傳感器與檢測(cè)技術(shù)項(xiàng)目教程高職PPT完整全套教學(xué)課件

傳感器與檢測(cè)技術(shù)項(xiàng)目教程傳感器技術(shù)基礎(chǔ)溫度傳感器力敏傳感器磁敏傳感器光敏傳感器聲敏傳感器氣敏傳感器和濕度傳感器流量傳感器新型傳感器檢測(cè)系統(tǒng)、虛擬儀器和綜合應(yīng)用全套PPT課件學(xué)習(xí)單元一傳感器與自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類學(xué)習(xí)單元三傳感器的命名、代號(hào)和圖形符號(hào)學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性學(xué)習(xí)單元五傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)模塊一傳感器技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)單元六改善傳感器性能的主要技術(shù)途徑學(xué)習(xí)單元七傳感器的發(fā)展趨勢(shì)模塊一傳感器技術(shù)基礎(chǔ)模塊導(dǎo)讀人類已經(jīng)進(jìn)入科學(xué)技術(shù)空前發(fā)展的信息社會(huì)，計(jì)算機(jī)、移動(dòng)通信、機(jī)器人、自動(dòng)控制技術(shù)及單片機(jī)嵌入系統(tǒng)迅速發(fā)展，尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的突起，都迫切需要種類繁多的傳感器。傳感器是系統(tǒng)的“電五官”，負(fù)責(zé)信息的感知和采集，并將這些信息轉(zhuǎn)化為能被系統(tǒng)處理的信號(hào)。在現(xiàn)代信息科學(xué)的三大支柱技術(shù)中，傳感器技術(shù)居于首位。本模塊重點(diǎn)介紹傳感器的定義、分類、特性及標(biāo)定和校準(zhǔn)，使讀者對(duì)傳感器技術(shù)有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)和了解。學(xué)習(xí)單元一傳感器與自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)世界是由物質(zhì)組成的，表征物質(zhì)特性或其運(yùn)動(dòng)形式的參數(shù)很多，根據(jù)物質(zhì)的電特性，可分為電量和非電量?jī)深悺Ｈ祟悶榱苏J(rèn)識(shí)物質(zhì)，需要對(duì)物質(zhì)特性進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量中大多是針對(duì)非電量的測(cè)量，如力、位移、溫度等。由于非電量不能直接使用一般電工儀表和電子儀器測(cè)量，電信號(hào)則易于直接用電子儀器測(cè)量和傳輸，因此常常將非電量轉(zhuǎn)換成有對(duì)應(yīng)關(guān)系的電量，如電流和電壓，然后進(jìn)行測(cè)量。實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換技術(shù)的器件即為傳感器。自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制系統(tǒng)處理的大都是電量，需要通過傳感器對(duì)非電量的原始信息進(jìn)行精確可靠的捕獲并轉(zhuǎn)換為電量。學(xué)習(xí)單元一傳感器與自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)傳感器概述一、傳感器的作用是將被測(cè)非電物理量轉(zhuǎn)換成與其有一定關(guān)系的電信號(hào)，它獲得的信息準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的精確度。中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《傳感器通用術(shù)語》（GB/T7665—2005）規(guī)定的傳感器的定義為：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。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惺芑蝽憫?yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測(cè)量的電信號(hào)的部分。學(xué)習(xí)單元一傳感器與自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)傳感器的組成框圖如圖1-1所示。圖1-1傳感器的組成框圖學(xué)習(xí)單元一傳感器與自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將其按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟認(rèn)為：傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。根據(jù)傳感器的敏感元件進(jìn)行分類，可將傳感器分為物理類（基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)）、化學(xué)類（基于化學(xué)反應(yīng)的原理）和生物類（基于酶、抗體和激素等分子識(shí)別功能）；根據(jù)傳感器的基本感知功能可將其分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十幾大類。學(xué)習(xí)單元一傳感器與自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官；而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律，以及生產(chǎn)活動(dòng)中就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為了適應(yīng)這種情況就需要傳感器。因此，傳感器是人類五官的延伸，又稱之為“電五官”。人們常將傳感器的功能與人類五大感覺器官相比擬：學(xué)習(xí)單元一傳感器與自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)光敏傳感器——視覺；聲敏傳感器——聽覺；氣敏傳感器——嗅覺；化學(xué)傳感器——味覺；壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺。學(xué)習(xí)單元一傳感器與自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)目前，最新的技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了意念的感知和傳遞。2014年2月，美國(guó)科學(xué)家完成了“阿凡達(dá)猴子實(shí)驗(yàn)”，實(shí)現(xiàn)了兩只猴子之間的意念傳遞。通過一只猴子的意念控制另一只猴子的行為，即意念的測(cè)控（感知、傳遞、控制）。生物電傳感器等—意念。學(xué)習(xí)單元一傳感器與自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)新技術(shù)革命的到來，使世界開始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過程中，首先要解決的問題就是獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。因此，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)單元一傳感器與自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)在基礎(chǔ)學(xué)科研究中，傳感器更具有其突出的地位。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器進(jìn)入了許多新領(lǐng)域。例如，在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到飛米（fm，1fm=10-15m）的粒子世界；縱向上要觀察長(zhǎng)達(dá)數(shù)十萬年的天體演化，短到飛秒（fs，1fs=10-15s，光在真空中1fs僅走0.3μm）的瞬間反應(yīng)。此外，還出現(xiàn)了對(duì)深化物質(zhì)認(rèn)識(shí)，開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場(chǎng)、超弱磁場(chǎng)等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙，首先就在于對(duì)象信息的獲取存在困難；而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測(cè)傳感器的出現(xiàn)，往往會(huì)導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)。學(xué)習(xí)單元一傳感器與自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)傳感器的發(fā)展趨勢(shì)是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代，而且可能建立新型工業(yè)，從而成為21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)?？傮w上看，傳感器技術(shù)是涉及能量轉(zhuǎn)換原理，材料選擇和制造，器件設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用等的多項(xiàng)綜合技術(shù)。傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程甚至文物保護(hù)等極其廣泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f，從茫茫的太空到浩瀚的海洋以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目都離不開各種各樣的傳感器。學(xué)習(xí)單元一傳感器與自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的作用是十分重要與明顯的。世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信在不久的將來，傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱的新水平。學(xué)習(xí)單元一傳感器與自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)概述二、自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制技術(shù)是人們對(duì)事物的規(guī)律進(jìn)行定性了解和定量掌握所從事的一系列技術(shù)措施。自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)是完成這一系列技術(shù)措施的裝置之一，它是檢測(cè)控制器與研究對(duì)象的總和，通常可分為開環(huán)與閉環(huán)兩種，其框圖如圖1－2和圖1－3所示。圖1－2開環(huán)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)框圖學(xué)習(xí)單元一傳感器與自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)圖1－3閉環(huán)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)框圖由圖可以看出，一個(gè)完整的自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)一般由傳感器、測(cè)量電路、顯示記錄裝置或調(diào)節(jié)執(zhí)行裝置、電源四部分組成。學(xué)習(xí)單元一傳感器與自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)思考與練習(xí)問題1傳感器的定義是什么？它由哪幾部分組成？它在自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)中起什么作用？思考：?jiǎn)栴}2為什么稱傳感器為電五官？談?wù)剛鞲衅髟谛畔⑸鐣?huì)中的地位。思考：學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類根據(jù)某種原理設(shè)計(jì)的傳感器可以同時(shí)測(cè)量多種非電物理量，而有時(shí)一種非電物理量又可以用幾種不同傳感器測(cè)量。因此，傳感器有許多分類方法，常見的分類方法有兩種：一種是按被測(cè)物理量來分，另一種是按傳感器的工作原理來分。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類按被測(cè)物理量分類一、傳感器按被測(cè)物理量的性質(zhì)可分為溫度傳感器、力敏傳感器、磁敏傳感器、光敏傳感器、位移傳感器、加速度傳感器、濕度傳感器、聲音傳感器、色彩傳感器、紅外傳感器、流量傳感器、液位傳感器等。這種分類方法把種類繁多的被測(cè)量分為基本被測(cè)量和派生被測(cè)量?jī)深?。例如，力可視為基本被測(cè)量，從力可派生出壓力、重力、應(yīng)力、力矩等派生被測(cè)量。當(dāng)需要測(cè)量這些被測(cè)量時(shí)，只要采用力敏傳感器就可以了。了解基本被測(cè)量和派生被測(cè)量的關(guān)系，對(duì)選用傳感器類型很有幫助。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類常見的非電基本被測(cè)量和派生被測(cè)量見表1－1。表1－1常見的非電基本被測(cè)量和派生被測(cè)量學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類按被測(cè)物理量的性質(zhì)進(jìn)行分類的優(yōu)點(diǎn)是比較明確地表達(dá)了傳感器的用途，便于使用者根據(jù)其用途選用；缺點(diǎn)是沒有區(qū)分每種傳感器在轉(zhuǎn)換機(jī)理上有何共性和差異，不便于使用者掌握其基本原理及分析方法。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類按傳感器的工作原理分類二、傳感器按工作原理可分為電阻式、電容式、電感式、熱電式、光電式、磁電式、壓電式等。通常同一機(jī)理的傳感器可以測(cè)量多種物理量，而同一被測(cè)物理量又可以采用多種不同類型的傳感器來測(cè)量。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類表1－2傳感器按工作原理的分類學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類電阻應(yīng)變式傳感器1.電阻應(yīng)變式傳感器的基本原理是將被測(cè)的非電量轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，再經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路變成電量輸出。其實(shí)現(xiàn)方法是將電阻應(yīng)變片粘貼在彈性元件表面上，當(dāng)力、扭矩、速度、加速度等物理量作用在彈性元件上時(shí)，會(huì)導(dǎo)致彈性元件和粘貼的電阻應(yīng)變片發(fā)生應(yīng)變效應(yīng)，進(jìn)而引起電阻應(yīng)變片電阻的變化。電阻應(yīng)變片簡(jiǎn)稱應(yīng)變片，是一種能夠?qū)C(jī)械構(gòu)件上應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感件，其轉(zhuǎn)換原理是基于金屬電阻絲的電阻應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變效應(yīng)是指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)生變化的現(xiàn)象。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類熱電式傳感器2.熱電式傳感器是一種將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電量變化的裝置。它利用敏感元件的電參數(shù)隨溫度變化的特性，對(duì)溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行測(cè)量，是眾多傳感器中應(yīng)用最廣泛、發(fā)展最快的傳感器之一。熱電式傳感器所基于的物理原理主要包括熱電效應(yīng)、熱阻效應(yīng)、熱輻射、磁導(dǎo)率隨溫度變化的特性等，因此按照工作原理，可將熱電式傳感器分為熱敏電阻、熱電偶、PN結(jié)型測(cè)溫傳感器、輻射高溫計(jì)等。下面主要介紹熱敏電阻。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類熱敏電阻是最常見的溫度檢測(cè)元件之一，其測(cè)量精度高、種類多、發(fā)展較成熟，它由一種半導(dǎo)體材料制成，特點(diǎn)是電阻隨溫度變化而顯著變化，能直接將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電量的變化。熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的特性制成的一種熱敏元件。熱敏電阻的導(dǎo)電性能主要由內(nèi)部的載流子（電子和空穴）密度和遷移率所決定，當(dāng)溫度升高時(shí)，外層電子在熱激發(fā)下大量成為載流子，載流子的密度大大增加，活動(dòng)能力加強(qiáng)，從而導(dǎo)致其阻值的急劇下降。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類按照電阻的阻值隨溫度變化的情形，可將熱敏電阻分為三類：阻值隨溫度的上升而減小的負(fù)溫度系數(shù)（negativetemperaturecoefficient，NTC）熱敏電阻，它的主要材料是過渡金屬氧化物半導(dǎo)體陶瓷；阻值隨溫度的上升而增加的正溫度系數(shù)（positivetemperaturecoefficient，PTC）熱敏電阻，其主要材料是摻雜的半導(dǎo)體陶瓷；臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（criticaltemperatureresistor，CTR），它的阻值在特定的溫度范圍內(nèi)隨溫度升高而降低3~4個(gè)數(shù)量級(jí)，主要材料是二氧化釩，并添加了一些金屬氧化物，可組成理想的控制開關(guān)。在溫度測(cè)量中，主要采用的是NTC和PTC熱敏電阻，尤其是NTC熱敏電阻。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類熱敏電阻主要用作檢測(cè)元件和電路元件。熱敏電阻在溫度計(jì)、溫度補(bǔ)償、濕度計(jì)、分子量測(cè)定、液位報(bào)警、流速計(jì)、氣體分析儀、真空計(jì)等儀器儀表中用作檢測(cè)元件；在偏置線圈的溫度補(bǔ)償、儀表溫度補(bǔ)償、熱電偶溫度補(bǔ)償、晶體管溫度補(bǔ)償、恒壓電路、延遲電路、保護(hù)電路、自動(dòng)增益控制電路、RC振蕩電路、振幅穩(wěn)定電路等電路中用作電路元件。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類光電式傳感器3.光電式傳感器是利用光電器件把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。光電式傳感器工作時(shí)首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成為光量的變化，然后通過光電器件把光量的變化轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電量的變化，從而實(shí)現(xiàn)非電量的測(cè)量。光電式傳感器的敏感元件是光電器件。光電式傳感器的工作原理基于光電效應(yīng)。光電效應(yīng)是指物體吸收了光能后，光能轉(zhuǎn)換為該物體中某些電子的能量，從而產(chǎn)生電流的電效應(yīng)。光電效應(yīng)分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)兩大類。能產(chǎn)生光電效應(yīng)的器件稱為光電效應(yīng)器件，常見的有光敏電阻、光電池和光敏晶體管等，下面主要介紹光敏電阻。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類光敏電阻是利用硫化鎘或硒化鎘等半導(dǎo)體材料制成的特殊電阻器，表面涂有防潮樹脂，具有光電效應(yīng)。光敏電阻對(duì)光線十分敏感。在無光照時(shí)，電阻值（暗電阻）很大；當(dāng)光敏電阻受到一定波長(zhǎng)范圍的光照時(shí)，它的阻值（亮電阻）急劇減小。例如，光電式傳感器的一個(gè)應(yīng)用是煙塵濁度監(jiān)測(cè)儀。煙道里的煙塵濁度是通過光在煙道里傳輸過程中的變化大小來檢測(cè)的。如果煙道濁度增加，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達(dá)光檢測(cè)器的光減少，因而光檢測(cè)器輸出信號(hào)的強(qiáng)弱便可反映煙道濁度的變化。另外，光電式傳感器也應(yīng)用于光電式轉(zhuǎn)速傳感器、光電式液位傳感器、無觸點(diǎn)式路燈控制電路等。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類磁電式傳感器4.磁電式傳感器是對(duì)磁場(chǎng)參量敏感的元器件，具有把磁物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的功能。在磁電式傳感器中，主要利用的是霍爾效應(yīng)和磁阻效應(yīng)。磁電式傳感器主要分為三類：霍爾元件、磁敏電阻、磁敏二極管和三極管。其中，霍爾元件及霍爾傳感器的應(yīng)用量最大。霍爾元件的工作原理基于霍爾效應(yīng)。霍爾效應(yīng)是指磁場(chǎng)作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時(shí)，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象，輸出的穩(wěn)定電勢(shì)差即霍爾電壓。根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的霍爾器件可用于磁場(chǎng)和功率測(cè)量，也可制成開關(guān)元件。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類磁敏電阻是基于磁阻效應(yīng)的磁敏元件。將一載流導(dǎo)體置于外磁場(chǎng)中，其電阻會(huì)隨著磁場(chǎng)的變化而變化，這種現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)。磁敏電阻的應(yīng)用范圍比較廣，可以利用它制成磁場(chǎng)探測(cè)儀、位移和角速度檢測(cè)器、安培計(jì)及磁敏交流放大器等。磁敏二極管是PN結(jié)型磁電轉(zhuǎn)換元件，在磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化下電流也發(fā)生變化，具有輸出信號(hào)大、靈敏度高、工作電流小和體積小等特點(diǎn)，因此適合磁場(chǎng)、轉(zhuǎn)速、探傷等方面的檢測(cè)和控制。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類磁敏三極管與磁敏二極管一樣，是PN結(jié)型磁電轉(zhuǎn)換元件。磁敏三極管在正、反向磁場(chǎng)作用下，其集電極電流出現(xiàn)明顯的變化，這樣就可以利用磁敏三極管來測(cè)量弱磁場(chǎng)、電流、轉(zhuǎn)速、位移等物理量。磁敏三極管的應(yīng)用領(lǐng)域與磁敏二極管相似，主要應(yīng)用于測(cè)量磁場(chǎng)、大電流、磁力探傷、接近開關(guān)、程序控制、位置控制、轉(zhuǎn)速測(cè)量和各種工業(yè)工程自動(dòng)控制等技術(shù)領(lǐng)域。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類壓電式傳感器5.壓電效應(yīng)是指某些介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向施加力使之變形時(shí)，其內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；外力去掉后又恢復(fù)不帶電狀態(tài)的現(xiàn)象。壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)制成的，當(dāng)被測(cè)量物因?yàn)槭芰Χa(chǎn)生變化時(shí)，傳感器能夠產(chǎn)生靜電電荷或電壓變化。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類大多數(shù)晶體都具有壓電效應(yīng)，其中石英晶體是性能比較好的材料，它被廣泛應(yīng)用于電子信息產(chǎn)業(yè)的各領(lǐng)域，如家電、無線電通信等。壓電式力敏傳感器是利用壓電元件直接實(shí)現(xiàn)力電轉(zhuǎn)換的傳感器，在拉力、壓力測(cè)量時(shí)，通常較多采用雙片或多片石英晶片做壓電元件，其特點(diǎn)是剛度大、測(cè)量范圍寬、線性好。壓電式力傳感器按照測(cè)力狀態(tài)可分為單向、雙向和三向傳感器，它們的結(jié)構(gòu)基本一致，都是通過彈性膜、盒等收集壓力并轉(zhuǎn)換成力，再傳遞給壓電元件。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類壓電式加速度傳感器又稱為壓電加速度計(jì)。它是利用某些物質(zhì)（如石英晶體）的壓電效應(yīng)，在加速度計(jì)受振動(dòng)力作用時(shí)，加在壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測(cè)物的振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí)，力的變化與被測(cè)加速度成正比。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類光纖傳感器6.光纖傳感器一般由光源、光導(dǎo)纖維、光傳感器元件、光調(diào)制機(jī)構(gòu)和信號(hào)處理器等部分組成，其工作原理是：光源發(fā)出的光經(jīng)光導(dǎo)纖維進(jìn)入光傳感元件，而在光傳感元件中受到周圍環(huán)境場(chǎng)的影響而發(fā)生變化的光再進(jìn)入光調(diào)制機(jī)構(gòu)，由其將傳感元件測(cè)量檢測(cè)的參數(shù)調(diào)制成幅度、相位、偏振等信息，這一過程稱為光電轉(zhuǎn)換過程，最后利用微處理器如頻譜儀等進(jìn)行信號(hào)處理。光纖傳感器具有強(qiáng)抗干擾性，所以應(yīng)用范圍很廣，尤其適用于惡劣環(huán)境，具有很大的市場(chǎng)需求，如石油化工系統(tǒng)、礦井、大型電廠等需要檢測(cè)氧氣、碳?xì)浠衔?、一氧化碳等氣體的場(chǎng)所。采用傳統(tǒng)的傳感器不但達(dá)不到要求的精度，而且易引起安全事故，光纖氣敏傳感器則可以安全有效地實(shí)現(xiàn)上述檢測(cè)。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類這種分類方法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)傳感器的工作原理比較清楚，類別少，有利于傳感器專業(yè)工作者對(duì)傳感器的深入研究分析；缺點(diǎn)是不便于使用者根據(jù)用途選用。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類其他分類方法三、傳感器按輸出量分類有模擬式、數(shù)字式傳感器；按工作效應(yīng)分類有物理傳感器、化學(xué)傳感器、生物傳感器等；按能量關(guān)系分類有能量轉(zhuǎn)化型、能量控制型傳感器等。無論是哪一種分類方法，對(duì)于傳感器來說，都有一些基本要求，具體表現(xiàn)為：學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類（1）足夠的容量。傳感器的工作范圍或量程需要足夠大，且具有一定的過載能力。（2）靈敏度高，精度適當(dāng)。輸出信號(hào)與被測(cè)信號(hào)呈確定的關(guān)系，通常為線性關(guān)系，并且比值要盡量大；同時(shí)，傳感器的靜態(tài)響應(yīng)與動(dòng)態(tài)響應(yīng)的準(zhǔn)確度能滿足要求。（3）響應(yīng)速度快，工作穩(wěn)定，可靠性好。（4）使用性和適應(yīng)性強(qiáng)。體積小，質(zhì)量輕，動(dòng)作能量小，對(duì)被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)影響??；內(nèi)部噪聲小且不易受外界干擾的影響；其輸出力求采用通用或標(biāo)準(zhǔn)形式，以便與系統(tǒng)對(duì)接。（5）使用經(jīng)濟(jì)。成本低，壽命長(zhǎng)，便于使用、維修和校準(zhǔn)。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類本書介紹的傳感器主要是按被測(cè)物理量分類，針對(duì)測(cè)量任務(wù)組織章節(jié)編寫的，適當(dāng)加以工作原理的分析，重點(diǎn)講述各種傳感器的用途，側(cè)重培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)能力，使讀者學(xué)會(huì)應(yīng)用傳感器，并進(jìn)一步開發(fā)利用新型傳感器。學(xué)習(xí)單元二傳感器的分類思考與練習(xí)問題傳感器的分類方法主要有哪幾種？各有什么優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？思考：學(xué)習(xí)單元三傳感器的命名、代號(hào)和圖形符號(hào)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《傳感器命名法及代碼》（GB/T7666—2005）規(guī)定了傳感器的命名方法及圖形符號(hào)，并將其作為統(tǒng)一傳感器命名及圖形符號(hào)的依據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)適用于傳感器的生產(chǎn)、科學(xué)研究、教學(xué)及其他相關(guān)領(lǐng)域。學(xué)習(xí)單元三傳感器的命名、代號(hào)和圖形符號(hào)傳感器的命名一、根據(jù)GB/T7666—2005的規(guī)定，傳感器的全稱應(yīng)由“主題詞+四級(jí)修飾語”組成，即主題詞——傳感器；一級(jí)修飾語——被測(cè)量，包括修飾被測(cè)量的定語；二級(jí)修飾語——轉(zhuǎn)換原理，一般可后綴以“式”字；三級(jí)修飾語——特征描述，指必須強(qiáng)調(diào)的傳感器結(jié)構(gòu)、性能、材料特征、敏感元件及其他必要的性能特征，一般可后綴以“型”字；四級(jí)修飾語——主要技術(shù)指標(biāo)（如量程、精度、靈敏度等）。學(xué)習(xí)單元三傳感器的命名、代號(hào)和圖形符號(hào)傳感器的代號(hào)二、d——序號(hào)。c——轉(zhuǎn)換原理；b——被測(cè)量；a——主稱（傳感器）；根據(jù)GB/T7666—2005的規(guī)定，傳感器的代號(hào)應(yīng)包括以下四部分：學(xué)習(xí)單元三傳感器的命名、代號(hào)和圖形符號(hào)傳感器產(chǎn)品代號(hào)的編制格式如圖1－4所示。在被測(cè)量、轉(zhuǎn)換原理和序號(hào)三部分代號(hào)之間須用連字符“－”連接。圖1－4傳感器產(chǎn)品代號(hào)的編制格式學(xué)習(xí)單元三傳感器的命名、代號(hào)和圖形符號(hào)例如：學(xué)習(xí)單元三傳感器的命名、代號(hào)和圖形符號(hào)傳感器的圖形符號(hào)三、圖形符號(hào)通常在圖樣或技術(shù)文件中用來表示一個(gè)設(shè)備或概念的圖形、標(biāo)記或字符。由于它能象征性或形象化地標(biāo)記信息，因此可以越過語言障礙，直接地表達(dá)設(shè)計(jì)者的思想和意圖，在實(shí)際中應(yīng)用廣泛。傳感器的圖形符號(hào)是電氣圖用圖形符號(hào)的一個(gè)組成部分。學(xué)習(xí)單元三傳感器的命名、代號(hào)和圖形符號(hào)1994年2月1日國(guó)家批準(zhǔn)實(shí)施的《傳感器圖用圖形符號(hào)》（GB/T14479—1993）是與國(guó)際接軌的。按照此規(guī)定，傳感器的圖形符號(hào)由符號(hào)要素正方形和等邊三角形組成，如圖1－5所示。其中，正方形表示轉(zhuǎn)換元件，等邊三角形表示敏感元件。圖1－5傳感器的圖形符號(hào)學(xué)習(xí)單元三傳感器的命名、代號(hào)和圖形符號(hào)圖1－6所示是幾種典型傳感器的圖形符號(hào)。圖1－6幾種典型傳感器的圖形符號(hào)學(xué)習(xí)單元三傳感器的命名、代號(hào)和圖形符號(hào)GB/T14479—1993給出了43種常用傳感器的圖形符號(hào)示例。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)于采用新型或特殊轉(zhuǎn)換原理或檢測(cè)技術(shù)的傳感器，亦可參照標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定自行繪制，但必須經(jīng)主管部門認(rèn)可。學(xué)習(xí)單元三傳感器的命名、代號(hào)和圖形符號(hào)思考與練習(xí)問題傳感器的圖形符號(hào)由哪幾部分組成?思考：學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性傳感器測(cè)量靜態(tài)量表現(xiàn)為靜態(tài)特性，測(cè)量動(dòng)態(tài)量表現(xiàn)為動(dòng)態(tài)特性。為了降低或消除傳感器在測(cè)控系統(tǒng)中的誤差，傳感器需要具有良好的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性，才能準(zhǔn)確地感知和轉(zhuǎn)換信號(hào)或能量。學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性傳感器的靜態(tài)特性一、靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有的相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)的輸入量和輸出量都和時(shí)間無關(guān)，如熱電阻的阻值隨溫度變化特性，它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量（如溫度）作為橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量（如阻值）作為縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有線性度、靈敏度、重復(fù)性、遲滯和分辨力等。下面具體介紹幾種傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)。學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性線性度1.線性度是傳感器輸出量與輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線偏離直線的程度，又稱非線性誤差。通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是一條曲線而非直線。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線，線性度（非線性誤差）就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性擬合直線（見圖1-7）的選取有多種方法，如將零輸入和滿量程輸出點(diǎn)相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，稱為最小二乘法擬合直線。顯然，選取的擬合直線不同，所得的線性度值也不同。選擇擬合直線應(yīng)保證獲得盡量小的非線性誤差，并考慮使用與計(jì)算方便。圖1-7擬合直線學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性靈敏度2.靈敏度是傳感器在穩(wěn)態(tài)下輸出增量與輸入增量的比值。對(duì)于線性傳感器，其靈敏度就是它的靜態(tài)特性的斜率；非線性傳感器的靈敏度是一個(gè)隨工作點(diǎn)而變的變量，用S表示靈敏度，如圖1-8所示。圖1-8靈敏度學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性重復(fù)性3.重復(fù)性是傳感器在輸入量按同一方向做全量程多次測(cè)試時(shí)，所得特性曲線不一致性的程度。如圖1-9所示，正行程的最大重復(fù)性偏差為ΔRmax1，反行程的最大重復(fù)性偏差為ΔRmax2。圖1-9重復(fù)性學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性多次重復(fù)測(cè)試的曲線越重合，說明重復(fù)性越好，誤差也小。重復(fù)性的好壞是與許多隨機(jī)因素有關(guān)的。傳感器輸出特性的不重復(fù)性主要是由傳感器機(jī)械部分的磨損、間隙、松動(dòng)，部件的內(nèi)摩擦、積塵，電路元件老化、工作點(diǎn)漂移等原因?qū)е碌摹W(xué)習(xí)單元四傳感器的特性遲滯4.遲滯是指?jìng)鞲衅髟谡蛐谐蹋ㄝ斎肓吭龃螅┖头聪蛐谐蹋ㄝ斎肓繙p?。┢陂g，輸出-輸入特性曲線不一致的程度，如圖1-10所示，圖中用ΔHmax表示最大遲滯偏差。圖1-10遲滯特性學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是傳感器機(jī)械部分存在不可避免的缺陷，如軸承摩擦、間隙、緊固件松動(dòng)、材料內(nèi)摩擦、積塵等。遲滯特性一般由實(shí)驗(yàn)方法確定。學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性分辨力5.傳感器的分辨力是在規(guī)定測(cè)量范圍內(nèi)所能檢測(cè)的輸入量的最小變化量，有時(shí)也用該值相對(duì)滿量程輸入值的百分?jǐn)?shù)表示。學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性穩(wěn)定性6.穩(wěn)定性有短期穩(wěn)定性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性之分。傳感器常用長(zhǎng)期穩(wěn)定性，它是指在室溫條件下，經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間間隔，如一天、一月或一年，傳感器的輸出與起始標(biāo)定時(shí)的輸出之間的差異。學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性漂移7.傳感器的漂移是指在外界的干擾下，輸出量發(fā)生與輸入量無關(guān)的、不需要的變化。漂移量的大小也是衡量傳感器穩(wěn)定性的重要性能指標(biāo)。傳感器的漂移有時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)測(cè)量或控制系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。漂移包括零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移等，零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移又可分為時(shí)間漂移和溫度漂移。時(shí)間漂移是指在規(guī)定的條件下，零點(diǎn)或靈敏度隨時(shí)間的緩慢變化；溫度漂移是環(huán)境溫度變化引起的零點(diǎn)或靈敏度的變化。學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性傳感器的動(dòng)態(tài)特性二、傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指輸入量隨時(shí)間變化時(shí)傳感器的響應(yīng)特性。由于傳感器存在慣性滯后，當(dāng)被測(cè)量隨時(shí)間變化時(shí)，傳感器的輸出往往來不及達(dá)到平衡狀態(tài)，即處于動(dòng)態(tài)過渡過程之中，因此傳感器的輸出量表征為時(shí)間函數(shù)關(guān)系。在動(dòng)態(tài)（快速變化）的輸入信號(hào)情況下，要求傳感器能迅速準(zhǔn)確地響應(yīng)和再現(xiàn)被測(cè)信號(hào)的變化。由于傳感器及系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性取決于傳感器及系統(tǒng)本身及輸入信號(hào)的形式，因此工程上常用單位階躍函數(shù)和正弦函數(shù)等作為“標(biāo)準(zhǔn)”輸入信號(hào)，對(duì)傳感器及系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，據(jù)此確立傳感器及檢測(cè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的指標(biāo)。最常用的是通過幾種特殊的輸入時(shí)間函數(shù)，如階躍函數(shù)和正弦函數(shù)來研究其響應(yīng)特性，稱為階躍響應(yīng)法和頻率響應(yīng)法。學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性階躍響應(yīng)特性1.給傳感器輸入一個(gè)單位階躍函數(shù)信號(hào)：學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性其輸出特性稱為階躍響應(yīng)特性，如圖1-11所示。由圖可衡量階躍響應(yīng)的幾項(xiàng)常見指標(biāo)。圖1-11傳感器的階躍響應(yīng)特性學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性（1）上升時(shí)間tr。傳感器輸出值由穩(wěn)態(tài)值的10%上升到90%所需的時(shí)間。（2）響應(yīng)時(shí)間ts。輸出值達(dá)到允許誤差范圍±Δ%所經(jīng)歷的時(shí)間。（3）超調(diào)量α。輸出值第一次超過穩(wěn)態(tài)值的峰高，即α=ymax-yc，常用α/yc×100%表示。上升時(shí)間tr、響應(yīng)時(shí)間ts表征系統(tǒng)的響應(yīng)速度性能，超調(diào)量α則表征傳感器的穩(wěn)定性能。通過這兩個(gè)方面可以比較完整地描述傳感器的動(dòng)態(tài)特性。學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性頻率響應(yīng)特性2.由控制理論可知，在初始條件為零時(shí)，傳感器及系統(tǒng)輸出的傅里葉變換和輸入的傅里葉變換之比，即為傳感器及系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。將各種頻率不同而幅值相等的正弦信號(hào)輸入傳感器，其輸出正弦信號(hào)的幅值、相位與頻率之間的關(guān)系，稱為頻率響應(yīng)特性。幅頻特性即輸出與輸入的幅值比，相頻特性即輸出與輸入的相角差。由于相頻特性與幅頻特性之間有一定的內(nèi)在關(guān)系，因此在表示傳感器的頻響特性及頻域性能指標(biāo)時(shí)主要用幅頻特性。學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性圖1-12所示為典型的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。工程上通常將±3dB所對(duì)應(yīng)的頻率范圍稱為頻響范圍，又稱通頻帶。對(duì)于傳感器，則常根據(jù)所需測(cè)量精度來確定正負(fù)分貝數(shù)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍，稱為工作頻帶。圖1-12典型的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線學(xué)習(xí)單元四傳感器的特性思考與練習(xí)問題1什么是傳感器的靜態(tài)特性？它由哪些技術(shù)指標(biāo)描述?思考：

問題2什么是傳感器的動(dòng)態(tài)特性？其分析方法有哪幾種？思考：學(xué)習(xí)單元五傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)任何一種傳感器在裝配完成后都必須按設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行全面嚴(yán)格的性能鑒定。使用一段時(shí)間后（中國(guó)計(jì)量法規(guī)定一般為一年）或經(jīng)過修理，也必須對(duì)主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)試驗(yàn)，以確保傳感器的主要性能指標(biāo)達(dá)到要求。學(xué)習(xí)單元五傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)標(biāo)定與校準(zhǔn)的方法一、傳感器標(biāo)定就是利用精度高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)器具對(duì)傳感器進(jìn)行定度的過程，從而確定傳感器輸出量和輸入量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)也確定不同使用條件下的誤差關(guān)系。傳感器校準(zhǔn)是指?jìng)鞲衅黜毝ㄆ跈z測(cè)其基本性能參數(shù)，判定是否可繼續(xù)使用，若能繼續(xù)使用，則應(yīng)對(duì)其有變化的主要指標(biāo)（如靈敏度）進(jìn)行數(shù)據(jù)修正，確保傳感器測(cè)量精確度的過程。校準(zhǔn)與標(biāo)定的內(nèi)容是基本相同的，下面對(duì)標(biāo)定進(jìn)行介紹。學(xué)習(xí)單元五傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)工程測(cè)試中傳感器的標(biāo)定，應(yīng)在與其使用條件相似的環(huán)境狀態(tài)下進(jìn)行，并將傳感器所配用的濾波器、放大器及電纜等和傳感器連接后一起標(biāo)定，標(biāo)定時(shí)應(yīng)按照傳感器規(guī)定的安裝條件進(jìn)行安裝。傳感器標(biāo)定系統(tǒng)一般由被測(cè)物理量的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生器，被測(cè)物理量的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)，待標(biāo)定傳感器所配接的信號(hào)調(diào)節(jié)器和顯示、記錄器等組成。學(xué)習(xí)單元五傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)靜態(tài)標(biāo)定二、輸入已知標(biāo)準(zhǔn)非電量，測(cè)出傳感器的輸出，給出標(biāo)定曲線、標(biāo)定方程和標(biāo)定常數(shù)，計(jì)算靈敏度、線性度、滯差、重復(fù)性等傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)的過程稱為靜態(tài)標(biāo)定。傳感器的靜態(tài)標(biāo)定設(shè)備有力標(biāo)定設(shè)備（如測(cè)力砝碼、拉壓式測(cè)力計(jì)）、壓力標(biāo)定設(shè)備（如活塞式壓力計(jì)、水銀壓力計(jì)、麥?zhǔn)险婵沼?jì)）、位移標(biāo)定設(shè)備（如量塊、直尺等）、溫度標(biāo)定設(shè)備（如鉑電阻溫度計(jì)、鉑銠鉑熱電偶、基準(zhǔn)光電高溫比較儀）等。學(xué)習(xí)單元五傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)對(duì)標(biāo)定設(shè)備的要求是：具有足夠的精度，至少應(yīng)比被標(biāo)定的傳感器及其系統(tǒng)高一個(gè)精度等級(jí)，并且符合國(guó)家計(jì)量量值傳遞的規(guī)定，或經(jīng)計(jì)量部門檢定合格；量程范圍應(yīng)與被標(biāo)定的傳感器量程相適應(yīng)；性能穩(wěn)定可靠；使用方便，能適用多種環(huán)境。學(xué)習(xí)單元五傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)例如，應(yīng)變式測(cè)力傳感器靜態(tài)標(biāo)定設(shè)備系統(tǒng)框圖如圖1－13所示。測(cè)力機(jī)用來產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)力，高精度穩(wěn)壓電源經(jīng)精密電阻箱衰減后向傳感器提供穩(wěn)定的電源電壓，其值由數(shù)字電壓表讀取，傳感器的輸出由高精度數(shù)字電壓表讀出。圖1－13應(yīng)變式測(cè)力傳感器靜態(tài)標(biāo)定設(shè)備系統(tǒng)框圖學(xué)習(xí)單元五傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)動(dòng)態(tài)標(biāo)定三、動(dòng)態(tài)標(biāo)定用于確定傳感器的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，它是指通過確定其線性工作范圍（用同一頻率不同幅值的正弦信號(hào)輸入傳感器，測(cè)量其輸出）、頻率響應(yīng)函數(shù)、幅頻特性和相頻特性曲線、階躍響應(yīng)曲線來確定傳感器的頻率響應(yīng)范圍、幅值誤差和相位誤差、時(shí)間常數(shù)、阻尼比、固有頻率等。傳感器種類繁多，動(dòng)態(tài)標(biāo)定方法各異。標(biāo)定中常用的動(dòng)態(tài)激勵(lì)設(shè)備有激振器（如電磁振動(dòng)臺(tái)、低頻回轉(zhuǎn)臺(tái)、機(jī)械振動(dòng)臺(tái)等）、激波管、周期與非周期函數(shù)壓力發(fā)生器等。其中，激振器可用于加速度、速度、位移、力、壓力傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定。學(xué)習(xí)單元五傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)思考與練習(xí)問題傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)是如何定義的？為什么要進(jìn)行標(biāo)定和校準(zhǔn)？思考：學(xué)習(xí)單元六改善傳感器性能的主要技術(shù)途徑傳感器的性能指標(biāo)包括很多方面，要使某一傳感器的各項(xiàng)指標(biāo)都優(yōu)良，不僅設(shè)計(jì)制造困難，而且在實(shí)用上也沒有必要。因此,應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求與可能，在保證主要性能指標(biāo)的前提下，放寬對(duì)次要性能指標(biāo)的要求，從而提高性能價(jià)格比。在設(shè)計(jì)、使用傳感器時(shí)采用以下一些技術(shù)措施可改善傳感器性能：學(xué)習(xí)單元六改善傳感器性能的主要技術(shù)途徑穩(wěn)定性技術(shù)1.傳感器作為長(zhǎng)期測(cè)量或反復(fù)使用的元件，其穩(wěn)定性尤為重要，甚至超過精度指標(biāo)。因?yàn)楹笳咧灰勒`差的規(guī)律就可進(jìn)行補(bǔ)償或修正，前者則不然。造成傳感器不穩(wěn)定的原因是隨時(shí)間推移或環(huán)境條件變化，構(gòu)成傳感器的各種材料與元器件性能發(fā)生變化。為提高傳感器性能的穩(wěn)定性，應(yīng)對(duì)材料、元器件或傳感器整體進(jìn)行穩(wěn)定性處理，如結(jié)構(gòu)材料的時(shí)效處理，永磁材料的時(shí)間老化、溫度老化，電氣元件的老化、篩選等。在測(cè)量要求較高的情況下，傳感器的附加調(diào)整元件、電路的關(guān)鍵器件也要進(jìn)行老化、篩選。學(xué)習(xí)單元六改善傳感器性能的主要技術(shù)途徑抗干擾技術(shù)2.傳感器可看成一個(gè)復(fù)雜的輸入系統(tǒng)，輸入信號(hào)除有被測(cè)量外，還有外界干擾因素。為減小測(cè)量誤差，應(yīng)設(shè)法削弱或消除外界干擾因素對(duì)傳感器的影響，方法有以下兩種:（1）減少影響傳感器靈敏度的因素，如采用補(bǔ)償、差動(dòng)全橋等措施。（2）降低干擾因素對(duì)傳感器的實(shí)際作用的功率，如采用屏蔽、隔離措施等。學(xué)習(xí)單元六改善傳感器性能的主要技術(shù)途徑補(bǔ)償校正技術(shù)3.當(dāng)傳感器或檢測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差的變化規(guī)律過于復(fù)雜，采取一定的技術(shù)措施后仍難滿足要求，或者可滿足要求，但經(jīng)濟(jì)上不合算或技術(shù)過于復(fù)雜而無現(xiàn)實(shí)意義時(shí)，可找出誤差的方向和數(shù)值，采用修正曲線方法加以補(bǔ)償或校正。學(xué)習(xí)單元六改善傳感器性能的主要技術(shù)途徑合理選擇傳感器材料、結(jié)構(gòu)與參數(shù)4.選用傳感器時(shí)，應(yīng)根據(jù)要求，合理選擇傳感器的基本參數(shù)、環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)使用條件選擇合適的種類及結(jié)構(gòu)和材質(zhì)等。學(xué)習(xí)單元六改善傳感器性能的主要技術(shù)途徑思考與練習(xí)問題改善傳感器性能的主要技術(shù)途徑有哪些？思考：學(xué)習(xí)單元六改善傳感器性能的主要技術(shù)途徑課堂體驗(yàn)基本內(nèi)容找出日常生活中的傳感器，并說說它們的類別和作用。本環(huán)節(jié)由教師組織學(xué)生進(jìn)行，教師和學(xué)生一起討論日常生活中用到的傳感器，學(xué)生根據(jù)前面所學(xué)知識(shí)對(duì)傳感器采集的信息進(jìn)行分析，并對(duì)傳感器進(jìn)行分類，如電阻式、電容式、電感式、光電式、熱電式、壓電式、磁電式等。學(xué)習(xí)單元七傳感器的發(fā)展趨勢(shì)傳感器作為人類認(rèn)識(shí)和感知世界的一種工具，其發(fā)展歷史相當(dāng)久遠(yuǎn)，可以說它是伴隨著人類文明的進(jìn)程而發(fā)展起來的。傳感器技術(shù)的發(fā)展程度，影響、決定著人類認(rèn)識(shí)世界的程度與能力。學(xué)習(xí)單元七傳感器的發(fā)展趨勢(shì)隨著科學(xué)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，傳感器技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人們?nèi)粘Ｉ钪姓加性絹碓街匾牡匚弧Ｈ藗儗?duì)傳感器的種類、性能等方面的要求越來越高，這也進(jìn)一步促進(jìn)了傳感器技術(shù)的快速發(fā)展。許多國(guó)家都把傳感器技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。美國(guó)曾把20世紀(jì)80年代看成傳感器技術(shù)時(shí)代，并將其列為20世紀(jì)90年代22項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一；日本把傳感器技術(shù)列為20世紀(jì)80年代十大技術(shù)之首。從20世紀(jì)80年代中后期開始，我國(guó)也把傳感器技術(shù)列為國(guó)家優(yōu)先發(fā)展的重要技術(shù)之一。傳感器技術(shù)是一項(xiàng)與現(xiàn)代技術(shù)密切相關(guān)的尖端技術(shù)，近年來發(fā)展很快，其主要特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：學(xué)習(xí)單元七傳感器的發(fā)展趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)利用新現(xiàn)象、新效應(yīng)1.利用物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)和生物效應(yīng)是各種傳感器工作的基本原理，所以發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象與新效應(yīng)是發(fā)展傳感器技術(shù)的重要工作，是研制新型傳感器的理論基礎(chǔ)，其意義極為深遠(yuǎn)。例如，日本夏普公司利用超導(dǎo)技術(shù)研制成功高溫超導(dǎo)磁性傳感器，是傳感器技術(shù)的重大突破，其靈敏度之高，僅次于超導(dǎo)量子干涉器件。但它的制造工藝遠(yuǎn)比超導(dǎo)量子干涉器件簡(jiǎn)單，可用于磁成像技術(shù)，具有廣泛的推廣價(jià)值。學(xué)習(xí)單元七傳感器的發(fā)展趨勢(shì)開發(fā)新材料2.傳感器材料是傳感器技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著材料科學(xué)的快速發(fā)展，人們可根據(jù)實(shí)際需要控制傳感器材料的某些成分或含量，從而設(shè)計(jì)制造出用于各種傳感器的新的功能材料。例如，用高分子聚合物薄膜制成溫度傳感器，用光導(dǎo)纖維制成壓力、流量、溫度、位移等多種傳感器，用陶瓷制成壓力傳感器，用半導(dǎo)體氧化物制成各種氣體傳感器等。這些新材料的應(yīng)用，極大地提高了各類傳感器的性能，促進(jìn)了傳感器技術(shù)的發(fā)展。學(xué)習(xí)單元七傳感器的發(fā)展趨勢(shì)采用高新技術(shù)3.隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、高密封技術(shù)、特種加工技術(shù)、集成技術(shù)、薄膜技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、納米技術(shù)、激光技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)、生物技術(shù)等高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳感器技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)更為廣闊的發(fā)展空間。高新技術(shù)成果的采用，成為傳感器技術(shù)發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)和強(qiáng)大推動(dòng)力。因此，傳感器的高科技化，不但是傳感器技術(shù)的主要特征，而且是新世紀(jì)傳感器及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。學(xué)習(xí)單元七傳感器的發(fā)展趨勢(shì)拓展應(yīng)用領(lǐng)域4.目前，檢測(cè)技術(shù)正在向宏觀世界和微觀世界的縱深發(fā)展?？臻g技術(shù)、海洋開發(fā)、環(huán)境保護(hù)及地震預(yù)測(cè)等都要求檢測(cè)技術(shù)滿足開發(fā)、研究宏觀世界的要求，而細(xì)胞生物學(xué)、遺傳工程、光合作用、醫(yī)學(xué)及微加工技術(shù)等又希望檢測(cè)技術(shù)跟上研究微觀世界的步伐。因此，科學(xué)的發(fā)展對(duì)當(dāng)前傳感器技術(shù)的研究、開發(fā)提出了許多新的要求，其中重要的一點(diǎn)就是要拓寬應(yīng)用領(lǐng)域和檢測(cè)范圍，不斷突破參數(shù)測(cè)量的極限。通過這些應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)和研究，不但可以提高傳感器的應(yīng)用性能，而且可以促進(jìn)其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，甚至?xí)Q生一些新學(xué)科。學(xué)習(xí)單元七傳感器的發(fā)展趨勢(shì)提高傳感器的性能5.檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，必然要求傳感器的性能不斷提高。例如，對(duì)于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的壓力測(cè)量，希望測(cè)量精度高于0.1%；對(duì)于超精密機(jī)械加工的在線測(cè)量，要求誤差小于0.1μm等。因此需要人們研制出更多性能優(yōu)異的各類傳感器。對(duì)傳感器而言，其主要性能指標(biāo)包括檢測(cè)精度、線性度、靈敏度和穩(wěn)定性等。其中，檢測(cè)精度是最重要的性能指標(biāo)。在20世紀(jì)30年代至40年代，其檢測(cè)精度一般為百分之幾到千分之幾。近年來，隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，其檢測(cè)精度提高很快，有些被測(cè)量的檢測(cè)精度可達(dá)萬分之幾，甚至百萬分之幾。學(xué)習(xí)單元七傳感器的發(fā)展趨勢(shì)傳感器的微型化與低功耗6.目前，各種測(cè)控儀器設(shè)備的功能越來越強(qiáng)大，同時(shí)各個(gè)部件的體積卻越來越小，這就要求傳感器自身的體積也要小型化、微型化，現(xiàn)在一些微型傳感器的敏感元件采用光刻、腐蝕、沉積等微機(jī)械加工工藝制作而成，尺寸可以達(dá)到微米級(jí)。此外，由于傳感器工作時(shí)大多離不開電源，在野外或遠(yuǎn)離電網(wǎng)的地方，往往是用電池或太陽能等供電，因此，開發(fā)微功耗的傳感器及無源傳感器就具有重要的實(shí)際意義，這樣不僅可以節(jié)省能源，也可以提高系統(tǒng)的工作壽命。學(xué)習(xí)單元七傳感器的發(fā)展趨勢(shì)傳感器的集成化與多功能化7.所謂傳感器的集成化，是指將信息提取、放大、變換、傳輸及信息處理和存儲(chǔ)等功能都制作在同一基片上，實(shí)現(xiàn)一體化。與一般傳感器相比，它具有體積小、反應(yīng)快、抗干擾、穩(wěn)定性好及成本低等優(yōu)點(diǎn)。傳感器的多功能化是與集成化相對(duì)應(yīng)的一個(gè)概念，是指?jìng)鞲衅髂芨兄c轉(zhuǎn)換兩種以上不同的物理量。例如，使用特殊的陶瓷材料把溫度和濕度敏感元件集成在一起，制成溫濕度傳感器；將檢測(cè)幾種不同氣體的敏感元件用厚膜制造工藝制作在同一基片上，制成檢測(cè)氧、氨、乙醇、乙烯等氣體的多功能傳感器等。學(xué)習(xí)單元七傳感器的發(fā)展趨勢(shì)傳感器的智能化與數(shù)字化8.利用計(jì)算機(jī)及微處理技術(shù)使傳感器智能化是20世紀(jì)80年代以來傳感器技術(shù)的一大飛躍。智能傳感器是一種帶有微處理器的傳感器，與一般傳感器相比它不僅具有信息提取、轉(zhuǎn)換等功能，而且具有數(shù)據(jù)處理、雙向通信、信息記憶存儲(chǔ)、自動(dòng)補(bǔ)償及數(shù)字輸出等功能。學(xué)習(xí)單元七傳感器的發(fā)展趨勢(shì)隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能和信息處理技術(shù)（如多傳感器信息融合技術(shù)、模糊理論等）的進(jìn)一步發(fā)展，智能傳感器將具有更高級(jí)的分析、決策及自學(xué)功能，可完成更復(fù)雜的檢測(cè)任務(wù)。此外，目前傳感器的功能已突破傳統(tǒng)的界限，其輸出不再是單一的模擬信號(hào)，而是經(jīng)過微處理器處理過的數(shù)字信號(hào)，有的甚至帶有控制功能，這就是所謂的數(shù)字傳感器。數(shù)字傳感器的特點(diǎn)：一是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出，提高了傳感器的抗干擾能力，特別適用于電磁干擾強(qiáng)、信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)的工作現(xiàn)場(chǎng)；二是可通過軟件對(duì)傳感器進(jìn)行線性修正及性能補(bǔ)償，減少了系統(tǒng)誤差；三是一致性與互換性好?？梢灶A(yù)見，隨著計(jì)算機(jī)和微處理技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化、數(shù)字化傳感器一定會(huì)迎來更為廣闊的發(fā)展前景。學(xué)習(xí)單元七傳感器的發(fā)展趨勢(shì)傳感器的網(wǎng)絡(luò)化9.傳感器的網(wǎng)絡(luò)化是傳感器領(lǐng)域近些年發(fā)展起來的一項(xiàng)新興技術(shù)，它利用TCP/IP協(xié)議，使現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)就近通過網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)上有通信能力的節(jié)點(diǎn)直接進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)發(fā)布和共享。由于傳感器自動(dòng)化、智能化水平的提高，多臺(tái)傳感器聯(lián)網(wǎng)已推廣應(yīng)用，虛擬儀器、三維多媒體等新技術(shù)已開始實(shí)用化。傳感器網(wǎng)絡(luò)化的目標(biāo)就是采用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，同時(shí)采用模塊化結(jié)構(gòu)將傳感器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)信息交流和技術(shù)維護(hù)。學(xué)習(xí)單元七傳感器的發(fā)展趨勢(shì)思考與練習(xí)問題傳感器的發(fā)展趨勢(shì)是什么？思考：Thankyou!傳感器與檢測(cè)技術(shù)項(xiàng)目教程學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器學(xué)習(xí)單元二熱電偶傳感器學(xué)習(xí)單元三集成溫度傳感器學(xué)習(xí)單元四溫度傳感器應(yīng)用實(shí)例模塊二溫度傳感器模塊二溫度傳感器模塊導(dǎo)讀從人體溫度、環(huán)境氣溫到工業(yè)爐溫，從空間、海洋到家用電器，各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域都離不開測(cè)溫和控溫。溫度是與人類的生活、工作息息相關(guān)的物理量，也是各門學(xué)科與工程研究設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到和必須精確測(cè)量的物理量。因此，測(cè)溫技術(shù)是傳感技術(shù)中應(yīng)用范圍最廣的技術(shù)之一。溫度傳感器是指能感受溫度并將其轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。溫度傳感器按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶。模塊二溫度傳感器溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是物體內(nèi)部分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志，是工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中最普遍、最重要的熱工參數(shù)之一。物體的很多物理現(xiàn)象和化學(xué)性質(zhì)都與溫度有關(guān)，在很多生產(chǎn)過程中，溫度都直接影響著生產(chǎn)的安全、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、能源的使用情況等，因而對(duì)溫度的檢測(cè)及檢測(cè)的準(zhǔn)確性提出了更高的要求。模塊二溫度傳感器為了定量地描述溫度，引入溫標(biāo)的概念。溫標(biāo)是衡量物體溫度的標(biāo)準(zhǔn)尺度，是溫度的數(shù)值表示方法，它給出了溫度數(shù)值化的一套規(guī)則和方法，同時(shí)明確了溫度的測(cè)量單位。溫標(biāo)就是以數(shù)值表示溫度的標(biāo)尺，它應(yīng)具有通用性、準(zhǔn)確性和再現(xiàn)性，在不同地區(qū)或不同場(chǎng)合測(cè)量相同的溫度應(yīng)具有相同的數(shù)值。溫標(biāo)的種類很多，目前國(guó)際上常用的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)和國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)。模塊二溫度傳感器攝氏溫標(biāo)是根據(jù)液體（水銀）受熱后體積膨脹的性質(zhì)建立起來的。攝氏溫標(biāo)的單位符號(hào)為℃，變量符號(hào)為t，它規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰熔點(diǎn)為0℃，水沸點(diǎn)為100℃。華氏溫標(biāo)也是根據(jù)液體（水銀）受熱后體積膨脹的性質(zhì)建立起來的，其單位符號(hào)為℉，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰熔點(diǎn)為32℉，水沸點(diǎn)為212℉。熱力學(xué)溫標(biāo)又稱開氏溫標(biāo)，是國(guó)際統(tǒng)一的基本溫標(biāo)，單位符號(hào)為K，變量符號(hào)為T。熱力學(xué)溫標(biāo)有一個(gè)絕對(duì)零度，它規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對(duì)零度，因此它又稱為絕對(duì)溫標(biāo)。由于熱力學(xué)溫標(biāo)是理論溫標(biāo)，因而無法付諸實(shí)用。為此，需要建立一種緊密接近熱力學(xué)溫標(biāo)的簡(jiǎn)單溫標(biāo)，即國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)。國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)是用來復(fù)現(xiàn)熱力學(xué)溫標(biāo)的，其單位符號(hào)也為K（開爾文）。模塊二溫度傳感器攝氏溫標(biāo)與國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)的換算關(guān)系為t（℃）=T（K）-273.15溫度的檢測(cè)方法按照感溫元件是否與被測(cè)對(duì)象接觸，可分為接觸式與非接觸式兩大類。接觸式測(cè)溫就是使溫度敏感元件與被測(cè)對(duì)象相接觸，使其進(jìn)行充分的熱交換，當(dāng)熱交換平衡時(shí)，溫度敏感元件與被測(cè)對(duì)象的溫度相等，測(cè)溫傳感器的輸出大小即反映了被測(cè)溫度的高低。模塊二溫度傳感器常用的接觸式測(cè)溫傳感器有熱膨脹式溫度傳感器（見圖2－1）、雙金屬溫度計(jì)（見圖2－2）、熱電阻、熱電偶、集成溫度傳感器等。圖2－1熱膨脹式溫度傳感器圖2－2雙金屬溫度計(jì)模塊二溫度傳感器接觸式測(cè)溫傳感器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，測(cè)量精度高，穩(wěn)定性好，價(jià)格低；缺點(diǎn)是有較大的滯后現(xiàn)象（測(cè)溫時(shí)要進(jìn)行充分的熱交換），不方便對(duì)運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行溫度測(cè)量，被測(cè)對(duì)象的溫場(chǎng)易受傳感器的影響，測(cè)溫范圍比較小。非接觸式測(cè)溫就是利用被測(cè)對(duì)象的熱輻射能量隨其溫度的變化而變化的原理，通過測(cè)量一定距離處被測(cè)物體發(fā)出的熱輻射強(qiáng)度來確定被測(cè)對(duì)象的溫度。模塊二溫度傳感器常見的非接觸式測(cè)溫傳感器有紅外輻射傳感器（見圖2－3）、光高溫計(jì)（見圖2－4）等。圖2－3紅外輻射傳感器圖2－4光高溫計(jì)模塊二溫度傳感器非接觸式測(cè)溫傳感器的優(yōu)點(diǎn)是不存在測(cè)量滯后和溫度范圍的限制，可測(cè)高溫、腐蝕、有毒、運(yùn)動(dòng)物體及固體、液體表面的溫度，不影響被測(cè)溫度；缺點(diǎn)是受被測(cè)對(duì)象熱輻射率的影響，測(cè)量精度低，使用中測(cè)量距離和中間介質(zhì)時(shí)對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響。本模塊將重點(diǎn)介紹熱電阻、熱電偶和集成溫度傳感器。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器，它是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加的特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的。其主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高、性能穩(wěn)定，因此應(yīng)用廣泛。本學(xué)習(xí)單元主要是讓學(xué)生掌握熱電阻的基本工作原理和應(yīng)用方法。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器金屬熱電阻一、熱電阻大都由純金屬材料制成。金屬熱電阻常用的感溫材料種類較多，最常用的是鉑絲。目前，工業(yè)測(cè)量用的金屬熱電阻材料有純金屬材質(zhì)的鉑（Pt）、銅（Cu）、鎳（Ni）和鎢（W）等，以及合金材質(zhì)的銠鐵及鉑鈷等，如圖2－5所示。圖2-5金屬熱電阻學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器金屬熱電阻隨溫度變化的曲線如圖2-6所示。圖2-6金屬熱電阻隨溫度變化的曲線學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器工作原理1.熱電阻通常是把電阻信號(hào)通過引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或其他儀表上。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器主要類型2.（1）普通型熱電阻。從熱電阻的測(cè)溫原理可知，被測(cè)溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測(cè)量的。因此，熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測(cè)量帶來影響。（2）鎧裝熱電阻。鎧裝熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料和不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：體積小，測(cè)量滯后??；機(jī)械性能好，耐振，抗沖擊；能彎曲，便于安裝；使用壽命長(zhǎng)；等等。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器（3）端面熱電阻。端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向熱電阻相比，能更準(zhǔn)確和快速地反映被測(cè)端面的實(shí)際溫度，適用于測(cè)量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。（4）隔爆型熱電阻。隔爆型熱電阻使用特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)引起爆炸。它可用于具有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的溫度測(cè)量。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器標(biāo)準(zhǔn)熱電阻——鉑電阻3.如圖2-7和圖2-8所示，鉑電阻的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變,其使用測(cè)溫范圍為-200~+850℃，分度號(hào)為Pt100和Pt10。它們?cè)?℃時(shí)的阻值分別是100Ω和10Ω。其阻值會(huì)隨著溫度上升勻速增長(zhǎng)。圖2-7Pt100薄膜鉑電阻圖2-8Pt10鉑電阻學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器常見的Pt100感溫元件有陶瓷元件、玻璃元件和云母元件，它們是由鉑絲分別繞在陶瓷骨架、玻璃骨架和云母骨架上再經(jīng)過復(fù)雜的工藝加工而成的。云母鉑電阻示意圖如圖2-9所示。圖2-9云母鉑電阻示意圖學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器Pt100傳感器是利用鉑電阻的阻值隨溫度變化而變化、并成一定函數(shù)關(guān)系的特性進(jìn)行測(cè)溫的，其溫度阻值的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：（1）當(dāng)溫度為-200~0℃時(shí)，鉑電阻的阻值為Rt=100［1+At+Bt2+Ct3（t-100）］

（2-1）（2）當(dāng)溫度為0~850℃時(shí)，鉑電阻的阻值為Rt=100（1+At+Bt2）

（2-2）式中，系數(shù)A=3.96874×10-3/℃；B=-5.874×10-7/℃2；C=-4.22×10-12/℃4。鉑電阻應(yīng)用范圍很廣，可用于醫(yī)療、電機(jī)、工業(yè)、溫度計(jì)算、衛(wèi)星、氣象、阻值計(jì)算等高精溫度設(shè)備上。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器標(biāo)準(zhǔn)熱電阻——銅電阻4.銅電阻的使用測(cè)溫范圍為-40~140℃，分度號(hào)為Cu50和Cu100，它們?cè)?℃時(shí)的阻值分別為50Ω和100Ω。銅熱電阻線性好、價(jià)格低，但電阻率低，因而體積大，熱響應(yīng)慢，而且銅電阻容易氧化，因此測(cè)溫范圍小。銅電阻的阻值和溫度之間的關(guān)系可以表示為Rt=R0（1+αt）式中，R0為銅電阻在0℃時(shí)的阻值；α為銅電阻的電阻溫度系數(shù)，α=（4.25~4.28）×10-3/℃。

工業(yè)上常用銅電阻的R0值可以通過對(duì)應(yīng)的分度表查得。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器標(biāo)準(zhǔn)熱電阻的分度表5.標(biāo)準(zhǔn)熱電阻的分度表是以列表的方式表示溫度與熱電阻阻值之間的關(guān)系。與標(biāo)準(zhǔn)熱電阻對(duì)應(yīng)的分度表有四個(gè)，即Pt100和Pt10、Cu50和Cu100。分度表是由標(biāo)準(zhǔn)熱電阻數(shù)學(xué)模型計(jì)算得出的，在相鄰數(shù)據(jù)之間可采用線性內(nèi)插法求出中間值。鉑電阻Pt100的分度表見表2-1。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器半導(dǎo)體熱敏電阻二、熱敏電阻是敏感元件的一類，按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻。其典型特點(diǎn)是對(duì)溫度敏感，不同溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。正溫度系數(shù)熱敏電阻在溫度越高時(shí)電阻值越大，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻在溫度越高時(shí)電阻值越低，它們同屬于半導(dǎo)體器件。熱敏電阻是開發(fā)早、種類多、發(fā)展較成熟的敏感元器件。熱敏電阻采用半導(dǎo)體材料制成，大多為負(fù)溫度系數(shù)，即阻值隨溫度增加而降低。溫度變化會(huì)造成較大的阻值改變，因此它是最靈敏的溫度傳感器。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器但熱敏電阻的線性度極差，并且與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。熱敏電阻體積非常小，對(duì)溫度變化的響應(yīng)也快。常用熱敏電阻如圖2-10所示。圖2-10常用熱敏電阻學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器熱敏電阻的主要特點(diǎn)1.熱敏電阻的優(yōu)點(diǎn)如下：（1）靈敏度較高，其電阻溫度系數(shù)要比金屬大10~100倍以上。（2）工作溫度范圍寬，常溫器件適用于-55~+315℃，高溫器件適用溫度高于315℃（目前最高可達(dá)到2000℃）。（3）體積小，能夠測(cè)量其他溫度計(jì)無法測(cè)量的空隙、腔體及生物體內(nèi)血管的溫度。（4）使用方便，電阻值可在0.1~100kΩ任意選擇。（5）易加工成復(fù)雜的形狀，可大批量生產(chǎn)。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器熱敏電阻的缺點(diǎn)如下：（1）阻值與溫度的關(guān)系非線性嚴(yán)重。（2）元件的一致性差，互換性差。（3）元件易老化，穩(wěn)定性較差。（4）除特殊高溫?zé)崦綦娮柰?，絕大多數(shù)熱敏電阻僅適合0~150℃，使用時(shí)必須注意。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器正溫度系數(shù)熱敏電阻2.正溫度系數(shù)（positivetemperaturecoefficient，PTC）熱敏電阻（見圖2-11）的阻值隨溫度上升而增大。圖2-11PTC熱敏電阻學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻可專門用作恒定溫度傳感器。該材料是以BaTiO3、SrTiO3或PbTiO3為主要成分的燒結(jié)體，其中摻入微量的Nb、Ta、Bi等的氧化物進(jìn)行原子價(jià)控制而使之半導(dǎo)體化，常將這種半導(dǎo)體化的BaTiO3等材料簡(jiǎn)稱為半導(dǎo)（體）瓷；同時(shí)，還添加增大其正電阻溫度系數(shù)的Mn、Fe、Cu、Cr的氧化物和添加物，采用陶瓷工藝成形、高溫?zé)Y(jié)而使鈦酸鉑等及其固溶體半導(dǎo)化，從而得到正特性的熱敏電阻材料。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器實(shí)驗(yàn)表明，在工作溫度范圍內(nèi)，PTC熱敏電阻的電阻溫度特性可近似用實(shí)驗(yàn)公式表示為

Rt=R0exp［Bp（T-T0）］式中，Rt、R0表示溫度為T、T0時(shí)熱敏電阻的阻值；Bp為該種材料的材料常數(shù)?？梢酝ㄟ^計(jì)算，將測(cè)得的電阻值轉(zhuǎn)化為溫度值。PTC熱敏電阻于1950年出現(xiàn)，1954年出現(xiàn)了以BaTiO3為主要材料的PTC熱敏電阻。PTC熱敏電阻在工業(yè)上可用作溫度的測(cè)量與控制，也用于汽車某部位的溫度檢測(cè)與調(diào)節(jié)，還大量用于民用設(shè)備，如控制瞬間開水器的水溫、空調(diào)器與冷庫(kù)的溫度，以及用于對(duì)加熱器、電機(jī)、變壓器、大功率晶體管等電器的加熱和過熱保護(hù)方面的應(yīng)用。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器PTC熱敏電阻除用作加熱元件外，還能起到“開關(guān)”的作用，稱之為熱敏開關(guān)。電流通過元件后引起溫度升高，即發(fā)熱體的溫度上升，當(dāng)超過居里點(diǎn)后，電阻增加，從而限制電流增加，于是電流的下降導(dǎo)致元件溫度降低，電阻值的減小又使電路電流增加，元件溫度升高，周而復(fù)始，因此具有使溫度保持在特定范圍的功能，起開關(guān)作用。利用這種阻溫特性做成加熱源，作為加熱元件應(yīng)用的有暖風(fēng)器、電烙鐵、烘衣柜、空調(diào)等，還可對(duì)電器起到過熱保護(hù)作用。高分子PTC熱敏電阻用于過流保護(hù)，又經(jīng)常被稱為自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器當(dāng)電路正常工作時(shí)，熱敏電阻溫度與室溫相近、電阻很小，串聯(lián)在電路中不會(huì)阻礙電流通過；而當(dāng)電路因故障而出現(xiàn)過電流時(shí)，熱敏電阻由于發(fā)熱功率增加，導(dǎo)致溫度上升，當(dāng)溫度超過開關(guān)溫度時(shí)，電阻驟增，回路中的電流迅速減小到安全值。熱敏電阻動(dòng)作后，電路中電流有了大幅度的降低。由于高分子PTC熱敏電阻的可設(shè)計(jì)性好，可通過改變自身的開關(guān)溫度來調(diào)節(jié)其對(duì)溫度的敏感程度，因而可同時(shí)起到過溫保護(hù)和過流保護(hù)兩種作用。例如，KT161700DL型熱敏電阻由于動(dòng)作溫度很低，因而適用于鋰離子電池和鎳氫電池的過流及過熱保護(hù)。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻3.負(fù)溫度系數(shù)（negativetemperaturecoefficient，NTC）熱敏電阻（見圖2-12）的阻值隨溫度上升而減小。利用錳、銅、硅、鈷、鐵、鎳、鋅等兩種或兩種以上的金屬氧化物進(jìn)行充分混合、成形、燒結(jié)等工藝制成的半導(dǎo)體陶瓷，可制成NTC熱敏電阻。圖2-12NTC熱敏電阻學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器其電阻率和材料常數(shù)隨材料成分比例、燒結(jié)氣氛、燒結(jié)溫度和結(jié)構(gòu)狀態(tài)不同而變化?，F(xiàn)在還出現(xiàn)了以碳化硅、硒化錫、氮化鉭等為代表的非氧化物系NTC熱敏電阻材料。NTC熱敏半導(dǎo)瓷大多是尖晶石結(jié)構(gòu)或其他結(jié)構(gòu)的氧化物陶瓷，具有負(fù)溫度系數(shù)，電阻值與溫度的關(guān)系可近似表示為Rt=R0exp［Bn（1/T-1/T0）］式中，Rt、R0分別為溫度為T、T0時(shí)的電阻值；Bn為材料常數(shù)。陶瓷晶粒本身由于溫度變化而使電阻率發(fā)生變化，這是由半導(dǎo)體的特性決定的。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器臨界溫度系數(shù)熱敏電阻4.如圖2-13所示，臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（criticaltemperatureresistor，CTR）具有負(fù)電阻突變特性，在某一溫度下，電阻值隨溫度的增加急劇減小，具有很大的負(fù)溫度系數(shù)。這是不同雜質(zhì)的摻入使氧化釩的晶格間隔不同造成的。CTR能夠作為控溫報(bào)警等應(yīng)用。圖2-13CTR學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器溫度特性5.如前所述，熱敏電阻按溫度特性可分為正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻、負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻和臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（CTR）三類，其電阻和溫度的變化關(guān)系曲線

（溫度特性曲線）如圖2-14所示。圖2-14熱敏電阻的溫度特性曲線1—負(fù)溫度系數(shù)；2—正溫度系數(shù)；3—臨界溫度系數(shù)學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器其他應(yīng)用6.熱敏電阻也可作為電子線路元件，用于儀表線路溫度補(bǔ)償和溫差電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)?。利用NTC熱敏電阻的自熱特性可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制，構(gòu)成RC振蕩器穩(wěn)幅電路、延遲電路和保護(hù)電路。在自熱溫度遠(yuǎn)大于環(huán)境溫度時(shí)，阻值還與環(huán)境的散熱條件有關(guān)，因此在流速計(jì)、流量計(jì)、氣體分析儀、熱導(dǎo)分析中常利用熱敏電阻制成專用的檢測(cè)元件。PTC熱敏電阻主要用于電氣設(shè)備的過熱保護(hù)，無觸點(diǎn)繼電器，恒溫、自動(dòng)增益控制，電機(jī)起動(dòng)，時(shí)間延遲，彩色電視自動(dòng)消磁，火災(zāi)報(bào)警和溫度補(bǔ)償?shù)确矫?。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器思考與練習(xí)問題1求鉑電阻Pt100在50℃時(shí)的電阻值，并用查分度表的方法驗(yàn)證。思考：?jiǎn)栴}2常見的熱敏電阻有哪幾種？其主要應(yīng)用在哪些方面？思考：學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器課堂體驗(yàn)鉑電阻1.（1）將鉑電阻Pt100固定在面包板上。（2）用萬用表測(cè)量鉑電阻的阻值變化，查看室溫下的阻值。用手指接觸鉑電阻，查看阻值變化情況。（3）記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過分度表查到對(duì)應(yīng)的溫度值。（4）利用鉑電阻Pt100的溫度公式計(jì)算溫度值，與查表結(jié)果進(jìn)行比較。（5）將測(cè)量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，使用Excel軟件做出阻值和溫度特性統(tǒng)計(jì)曲線，認(rèn)識(shí)鉑電阻的Rt特性曲線。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器熱敏電阻2.（1）將熱敏電阻固定在面包板上。（2）用萬用表測(cè)量熱敏電阻的阻值變化，查看室溫下的阻值。用手指接觸熱敏電阻，查看阻值變化情況。（3）記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過分度表查到對(duì)應(yīng)的溫度值。（4）利用熱敏電阻的溫度公式計(jì)算溫度值，與查表結(jié)果進(jìn)行比較。（5）將測(cè)量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，使用Excel軟件做出阻值和溫度特性統(tǒng)計(jì)曲線，認(rèn)識(shí)熱敏電阻的Rt特性曲線。（6）比較鉑電阻和熱敏電阻在測(cè)量溫度時(shí)的異同。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器拓展知識(shí)利用鉑電阻Pt100或熱敏電阻測(cè)溫，使用LabVIEW軟件和相應(yīng)的硬件設(shè)計(jì)一個(gè)溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。（1）硬件選擇。NIcDAQ-9174和信號(hào)調(diào)理卡，或使用NIELVISⅡ和LECT-1302實(shí)驗(yàn)電路板。（2）軟件選擇。LabVIEW軟件。系統(tǒng)采用間接方式進(jìn)行溫度檢測(cè)，連接硬件后，將鉑電阻接入恒流源，利用硬件采集卡測(cè)量鉑電阻Pt100或熱敏電阻兩端的電壓，即當(dāng)實(shí)際的溫度值超過所設(shè)定的上下限值時(shí)，進(jìn)行報(bào)警并點(diǎn)亮LED燈，同時(shí)將溫度值直接輸入到波形圖表中進(jìn)行顯示。學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器（3）前面板設(shè)計(jì)?；贚abVIEW的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前面板如圖2-15所示。圖2-15基于LabVIEW的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前面板學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器（4）程序框圖設(shè)計(jì)?；贚abVIEW的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的程序框圖如圖2-16所示。圖2-16基于LabVIEW的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的程序框圖學(xué)習(xí)單元一熱電阻傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，可以通過LabVIEW軟件打包的功能生成可執(zhí)行程序，在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行安裝程序，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。學(xué)習(xí)單元二熱電偶傳感器熱電偶是工業(yè)上常用的溫度檢測(cè)組件之一，它是一種將溫度量轉(zhuǎn)換為電動(dòng)勢(shì)大小的熱電式傳感器，具有測(cè)溫范圍寬、測(cè)量精度高、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且動(dòng)態(tài)響應(yīng)較好，可直接輸出電信號(hào)，快速測(cè)量，遠(yuǎn)距離傳輸，便于集中檢測(cè)、調(diào)節(jié)和控制的特點(diǎn)，因此在冶金、機(jī)械和化工等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。本學(xué)習(xí)單元主要是讓學(xué)生掌握熱電偶的基本工作原理和應(yīng)用方法。學(xué)習(xí)單元二熱電偶傳感器熱電偶測(cè)溫原理一、熱電偶的測(cè)溫原理基于熱電效應(yīng)。將兩種不同的導(dǎo)體A和B組成閉合回路，若兩端節(jié)點(diǎn)處的溫度不同（分別為T0和T），則回路中將產(chǎn)生電流，相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)稱為熱電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)物理現(xiàn)象稱為熱電動(dòng)勢(shì)效應(yīng)，簡(jiǎn)稱熱電效應(yīng)。熱電效應(yīng)是1821年由德國(guó)人塞貝克發(fā)現(xiàn)的，因此又稱塞貝克效應(yīng)。構(gòu)成這種熱電變換的元件稱為熱電偶（見圖2-17），導(dǎo)體A和B稱為熱電極，通常把兩熱電極的一個(gè)節(jié)點(diǎn)固定焊接，用于對(duì)被測(cè)介質(zhì)進(jìn)行溫度測(cè)量，這一節(jié)點(diǎn)稱為測(cè)量端或工作端，俗稱熱端；兩熱電極的另一節(jié)點(diǎn)處通常保持為某一恒定溫度或室溫，被稱為基準(zhǔn)點(diǎn)或參考端，俗稱冷端。冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會(huì)指示出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)。學(xué)習(xí)單元二熱電偶傳感器圖2-17熱電偶根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系，制成熱電偶分度表。分度表是自由端溫度在0℃時(shí)的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。學(xué)習(xí)單元二熱電偶傳感器熱電偶實(shí)際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢(shì)測(cè)量溫度。對(duì)于熱電偶的熱電勢(shì)，應(yīng)注意如下幾個(gè)問題：（1）熱電偶的熱電勢(shì)是熱電偶工作端的兩端溫度函數(shù)的差。（2）當(dāng)熱電偶的材料均勻時(shí)，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)的大小與熱電偶的長(zhǎng)度和直徑無關(guān)，只與熱電偶材料的成分和兩端的溫差有關(guān)。學(xué)習(xí)單元二熱電偶傳感器（3）當(dāng)熱電偶的兩個(gè)熱電偶絲材料成分確定后，熱電偶熱電勢(shì)的大小只與熱電偶的溫度差有關(guān)；若熱電偶冷端的溫度保持一定，熱電偶的熱電勢(shì)僅是工作端溫度的單值函數(shù)。熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)由兩種導(dǎo)體的接觸電動(dòng)勢(shì)和同一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)組成。接觸電動(dòng)勢(shì)是由于兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同，而在接觸處形成的電動(dòng)勢(shì)，接觸電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值取決于兩種不同導(dǎo)體的材料特性和接觸點(diǎn)的溫度。兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的接觸電動(dòng)勢(shì)eAB(T)和eAB（T0）可表示為

學(xué)習(xí)單元二熱電偶傳感器式中，NA、NB是材料自由電子密度；Q0是電子電荷量，為1.6×10-19C；K是玻爾茲曼常數(shù)，為1.38×10-23J/K。溫差電動(dòng)勢(shì)是在同一導(dǎo)體中，由于兩端溫度不同而使導(dǎo)體內(nèi)高溫端的自由電子向低溫端擴(kuò)散形成的電動(dòng)勢(shì)。高溫端的電子能量要比低溫端的電子能量大，從高溫端跑到低溫端的電子數(shù)比從低溫端跑到高溫端的要多，結(jié)果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(fù)電，在導(dǎo)體兩端便形成溫差電動(dòng)勢(shì)。溫差電動(dòng)勢(shì)大小可表示為學(xué)習(xí)單元二熱電偶傳感器熱電偶回路如圖2-18所示。圖2-18熱電偶回路學(xué)習(xí)單元二熱電偶傳感器熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)為其中，接觸電動(dòng)勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于溫差電動(dòng)勢(shì)，因此可以把溫差電動(dòng)勢(shì)忽略。故有綜上所述，可以得出以下結(jié)論：熱電偶熱電動(dòng)勢(shì)的大小，只與組成熱電偶的材料和兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度有關(guān)，而與熱電偶的形狀和尺寸無關(guān)。對(duì)于已選定的熱電偶，當(dāng)參考端溫度T0恒定時(shí)，eAB(T0)=c（常數(shù)），則總的熱電動(dòng)勢(shì)就只與溫度T成單值函數(shù)關(guān)系，即

eAB(T,T0)=eAB(T)＋eB(T,T0)－eAB(T0)－eA(T,T0)eAB(T,T0)=eAB(T)－c=f(T)學(xué)習(xí)單元二熱電偶傳感器均質(zhì)導(dǎo)體定律1.熱電回路的基本定律二、由同一種導(dǎo)體組成的閉合回路，無論節(jié)點(diǎn)的溫度如何，均不產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，這是因?yàn)橥环N導(dǎo)體不產(chǎn)生接觸電動(dòng)勢(shì)，溫差電動(dòng)勢(shì)也相抵消，所以總的熱電動(dòng)勢(shì)為零。學(xué)習(xí)單元二熱電偶傳感器中間導(dǎo)體定律2.在熱電偶回路中接入中間導(dǎo)體（第三種導(dǎo)體），只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同，熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)就不變。熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)測(cè)量必須有連接導(dǎo)線和儀表，若把連接導(dǎo)線和儀表看成第三種導(dǎo)體，只要它們的兩端溫度相同，就不影響總熱電動(dòng)勢(shì)。在實(shí)際測(cè)溫系統(tǒng)中，常采用熱端焊接、冷端開路的形式，由冷端連接導(dǎo)線和顯示儀表構(gòu)成。學(xué)習(xí)單元二熱電偶傳感器中間溫度定律3.熱電偶回路兩節(jié)點(diǎn)（溫度為T、T0）間的熱電動(dòng)勢(shì)，等于熱電偶在溫度為T、Ta時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)與在溫度為Ta、T0時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和，其中Ta為中間溫度。eAB(T,T0)=eAB(T,Ta)+eAB(Ta,T0)在實(shí)際熱電偶測(cè)溫回路中，利用中間溫度定律，可對(duì)參考端溫度不為0℃的熱電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行修正。學(xué)習(xí)單元二熱電偶傳感器標(biāo)準(zhǔn)電極定律4.工作端和自由端溫度為T、T0時(shí)，用導(dǎo)體AB組成熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)等于AC熱電偶和CB熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)之代數(shù)和。eAB(T,T0)=eAC(T,T0)+eCB(T,T0)利用標(biāo)準(zhǔn)電極定律可以方便地根據(jù)幾個(gè)熱電極與標(biāo)準(zhǔn)電極組成熱電偶時(shí)所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)，求出這些熱電極彼此任意組合時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)，而不需要逐個(gè)進(jìn)行測(cè)定。學(xué)習(xí)單元二熱電偶傳感器熱電偶的外形結(jié)構(gòu)和種類特性三、熱