《工程測(cè)試技術(shù)》課件PPT,工程測(cè)試技術(shù),工程,測(cè)試,技術(shù),課件,PPT 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院1工程測(cè)試技術(shù)華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院22第三章、傳感器原理及應(yīng)用第三章、傳感器原理及應(yīng)用本章學(xué)習(xí)要求：本章學(xué)習(xí)要求：1.了解傳感器的分類了解傳感器的分類2.掌握常用傳感器測(cè)量原理掌握常用傳感器測(cè)量原理3.了解傳感器測(cè)量電路了解傳感器測(cè)量電路4.了解傳感器應(yīng)用了解傳感器應(yīng)用工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院33第三章、傳感器原理及應(yīng)用第三章、傳感器原理及應(yīng)用測(cè)試技術(shù)是研究客觀事物變化規(guī)律的方法（手段），測(cè)試技術(shù)是研究客觀事物變化規(guī)律的方法（手段），是從客觀事物中攝取有關(guān)信息的認(rèn)識(shí)過(guò)程。是從客觀事物中攝取有關(guān)信息的認(rèn)識(shí)過(guò)程。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院44典型的信息處理過(guò)程典型的信息處理過(guò)程 信息信息 信息獲取信息獲取 信號(hào)分析信號(hào)分析 信號(hào)處理信號(hào)處理 對(duì)象對(duì)象 （靜態(tài)）（靜態(tài)）（動(dòng)態(tài)）（動(dòng)態(tài)）信號(hào)源傳感器信號(hào)分析中間變換記錄第三章、傳感器原理及應(yīng)用第三章、傳感器原理及應(yīng)用華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院55第三章、傳感器原理及應(yīng)用第三章、傳感器原理及應(yīng)用美國(guó)美國(guó)Arecibo305米射電望遠(yuǎn)鏡米射電望遠(yuǎn)鏡探索宇宙和太空：射電望遠(yuǎn)鏡探索宇宙和太空：射電望遠(yuǎn)鏡射電望遠(yuǎn)鏡是主要接收天體射電波段輻射的望遠(yuǎn)鏡。射電望遠(yuǎn)鏡是主要接收天體射電波段輻射的望遠(yuǎn)鏡。與傳統(tǒng)的天文望遠(yuǎn)鏡不同，射電望遠(yuǎn)鏡不用眼睛去看，而是用耳朵與傳統(tǒng)的天文望遠(yuǎn)鏡不同，射電望遠(yuǎn)鏡不用眼睛去看，而是用耳朵去傾聽(tīng)，即傾聽(tīng)宇宙中發(fā)出的電磁波。去傾聽(tīng)，即傾聽(tīng)宇宙中發(fā)出的電磁波。英國(guó)人賴爾英國(guó)人賴爾(Ryle)獲獲1974年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)：發(fā)明應(yīng)用合成孔徑射電天年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)：發(fā)明應(yīng)用合成孔徑射電天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行射電天體物理學(xué)的開(kāi)創(chuàng)性研究。文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行射電天體物理學(xué)的開(kāi)創(chuàng)性研究。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院66根據(jù)量子力學(xué)原理，由于電子的隧道效應(yīng)，金屬中的電子并不完全局限于金屬表面之內(nèi)，電子云密度并不是在表面邊界處突變?yōu)榱?。在金屬表面以外，電子云密度呈指?shù)衰減，衰減長(zhǎng)度約為1nm。STM可以直接觀測(cè)到材料表面的單個(gè)原子和原子在表面上的三維結(jié)構(gòu)圖像；其水平和垂直分辨率可以分別達(dá)到0.04nm和0.01nm。STM可以在觀測(cè)材料表面原子結(jié)構(gòu)的同時(shí)得到材料表面的掃描隧道譜，可以研究材料表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)和電子狀態(tài)。探索微觀原子世界：掃描隧道顯微鏡探索微觀原子世界：掃描隧道顯微鏡STM第三章、傳感器原理及應(yīng)用第三章、傳感器原理及應(yīng)用德國(guó)人比尼格德國(guó)人比尼格(GerdBinnig)和瑞士人羅雷爾和瑞士人羅雷爾(HeinrichRohrer)獲獲1986年年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)：設(shè)計(jì)第一臺(tái)掃描隧道電子顯微鏡。度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)：設(shè)計(jì)第一臺(tái)掃描隧道電子顯微鏡。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院77STM:SomeApplicationsMicrotopographyandnanotopographyOneturnmarkonadiamond-turnedAlsubstrateSurfaceScienceSi(100)surfaceManipulationofAtomsIronatomsareplacedonCu(111)surface第三章、傳感器原理及應(yīng)用第三章、傳感器原理及應(yīng)用華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院88身邊的測(cè)試技術(shù)：汽車傳感器普通家用轎車上大約安裝幾十到近百只傳感器。豪華轎車上的傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只。第三章、傳感器原理及應(yīng)用第三章、傳感器原理及應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)溫度傳感器溫度傳感器壓力傳感器壓力傳感器流量傳感器流量傳感器位置和轉(zhuǎn)速傳感器位置和轉(zhuǎn)速傳感器氣體濃度傳感器氣體濃度傳感器爆震傳感器爆震傳感器底盤(pán)和車身控制系統(tǒng)底盤(pán)和車身控制系統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院99Nanotechnology,Nanomanufacturing&NanometrologyNanotechnologyinvolvesthemanipulationofmateratthenanometerscaletocreatenanostructureswithuniqueproperties.Nanomanufacturingisanessentialbridgebetweenthediscoveriesoffundamentalnanoscienceandreal-worldnanotechnology-enabledproducts.Controllable,Predictable,Repeatable,Reliable,Scalable,andEconomical.第三章、傳感器原理及應(yīng)用第三章、傳感器原理及應(yīng)用If a product cannot be measured,it cannot be manufactured.If a product cannot be manufactured safely,it should not be manufactured.If a product cannot be measured how would you know?華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院1010第三章、傳感器原理及應(yīng)用第三章、傳感器原理及應(yīng)用3.1概述概述3.1.1傳感器定義傳感器定義傳感器是借助于檢測(cè)元件接收一種形式的信息，并傳感器是借助于檢測(cè)元件接收一種形式的信息，并按一定的規(guī)律將所獲取的信息轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝置。按一定的規(guī)律將所獲取的信息轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝置。目前，傳感器轉(zhuǎn)換后的信號(hào)大多為電信號(hào)。因而從目前，傳感器轉(zhuǎn)換后的信號(hào)大多為電信號(hào)。因而從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。號(hào)的裝置。物理量物理量電量電量華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院11113.1.2傳感器的構(gòu)成傳感器的構(gòu)成傳感器一般由傳感器一般由敏感器件敏感器件與與輔助器件輔助器件組成。組成。敏感器件是傳感器的核心，它的作用是直接感受被測(cè)物理量，并對(duì)信敏感器件是傳感器的核心，它的作用是直接感受被測(cè)物理量，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出。號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出。輔助器件則是對(duì)敏感器件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大、阻抗匹配，以便于輔助器件則是對(duì)敏感器件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大、阻抗匹配，以便于后續(xù)儀表接入。后續(xù)儀表接入。3.1概述概述dV華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院12123.1.3傳感器的分類傳感器的分類3.1概述概述(1)(1)按被測(cè)物理量分類按被測(cè)物理量分類:機(jī)械量：機(jī)械量：長(zhǎng)度，厚度，位移，速度，加速度，旋轉(zhuǎn)角，長(zhǎng)度，厚度，位移，速度，加速度，旋轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)數(shù)，質(zhì)轉(zhuǎn)數(shù)，質(zhì)(重重)量，壓力量，壓力(力力)，真空度，力矩，真空度，力矩，風(fēng)速，流速，流量。風(fēng)速，流速，流量。聲聲:聲壓，噪聲。聲壓，噪聲。磁磁:磁通，磁場(chǎng)。磁通，磁場(chǎng)。溫度溫度:溫度，熱量，比熱。溫度，熱量，比熱。光：光：亮度，色彩。亮度，色彩。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院13133.1概述概述(2)(2)按工作的物理基礎(chǔ)分類按工作的物理基礎(chǔ)分類:機(jī)械式，電氣式，光學(xué)式，流體式等。機(jī)械式，電氣式，光學(xué)式，流體式等。3.1.3傳感器的分類傳感器的分類華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院14143.1概述概述(3)按信號(hào)變換特征按信號(hào)變換特征:物性型物性型:依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換.例如例如:水銀溫度計(jì)水銀溫度計(jì),壓電測(cè)力計(jì)壓電測(cè)力計(jì).結(jié)構(gòu)型結(jié)構(gòu)型:依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)變依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)變.例如例如:電容式和電感式傳感器電容式和電感式傳感器.73.1.3傳感器的分類傳感器的分類華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院15153.1概述概述(4)按敏感元件與被測(cè)對(duì)象之間的能量關(guān)系按敏感元件與被測(cè)對(duì)象之間的能量關(guān)系:能量轉(zhuǎn)換型能量轉(zhuǎn)換型:直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作.例如例如:熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì),壓電式加速度計(jì)壓電式加速度計(jì).能量控制型能量控制型:從外部供給能量并由被測(cè)量控制外部供給能量的變化從外部供給能量并由被測(cè)量控制外部供給能量的變化.例如例如:電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片.3.1.3傳感器的分類傳感器的分類華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院16163.1概述概述3.1.4常見(jiàn)的被測(cè)物理量常見(jiàn)的被測(cè)物理量機(jī)械量機(jī)械量:長(zhǎng)度長(zhǎng)度,厚度厚度,位移位移,速度速度,加速度加速度,旋轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)角,轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)數(shù),質(zhì)量質(zhì)量,重量重量,力力,壓力壓力,真空度真空度,力矩力矩,風(fēng)速風(fēng)速,流速流速,流量流量;聲聲:聲壓聲壓,噪聲噪聲.磁磁:磁通磁通,磁場(chǎng)磁場(chǎng).溫度溫度:溫度溫度,熱量熱量,比熱比熱.光：光：亮度，色彩亮度，色彩華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院17第第3章章傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)主要傳感器3.2電阻式傳感器3.2.1變阻器式變阻器式3.2.2電阻應(yīng)變式電阻應(yīng)變式3.2.3熱敏式熱敏式熱電阻，半導(dǎo)體，雙金屬片熱電阻，半導(dǎo)體，雙金屬片（熱電偶）（熱電偶）3.2.4光敏式光敏式3.2.5磁敏式磁敏式3.2.6氣敏式氣敏式3.3電容式傳感器3.4電感式傳感器3.5壓電式傳感器3.6磁電式傳感器動(dòng)圈式動(dòng)圈式磁阻式磁阻式華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院18第3章傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)3.7半導(dǎo)體傳感器（磁感應(yīng)式）霍爾元件磁阻元件3.8超聲波檢測(cè)傳感器3.9光電傳感器3.10光纖傳感器3.11CCD固態(tài)圖象傳感器3.12流量傳感器3.13生物化學(xué)傳感器3.14智能傳感器3.15其它類型傳感器3.16傳感器特性及選用原則華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院19193.2電阻式傳感器電阻式傳感器電阻式傳感器電阻式傳感器是把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種傳感器是把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種傳感器按工作的原理可分為按工作的原理可分為3.2.1變阻器式變阻器式3.2.2電阻應(yīng)變式電阻應(yīng)變式3.2.3熱敏式熱敏式熱電阻熱電阻半導(dǎo)體半導(dǎo)體雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)（熱電偶）（熱電偶）3.2.4光敏式光敏式3.2.5磁敏式磁敏式3.2.6氣敏式氣敏式第三章、傳感器原理及應(yīng)用第三章、傳感器原理及應(yīng)用華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院2020123132直線型直線型旋轉(zhuǎn)型旋轉(zhuǎn)型(1)工作原理：工作原理：隨接觸位置的改變而改變電阻值。隨接觸位置的改變而改變電阻值。第三章、傳感器原理及應(yīng)用第三章、傳感器原理及應(yīng)用3.2.1變阻器式傳感器變阻器式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院2121等效電路分析等效電路分析:Rp-總電阻;xp-變阻總長(zhǎng);RL負(fù)載電阻;x-電刷移動(dòng)量.132xxpEinEoutRxRLRp-Rx0 x100%100%Output0負(fù)載效應(yīng)負(fù)載效應(yīng)3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院2222(2)變阻器式傳感器的性能參數(shù)變阻器式傳感器的性能參數(shù)1)線性線性(或曲線的一致性或曲線的一致性);4)移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)角度范圍移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)角度范圍;2)分辨力分辨力;5)電阻溫度系數(shù)電阻溫度系數(shù);3)整個(gè)電阻值的偏差整個(gè)電阻值的偏差;6)壽命壽命;(3)變阻器式傳感器的分類變阻器式傳感器的分類變阻器按電阻元件分單圈電位器直線滑動(dòng)式電位器多圈電位器混合式電位器導(dǎo)電塑料電位器金屬陶瓷電位器線繞電位器3.2電阻式傳感器電阻式傳感器按結(jié)構(gòu)分華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院23(2)變阻器式傳感器的性能參數(shù)變阻器式傳感器的性能參數(shù):1)線性線性(或曲線的一致性或曲線的一致性);4)移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)角度范圍移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)角度范圍;2)分辨率分辨率;5)電阻溫度系數(shù)電阻溫度系數(shù);3)整個(gè)電阻值的偏差整個(gè)電阻值的偏差;6)壽命壽命;(3)變阻器式傳感器的分類變阻器式傳感器的分類3.2電阻式傳感器電阻式傳感器按按測(cè)量類型測(cè)量類型單圈電位器單圈電位器多圈電位器多圈電位器直線滑動(dòng)式電位器直線滑動(dòng)式電位器13華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院243.2電阻式傳感器電阻式傳感器按按制作方式分：制作方式分：線繞電位器線繞電位器導(dǎo)電塑料電位器導(dǎo)電塑料電位器普通塑料基底普通塑料基底導(dǎo)電導(dǎo)電材料粉材料粉14華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院25按電阻元件分：按電阻元件分：3.2電阻式傳感器電阻式傳感器按電阻元件分混合式電位器線繞電位器帶指針線帶指針線繞電位器繞電位器多圈線繞多圈線繞電位器電位器金屬陶瓷電位器屬陶瓷單圈屬陶瓷單圈型電位器型電位器導(dǎo)電塑料電位器導(dǎo)電塑料電位器導(dǎo)電塑料電位器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院26變阻器式傳感器產(chǎn)品變阻器式傳感器產(chǎn)品3.2電阻式傳感器電阻式傳感器15華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院2727(4)變阻器式傳感器的特點(diǎn)變阻器式傳感器的特點(diǎn)電阻器電阻器制作制作特點(diǎn)特點(diǎn)繞線式繞線式直徑0.012-0.1mm的鎳鉻合金的精密電阻絲繞在絕緣的薄膜銅絲或絕緣膠木板等卷芯上而制作電阻溫度系數(shù)非常好，為5-20*10-6/0C;精度,穩(wěn)定性,重復(fù)性比薄膜式好,分辨力低于薄膜式.金屬陶瓷式金屬陶瓷式電阻膠印在陶瓷基板上,并用高溫?zé)贫?分辨力高,環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)前,電阻溫度系數(shù),為200*10-6/0C左右.導(dǎo)電導(dǎo)電-塑料式塑料式將基板的樹(shù)脂與電阻墨制成一體,或?qū)㈦娮枘z涂于薄膜基片上.分辨力,壽命,高速現(xiàn)響應(yīng)特性好,電阻溫度系數(shù)為400*10-6/0C混合式混合式導(dǎo)電性樹(shù)脂涂于線繞式電阻元件上兼有繞線式和導(dǎo)電-塑料式的優(yōu)點(diǎn),電阻溫度系數(shù)為150*10-6/0C3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院2828(5)應(yīng)用應(yīng)用例例1 1 重量的自動(dòng)檢測(cè)重量的自動(dòng)檢測(cè)-配料設(shè)備配料設(shè)備重量設(shè)定原材料比較原理用彈簧將力轉(zhuǎn)換為位移;再用變阻器將位移轉(zhuǎn)換為電阻的變化3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院2929例例2 2 煤氣包儲(chǔ)量檢測(cè)煤氣包儲(chǔ)量檢測(cè)原理直接將代表煤氣包儲(chǔ)量的高度變化轉(zhuǎn)換為鋼絲的電阻變化煤氣包鋼絲特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）測(cè)量量程大；）測(cè)量量程大；（2）防爆；）防爆；（3）可靠；）可靠；（4）成本低。）成本低。3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院3030例例3 3 玩具機(jī)器人（廣州中鳴數(shù)碼玩具機(jī)器人（廣州中鳴數(shù)碼 ）原理直接將關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度變化轉(zhuǎn)換為電阻器阻值變化3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院31案例：案例：汽車動(dòng)力性檢測(cè)汽車動(dòng)力性檢測(cè)3.2電阻式傳感器電阻式傳感器181.1.最高車速最高車速amaxamax(km/h(km/h)2.2.加速能力加速能力t t（s s）3.3.最大爬坡度最大爬坡度I Imaxmax(%)(%)4.4.發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率P Pmaxmax5.5.底盤(pán)輸出最大驅(qū)動(dòng)功率底盤(pán)輸出最大驅(qū)動(dòng)功率DPmaxDPmax 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院323.2電阻式傳感器電阻式傳感器18動(dòng)手做：動(dòng)手做：用電位器、聲卡做一個(gè)開(kāi)用電位器、聲卡做一個(gè)開(kāi)門次數(shù)測(cè)量系統(tǒng)。門次數(shù)測(cè)量系統(tǒng)。參考：門磁探測(cè)器參考：門磁探測(cè)器EE1華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院33333.2.2電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器-應(yīng)變片應(yīng)變片金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值隨著它所受機(jī)械變形阻值隨著它所受機(jī)械變形(伸長(zhǎng)或縮短伸長(zhǎng)或縮短)的變化而發(fā)生變的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象。化的現(xiàn)象。3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院34341)工作原理工作原理金屬應(yīng)變片的電阻金屬應(yīng)變片的電阻R為為3.2電阻式傳感器電阻式傳感器電阻變化增量電阻變化增量dR為為電阻絲面積電阻絲面積縱向應(yīng)變縱向應(yīng)變泊松比泊松比壓阻系數(shù)壓阻系數(shù)彈性模量彈性模量E華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院35351)工作原理工作原理(1)當(dāng)當(dāng) 不變時(shí)不變時(shí)金屬應(yīng)變計(jì)金屬應(yīng)變計(jì)(2)當(dāng)當(dāng) 變化時(shí)變化時(shí)半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院36362)金屬應(yīng)變計(jì)金屬應(yīng)變計(jì)有:絲式和箔式優(yōu)點(diǎn):穩(wěn)定性和溫度特性好.缺點(diǎn):靈敏度系數(shù)小.應(yīng)變計(jì)3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院37373)半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)變靈敏度大;體積小;能制成具有一定應(yīng)變電阻的元件.缺點(diǎn)：溫度穩(wěn)定性和可重復(fù)性不如金屬應(yīng)變片。應(yīng)變計(jì)3.2電阻式傳感器電阻式傳感器簡(jiǎn)化為：簡(jiǎn)化為：華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院38383)應(yīng)變片的主要參數(shù)應(yīng)變片的主要參數(shù)1）幾何參數(shù)：表距）幾何參數(shù)：表距L和絲柵寬度和絲柵寬度b，制造廠常用，制造廠常用bL表示。表示。2）電阻值：應(yīng)變計(jì)的原始電阻值。）電阻值：應(yīng)變計(jì)的原始電阻值。3）靈敏系數(shù)：表示應(yīng)變計(jì)變換性能的重要參數(shù)。）靈敏系數(shù)：表示應(yīng)變計(jì)變換性能的重要參數(shù)。4）其它表示應(yīng)變計(jì)性能的參數(shù)（工作溫度、滯后、）其它表示應(yīng)變計(jì)性能的參數(shù)（工作溫度、滯后、蠕變、零漂以及疲勞壽命、橫向靈敏度等）。蠕變、零漂以及疲勞壽命、橫向靈敏度等）。3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院393.2電阻式傳感器電阻式傳感器4)應(yīng)變片測(cè)量電路應(yīng)變片測(cè)量電路VER1R2R3R48華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院403.2電阻式傳感器電阻式傳感器令：令：金屬絲應(yīng)變片：金屬絲應(yīng)變片：V與應(yīng)變成線形關(guān)系，可以用電橋測(cè)量電壓測(cè)量應(yīng)變與應(yīng)變成線形關(guān)系，可以用電橋測(cè)量電壓測(cè)量應(yīng)變9華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院413.2電阻式傳感器電阻式傳感器電阻應(yīng)變片的選擇、粘貼技術(shù)電阻應(yīng)變片的選擇、粘貼技術(shù)1.目測(cè)電阻應(yīng)變片有無(wú)折痕目測(cè)電阻應(yīng)變片有無(wú)折痕.斷絲等斷絲等缺陷，有缺陷的應(yīng)變片不能粘貼。缺陷，有缺陷的應(yīng)變片不能粘貼。2.用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變片電阻值大用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變片電阻值大小。同一電橋中各應(yīng)變片之間阻值小。同一電橋中各應(yīng)變片之間阻值相差不得大于相差不得大于0.5歐姆。歐姆。3.試件表面處理：貼片處置用細(xì)紗紙打磨干凈，用試件表面處理：貼片處置用細(xì)紗紙打磨干凈，用酒精棉球反復(fù)擦洗貼處，直到棉球無(wú)黑跡為止。酒精棉球反復(fù)擦洗貼處，直到棉球無(wú)黑跡為止。4.應(yīng)變片粘貼應(yīng)變片粘貼:在應(yīng)變片基底上擠一小滴在應(yīng)變片基底上擠一小滴502膠水，膠水，輕輕涂抹均勻，立即放在應(yīng)變貼片位置。輕輕涂抹均勻，立即放在應(yīng)變貼片位置。10華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院423.2電阻式傳感器電阻式傳感器5.焊線焊線:用電烙鐵將應(yīng)變片的引線焊接到導(dǎo)引線上。用電烙鐵將應(yīng)變片的引線焊接到導(dǎo)引線上。6.用兆歐表檢查應(yīng)變片與試件之間的絕緣組織，應(yīng)用兆歐表檢查應(yīng)變片與試件之間的絕緣組織，應(yīng)大于大于500M歐。歐。7.應(yīng)變片保護(hù)：用應(yīng)變片保護(hù)：用704硅橡膠覆于應(yīng)變片上，防止硅橡膠覆于應(yīng)變片上，防止受潮。受潮。11華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院433.2電阻式傳感器電阻式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用：測(cè)力電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用：測(cè)力12華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院443.2電阻式傳感器電阻式傳感器12標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院45案例：案例：橋梁固有頻率測(cè)量橋梁固有頻率測(cè)量3.2電阻式傳感器電阻式傳感器14原理在橋中設(shè)置一三角形障礙物，利用汽車礙時(shí)的沖擊對(duì)橋梁進(jìn)行激勵(lì)，再通過(guò)應(yīng)變片測(cè)量橋梁動(dòng)態(tài)變形，得到橋梁固有頻率。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院46案例：沖床生產(chǎn)記數(shù)案例：沖床生產(chǎn)記數(shù)和生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)測(cè)和生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)測(cè)3.2電阻式傳感器電阻式傳感器16華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院473.2電阻式傳感器電阻式傳感器16案例：機(jī)器人握力測(cè)量案例：機(jī)器人握力測(cè)量華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院483.2電阻式傳感器電阻式傳感器16案例：振動(dòng)式地音入侵探測(cè)器案例：振動(dòng)式地音入侵探測(cè)器適合于金庫(kù)、倉(cāng)庫(kù)、古建筑的防范，挖墻、打洞、爆適合于金庫(kù)、倉(cāng)庫(kù)、古建筑的防范，挖墻、打洞、爆破等破壞行為均可及時(shí)發(fā)現(xiàn)。破等破壞行為均可及時(shí)發(fā)現(xiàn)。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院493.2電阻式傳感器電阻式傳感器16華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院50電子稱制作電子稱制作3.2電阻式傳感器電阻式傳感器15E原理將物品重量通過(guò)懸臂梁轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)變形再通過(guò)應(yīng)變片轉(zhuǎn)化為電量輸出。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院51溫度測(cè)量物物理理現(xiàn)現(xiàn)象象體積熱膨脹體積熱膨脹電阻變化電阻變化溫差電現(xiàn)象溫差電現(xiàn)象導(dǎo)磁率變化導(dǎo)磁率變化電容變化電容變化壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)超聲波傳播速度變化超聲波傳播速度變化物質(zhì)物質(zhì)顏色顏色PN結(jié)電動(dòng)勢(shì)結(jié)電動(dòng)勢(shì)晶體管特性變化晶體管特性變化可控硅動(dòng)作特性變化可控硅動(dòng)作特性變化熱、光輻射熱、光輻射種種類類鉑測(cè)溫電阻、熱敏電阻鉑測(cè)溫電阻、熱敏電阻熱電偶熱電偶BaSrTiO3陶瓷陶瓷石英晶體振動(dòng)器石英晶體振動(dòng)器超聲波溫度計(jì)超聲波溫度計(jì)示溫涂料示溫涂料液晶液晶半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管晶體管半導(dǎo)體集成電路溫度傳感器晶體管半導(dǎo)體集成電路溫度傳感器可控硅可控硅輻射溫度傳感器輻射溫度傳感器光學(xué)高溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì)1.氣體溫度計(jì)氣體溫度計(jì)2.玻璃制水銀溫度計(jì)玻璃制水銀溫度計(jì)3.玻璃制有機(jī)液體溫度計(jì)玻璃制有機(jī)液體溫度計(jì)4.雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)5.液體壓力溫度計(jì)液體壓力溫度計(jì)6.氣體壓力溫度計(jì)氣體壓力溫度計(jì)1熱鐵氧體熱鐵氧體2Fe-Ni-Cu合金合金華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院52溫度測(cè)量*熱電偶、測(cè)溫電阻器、熱電偶、測(cè)溫電阻器、熱敏電阻熱敏電阻、感溫鐵氧體、石英晶體振動(dòng)、感溫鐵氧體、石英晶體振動(dòng)器、雙金屬溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、玻璃制溫度計(jì)、輻射傳感器、雙金屬溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、玻璃制溫度計(jì)、輻射傳感器、晶體管、二極管、半導(dǎo)體集成電路傳感器、可控硅器、晶體管、二極管、半導(dǎo)體集成電路傳感器、可控硅分類特征傳感器名稱超高溫用傳感器1500以上光學(xué)高溫計(jì)、輻射傳感器高溫用傳感器10001500光學(xué)高溫計(jì)、輻射傳感器、熱電偶中高溫用傳感器5001000光學(xué)高溫計(jì)、輻射傳感器、熱電偶中溫用傳感器0500低溫用傳感器-2500極低溫用傳感器-270-250BaSrTiO3陶瓷晶體管、熱敏電阻、熱敏電阻、壓力式玻璃溫度計(jì)見(jiàn)表下內(nèi)容見(jiàn)表下內(nèi)容*測(cè)溫范圍溫度傳感器分類華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院53熱熱電極電極A A自由端自由端(參參考端、冷端考端、冷端)測(cè)量端測(cè)量端(工作工作端、熱端）端、熱端）熱熱電極電極B BAB熱電偶傳感器1熱電偶測(cè)溫原理p發(fā)現(xiàn)：兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)發(fā)現(xiàn)：兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)-熱電效應(yīng)，即熱電動(dòng)勢(shì)。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院54熱電偶傳感器1熱電偶測(cè)溫原理熱電偶回路熱電偶回路接觸電動(dòng)勢(shì):兩種材料的自由電子密度不同溫差電動(dòng)勢(shì)：兩個(gè)接點(diǎn)的溫度不同接觸電動(dòng)勢(shì)：兩接點(diǎn)的接觸電動(dòng)勢(shì)eAB(T)和eAB（T0）為：k-k-玻耳茲曼常數(shù)；玻耳茲曼常數(shù)；t-t-接觸面的絕對(duì)溫度；接觸面的絕對(duì)溫度；e-e-單位電荷量；單位電荷量；n nA A-金屬電極金屬電極A A的自由電子密度的自由電子密度n nB B-金屬電極金屬電極B B的自由電子密度的自由電子密度華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院55熱電偶傳感器溫差電動(dòng)勢(shì)同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種電動(dòng)勢(shì)。機(jī)理：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)。-湯姆遜系數(shù)，它表示溫度為湯姆遜系數(shù)，它表示溫度為1時(shí)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)值，時(shí)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)值，它與材料的性質(zhì)有關(guān)。它與材料的性質(zhì)有關(guān)。溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)擴(kuò)散擴(kuò)散熱端熱端電子電子冷端冷端電子電子設(shè)設(shè)TTTT0 0華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院56熱電偶傳感器溫差電動(dòng)勢(shì)大小表示：eA(T,T0)，eB(T,T0)熱電偶回路中產(chǎn)生的總熱電勢(shì)忽略溫差電動(dòng)勢(shì)，熱電偶的熱電勢(shì)可表示為：eAB(T,T0)=eAB(T)eB(T,T0)eAB(T0)eA(T,T0)討論：討論：p影響因素取決于材料和接點(diǎn)溫度，與形狀、尺寸等無(wú)關(guān)；p兩熱電極相同時(shí)，總電動(dòng)勢(shì)為0；p兩接點(diǎn)溫度相同時(shí)，總電動(dòng)勢(shì)為0；p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為常數(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p可見(jiàn)：只要測(cè)出可見(jiàn)：只要測(cè)出eAB(T,T0)的大小，就能得到被測(cè)溫度的大小，就能得到被測(cè)溫度T，這就是利，這就是利用熱電偶測(cè)溫的原理。用熱電偶測(cè)溫的原理。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院57熱電偶傳感器熱電偶的分度表不同金屬組成的熱電偶，溫度與熱電動(dòng)勢(shì)之間有不同的函數(shù)關(guān)系，一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)確定，并將不同溫度下測(cè)得的結(jié)果列成表格，編制出熱電勢(shì)與溫度的對(duì)照表，即分度表。供查閱使用，每10分檔。中間值按內(nèi)插法計(jì)算。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院58熱電偶傳感器S型(鉑銠10-鉑)熱電偶分度表華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院59熱電偶傳感器2熱電偶的結(jié)構(gòu)與種類為了適應(yīng)不同生產(chǎn)對(duì)象的測(cè)溫要求和條件，熱電偶的結(jié)構(gòu)形式有：普通型熱電偶安裝螺紋安裝螺紋安裝法蘭安裝法蘭華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院60熱電偶傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院61熱電偶傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院62熱電偶傳感器鎧裝型熱電偶:由熱電偶絲、熱電偶絲、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)拉伸加工而成絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)拉伸加工而成的堅(jiān)實(shí)組合體的堅(jiān)實(shí)組合體,它可以做得很細(xì)很長(zhǎng)它可以做得很細(xì)很長(zhǎng),使用中隨需要能任使用中隨需要能任意彎曲。意彎曲。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：測(cè)溫端熱容量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快；機(jī)械強(qiáng)度高，撓性好，可安裝在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝置上。接線盒固定裝置B-B金屬導(dǎo)管絕緣材料熱電極A放大ABB華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院63熱電偶傳感器薄膜熱電偶特點(diǎn)：熱接點(diǎn)可以做得很?。╩），具有熱容量小、反應(yīng)速度快（s）等特點(diǎn)，適用于微小面積上的表面溫度以及快速變化的動(dòng)態(tài)溫度測(cè)量。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院64熱電偶傳感器熱電極材料的選取性能穩(wěn)定溫度測(cè)量范圍廣物理化學(xué)性能穩(wěn)定導(dǎo)電率要高，并且電阻溫度系數(shù)要小材料機(jī)械強(qiáng)度要高，復(fù)制性好、復(fù)制工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜熱電偶的種類工程用熱電偶材料應(yīng)滿足條件：熱電勢(shì)變化盡量大，熱電勢(shì)與溫度關(guān)系盡量接近線性關(guān)系，物理、化學(xué)性能穩(wěn)定，易加工，復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)，有良好的互換性。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)向世界各國(guó)推薦8種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶(已列入工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化文件中，具有統(tǒng)一的分度表)。我國(guó)已采用IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)熱電偶，并按標(biāo)準(zhǔn)分度表生產(chǎn)與之相配的顯示儀表。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院65熱電偶傳感器八種國(guó)際通用熱電偶：B:鉑銠30鉑銠6、R:鉑銠13鉑、S:鉑銠10鉑、K:鎳鉻鎳硅、N:鎳鉻硅鎳硅、E:鎳鉻銅鎳、J:鐵銅鎳、T:銅銅鎳；用于制造用于制造鉑鉑熱電偶熱電偶的各種的各種鉑鉑熱電偶絲熱電偶絲華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院66熱電偶傳感器分度號(hào)名稱測(cè)量溫度范圍1000C熱電勢(shì)/mVB鉑銠30鉑銠6501820C4.834R鉑銠13鉑-501768C10.506S鉑銠10鉑-501768C9.587K鎳鉻鎳鉻(鋁)-2701370C41.276E鎳鉻銅鎳(康銅)270800C?幾種常用熱電偶的測(cè)溫范圍及熱電勢(shì)幾種常用熱電偶的測(cè)溫范圍及熱電勢(shì)華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院67熱電偶名稱正熱電極負(fù)熱電極分度號(hào)測(cè)溫范圍特點(diǎn)鉑銠30鉑銠6鉑銠30鉑銠6B01700（超高溫）適用于氧化性氣氛中測(cè)溫，測(cè)溫上限高，穩(wěn)定性好。在冶金、鋼水等高溫領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。鉑銠10鉑鉑銠10純鉑S01600（超高溫）適用于氧化性、惰性氣氛中測(cè)溫，熱電性能穩(wěn)定，抗氧化性強(qiáng)，精度高，但價(jià)格貴、熱電動(dòng)勢(shì)較小。常用作標(biāo)準(zhǔn)熱電偶或用于高溫測(cè)量。鎳鉻鎳硅鎳鉻合金鎳硅K2001200（高溫）適用于氧化和中性氣氛中測(cè)溫，測(cè)溫范圍很寬、熱電動(dòng)勢(shì)與溫度關(guān)系近似線性、熱電動(dòng)勢(shì)大、價(jià)格低。穩(wěn)定性不如B、S型熱電偶，但是非貴金屬熱電偶中性能最穩(wěn)定的一種。鎳鉻康銅鎳鉻合金銅鎳合金E200900（中溫）適用于還原性或惰性氣氛中測(cè)溫，熱電動(dòng)勢(shì)較其他熱電偶大，穩(wěn)定性好，靈敏度高，價(jià)格低。鐵康銅鐵銅鎳合金J200750（中溫）適用于還原性氣氛中測(cè)溫，價(jià)格低，熱電動(dòng)勢(shì)較大，僅次于E型熱電偶。缺點(diǎn)是鐵極易氧化。銅康銅銅銅鎳合金T200350（低溫）適用于還原性氣氛中測(cè)溫，精度高，價(jià)格低。在2000可制成標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。缺點(diǎn)是銅極易氧化。熱電偶傳感器標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的主要性能和特點(diǎn)華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院68熱電偶傳感器3熱電偶基本定律中間導(dǎo)體定律：中間導(dǎo)體定律：在熱電偶測(cè)溫回路內(nèi)，接入第三種導(dǎo)體時(shí)，只要第三種導(dǎo)體的兩端溫度相同，則對(duì)回路的總熱電勢(shì)沒(méi)有影響。應(yīng)用：利用熱電偶進(jìn)行測(cè)溫，必須在回路中引入連應(yīng)用：利用熱電偶進(jìn)行測(cè)溫，必須在回路中引入連接導(dǎo)線和儀表，接入導(dǎo)線和儀表后不會(huì)影響回路中接導(dǎo)線和儀表，接入導(dǎo)線和儀表后不會(huì)影響回路中的熱電勢(shì)。的熱電勢(shì)。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院69熱電偶傳感器測(cè)量?jī)x表及引線作為第三種導(dǎo)體的熱電偶回路華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院70eAB(t,t0)=eAB(t,tc)+eAB(tc,t0)中間溫度定律中間溫度定律在熱電偶測(cè)溫回路中，tc為熱電極上某一點(diǎn)溫度，熱電偶AB在接點(diǎn)溫度為t、t0時(shí)的熱電勢(shì)eAB(t,t0)等于熱電偶AB在接點(diǎn)溫度t、tc和tc、t0時(shí)的熱電勢(shì)eAB(t,tc)和eAB(tc,t0)的代數(shù)和，即熱電偶傳感器中間溫度定律華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院71熱電偶傳感器中間溫度定律的應(yīng)用根據(jù)這個(gè)定律，可以連接與熱電偶熱電特性相近的根據(jù)這個(gè)定律，可以連接與熱電偶熱電特性相近的導(dǎo)體導(dǎo)體A和和B，將熱電偶冷端延伸到溫度恒定的地方，將熱電偶冷端延伸到溫度恒定的地方，這就為熱電偶回路中應(yīng)用補(bǔ)償導(dǎo)線提供了理論依據(jù)。這就為熱電偶回路中應(yīng)用補(bǔ)償導(dǎo)線提供了理論依據(jù)。該定律是參考端溫度計(jì)算修正法的理論依據(jù)。在實(shí)該定律是參考端溫度計(jì)算修正法的理論依據(jù)。在實(shí)際熱電偶測(cè)溫回路中際熱電偶測(cè)溫回路中,利用熱電偶這一性質(zhì)利用熱電偶這一性質(zhì),可對(duì)參可對(duì)參考端溫度不為考端溫度不為0的熱電勢(shì)進(jìn)行修正。的熱電勢(shì)進(jìn)行修正。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院72熱電偶傳感器標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)體（電極）定律標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)體定律的意義通常選用高純鉑絲作標(biāo)準(zhǔn)電極只要測(cè)得它與各種金屬組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)，則各種金屬間相互組合成熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)就可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極定律計(jì)算出來(lái)。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院73熱電偶傳感器例子：熱端為100，冷端為0時(shí)，鎳鉻合金與純鉑組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)為2.95mV，而銅與純鉑組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)為4.0mV，則鎳鉻和銅組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為：2.95(4.0)=6.95(mV)均質(zhì)導(dǎo)體定律由兩種均質(zhì)導(dǎo)體組成的熱電偶，其熱電動(dòng)勢(shì)的大小只與兩材料及兩接點(diǎn)溫度有關(guān)，與熱電偶的大小尺寸、形狀及沿電極各處的溫度分布無(wú)關(guān)。即熱電偶必須由兩種不同性質(zhì)的均質(zhì)材料構(gòu)成。意義：有助于檢驗(yàn)兩個(gè)熱電極材料成分是否相同及材料的均勻性。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院74熱電偶傳感器4熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償當(dāng)熱端溫度為t時(shí)，分度表所對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)eAB(t,0)與熱電偶實(shí)際產(chǎn)生的熱電勢(shì)eAB(t,t0)之間的關(guān)系可根據(jù)中間溫度定律得到下式：由此可見(jiàn)，eAB(t,0)是冷端溫度t0的函數(shù)，因此需要對(duì)熱電偶冷端溫度進(jìn)行處理。eAB(t,0)=eAB(t,t0)+eAB(t0，0)華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院75熱電偶傳感器a)熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶一般做得較短，一般為3502000mm。在實(shí)際測(cè)溫時(shí)，需要把熱電偶輸出的電勢(shì)信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)數(shù)十米遠(yuǎn)的控制室里的顯示儀表或控制儀表，這樣,冷端溫度t0比較穩(wěn)定。解決辦法：工程中采用一種補(bǔ)償導(dǎo)線工程中采用一種補(bǔ)償導(dǎo)線。在0100溫度范圍內(nèi)，要求補(bǔ)償導(dǎo)線和所配熱電偶具有相同的熱電特性。常用補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶類型補(bǔ)償導(dǎo)線類型補(bǔ)償導(dǎo)線正極負(fù)極鉑銠10鉑銅銅鎳合金銅銅鎳合金（鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%）鎳鉻鎳硅I型：鎳鉻鎳硅鎳鉻鎳硅鎳鉻鎳硅II型：銅康銅銅康銅鎳鉻康銅鎳鉻康銅鎳鉻康銅鐵康銅鐵康銅鐵康銅銅康銅銅康銅銅康銅華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院76熱電偶傳感器b)冷端0恒溫法在實(shí)驗(yàn)室及精密測(cè)量中，通常把冷端放入0恒溫器或裝滿冰水混合物的容器中，以便冷端溫度保持0。這是一種理想的補(bǔ)償方法，工業(yè)中使用極為不便。c)冷端溫度修正法當(dāng)冷端溫度t0不等于0，需要對(duì)熱電偶回路的測(cè)量電勢(shì)值eAB（t，t0）加以修正。當(dāng)工作端溫度為t時(shí)，分度表可查eAB(t,0)與eAB(t0,0)。根據(jù)中間溫度定律得到：根據(jù)中間溫度定律得到：eAB(t,0)=eAB(t,t0)+eAB(t0，0)華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院77熱電偶傳感器例子用鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量加熱爐溫度。已知冷端溫度t0=30，測(cè)得熱電勢(shì)eAB（t，t0）為33.29mV,求加熱爐溫度。解：查鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表得eAB（30，0）1.203mV。可得：由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表得t=829.8。eAB（t，0）=eAB(t,t0)+eAB(t0,0)=33.29+1.203=34.493mV華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院78熱電偶傳感器d)冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償法（電橋補(bǔ)償法）華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院79熱電偶傳感器5熱電偶測(cè)溫線路測(cè)量單點(diǎn)的溫度特殊情況下，熱電偶可以串聯(lián)或并聯(lián)使用，但只能是同一分度號(hào)的熱電偶，且冷端應(yīng)在同一溫度下。如熱電偶正向串聯(lián)，可獲得較大的熱電勢(shì)輸出和提高靈敏度；在測(cè)量?jī)牲c(diǎn)溫差時(shí)，可采用熱電偶反向串聯(lián)；利用熱電偶并聯(lián)可以測(cè)量平均溫度。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院80熱電偶傳感器測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間溫度差（反向串聯(lián)）華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院81熱電偶傳感器測(cè)量平均溫度（并聯(lián)或正向串聯(lián)）特點(diǎn)：當(dāng)有一只熱電偶燒斷時(shí)，難以覺(jué)察出來(lái)。當(dāng)然，它也不會(huì)中斷整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)的工作。優(yōu)點(diǎn)：熱電動(dòng)勢(shì)大，儀表的靈敏度大大增加，且避免了熱電偶并聯(lián)線路存在的缺點(diǎn)，可立即可以發(fā)現(xiàn)有斷路。缺點(diǎn)：只要有一支熱電偶斷路，整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)將停止工作。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院82熱電偶傳感器6熱電偶的應(yīng)用常用爐溫測(cè)量控制系統(tǒng)如圖所示。毫伏定值器給出給定溫度的相應(yīng)毫伏值，熱電偶的熱電勢(shì)與定值器的毫伏值相比較，若有偏差則表示爐溫偏離給定值，此偏差經(jīng)放大器送入調(diào)節(jié)器，再經(jīng)過(guò)晶閘管觸發(fā)器推動(dòng)晶閘管執(zhí)行器來(lái)調(diào)整電爐絲的加熱功率，直到偏差被消除，從而實(shí)現(xiàn)控制溫度。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院833.2電阻式傳感器3.2.3熱敏式電阻傳感器熱敏式電阻傳感器是利用導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進(jìn)行測(cè)溫的。金屬熱電阻式傳感器簡(jiǎn)稱為熱電阻熱電阻，半導(dǎo)體熱電阻式傳感器簡(jiǎn)稱為熱敏電熱敏電阻阻。(1)金屬式熱電阻制造熱電阻材料的要求：制造熱電阻材料的要求：具有盡可能大和穩(wěn)定的電阻溫度系數(shù)和電阻率R-t關(guān)系最好成線性物理化學(xué)性能穩(wěn)定容易加工、價(jià)格盡量便宜等。材料：大都由純金屬材料制成，應(yīng)用最多的是鉑和鉑和銅銅，還可采用鎳、鐵、鐵-鎳、錳和銠等材料。廣泛用來(lái)測(cè)量200850范圍內(nèi)的溫度，少數(shù)情況下，低溫可測(cè)量至1K，高溫達(dá)1000。標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的精確度高，性能穩(wěn)定，作為復(fù)現(xiàn)國(guó)際溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)儀器。1華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院843.2電阻式傳感器熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻受熱部分是把細(xì)金屬絲采用雙線并繞法均勻地繞制在一定形狀的絕緣材料（如云母、石英或陶瓷塑料）制成的支架上，支架起支撐和絕緣作用，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)中有溫度梯度存在時(shí)，測(cè)得的溫度是平均溫度華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院85a)鉑熱電阻鉑熱電阻的特點(diǎn)是精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠，所以在溫度傳感器中得到了廣泛應(yīng)用。按IEC標(biāo)準(zhǔn)，鉑熱電阻的使用溫度范圍為-200850。鉑熱電阻的特性方程為：在-2000的溫度范圍內(nèi)在0850的溫度范圍內(nèi)在ITS90中，這些常數(shù)規(guī)定為可見(jiàn)：熱電阻在溫度t時(shí)的電阻值與0時(shí)的電阻值R0有關(guān)。目前我國(guó)規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有R0=10和R0=100兩種，它們的分度號(hào)分別為Pt10和Pt100，其中以Pt100為常用。鉑熱電阻不同分度號(hào)亦有相應(yīng)分度表，即Rt-t的關(guān)系表，這樣在實(shí)際測(cè)量中，只要測(cè)得熱電阻的阻值Rt，便可從分度表上查出對(duì)應(yīng)的溫度值。Rt=R01+At+Bt2+Ct3(t-100)3.2電阻式傳感器Rt=R0(1+At+Bt2)A=3.9710-13/B=-5.8510-7/2C=-4.2210-12/4華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院86鉑電阻分度表鉑電阻分度表3.2電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院87b)銅熱電阻銅熱電阻在一些測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合，可采用銅熱電阻進(jìn)行測(cè)溫，它的測(cè)量范圍為-50150。銅熱電阻在測(cè)量范圍內(nèi)其電阻值與溫度的關(guān)系幾乎是線性的，可近似地表示為Rt=R0（1+t）=4.2810-3/兩種分度號(hào)：Cu50(R0=50)和Cu100（R0=100）。優(yōu)點(diǎn)：銅熱電阻電阻溫度系數(shù)較大、線性性好、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：電阻率較低，電阻體的體積較大，熱慣性較大，穩(wěn)定性較差，在100以上時(shí)容易氧化，因此只能用于低溫及沒(méi)有浸蝕性的介質(zhì)中。3.2電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院88銅熱電阻的分度表分度號(hào)：Cu50 溫度/0102030405060708090電阻/050.0047.8545.7043.5541.4039.24050.0052.1445.2856.4258.5660.7062.8464.9867.1269.2610071.4073.5475.6877.8379.9882.133.2電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院893.2電阻式傳感器C)熱電阻的測(cè)量電路用熱電阻傳感器進(jìn)行測(cè)溫時(shí)，測(cè)量電路經(jīng)常采用電橋電路。熱電阻與檢測(cè)儀表相隔一段距離，因此熱電阻的引線對(duì)測(cè)量結(jié)果有較大的影響。熱電阻內(nèi)部引線方式有二線制、三線制和四線制三種。內(nèi)部引線方式內(nèi)部引線方式華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院90這種引線方式簡(jiǎn)單、費(fèi)用低，但是引線電阻以及引線電阻的變化會(huì)帶來(lái)附加誤差。兩線制適于引線不長(zhǎng)、測(cè)溫精度要求較低的場(chǎng)合。3.2電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院913.2電阻式傳感器三線制熱電阻測(cè)量電路用于工業(yè)測(cè)量，一般精度圖圖三線制三線制華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院92四線制實(shí)驗(yàn)室用，高精度測(cè)量圖圖四線制四線制3.2電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院93熱電阻的應(yīng)用3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院943.2電阻式傳感器電阻式傳感器熱電阻實(shí)例華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院95(2)半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻 熱敏電阻是隨電阻體溫度變化而顯著變化的半熱敏電阻是隨電阻體溫度變化而顯著變化的半導(dǎo)體電阻，通?？煞譃檎郎囟认禂?shù)熱敏電阻導(dǎo)體電阻，通?？煞譃檎郎囟认禂?shù)熱敏電阻PTCPTC、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTCNTC和臨界溫度系數(shù)熱敏電阻和臨界溫度系數(shù)熱敏電阻CTRCTR三類。三類。3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院963.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院97產(chǎn)品產(chǎn)品3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院983.2電阻式傳感器電阻式傳感器？華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院99溫控器溫控器應(yīng)用應(yīng)用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器汽車發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器水溫感應(yīng)塞水溫感應(yīng)塞還廣泛應(yīng)用于空調(diào)、暖氣、電子體溫計(jì)等還廣泛應(yīng)用于空調(diào)、暖氣、電子體溫計(jì)等3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院10015用用熱敏電阻制作溫度傳感器熱敏電阻制作溫度傳感器 VCC10KVout熱敏電阻熱敏電阻3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院1011ER2R1uo-+NR3簡(jiǎn)單的測(cè)量電路：簡(jiǎn)單的測(cè)量電路：Kf=uo/ui=1+R2/R1R+RRRRuR2R1uo-+NR33.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院102(3)(3)雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì) 把兩種膨脹系數(shù)不同的金屬薄片焊接在一起把兩種膨脹系數(shù)不同的金屬薄片焊接在一起制成的。它是一種固體膨脹溫度計(jì)，可將溫度變制成的。它是一種固體膨脹溫度計(jì)，可將溫度變化轉(zhuǎn)換成機(jī)械量變化?；D(zhuǎn)換成機(jī)械量變化。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固牢固可靠可靠防爆防爆3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院103 3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院104熒光燈啟輝器熒光燈啟輝器啟輝器由玻璃管制成的輝光放電管與小電容器并聯(lián)而成。輝光放電管內(nèi)有一個(gè)U形雙金屬片，一個(gè)固定靜止觸極電板，稱為靜觸板或靜觸極，玻璃管內(nèi)充有氖氣或氬氣，或氖氬混合的惰性氣體。3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院105熒光燈工作原理熒光燈工作原理高壓電極燈絲啟輝器鎮(zhèn)流器燈管啟動(dòng)后，感應(yīng)電勢(shì)消失，是靠電源電壓與鎮(zhèn)流器維持燈管的正常工作(20W燈管的工作電流為0.37A,40W為0.43A)。啟輝器在電路中只起控制燈管預(yù)熱電流的時(shí)間和斷開(kāi)電路時(shí)使鎮(zhèn)流器產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用。在熒光燈正常工作時(shí)，啟輝器是停止工作的。當(dāng)電路接通，啟輝器兩端極片得電，擊穿惰性氣體而導(dǎo)電（輝光放電過(guò)程），雙金屬片發(fā)熱彎曲而與靜觸板接通形成閉合電路。此時(shí)電流直接經(jīng)過(guò)雙金屬片與靜觸板流通，惰性氣體失去作用而不放電，雙金屬片開(kāi)始冷卻，經(jīng)過(guò)18秒的時(shí)間，雙金屬片收縮回原來(lái)狀態(tài)，啟輝器停止工作。在此瞬間，電路中電流突然中斷，使鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生一個(gè)比電源電壓高得多的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)與電源電壓疊加在燈管兩端，使燈管兩端電極之間形成一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)。燈絲陰極發(fā)射的電子，在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，引起管內(nèi)汞蒸氣電離而形成弧光放電，同時(shí)產(chǎn)生大量的紫外線激發(fā)管壁的熒光粉而發(fā)出可見(jiàn)光。3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院1063.2.4 3.2.4 光敏電阻光敏電阻3.2電阻式傳感器電阻式傳感器內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)半導(dǎo)體材料受到光照時(shí)會(huì)產(chǎn)生電子半導(dǎo)體材料受到光照時(shí)會(huì)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)空穴對(duì),使其導(dǎo)電性能增強(qiáng)使其導(dǎo)電性能增強(qiáng),光線愈強(qiáng)，阻值愈低，這種光光線愈強(qiáng)，阻值愈低，這種光照后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象照后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象,稱為內(nèi)光電效應(yīng)稱為內(nèi)光電效應(yīng)。光敏電阻光敏電阻光敏二極管光敏二極管光敏三極管光敏三極管華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院1073.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院1083.2電阻式傳感器電阻式傳感器亮電阻亮電阻:用用400-600Lux光光照射照射2小時(shí)后，在標(biāo)準(zhǔn)光小時(shí)后，在標(biāo)準(zhǔn)光源源(色溫色溫2854K）下，用下，用10Lux光測(cè)量。光測(cè)量。暗電阻暗電阻:關(guān)閉關(guān)閉10Lux光照后光照后第第10秒的電阻值。秒的電阻值。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院1093.2電阻式傳感器電阻式傳感器應(yīng)用方式應(yīng)用方式 光光電電傳傳感感器器的的應(yīng)應(yīng)用用可可歸歸納納為為輻輻射射式式(直直射射式式)、吸收式、遮光式、反射式、四種基本形式。吸收式、遮光式、反射式、四種基本形式。BackgroundLuminanceSensor華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院11015用用光敏電阻制作光傳感器光敏電阻制作光傳感器 VCC10KVout圖9燈、電視機(jī)、監(jiān)視器的閃爍測(cè)量光敏電阻光敏電阻3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院111153.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院11215用用光敏三極管制作心臟跳動(dòng)測(cè)量傳感器光敏三極管制作心臟跳動(dòng)測(cè)量傳感器 紅外對(duì)管紅外對(duì)管3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院113153.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院114案例：案例：光電鼠標(biāo)就是利用光電鼠標(biāo)就是利用LEDLED與光敏晶體管組合來(lái)與光敏晶體管組合來(lái)測(cè)量位移。測(cè)量位移。93.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院11593.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院11693.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院1179相機(jī)測(cè)距反射式光電傳感器相機(jī)測(cè)距反射式光電傳感器3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院1183.2.5 3.2.5 磁敏電阻磁敏電阻 磁阻元件是利用半導(dǎo)磁阻元件是利用半導(dǎo)體材料的磁阻效應(yīng)，即沿體材料的磁阻效應(yīng)，即沿電流方向電阻的變化，洛電流方向電阻的變化，洛倫茲力使載流子往一邊偏倫茲力使載流子往一邊偏轉(zhuǎn)，半導(dǎo)體片內(nèi)電流分布轉(zhuǎn)，半導(dǎo)體片內(nèi)電流分布是不均勻的，改變磁場(chǎng)的是不均勻的，改變磁場(chǎng)的強(qiáng)弱就影響電流密度的分強(qiáng)弱就影響電流密度的分布，表現(xiàn)為半導(dǎo)體片電阻布，表現(xiàn)為半導(dǎo)體片電阻的變化。的變化。3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院1193.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院120案例：案例：軋機(jī)軋機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量13軋機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量，原來(lái)用反軋機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量，原來(lái)用反光式傳感器，可靠性低光式傳感器，可靠性低3.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院121133.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院122葉片和齒輪位置傳感器葉片和齒輪位置傳感器應(yīng)用應(yīng)用 73.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院123氣體與人類日常生活密切相關(guān)，對(duì)氣體的檢測(cè)已經(jīng)是氣體與人類日常生活密切相關(guān)，對(duì)氣體的檢測(cè)已經(jīng)是保護(hù)和改善生態(tài)居住環(huán)境不可缺少手段，氣敏傳感器發(fā)揮保護(hù)和改善生態(tài)居住環(huán)境不可缺少手段，氣敏傳感器發(fā)揮著極其重要的作用。著極其重要的作用。如生活環(huán)境中一氧化碳濃度達(dá)如生活環(huán)境中一氧化碳濃度達(dá)0.81.15ml/L時(shí)，就會(huì)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)呼吸急促，脈搏加快，甚至?xí)炟?。還有易燃、易爆氣體、出現(xiàn)呼吸急促，脈搏加快，甚至?xí)炟?。還有易燃、易爆氣體、酒精等的探測(cè)。酒精等的探測(cè)。煙霧報(bào)警器煙霧報(bào)警器酒精傳感器酒精傳感器二氧化碳傳感器二氧化碳傳感器3.2.6氣敏電阻傳感器13.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院124氣敏傳感器是利用氣敏半導(dǎo)體材料，如氧化錫氣敏傳感器是利用氣敏半導(dǎo)體材料，如氧化錫、氧化錳。當(dāng)它們吸收了氣體煙霧，如氧化錳。當(dāng)它們吸收了氣體煙霧，如氫、一氧化碳、氫、一氧化碳、烷、醚、醇、苯等，會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)，放出熱量，烷、醚、醇、苯等，會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)，放出熱量，使元件溫度相應(yīng)提高，電阻發(fā)生變化。使元件溫度相應(yīng)提高，電阻發(fā)生變化。23.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院12533.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院126 43.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院127實(shí)驗(yàn)室中的傳感器實(shí)驗(yàn)室中的傳感器53.2電阻式傳感器電阻式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院128燃?xì)鈭?bào)警器