤差理論目錄一、測量術語二、誤差的分類與特性測量術語誤差理論是檢測技術中十分重要的基礎知識，是對實際測量值進行科學地、準確地評價的理論。掌握誤差理論的分析方法可以對所獲得的測量結果進行正確的分析和處理，確認測試精度、誤差大小和類型，評價測量結果的可信程度，并通過分析測量誤差形成的原因采取相應的補償措施。測量術語■真值：就是在一定的時間和空間環(huán)境條件下，被測量本身所具有的真實值。它是一個理想的概念，一般是無法得到的。所以在計算誤差時，一般用約定真值或相對真值來代替?！黾s定真值：一個接近真值的值，并可用來代替真值的值。實際測量中以在沒有系統(tǒng)誤差的情況下，足夠多次的測量平均值即可作為約定真值。■實際值：實際測量時，在每一級的比較中，都以高一級標準所體現(xiàn)的值當作準確無誤的值，也叫作相對真值?！鍪局担河蓽y量儀器讀數(shù)裝置所顯示出的被測量的量值，也稱測量值，它包括數(shù)值和單位?！稣`差：用測量儀表對被測量進行測量時，測量的結果與被測量的約定真值之間的差值。誤差的分類與特性按表示方法可分為三類：

絕對誤差相對誤差引用誤差按性質可分為三類：

隨機誤差(偶然誤差)系統(tǒng)誤差粗大誤差誤差的分類與特性上式中約定真值x0在實際應用時，常用精度高一級的標準器具的指示值作為實際值代替真實值。

測量結果x減去被測量的約定真值x0所得的差值。絕對誤差有符號和單位，它的單位與被測量相同。?絕對誤差誤差的分類與特性?絕對誤差測量儀器的修正值：就是與絕對誤差大小相等、符號相反的量，用C表示。則，于是被測量的約定真值。注意：修正值必須在儀器檢定的有效期內使用，否則要重新檢定，以獲得準確的修正值。誤差的分類與特性?絕對誤差絕對誤差愈小，說明指示值愈接近真值，測量精度愈高。但這一結論只適用于被測量值相同的情況，而不能說明不同值的測量精度。案例：某測量長度的儀器，測量10mm的長度，絕對誤差為0.001mm；另一儀器測量200mm長度，絕對誤差為0.01mm。這就很難按絕對誤差的大小來判斷測量精度高低了，這是因為后者的絕對誤差雖然比前者大，但它相對于被測量的值卻顯得較小，為此引入相對誤差的概念。誤差的分類與特性?相對誤差

絕對誤差與被測量真值的比值，常用百分數(shù)表示，即顯然，后一種長度測量儀表更精確。

相對誤差比絕對誤差能更好地說明測量的精確程度，在上面的例子中：誤差的分類與特性?相對誤差使用相對誤差評定測量精度，也有局限性。它只能說明不同測量結果的準確程度，但不適用于衡量測量儀表本身的精度。因為同一臺儀表在整個測量范圍內的相對誤差不是定值，隨著被測量的減小x↓相對誤差變大δ↑。為了更合理地評價儀表質量，采用了引用誤差的概念。誤差的分類與特性?引用誤差以儀表的絕對誤差與儀表量程之比的百分數(shù)表示。通常以最大引用誤差來定義測量儀表的精度等級，即：誤差的分類與特性?引用誤差測量儀表一般采用最大引用誤差不能超過的允許值作為劃分精度等級的尺度。工業(yè)儀表常見的精度等級有0.1級，0.2級，0.5級，1.0級，1.5級，2.0級，2.5級，5.0級。精度等級為1.0級的儀表，在使用時它的最大引用誤差不超過±1.0％，也就是說，在整個量程內它的絕對誤差最大值不會超過其量程的±1％。在具體測量某個量值時，相對誤差可以根據(jù)精度等級所確定的最大絕對誤差和儀表指示值進行計算。誤差的分類與特性?引用誤差例：一臺測量儀表，其標尺范圍為0-400℃，已知其絕對誤差最大值，求其引用誤差。例：一臺儀表的最大引用誤差為0.45％，則我們就說該儀表的精度為0.5級。由此可以看到，最大引用誤差只能用來作為判斷儀表精度的尺度，而不能直接用引用誤差的大小來表示儀表的精度，因為儀表的精度等級國家是有統(tǒng)一規(guī)定的。誤差的分類與特性精度等級表示方法：1級表示為1.0，1.5級表示為1.5。一般都標注在儀表表盤上。精度的表達通常是以儀表最大引用誤差去掉百分號的數(shù)字，向上歸整的相應精度等級來表達。所謂1.0級儀表，即指該表的最大引用誤差強調指出：前例中的，其儀表精度等級即為1.5級。

1.51.5誤差的分類與特性?隨機誤差定義：在實際相同條件下，對同一被測量進行多次等精度測量時，由于各種隨機因素（如溫度、濕度、電源電壓波動、磁場等）的影響，各次測量值之間存在一定差異這種差異就是隨機誤差。特點：隨機誤差表示了測量結果偏離其真實值的分散情況。一般分布形式接近于正態(tài)分布。消除方法：可采用在同一條件下，對被測量進行足夠多次重復測量，取其算術平均值作為測量結果的方法。誤差的分類與特性?系統(tǒng)誤差定義：分析過程中某些確定的、經(jīng)常性的因素引起的誤差。（可測誤差）計算：在重復測量條件下對同一被測量進行無限多次測量結果的平均值減去真值。

特點：（1）重現(xiàn)性即重復測定重復出現(xiàn)（2）單向性即誤差或大、或小、或正、或負（3）可測性即誤差恒定，可以校正（計算公式）誤差的分類與特性?系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差是指服從于某一確定規(guī)律（定值或規(guī)律性變化值）的測量誤差。具有這種特性的誤差通常是由下述四方面原因造成的：①測試環(huán)境沒有達到標準（環(huán)境誤差）；②測試儀表不夠完善（儀表誤差）；③測試電路的搭接或系統(tǒng)的安裝不正確（方法誤差）；④測量人員的不良操作或視覺偏差（人員誤差）。上述這些因素都是可以預知的，可以通過比較法、修正值法等來進行消除。誤差的分類與特性?粗大誤差定義：在相同條件下，對同一被測量進行多次等精度測量時，有個別測量結果的誤差遠遠大于規(guī)定條件下的預計值。這類誤差一般由于測量者粗心大意或測量儀器突然出現(xiàn)故障等造成。稱之為粗大誤差（或寄生誤差）。消除方法：凡粗大誤差應予以剔除，不參于測量結果精度的評價，因而用于評價測量精度的誤差只有系統(tǒng)誤差和隨機誤差。（一）測量術語（二）誤差的分類與特性知識小結謝謝觀看

傳感器的基本特性《傳感器技術與應用》目錄一、傳感器的基本特性二、傳感器的靜態(tài)特性三、傳感器的動態(tài)特性傳感器的基本特性傳感器的基本特性

傳感器的輸出與輸入具有確定的對應關系最好呈線性關系。一般情況下，輸出與輸入是不符合所要求的線性關系，同時由于存在遲滯、蠕變、摩擦、間隙和松動等各種因素以及外界條件的影響，使輸出輸入對應關系的唯一確定性也不能實現(xiàn)。傳感器的基本特性是指輸出與輸入之間的關系。靜態(tài)特性：被測量不隨時間變化或隨時間緩慢變化時，輸出與輸入間的對應關系。動態(tài)特性：被測量隨時間快速變化時，傳感器輸出與輸入間的關系。靜態(tài)特性動態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性式中：

x為輸入量，y為輸出量；

a0為零輸入時的輸出，也叫零位輸出；

a1為傳感器線性項系數(shù)也稱線性靈敏度，常用K或S表示；

a2,a3,···,an為非線性項系數(shù)，其數(shù)值由具體傳感器非線性特性決定。上述各項系數(shù)的取值，決定了傳感器測量結果的特性曲線的具體形式。傳感器靜態(tài)測量的數(shù)學模型可用N次多項式來表示：傳感器的靜態(tài)特性靈敏度線性度分辨力和閾值遲滯精確度重復性穩(wěn)定性測量范圍和量程傳感器的靜態(tài)特性性能指標漂移傳感器的靜態(tài)特性（1）測量范圍(measuringrange)

傳感器所能測量到的最小輸入量xmin與最大輸入量xmax之間的范圍。

（2）量程(span)

傳感器測量范圍的上限值與下限值的代數(shù)差。

例如：某溫度計測量的溫度下限是-20℃，上限是100℃，那它的量程就是100-（-20）=120℃，而測量范圍是-20～100℃。

（1）

測量范圍與量程測量范圍與量程傳感器的靜態(tài)特性

（2）

線性度線性度定義：傳感器輸出量與輸入量之間數(shù)量關系的線性程度，又稱非線性誤差。（傳感器的校準曲線與選定的擬合直線之間的偏離程度）

校準曲線是利用一定等級的標準設備，對傳感器進行反復測試所得各種輸出、輸入數(shù)據(jù)繪成的曲線；

擬合直線是反映校準曲線的變化趨勢且使誤差的絕對值為最小的直線。傳感器輸出特性曲線傳感器的靜態(tài)特性

（2）

線性度線性度是指在全量程范圍內實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比的百分數(shù)。最大輸出值最小輸出值

全量程范圍內實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值—最大非線性絕對誤差滿量程輸出值傳感器輸出特性曲線傳感器的靜態(tài)特性

（3）

靈敏度靈敏度定義：傳感器在穩(wěn)態(tài)下輸出量的增量非線性傳感器的靈敏度靈敏度是一個隨工作點變化而變化的變量，并不是常數(shù)，每一個點的靈敏度等于該點的導數(shù)值。用S表示靈敏度，即與輸入量的增量的比值。線性傳感器，其靈敏度應該是一個常數(shù)，也就是它的靜態(tài)特性的斜率K。a)線性輸出傳感器b)非線性輸出傳感器傳感器的靜態(tài)特性

（4）

重復性

重復性：傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次測試時，所得輸出與輸入特性曲線不重合的程度，它是反映傳感器精密度的一個指標，重合性越好，誤差越小。輸出最大不重復誤差滿量程輸出值不重復性的極限誤差正向測量反向測量傳感器的靜態(tài)特性

（5）

遲滯性遲滯：傳感器在正(輸入量增大)、反行程(輸入量減小)期間，輸出—輸入特性曲線不重合的程度。也就是說對于同一個大小的輸入信號，傳感器的正、反行程輸出信號大小不相等，這個差值為遲滯差值。全量程范圍內最大遲滯差值滿量程輸出值遲滯誤差傳感器的靜態(tài)特性精度：又叫精確度，是傳感器的輸出指示值與被測量約定真值的一致程度，是反映傳感器測量準確度和精密度的綜合偏差程度。精密度：說明測量傳感器輸出值的分散性，即對某一穩(wěn)定的被測量，由同一個測量者，用同一個傳感器，在相當短的時間內連續(xù)重復測量多次，其測量結果的分散程度。精密度是隨機誤差大小的標志，精密度高，意味著隨機誤差小。注意：精密度高不一定準確度高。準確度：說明傳感器輸出值與真值的偏離程度。如,某流量傳感器的準確度為0.3m3/s，表示該傳感器的輸出值與真值偏離0.3m3/s。準確度是系統(tǒng)誤差大小的標志，準確度高意味著系統(tǒng)誤差小。同樣，準確度高不一定精密度高。

（6）

精度

精確度：是精密度與準確度兩者的總和，精確度高表示精密度和準確度都比較高。在最簡單的情況下，可取兩者的代數(shù)和。傳感器的靜態(tài)特性

（6）

精度（a）準確度高而精密度低（b）準確度低而精密度高（c）精確度高在測量中我們希望得到精確度高的結果傳感器的靜態(tài)特性分辨力：實際測量時，傳感器的輸入輸出關系不可能保持絕對連續(xù)。有時輸入量開始變化，但輸出量并不立刻隨之變化，而是輸入量變化到某一程度時輸出才突然產(chǎn)生一小的階躍變化。因此，定義在規(guī)定測量范圍內所能檢測的輸入量的最小變化量△Xmin叫分辨力（有量綱）。

（7）分辨力和閾值傳感器的靜態(tài)特性

閾值通常又稱為死區(qū)、失靈區(qū)、靈敏限、靈敏閾、鈍感區(qū)，是輸入量由零變化到使輸出量開始發(fā)生可觀變化的輸入量的值，即圖中的

值。

（7）分辨力和閾值在傳感器輸入零點附近的分辨力稱為閾值。傳感器的靜態(tài)特性穩(wěn)定性有短期穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性之分。傳感器常用長期穩(wěn)定性表示，它是指在室溫條件下,經(jīng)過相當長的時間間隔，如一天、一月或一年，傳感器的輸出與起始標定時的輸出之間的差異（穩(wěn)定性誤差）。

（8）

穩(wěn)定性綜合來講：在規(guī)定的條件下一定的時間內保持其測量的性能參數(shù)恒定不變的能力。傳感器的靜態(tài)特性

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漂移傳感器的漂移----外界的干擾下，輸出量發(fā)生與輸入量無關的不需要的變化。溫度漂移溫度零點漂移：環(huán)境溫度變化引起零點發(fā)生的變化。溫度靈敏度漂移：環(huán)境溫度變化引起靈敏度發(fā)生的變化。傳感器的動態(tài)特性在測量動態(tài)(快速變化)的輸入信號情況下，要求傳感器不僅能精確地測量信號的幅值大小，而且能測量出信號變化的過程。這就要求傳感器能迅速準確地響應和再現(xiàn)被測信號的變化。傳感器要有良好的動態(tài)特性。具體研究傳感器的動態(tài)特性時，通常從時域和頻域兩方面采用瞬態(tài)響應法和頻率響應法來分析。在時域內研究響應特性時，通常研究特定的輸入時間函數(shù)，如階躍函數(shù)、脈沖函數(shù)等；在頻域內研究響應特性時，一般采用正弦函數(shù)。階躍函數(shù)脈沖函數(shù)正弦函數(shù)（一）傳感器的基本特性（二）傳感器的靜態(tài)特性（三）傳感器的動態(tài)特性知識小結謝謝觀看初識溫敏傳感器《傳感器技術與應用》目錄一、認識溫敏傳感器二、溫敏傳感器的應用三、溫敏傳感器的發(fā)展認識溫敏傳感器溫度（temperature）是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上是物體分子熱運動的劇烈程度。如何對溫度的大小進行測量呢？認識溫敏傳感器溫敏傳感器外形圖溫度傳感器（temperaturetransducer）是指能感受溫度并轉換成可用輸出信號的傳感器。認識溫敏傳感器

溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分，品種繁多。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。溫度傳感器材料及元件特性接觸式非接觸式熱電阻熱電偶測量方式認識溫敏傳感器

常用的溫度傳感器有：熱電阻、熱敏電阻、熱電偶、紅外溫度傳感器、輻射高溫計、雙金屬溫度計、液體壓力溫度計、氣體壓力溫度計等。熱電阻熱敏電阻熱電偶紅外溫度傳感器輻射高溫計雙金屬溫度計液體壓力溫度計氣體壓力溫度計溫敏傳感器的應用

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感測應用溫度傳感器是實現(xiàn)溫度檢測與控制的重要器件，在各類繁多的傳感器中，溫度傳感器是應用最廣泛、發(fā)展最快的傳感器之一。溫度傳感器的熱轉換方式經(jīng)常被用來測量物理量(如流量、氣體種類、濕度、氣體壓力、熱化學反應、輻射等)。這些傳感器的測量值都是以熱形式為媒介并以電信號的方式輸出。感測應用傳感器溫敏傳感器的應用

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生物醫(yī)學應用

生物醫(yī)學的應用必須使用特殊的溫度傳感器，其中最重要的特性是要求低功耗、長期穩(wěn)定性好、可靠性高以及在32-44℃之間，精確度小于0.1℃。生物醫(yī)學溫度傳感器溫敏傳感器的應用

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太空應用

熱敏電阻以及硅PN結已經(jīng)使用于太空溫度測量。具有數(shù)字輸出功能的智能溫度傳感器可應用于未來的衛(wèi)星設計中，并能傳送與微處理器兼容的數(shù)字信息。傳感器的太空應用溫敏傳感器的應用

（4）

工業(yè)應用集成溫度傳感器在自動化和微生物體熱檢測中應用廣泛，對于低成本、長期穩(wěn)定性和可靠性、強大的數(shù)字接口以及通信系統(tǒng)等這些特殊的應用需求，目前的智能溫度傳感器都可滿足。傳感器的工業(yè)應用溫敏傳感器的應用

（5）

消費產(chǎn)品應用低成本集成溫度傳感器與變送器已被應用于消費產(chǎn)品中，如洗衣機、冰箱、空調等。在-20～100℃之間測量精度達到0.5℃。傳感器在消費產(chǎn)品中應用溫敏傳感器的發(fā)展◆新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式，由集成化向智能化、網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。溫度傳感器是各種傳感器中最為常用的一種，現(xiàn)代溫度傳感器外形非常小，這樣更加讓它廣泛應用在生產(chǎn)實踐的各個領域中，也為人們的生活提供了無數(shù)的便利和作用?！魷囟葌鞲衅骷夹g朝著高精度、高可靠性、寬測量范圍、微型化及微功耗方向發(fā)展。并不斷開發(fā)出一些能在特殊環(huán)境下工作的溫度傳感器，如可在高低溫(-200～2000℃)、化學腐蝕性強、電磁干擾嚴重的惡劣環(huán)境中工作的光纖溫度傳感器。光纖溫度傳感器現(xiàn)代微型溫度傳感器（一）認識溫敏傳感器（二）溫敏傳感器的應用（三）溫敏傳感器的發(fā)展知識小結謝謝觀看認識溫度傳感器《傳感器技術與應用》目錄一、溫度與溫標二、溫度傳感器定義三、溫度傳感器分類溫度與溫標溫度（temperature）是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來講表征了物體分子熱運動的劇烈程度。溫度定義：溫度性質：兩個不同溫度相接觸的物體將會產(chǎn)生熱傳導和熱交換，使兩個物體具有相同的溫度，并處于熱平衡狀態(tài)，熱平衡是溫度測量的基礎。不同溫度的物體會發(fā)出不同波長和不同強度熱輻射，通過對熱輻射強度的測量可準確獲得物體溫度。溫度與溫標用來度量物體溫度數(shù)值的標尺叫溫標。它規(guī)定了溫度讀數(shù)起點（零點）和測量溫度的基本單位。溫標定義：溫標分類：目前國際上用得較多的溫標有：

華氏溫標(θ)：單位為華氏度°F攝氏溫標（t）：單位為攝氏度°C熱力學溫標(T)：單位為開爾文K溫度與溫標把在標準大氣壓下冰的熔點定為零度（°C），把水的沸點定為100度，兩個溫度點間劃分100份，每份為1攝氏度。符號為t，單位為°C。把在標準大氣壓下冰的熔點定為32°F，水的沸點定為212°F，兩溫度點劃分180份，每份為1華氏度。符號為θ，單位為°F，它與華氏度的關系為：

（1）攝氏溫標（2）華氏溫標溫度與溫標（3）熱力學溫標熱力學溫標以水的三相點平衡共存時的溫度為基本定點，并規(guī)定其溫度為273.15K。三相點是指在熱力學里，可使一種物質三相（氣相，液相，固相）共存的一個溫度和壓力的數(shù)值。開氏溫度計上的一度等于攝氏溫度計上的一度，水的冰點攝氏溫度計為0℃，開氏溫度計為273.15K。攝氏溫標與熱力學溫標溫度之間的關系如下：t=T-273.15℃溫度傳感器定義定義溫度傳感器是一種將溫度變化轉換為電量變化的傳感器，它利用感溫元件的電參量隨溫度變化的特性，并通過測量電信號變化來檢測溫度。具體來說，就是將溫度變化轉化為電量變化并輸出的裝置。例如，將溫度變化轉化為電阻、電勢、磁導等變化，再通過測量電路就可以將這些電參數(shù)的變化來表達所測溫度的變化。溫度傳感器分類溫度傳感器種類繁多，分類方法各異，通常情況下分為：分類定義特點案例接觸式溫度傳感器傳感器直接與被測物體接觸，被測物體的熱量傳遞給傳感器達到熱平衡進行測溫測量精度較高；在一定測溫范圍內，可測量物體內部溫度分布；但對于運動體、小目標或熱容量很小的對象則會產(chǎn)生較大測量誤差熱電阻、熱敏電阻、熱電偶等非接觸式溫度傳感器利用被測物體熱輻射而發(fā)出紅外線，從而測量物體的溫度，可進行遙測不從被測物體上吸收熱量；不會干擾被測對象的溫度場；連續(xù)測量不會產(chǎn)生消耗；反應快；制造成本較高，測量精度卻較低紅外溫度傳感器、輻射高溫計等溫度傳感器分類按測溫原理，通常情況下分為：原理案例物質熱膨脹與溫度的關系氣體溫度計、玻璃水銀溫度計、雙金屬溫度計、液體壓力溫度計、氣體壓力溫度計金屬導體或半導體電阻與溫度的關系熱電阻、熱敏電阻熱電效應熱電偶溫度傳感器熱、光輻射與溫度的關系紅外輻射溫度計、光學高溫計溫度傳感器分類按測溫范圍，通常情況下分為：分類特征案例超高溫傳感器1500℃以上光學高溫計、輻射傳感器高溫傳感器1000～1500℃光學高溫計、輻射傳感器、熱電偶中高溫傳感器500～1000℃光學高溫計、輻射傳感器、熱電偶中溫傳感器0～500℃熱電偶、熱敏電阻、金屬溫度計、壓力式溫度計、玻璃制溫度計、輻射傳感器、測溫電阻器、石英晶體振動器、晶體管、二極管、半導體集成電路傳感器、晶閘管低溫傳感器-250～0℃晶體管、熱敏電阻、壓力式玻璃溫度計極低溫傳感器-270～-250℃BaSrTiO3陶瓷溫度傳感器分類按測溫特性，通常情況下分為：分類特征案例線性型測溫范圍寬、輸出小熱電偶、壓力式溫度計、玻璃制溫度計、測溫電阻器、石英晶體振動器、半導體集成電路傳感器、晶閘管指數(shù)型函數(shù)測溫范圍窄、輸出大熱敏電阻開關型特性特定溫度、輸出大感溫鐵氧體、雙金屬溫度計（一）溫度與溫標（二）溫度傳感器定義（三）溫度傳感器分類知識小結謝謝觀看認識熱電阻《傳感器技術與應用》目錄一、熱電阻測溫原理二、熱電阻種類與特性三、熱電阻測量電路熱電阻測溫原理熱電阻主要是利用電阻隨溫度升高而增大的特性來測量溫度的。溫度升高，金屬內部原子晶格振動加劇，從而使金屬內部的自由電子通過金屬導體時的阻力增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，總電阻值增加。熱電阻的阻值與溫度的關系為：

Rt=Ro(1+At+Bt2+Ct3+Dt4)式中：Rt為熱電阻在t℃時的電阻值；R0為熱電阻在0℃時的電阻值；A、B、C、D為溫度系數(shù)。熱電阻的工作原理熱電阻測溫原理熱電阻感溫材料一般有：鉑、銅、鐵和鎳，最常用的是鉑和銅。（1）材料的電阻溫度系數(shù)要大（2）在測溫范圍內，材料的物理、化學性質穩(wěn)定（3）在測溫范圍內，電阻溫度系數(shù)保持為常數(shù)，便于實現(xiàn)溫度表的線性刻度特性（4）具有較大的電阻率，較小的熱容量，較快的響應速度（5）良好的可加工性，特性復現(xiàn)性好，容易復制且價格便宜熱電阻對感溫元件材料的要求熱電阻種類與特性一、鉑電阻(WZP型號）常用熱電阻：鉑電阻和銅電阻主要作為標準電阻溫度計，廣泛應用于溫度基準、標準的傳遞。常用測溫范圍-200~850℃。目前中國常用的鉑電阻有兩種，分度號Ptl00和Ptl0，最常用的是Ptl00。分度號：是指0℃時的阻值，Ptl00是指R(0℃)=100.00Ω，Ptl0是指R(0℃)=10.00Ω。鉑熱電阻熱電阻種類與特性一、鉑電阻(WZP型號）Pt100熱電阻的分度表熱電阻種類與特性二、銅電阻(WZC型號）在介質溫度不高、腐蝕性不強、測溫元件體積不受限制的條件大都采用銅熱電阻，測量范圍一般為-50～150℃。目前我國工業(yè)上用的銅電阻分度號為Cu50和Cul00。銅熱電阻熱電阻測量電路三線制接線法測量精度高于兩線制，在工業(yè)檢測中應用最廣。G為檢流計，R1、R2、R3為固定電阻，Ra為零位調節(jié)電阻，Rt為熱電阻。在熱電阻Rt根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線，這種方式就稱為三線制。通常與電橋配套使用，可以消除內引線電阻(r1、r2、r3)對電路的影響，提高熱電阻的精度。熱電阻測量電路分三線制和四線制兩種方式

（1）

三線制

G—檢流計R1，R2，R3—固定電阻Ra—零位調節(jié)電阻Rt—熱電阻熱電阻測量電路四線制是指在熱電阻感溫元件的兩端各連兩根引線，其中，兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，并把熱電阻RT轉換成電壓信號U，再通過另兩根引線把電壓U引至二次測量儀表。此種引線方式對引線沒有等阻值的要求，且真正意義上完全消除引線電阻對溫度測量的影響，主要適用于高精度的溫度檢測。

（2）

四線制

G—檢流計R1，R2，R3—固定電阻Ra—零位調節(jié)電阻Rt—熱電阻（一）熱電阻測溫原理（二）熱電阻種類與特性（三）熱電阻測量電路知識小結謝謝觀看認識熱敏電阻《傳感器技術與應用》目錄一、電阻式溫度傳感器二、熱敏電阻種類與特性三、熱敏電阻結構四、熱敏電阻主要參數(shù)五、熱敏電阻應用分析電阻式溫度傳感器電阻式溫度傳感器利用導體或半導體的電阻隨溫度變化而變化的原理進行測溫度的溫度傳感器。用儀表測量出熱電阻的阻值變化，經(jīng)過查表換算即可得到與電阻值對應的溫度值。定義：分類：智能型傳感器(微計算機技術)電阻式溫度傳感器金屬熱電阻傳感器—稱為熱電阻半導體熱電阻傳感器—稱為熱敏電阻熱敏電阻種類與特性熱敏電阻種類熱敏電阻是利用某種半導體材料的電阻率隨溫度變化而變化的特質制成的溫度敏感元件，屬于半導體測溫元件。定義：分類：熱敏電阻的種類很多，按阻值與溫度關系特性可分為：熱敏電阻正溫系數(shù)熱敏電阻（PTC）物性型傳感器(材料性質變化)智能型傳感器(微計算機技術)負溫系數(shù)熱敏電阻（NTC）臨界溫度系數(shù)（CTR）熱敏電阻種類與特性(1)正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）電阻值隨溫度升高而增大的電阻器，簡稱PTC熱敏阻器，適用于一定范圍內的溫度測量，在電子線路中多起限流、保護作用。最高溫度一般不超過140℃。(2)負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）電阻值隨溫度升高而下降的熱敏電阻器簡稱NTC熱敏電阻器，廣泛應用于需要定點測溫的自動控制電路中，如冰箱、空調等。一般用于-50～300℃溫度測量。(3)臨界溫度系數(shù)熱敏電阻器（CTR)該類電阻器的電阻值在某特定溫度范圍內隨溫度升高而降低3-4個數(shù)量級，即具有很大負溫度系數(shù)，主要用于溫度開關類的控制。熱敏電阻特性熱敏電阻是由一些金屬氧化物粉末按一定比例混合燒結而成的半導體。通過不同的材質組合，能得到熱敏電阻不同的電阻值及不同的溫度特性。熱敏電阻主要由熱敏探頭、引線、殼體等構成。熱敏電阻結構

（1）

熱敏電阻結構熱敏電阻的結構及符號熱敏電阻熱敏電阻一般做成二端器件，但也有做成三端或四端器件的。二端和三端器件為直熱式，即熱敏電阻直接由連接的電路中獲得功率，四端器件則為旁熱式。根據(jù)不同的使用要求，圓片形、圓柱形和薄片形等不同形狀和結構。熱敏電阻結構

（2）

熱敏電阻外形結構圓片形(片狀)圓柱形和圓圈形薄片形熱敏電阻主要參數(shù)熱敏電阻主要參數(shù)包括：(1)標稱電阻R25（冷阻）

標稱電阻值是熱敏電阻在25±0.2℃時的阻值。(2)電阻溫度系數(shù)（%/℃）

熱敏電阻的溫度變化1℃時電阻值的變化率。(3)最高工作溫度Tmax

熱敏電阻器在規(guī)定技術條件下長期連續(xù)工作所允許最高溫度：

T0—環(huán)境溫度；PE—環(huán)境溫度為T0時的額定功率；H—耗散系數(shù)(4)轉變點溫度Tc

熱敏電阻器的電阻—溫度特性曲線上的拐點溫度，主要指正電阻溫度系數(shù)熱敏電阻和臨界溫度熱敏電阻。熱敏電阻主要參數(shù)熱敏電阻主要參數(shù)包括：(5)額定功率PE

熱敏電阻器在規(guī)定的條件下，長期連續(xù)負荷工作所允許的消耗功率。在此功率下,它自身溫度不應超過Tmax。(6)測量功率P0

熱敏電阻器在規(guī)定的環(huán)境溫度下,受到測量電流加熱而引起的電阻值變化不超過0.1％時所消耗的功率。(7)工作點電阻RG

在規(guī)定溫度和正常氣候條件下，施加一定功率后使電阻器自熱而達到某一給定的電阻值。

熱敏電阻應用分析案例：對于啟動時需要較大功率，運動時功率又較小的這類單相電動機（冰箱壓縮機、空調機等），采用PTC熱敏電阻作為啟動線圈實現(xiàn)無觸點開關的自動通斷功能。原理：當電動機剛啟動時，PTC熱敏電阻尚未發(fā)熱，阻值很小，位于電路右側的啟動繞組和左側的工作繞組都處于通路狀態(tài)，對啟動電流幾乎沒有影響。啟動后，熱敏電阻自身發(fā)熱，溫度迅速上升，阻值增大，當阻值遠大于啟動線圈L2的阻抗時，切斷啟動線圈，此時，只有工作線圈L1正常工作，電動機啟動完畢，進入單相運行狀態(tài)。這種采用PTC熱敏電阻作為啟動線圈的控制方式，效果更好，壽命更長。系統(tǒng)運行原理圖（一）電阻式溫度傳感器（二）熱敏電阻種類與特性（三）熱敏電阻結構（四）熱敏電阻主要參數(shù)（五）熱敏電阻應用分析知識小結謝謝觀看熱電偶溫度傳感器原理及結構《傳感器技術與應用》目錄一、熱電偶的測溫原理二、熱電偶的結構與分類熱電偶的測溫原理兩種不同材料的導體（或半導體）組成一個閉合回路時，如果兩接點溫度不同，則在該回路中就會產(chǎn)生電動勢和回路電流。這種現(xiàn)象稱為熱電效應，熱電效應引起的電動勢和電流稱熱電動勢和熱電流。熱電偶就是基于熱電效應的測溫裝置。

（1）

熱電效應——塞貝克效應（1821/德國）熱電偶的測溫原理

（2）接觸電動勢

定義：由于兩種不同導體自由電子密度不同而在接觸處形成的電動勢。接觸電動勢的大小與兩種不同導體的材料特性和接觸點的溫度有關，而與導體的直徑、長度、幾何形狀等無關。接觸電動勢原理圖熱電偶的測溫原理

（2）接觸電動勢原理：設NA和NB分別為兩種導體的自由電子濃度，且NA>NB。兩導體相接觸時將產(chǎn)生自由電子的擴散現(xiàn)象。在同一瞬間，由A擴散到B中去的電子比由B擴散到A中去的多，從而使導體A失去電子而帶正電；B因得到電子帶負電，在接觸面就形成了電場。此電場阻止電子進一步擴散，達到動態(tài)平衡時，在A、B之間形成穩(wěn)定的電位差，即接觸電勢EAB（t）。接觸電動勢形成原理熱電偶的測溫原理

（2）接觸電動勢計算公式：熱端接觸電動勢-EAB（T）冷端接觸電動勢-EAB（T0）

EAB(T/T0)：A、B結點在溫度T時形成的接觸電動勢；q：電子電荷(1.602x10-19C)；k：玻爾茲曼常數(shù)，1.38×10-23J/K；T：熱端溫度；T0：冷端溫度；NA、NB：A、B在溫度為T/T0時候的自由電子密度。接觸電勢大小與溫度高低及自由電子密度有關。溫度越高，兩種導體電子密度比值越大，接觸電勢越大。熱電偶的測溫原理

（3）溫差電動勢

定義：同一導體兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種電動勢。溫差電動勢原理圖熱電偶的測溫原理

（3）溫差電動勢原理：單一導體兩端溫度分別為t和t0，高溫端的電子能量要比低溫端的電子能量大，從高溫端運動到低溫端的電子數(shù)比從低溫端移動到高溫端的要多，高溫端因失去電子而帶正電，低溫端因獲得多余的電子而帶負電，在導體兩端便形成單一導體的溫差電動勢。溫差電動勢形成原理熱電偶的測溫原理

（3）溫差電動勢計算公式：導體A溫差電動勢-EA（T，T0）導體B溫差電動勢-EB（T，T0）、：導體A和B的湯姆遜系數(shù)，即導體A、B兩端溫度差為1℃時，所產(chǎn)生的溫差電動勢。其大小與材料性質和導體兩端的平均溫度有關。T、T0：高低端的絕對溫度。溫差電動勢的大小與材料性質和導體兩端的平均溫度有關。熱電偶的測溫原理接觸電勢遠大于溫差電勢，溫差電勢可忽略不計，熱電勢可表示為：

（4）

回路總電動勢式中：EAB(T,T0):熱電偶回路中的總電動勢；

eAB(T):熱端接觸電勢；

eB(T,T0):B導體溫差電勢；eAB(T0):冷端接觸電勢；

eA(T,T0):A導體溫差電勢。

勢電偶回路中產(chǎn)生的總熱電勢，由圖可知：EAB(T,T0)=eAB(T)+eB(T,T0)-eAB(T0)-eA(T,T0)

回路總電動勢構成熱電偶的測溫原理

（4）

回路總電動勢顯然，當熱電偶導體A和B材料一定時，回路總電勢成為熱端和冷端的溫度函數(shù)。在實際測量中，總是把冷端T0置于某一恒定溫度下，此時冷端接觸電勢為一常量。即EAB(T0)=C為常數(shù),則熱電偶的熱電勢可表示為：此時，總電勢只與熱端接觸電勢有關，即只與熱端溫度有關，兩者之間是單值的線性的函數(shù)關系，因而可以用熱電偶測現(xiàn)場溫度。熱電偶結構與分類熱電偶的結構形式有普通型熱電偶、鎧裝型熱電偶、薄膜熱電偶和隔爆熱電偶。（1）普通型熱電偶

普通型結構熱電偶工業(yè)上使用最多，它一般由熱電極、絕緣套管、保護管和接線盒組成。普通型熱電偶結構熱電偶結構與分類固定螺紋連接活動法蘭連接無固定裝置

普通型熱電偶按其安裝時的連接形式可分為固定螺紋連接、固定法蘭連接、活動法蘭連接、無固定裝置等多種形式。固定法蘭連接熱電偶結構與分類

（2）

鎧裝熱電偶1—接線盒2—金屬套管3—固定裝置4—絕緣材料5—熱電極鎧裝型熱電偶又稱套管熱電偶。它是由是由接線盒、金屬套管、固定裝置、絕緣材料、熱電極等部分構成。它可以做得很細很長，使用中隨需要能任意彎曲。

鎧裝型熱電偶的主要優(yōu)點是動態(tài)響應快，機械強度高，撓性好，可安裝在結構復雜的裝置上，因此被廣泛用在許多工業(yè)部門中。熱電偶結構與分類用真空蒸鍍、化學涂層等工藝，將熱電極材料沉積在絕緣基板上形成的一層金屬薄膜。熱電偶測量端既小又?。ê穸瓤蛇_0.01～0.1μm），反應快，可用于測量瞬變的表面溫度和微小面積上的溫度。測溫范圍為?200～5300℃。

（3）薄膜熱電偶薄膜熱電偶熱電偶結構與分類

（4）隔爆型熱電偶結構特點：

隔爆熱電偶的接線盒在設計時采用防爆的特殊結構，它的接線盒是經(jīng)過壓鑄而成的，有一定的厚度、隔爆空間，機構強度較高；采用螺紋隔爆接合面，并采用密封圈進行密封，因此，當接線盒內一旦放弧時，不會與外界環(huán)境的危險氣體傳爆，能達到預期的防爆、隔爆效果。使用場合：

工業(yè)用的隔爆型熱電偶多用于化學工業(yè)自控系統(tǒng)中，這是因為這種系統(tǒng)處于的環(huán)境常伴有各種易燃、易爆現(xiàn)象的發(fā)生。隔爆型熱電偶熱電偶結構與分類

（5）熱電偶分類從材料上可分為標準化熱電偶和非標準化熱電偶，經(jīng)國際電工委員會（IEC）認證的熱電偶為標準熱電偶，未經(jīng)IEC認證的的熱電偶為非標準熱電偶。目前，IEC對標準化熱電偶推薦了8種類型，即T型、E型、J型、K型、N型、B型、R型和S型。分度號材質特點K鎳鉻-鎳硅抗氧化性能強，宜在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用，使用最為廣泛，測溫范圍0-1200℃E鎳鉻-銅鎳在常用熱電偶中，其熱電動勢最大，即靈敏度最高。使用溫度0-800℃J鐵-銅鎳既可用于氧化性氣氛，也可用于還原性氣氛，多用于煉油及化工，測溫范圍-200-750T純銅-銅鎳在所有廉金屬熱電偶中精確度等級最高，通常用來測300℃以下溫度B鉑銠30-鉑銠6可在氧化性或中性氣氛中使用，也可在真空條件下短期使用，測溫范圍0-1700℃R鉑銠13-純鉑與S分度號相比除熱電動勢大15%左右，其它性能幾乎完全相同，測溫范圍0-1300℃S鉑銠10-純鉑抗氧化性能強，在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用，精度等級最高，用作標準熱電偶，測溫范圍0-1600℃N鎳鉻硅-鎳硅高溫抗氧化能力強，熱電動勢的長期穩(wěn)定性及短期熱循環(huán)的復現(xiàn)性好，耐核輻照及耐低溫性能也好，測溫范圍0-1200℃一、熱電偶的測溫原理（一）熱電效應（二）接觸電動勢（三）溫差電動勢（四）回路總電動勢二、熱電偶的結構與分類知識小結謝謝觀看熱電偶溫度傳感器基本定律《傳感器技術與應用》目錄一、熱電偶基本定律二、分度表的查詢熱電偶的基本定律均質導體定律：由一種均質導體(A=B)組成的閉合回路，不論其導體是否存在溫度梯度，回路中沒有電流(即不產(chǎn)生電動勢)；反之，如果有電流流動，此材料則一定是非均質(A≠B)的，即熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極。

應用：在實際生產(chǎn)熱電偶材料的過程中，常使熱電極處于不均勻的溫度場中。若有電勢產(chǎn)生，則說明熱電極材料是不均勻的；產(chǎn)生的電勢愈大，不均勻性愈嚴重；產(chǎn)生的電勢愈小，材料的均勻性愈好。因此，該定律為檢查熱電極不均勻性，提供了理論根據(jù)。eAB(T，T0)=0A=BeAB(T，T0)≠0A≠B均質導體定律示意圖熱電偶的基本定律中間導體定律：在熱電偶回路中接入中間導體（第三導體C），只要中間導體兩端溫度相同（T1=T1），中間導體的引入對熱電偶回路總電勢沒有影響。EAB（T，T0）=EABC（T，T0）注意：公式成立的前提條件是第三種導體C兩端的溫度相同。中間導體定律示意圖熱電偶的基本定律應用：可以在回路中接入電氣測量儀表，可采用任意方法焊接熱電偶，也可以將熱電偶的兩端不焊接而直接插入液態(tài)金屬中或直接焊接在金屬表面進行溫度測量。任意方法焊接熱電偶熱電偶兩端直接插入液態(tài)金屬回路中接入電氣測量儀表熱電偶的基本定律參考電極定律：如果兩種導體分別與第三種導體(C)組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢已知(EAC（T，T0）、EBC（T，T0）)，則由這兩種導體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢也就已知(EAB（T，T0）)。參考電極定律示意圖熱電偶的基本定律導體A、B與標準電極C組成的熱電偶，產(chǎn)生的熱電動勢已知，分別為EAC（T，T0）和EBC（T，T0），A與B組成的熱電偶熱電動勢為：EAB（T，T0）=EAC（T，T0）-EBC（T，T0）應用：通常選用高純鉑作為標準電極，當各種金屬與純鉑組成熱電偶的熱電動勢已知，則各種金屬組合而成的熱電偶的熱電動勢就可計算出來。參考電極定律示意圖熱電偶的基本定律中間溫度定律(制定分度表的理論依據(jù))：熱電偶在兩接點溫度t、t0時的熱電動勢等于該熱電偶在接點溫度為t、tn和tn、t0時的相應熱電動勢的代數(shù)和，即:

應用：中間溫度定律為補償導線的使用和分度表的制定提供了理論基礎。當冷端溫度t0不為0℃，可通過上式及分度表的查詢求得工作溫度t。中間溫度定律示意圖分度表的查詢◆實際應用中，熱電偶的熱電勢與溫度之間的關系是通過熱電偶分度表來確定。◆分度表是在參考端溫度為0℃時，通過實驗建立起來的熱電勢與工作端溫度之間的數(shù)值對應關系?！羲伎迹寒斃涠藴囟群愣ú粸?℃時，應該如何求解被測溫度？

（1）

分度表定義（1）利用中間溫度定律，計算出參考端溫度為0℃時的電動勢（2）查詢分度表，即可獲得對應的被測溫度分度表的查詢

（2）

分度表查詢分度表中第一列和第一行為溫度數(shù)據(jù)，中間的數(shù)據(jù)為溫度對應的電動勢。分度表中找到對應電動勢，該電動勢對應的行和列溫度相加即為被測溫度；K型熱電偶的部分分度表分度表的查詢

（2）

分度表查詢若電動勢正好位于分度表中兩個已知電動勢之間，則認為該兩點之間的溫度和電動勢為線性關系，進行線性計算，即可得被測溫度。K型熱電偶的部分分度表電動勢-溫度線性關系圖一、熱電偶的基本定律（一)均質導體定律（二)中間導體定律（三)參考電極定律（四)中間溫度定律二、分度表查詢知識小結謝謝觀看熱電偶冷端溫度補償《傳感器技術與應用》目錄一、熱電偶冷端補償方法二、熱電偶冷端補償原理熱電偶冷端補償方法原因：

1.熱電偶熱電勢的大小是熱端和冷端電勢的函數(shù)差，為保證輸出熱電勢是被測溫度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定；

2.熱電偶分度表給出的熱電勢是以冷端溫度0℃為依據(jù)，否則會產(chǎn)生誤差。方法：1.補償導線法2.熱電偶冷端溫度恒溫法3.計算修正法4.冷端補償電橋法定義：在實際測溫中，熱電偶置于所測溫度場中，指示儀表往往距離被測溫度場很遠，若采用貴金屬的熱電偶材料作為連接線造成本大幅提高。故采用價格便宜的補償導線完成遠距離的連接，此連接線稱為參考端補償導線或延長線。熱電偶冷端補償原理

（1）

補償導線法補償導線法原理圖功能：

（1）實現(xiàn)了冷端遷移；（2）降低了電路成本。性能：在一定溫度范圍（0-150℃）補償導線熱性能與對應熱電偶熱性能相同，但使用補償導線僅能延長熱電偶的自由端，對溫度補償不起任何作用。熱電偶冷端補償原理

（1）

補償導線法補償導線熱電偶冷端補償原理

（1）

補償導線法注意問題：（1）補償導線只能用在規(guī)定的溫度范圍內（0-150℃）；（2）熱電偶和補償導線的兩個接點處要保持溫度相同（t0）；（3）不同型號的熱電偶配有不同的補償導線；（4）補償導線正、負極需分別與熱電偶正、負極相連；（5）補償導線的作用是對熱電偶冷端延長。補償導線選用表補償導線法原理圖熱電偶冷端補償原理

（2）

熱電偶冷端溫度恒溫法（冰浴法）1－被測流體管道；2－熱電偶（測溫結點）；3－接線盒；4－補償導線；5－銅導線；6－毫伏表；7－冰瓶；8－冰水混合物；9－試管；10－新冷端（基準結點）定義：將熱電偶的冷端延長到裝有冰水混合液的容器中，基準結點與連接熱電偶補償導線和計量儀器導線接在一起。由于冰水保持熱平衡，因此，基準結點保持在冰點（0℃），它消除了t0不等于0℃而引入的誤差。場合：這種辦法僅限于科學實驗中使用。為了避免冰水導電引起兩個連接點短路，必須把連接點分別置于兩個玻璃試管里，浸入同一冰點槽，使相互絕緣。冰浴法原理圖熱電偶冷端補償原理

（3）

計算修正法定義：在實際應用中，熱電偶的參比端往往不是0℃，而是環(huán)境溫度，這時測量出的回路熱電勢要小，因此必須加上環(huán)境溫度與冰點之間溫差所產(chǎn)生的熱電勢后才能符合熱電偶分度表的要求。步驟：（1）可用室溫計測出環(huán)境溫度T1，從分度表中查出的E(T1,0)值；（2）加上熱電偶回路熱電勢E(T,T1)，利用上面公式計算即得E(T,0)值；（3）反查分度表即可得到準確的被測溫度值T。熱電偶冷端補償原理

（3）

計算修正法案例：用銅-康銅熱電偶測某一溫度T，參比端在室溫環(huán)境TH中，測得熱電動勢EAB(T，TH)=1.999mV，又用室溫計測出TH=21℃，查此種熱電偶的分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV，求被測溫度T。根據(jù)計算修正法公式，并結合已知的數(shù)據(jù)可得:EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，T0)=1.999+0.832=2.831(mV)再次查分度表，與2.831mV對應的熱端溫度T=68℃。注意:既不能只按1.999mV查表，認為T=49℃，也不能把49℃加上21℃，認為T=70℃。熱電偶冷端補償原理

（4）

冷端補償電橋法利用不平衡電橋產(chǎn)生熱電勢補償熱電偶因冷端溫度變化引起熱電勢變化值。不平衡電橋由R1、R2、R3(錳銅絲繞制)、RCu(銅絲繞制)四個橋臂和橋路電源組成。設計時，在0℃下電橋平衡(R1=R2=R3=RCu)，此時Uab=0

，電橋對儀表讀數(shù)無影響。注意：不同的熱電偶所配冷端補償器的限流電阻R不同，互換時必須重新調整；橋臂RCu必須和熱電偶的冷端靠近，處于同一溫度之下。t0↑→EAB(t,t0)↓→RCU

↑→Uab↑

→EAB(t,t0)↑冷端補償電橋法原理圖知識小結（1）

補償導線法（2）

熱電偶冷端溫度恒溫法（3）

計算修正法（4）

冷端補償電橋法一、熱電偶冷端補償方法二、熱電偶冷端補償原理謝謝觀看認識集成溫度傳感器《傳感器技術與應用》目錄一、集成溫度傳感器結構與分類二、集成溫度傳感器的工作原理集成溫度傳感器結構與分類在一塊極小的半導體芯片上集成了包括溫度敏感器件、信號放大電路、溫度補償電路、基準電源電路等在內的各個單元，它使傳感器和集成電路融為一體。集成溫度傳感器（一）集成溫度傳感器結構集成溫度傳感器結構與分類按輸出信號不同可分為：模擬式集成溫度傳感器、數(shù)字式集成溫度傳感器。模擬式集成溫度傳感器分為：電流型、電壓型。數(shù)字型集成溫度傳感器分為：開關輸出型、并行輸出型、串行輸出型等幾種不同的形式。（二）集成溫度傳感器分類集成溫度傳感器結構與分類特點：集成溫度傳感器與傳統(tǒng)的熱電阻、熱電偶溫度計相比最大的優(yōu)點是，線性度好、靈敏度高、輸出信號大，且規(guī)范化、標準化。

典型的電流型集成電路溫度傳感器：AD590，LM134等。典型的電壓型集成電路溫度傳感器：LM35，AN670l等。典型的數(shù)字輸出型傳感器：DS1B820，ETC-800等。（二）集成溫度傳感器分類AD590LM134LM35AN670lDS1B820ETC-800集成溫度傳感器的工作原理AD590輸出電流與環(huán)境絕對溫度成正比，可以直接制成絕對溫度儀。AD590靈敏度1μA/K，有I、J、K、L、M等型號系列。采用金屬管殼3腳封裝，其中，1腳為電源正端V+，2腳為電流輸出端V-，3腳為管殼，一般不用。

（1）

電流型集成溫度傳感器——AD590系列電路符號與應用電路封裝形式AD590溫度傳感器集成溫度傳感器的工作原理◆AN6701S是電壓型集成溫度傳感器，其輸出電壓U0和溫度成正比?！舨捎盟芰戏庋b，共有4個引腳(1-4)，其中，1腳為電源正端，2腳為電壓輸出端，3腳為接地端，4腳外接電阻Rc，調整25℃下的輸出電壓使其等于5V。Rc阻值一般在3-30k?，此時的靈敏度可達109-110mV/℃。

（2）

電壓型集成溫度傳感器——AN6701S塑料封裝AN6701S接線方式集成溫度傳感器的工作原理LM35是電壓型集成溫度傳感器，可直接制成攝氏溫度測量儀，輸出電壓與攝氏溫度成正比，靈敏度為10mV/℃。輸出電壓與攝氏溫標關系為：

（3）

電壓型集成溫度傳感器——LM35系列在0℃時LM35輸出為0V，每升高1℃，輸出電壓增加10mV。LM35溫度傳感器集成溫度傳感器的工作原理

（3）

電壓型集成溫度傳感器——LM35系列◆由于LM35溫度傳感器輸出電壓0-1000mV，所以它的輸出端可以直接插入數(shù)字顯示表，具體連接如圖所示。TO-92封裝輸出端連接圖◆LM35溫度傳感器有多種不同封裝形式，TO-92封裝有電源端VS、輸出電壓端VOUT、接地端GND三個端口，常溫下不需要額外的校準處理即可達到±0.25℃準確率。集成溫度傳感器的工作原理DS18B20“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器，支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為-55～125℃，在-10～85℃范圍內,精度為±0.5℃。

（4）

數(shù)字集成溫度傳感器——DS18B20DS18B20有3個引腳，分別為：GND：接地端；

VDD：電源電壓；DQ：數(shù)據(jù)輸入/輸出腳(單線接口，可作寄生供電)。DS18B20DS18B20引腳知識小結二、集成溫度傳感器的工作原理一、集成溫度傳感器結構與分類謝謝觀看初識力敏傳感器《傳感器技術與應用》目錄一、認識力敏傳感器二、力敏傳感器的應用認識力敏傳感器力敏傳感器是支撐工業(yè)過程自動化的四大傳感器之一，力敏傳感器是指能夠將應力、重力、壓力、力矩、壓強等力學量轉換成電信號的轉換器件。力敏傳感器認識力敏傳感器

力敏傳感器的種類很多，有直接將力變換為電量的如壓電式、壓阻式等，有經(jīng)彈性敏感元件轉換后再轉換成電量的如電阻式、電容式和電感式等。壓電式傳感器壓阻式傳感器電阻式傳感器電容式傳感器電感式傳感器認識力敏傳感器

（1）壓阻式傳感器壓阻式傳感器是通過擴散工藝將四個半導體應變電阻制作在同一硅片上，利用半導體材料的壓阻效應制成的傳感器。

由于工藝一致性好、靈敏度相等，因此漂移抵消，遲滯、蠕變非常小，動態(tài)響應快，測量精度高、穩(wěn)定性好、溫度范圍寬、易小型化、能批量生產(chǎn)和使用方便。壓阻式傳感器認識力敏傳感器

（2）壓電式傳感器◆它是基于某些材料受力后在其表面產(chǎn)生電荷的壓電效應為轉換原理的傳感器?！羲且环N典型的有源傳感器，又稱自發(fā)電式傳感器。◆它具有體積小，重量輕，頻率寬，靈敏度高，結構簡單，工作可靠等特點。壓電式傳感器認識力敏傳感器

它是把位移、力、壓力、加速度、扭矩等非電物理量轉換為電阻值變化的傳感器。電阻式應變傳感器與相應的測量電路組成測力、稱重、測位移、加速度、扭矩等測量儀表。電阻應變式傳感器具有精度高，測量范圍廣，壽命長，結構簡單，頻率特性好，能在惡劣條件下工作，易于實現(xiàn)小型化、整體化和品種