1、第二章測(cè)試裝置基本特性第三章第三章 常用的傳感器常用的傳感器第二章測(cè)試裝置基本特性內(nèi)容提要 基本概念、傳感器基本概念、傳感器的分類的分類 傳感器的分類傳感器的分類 機(jī)械式傳感器機(jī)械式傳感器 電阻式傳感器電阻式傳感器 電感式傳感器電感式傳感器 電容式傳感器電容式傳感器 壓電式傳感器壓電式傳感器 磁電式傳感器磁電式傳感器 熱電式傳感器熱電式傳感器 光電式傳感器光電式傳感器 光纖式傳感器光纖式傳感器 半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體傳感器 紅外測(cè)試系統(tǒng)紅外測(cè)試系統(tǒng) 激光測(cè)試系統(tǒng)激光測(cè)試系統(tǒng) 傳感器的選用原則傳感器的選用原則第二章測(cè)試裝置基本特性基 本 概 念傳感器的定義傳感器的定義 把直接作用于被測(cè)量，能按一定規(guī)

2、律將其轉(zhuǎn)變成同種或別種量值輸出的器件傳感器的作用傳感器的作用 把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為易測(cè)信號(hào)，傳送給測(cè)量系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理環(huán)節(jié)測(cè)量變換器測(cè)量變換器 提供與輸入量有給定關(guān)系的輸出量的器件 傳感器就是輸入量為被測(cè)量的測(cè)量變換器； 位于測(cè)試裝置的輸入端第二章測(cè)試裝置基本特性傳感器的分類按被測(cè)量分類 位移、速度、加速度、力、溫度按傳感器工作原理分類 機(jī)械、電器、光學(xué)、流體式按信號(hào)變換特征分類 物性型、結(jié)構(gòu)型根據(jù)敏感元件與被測(cè)對(duì)象之間的能量關(guān)系分類 能量轉(zhuǎn)換（無(wú)源傳感器）、能量控制型（有源傳感器）按輸出信號(hào)分類 模擬式、數(shù)字式 第二章測(cè)試裝置基本特性物性型、結(jié)構(gòu)型傳感器物性型傳感器物性型傳感器是依靠敏感元件材料本身

3、的物理化學(xué)性質(zhì)的變化來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的變換的。水銀溫度計(jì)水銀溫度計(jì)：水銀的熱脹冷縮現(xiàn)象壓力測(cè)力計(jì)壓力測(cè)力計(jì)：石英晶體的壓電效應(yīng)結(jié)構(gòu)型傳感器結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)變化而實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換的。電容式傳感器電容式傳感器：極板距離 電容變化 電感式傳感器電感式傳感器：銜鐵位移 自感或互感變化返回第二章測(cè)試裝置基本特性能量轉(zhuǎn)換、能量控制型傳感器能量轉(zhuǎn)換型（無(wú)源）傳感器能量轉(zhuǎn)換型（無(wú)源）傳感器：直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作；熱電偶溫度計(jì)、彈性壓力計(jì)等能量轉(zhuǎn)換型（有源）能量轉(zhuǎn)換型（有源）傳感器傳感器：由外部供給能量使傳感器工作，并且由被測(cè)量來控制外部供給能量的變化；電阻應(yīng)變計(jì)+電橋返回第二章測(cè)試裝置基本特性

4、機(jī)械式傳感器 1工作原理工作原理： 以彈性體作為傳感器的敏感元件，輸出為彈性元件本身的彈性變形。第二章測(cè)試裝置基本特性機(jī)械式傳感器 2特點(diǎn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、使用方便、價(jià)格低廉、讀書直觀；但彈性變形不宜大，機(jī)械傳動(dòng)宜受間隙影響，慣性大、固有頻率低應(yīng)用應(yīng)用：用于檢測(cè)緩變或靜態(tài)被測(cè)量提高測(cè)量頻率范圍的方法提高測(cè)量頻率范圍的方法被測(cè)量 變形（位移） 電信號(hào)彈性元件敏感元件第二章測(cè)試裝置基本特性機(jī)械式傳感器 3在自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制技術(shù)中廣泛應(yīng)用的微型探測(cè)開關(guān)也被看作機(jī)械式傳感器。第二章測(cè)試裝置基本特性電阻式傳感器 1定義定義：把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器。分類分類（按工作原理）：變阻式（電位差計(jì)式

5、）傳感器變阻式（電位差計(jì)式）傳感器電阻應(yīng)變片式傳感器電阻應(yīng)變片式傳感器金屬電阻應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片第二章測(cè)試裝置基本特性變阻式傳感器 1工作原理： 位移變化 電阻的變化電位器觸頭位置第二章測(cè)試裝置基本特性變阻式傳感器 22)(kxxf)()(xfxR骨架形狀須根據(jù)所要求的輸出 來確定，以保證)(xf第二章測(cè)試裝置基本特性變阻式傳感器 的后接電路一般采用電阻分壓電路第二章測(cè)試裝置基本特性變阻式傳感器的特點(diǎn)應(yīng)用特點(diǎn)特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，使用方便。缺點(diǎn)是分辨力不高，因?yàn)槭艿诫娮杞z直徑的限制。提高分辨力需使用更細(xì)的電阻絲，其繞制較困難。所以變阻器式傳感器的分辨力很難優(yōu)于20m。由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)

6、，這種傳感器還有較大的噪聲。應(yīng)用應(yīng)用：被用于線位移、角位移測(cè)量，在測(cè)量?jī)x器中用于伺服記錄儀器或電子電位差計(jì)等。第二章測(cè)試裝置基本特性電阻應(yīng)變式傳感器 -金屬電阻應(yīng)變片1 工作原理工作原理：是基于應(yīng)變片發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化。常用的有絲式絲式和箔式箔式兩種。第二章測(cè)試裝置基本特性電阻應(yīng)變式傳感器 -金屬電阻應(yīng)變片2第二章測(cè)試裝置基本特性電阻應(yīng)變式傳感器 -金屬電阻應(yīng)變片3第二章測(cè)試裝置基本特性電阻應(yīng)變式傳感器 -金屬電阻應(yīng)變片4電阻應(yīng)變片的應(yīng)變系數(shù)或 靈 敏 度第二章測(cè)試裝置基本特性電阻應(yīng)變式傳感器 -金屬電阻應(yīng)變片5制造應(yīng)變片的電阻絲的靈敏度多在1.73.6。一般市售電阻應(yīng)變片的標(biāo)準(zhǔn)

7、阻值有60、120 、350 、600 和1200 等。其中以120 為最常用。應(yīng)變片的尺寸可根據(jù)使用要求來選定。常用電阻絲材料的物理性質(zhì)見表3-2。第二章測(cè)試裝置基本特性電阻應(yīng)變式傳感器 -半導(dǎo)體應(yīng)變片1工作原理：基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。 所謂壓阻效應(yīng)是指單晶半導(dǎo)體材料在沿某一軸向受到外力作用時(shí)，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。靈敏度比金屬絲電阻應(yīng)變片大5070倍第二章測(cè)試裝置基本特性電阻應(yīng)變式傳感器 -半導(dǎo)體應(yīng)變片2優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，機(jī)械滯后小、橫向效應(yīng)小以及體積小缺點(diǎn)：溫度穩(wěn)定性能差、靈敏度分散度大(由于晶向、雜質(zhì)等因素的影響)以及在較大應(yīng)變作用下，非線性誤差大幾種常用半導(dǎo)體材料特性見表3-3。

8、 注意：金屬絲電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的主要區(qū)別在于：前者利用導(dǎo)體形變引起電阻的變化，后者利用半導(dǎo)體電阻率變化引起電阻的變化。第二章測(cè)試裝置基本特性電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)用實(shí)例1直接用來測(cè)定結(jié)構(gòu)的應(yīng)變或應(yīng)力第二章測(cè)試裝置基本特性電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)用實(shí)例2將應(yīng)變片貼于彈性元件上，作為測(cè)量力、 壓力、加速度等物理參數(shù)的傳感器。彈性元件得到與被測(cè)量成正比的應(yīng)變，再由應(yīng)變片轉(zhuǎn)換為電阻的變化。第二章測(cè)試裝置基本特性電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)用注意事項(xiàng) 電阻應(yīng)變片測(cè)出的是構(gòu)件或彈性元件上某處的應(yīng)變，而不是該處的應(yīng)力、力或位移。 粘合劑 和粘合技術(shù)對(duì)測(cè)量結(jié)果有著直接 影響。 用于動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí) 應(yīng)考慮應(yīng)變片的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。

9、其中，限制應(yīng)變片上限測(cè)量頻率是所使用的電橋激勵(lì) 電源的頻率和應(yīng)變片的基長(zhǎng)。一般上限測(cè)量頻率應(yīng)在電橋激勵(lì)電源頻率的1/51/10以下。基長(zhǎng)愈 短，上限測(cè)量頻率可以愈高。一般基長(zhǎng)為l0mm時(shí)，上限測(cè)量頻率可高達(dá)25kHz。 要采取相應(yīng)的溫度補(bǔ)償措施，以消除溫度變化所造成的誤差。第二章測(cè)試裝置基本特性電感式傳感器工作原理工作原理：把被測(cè)量，如位移等，轉(zhuǎn)換為電感量變化的一種裝置。其變換是基于電磁感應(yīng)原電磁感應(yīng)原理理。按照變換方式的不同可分為按照變換方式的不同可分為自感型（可變磁阻式、渦流式）自感型（可變磁阻式、渦流式）互感型（差動(dòng)變壓器式）互感型（差動(dòng)變壓器式）第二章測(cè)試裝置基本特性電感式傳感器可變磁

10、阻式（自感型）1線圈自感量L第二章測(cè)試裝置基本特性電感式傳感器可變磁阻式（自感型）2變氣隙自感式傳感器適用于較小位移的測(cè)量，一般約為0.0011mm。第二章測(cè)試裝置基本特性可變磁阻式傳感器典型結(jié)構(gòu)方案第二章測(cè)試裝置基本特性常用測(cè)量范圍常用測(cè)量范圍0300m，最小分辨力，最小分辨力0.5m第二章測(cè)試裝置基本特性電感式傳感器渦電流式（自感型）1 工作原理工作原理：利用金屬導(dǎo)體在交變磁場(chǎng)中的渦電流效應(yīng)。 渦電流的磁場(chǎng)使原線圈的等效阻抗Z發(fā)生變化。 影響Z的因素除了外，還有金屬板的電阻率、磁導(dǎo)率及線圈激磁園頻率。 改變其中某一種因素達(dá)到不同的測(cè)試目的。第二章測(cè)試裝置基本特性渦電流式傳感器的測(cè)量電路1阻

11、抗分壓式調(diào)幅電路第二章測(cè)試裝置基本特性渦電流式傳感器的測(cè)量電路2調(diào)頻電路調(diào)頻電路第二章測(cè)試裝置基本特性渦電流式傳感器應(yīng)用用于動(dòng)態(tài)非接觸式測(cè)量，測(cè)量范圍1mm10mm, 最高分辨力達(dá)0.1m在徑向擺動(dòng)、回轉(zhuǎn)軸誤差運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)速和厚度測(cè)量，以及在零件計(jì)數(shù)、表面裂紋和缺陷測(cè)量中都可應(yīng)用。第二章測(cè)試裝置基本特性第二章測(cè)試裝置基本特性電感式傳感器-差動(dòng)變壓器式（互感型）工作原理工作原理：利用電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象，將被測(cè)位移量轉(zhuǎn)換成線圈互感的變化，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)變壓器。第二章測(cè)試裝置基本特性差動(dòng)變壓器式傳感器工作原理第二章測(cè)試裝置基本特性差動(dòng)變壓器式傳感器注意事項(xiàng)輸出電壓是交流量輸出電壓是交流量，其幅值

12、與鐵心位移成正比，其輸出電壓如用交流電壓表指示，輸出值只能反映鐵心位移的大小，不能反映移動(dòng)的方向性。交流電壓輸出存在一定的零點(diǎn)殘余電壓交流電壓輸出存在一定的零點(diǎn)殘余電壓。零點(diǎn)殘余電壓是由于兩個(gè)次級(jí)線圈結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，以及初級(jí)線圈電阻、鐵磁材質(zhì)不均勻、線圈間分布電容等原因所形成。所以，即使鐵心處于中間位置輸出也不為零。為此，差動(dòng)變壓器式傳感器的后接電路形式后接電路形式，需要采用既能反映鐵心位移方向性，又能補(bǔ)償零點(diǎn)殘余電壓的差動(dòng)直差動(dòng)直流輸出電路流輸出電路。 第二章測(cè)試裝置基本特性差動(dòng)變壓器式傳感器特點(diǎn)和應(yīng)用特點(diǎn)特點(diǎn)：具有精確度高(高到0.1 m數(shù)量級(jí))，線性范圍大(可擴(kuò)大到100mm)，穩(wěn)定度好和使

13、用方便；但其實(shí)際測(cè)量頻率上限受制于傳感器中所包含的機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于直線位移的測(cè)量； 借助于彈性元件可用于壓力、重量的測(cè)量第二章測(cè)試裝置基本特性電容式傳感器 定義定義：將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電容量變化的裝置。它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。 工作原理工作原理： 分類分類：極距變化型、面積變化型和介質(zhì)變化型第二章測(cè)試裝置基本特性電容式傳感器-極距變化型1通常規(guī)定在較小的間隙變化范圍較小的間隙變化范圍內(nèi)工作，以便獲得近似線性關(guān)系。一般取極距變化范圍約為/ =0.1。 在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高傳感器的靈敏度、線性度以及克服某些外界條件(如電源電壓、環(huán)境溫度等)的變化對(duì)測(cè)量精確度的影響，常常采

14、用差動(dòng)式差動(dòng)式。第二章測(cè)試裝置基本特性電容式傳感器-極距變化型2優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：可進(jìn)行動(dòng)態(tài)非接觸式測(cè)量，對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的影響?。混`敏度高，適用于較小位移(0.01數(shù)百微米)的測(cè)量。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：有線性誤差、傳感器的雜散電容也對(duì)靈敏度和測(cè)量精確度有影響，與傳感器配合使用的電子線路也比較復(fù)雜。第二章測(cè)試裝置基本特性電容式傳感器面積變化型2第二章測(cè)試裝置基本特性電容式傳感器面積變化型3特點(diǎn)特點(diǎn)：輸出與輸入成線性關(guān)系。但與極距變化型相比，靈敏度較低，適用于較大直線位移及角位移的測(cè)量。第二章測(cè)試裝置基本特性電容式傳感器介質(zhì)變化型 一種利用介質(zhì)介電常數(shù)的變化將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電量的傳感器?？捎脕頊y(cè)量電介質(zhì)的液位或某些材料的

15、厚度、溫度和濕度等，也可用來測(cè)量空氣的濕度。第二章測(cè)試裝置基本特性電容式傳感器-測(cè)量電路11. 電橋型電路 直流極化電路（用于電容傳聲器或壓力傳聲器中）第二章測(cè)試裝置基本特性電容式傳感器-測(cè)量電路2諧振電路第二章測(cè)試裝置基本特性電容式傳感器-測(cè)量電路3 調(diào)頻電路運(yùn)算放大器電路第二章測(cè)試裝置基本特性電容式傳感器-注意事項(xiàng)注意注意：1）電容傳感器的電容量很小，一般只有幾十或幾百pF，測(cè)量時(shí)電容量的變化更小，常在lpF以下；2）傳感器板極與周圍元件之間以及連接電纜都存在著寄生電容，其電容值甚大且不穩(wěn)定。措施措施：縮短傳感器和測(cè)量電路之間的電纜，甚至將測(cè)量電路的一部分和傳感器做成一體或采用專用的驅(qū)動(dòng)電

16、纜。第二章測(cè)試裝置基本特性壓電式傳感器1定義：是一種可逆型換能器，既可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，又可以將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。工作原理：利用某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)。基本概念：壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)（電致伸縮效應(yīng)）第二章測(cè)試裝置基本特性第二章測(cè)試裝置基本特性第二章測(cè)試裝置基本特性壓電材料常用的壓電材料大致可分為三類：壓電單晶、壓電陶瓷和有機(jī)壓電薄膜。壓電單晶為單晶體，常用的有石英晶體(SiO2)、鈮酸鋰(LiNbO3)、鉭酸鋰(LiTaO3)等。壓電陶瓷為多晶體，常用的有鈦酸鋇(BaTiO3) 、鋯鈦酸鉛（PZT）等。高分子壓電薄膜以聚偏二氟乙烯（PVdF）最為著名。第二章測(cè)試裝置基本特性壓電傳感器及其等效電路

17、測(cè)量靜態(tài)核準(zhǔn)靜態(tài)量時(shí)，必須采用極高負(fù)載的阻抗；適宜于動(dòng)態(tài)測(cè)量第二章測(cè)試裝置基本特性壓電傳感器測(cè)量電路1前置放大器前置放大器輸出電信號(hào)是很微弱的電荷，而且傳感器本身有很大內(nèi)阻，故輸出能量甚微，這給后接電路帶來一定困難。為此，通常把傳感器信號(hào)先輸?shù)礁咻斎胱杩沟那爸梅糯笃?。前置放大器的主要作用前置放大器的主要作用將傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出放大傳感器輸出的微弱電信號(hào)第二章測(cè)試裝置基本特性壓電傳感器測(cè)量電路2前置放大器電路形式前置放大器電路形式用電阻反饋的電壓放大器電壓放大器，其輸出電壓與輸入電壓(即傳感器的輸出)成正比；（電纜的長(zhǎng)度和形態(tài)變化使傳感器靈敏度發(fā)生變化，對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響）帶電容反

18、饋的電荷放大器電荷放大器，其輸出電壓與輸入電荷成正比；（在一定條件下，與電纜對(duì)地電容無(wú)關(guān)）第二章測(cè)試裝置基本特性壓電傳感器測(cè)量電路3fyCquficafCCCCAC)(當(dāng)?shù)诙聹y(cè)試裝置基本特性壓電傳感器應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域常用來測(cè)量力、壓力、振動(dòng)的加速度，也用于聲學(xué)(包括超聲)和聲發(fā)射等測(cè)量壓電傳感器類型壓電傳感器類型壓電式力傳感器：10-3N到104 kN，動(dòng)態(tài)范圍一般為60dB；測(cè)量方向有單方向的，也有多方向的。壓電式壓力傳感器：1）利用膜片式彈性元件；2)利用活塞壓電式加速度傳感器：系列產(chǎn)品（不同靈敏度、不同量程、不同大?。?，靈敏閾達(dá)10-6 gn第二章測(cè)試裝置基本特性注 意 事 項(xiàng)必須

19、采用阻抗變換器或 電荷放大器。己有將阻抗變換器和傳感器集成在一起的集成傳感器集成傳感器，其輸出阻抗很低。在低頻振動(dòng)時(shí)，壓電式加速度計(jì)振動(dòng)圓頻率小，受靈敏度限制，其輸出信號(hào)很弱，信 噪比差。使用時(shí)，應(yīng)該選用橫向靈敏度小的傳感器在安裝使用時(shí)，應(yīng)力求使最小橫向靈敏度方向與最大橫向干擾力方向重合。經(jīng)常校準(zhǔn)壓電式傳感器是十分必要的。第二章測(cè)試裝置基本特性磁電式傳感器 定義：是把被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的一種傳感器，又稱電磁感應(yīng)式或電動(dòng)式傳感器。 工作原理： 按結(jié)構(gòu)方式分類：動(dòng)圈式、磁阻式第二章測(cè)試裝置基本特性注意：線圈與磁注意：線圈與磁場(chǎng)相對(duì)速度場(chǎng)相對(duì)速度慣性式速度計(jì)工作原理第二章測(cè)試裝置基本特性磁電

20、式傳感器測(cè)量電路不使用特別加長(zhǎng)電纜時(shí)，并且 時(shí)，則放大器輸入電壓0ZRLeuL第二章測(cè)試裝置基本特性磁阻式電磁傳感器1原理原理：線圈和磁鐵不做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)著的物體（導(dǎo)磁材料）來改變磁路的磁阻，而引起磁力線的改變，使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。組成組成：由永久磁鐵及纏繞其上的線圈組成。第二章測(cè)試裝置基本特性磁阻式電磁傳感器2第二章測(cè)試裝置基本特性熱電式傳感器熱電式傳感器工作原理：工作原理：把被測(cè)量 (主要是溫度)轉(zhuǎn)換為電量變化的一種裝置，其變換是基于金屬的熱電效應(yīng)。分類分類（按照變換方式）：熱電偶熱電偶熱電阻傳感器熱電阻傳感器第二章測(cè)試裝置基本特性熱熱 電電 偶偶1工作原理：熱電偶屬于結(jié)構(gòu)型傳感器；

21、工作原理：熱電偶屬于結(jié)構(gòu)型傳感器； 把把兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成圖示的閉合兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成圖示的閉合回路，如果將它們的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度回路，如果將它們的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度為為T和和T0(假定假定T T0)的熱源中，則在該回路的熱源中，則在該回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為熱電效內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。應(yīng)。第二章測(cè)試裝置基本特性熱熱 電電 偶偶2溫差電動(dòng)勢(shì)溫差電動(dòng)勢(shì)是在同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種熱電動(dòng)勢(shì)。第二章測(cè)試裝置基本特性熱電偶回路的特點(diǎn)熱電偶回路的特點(diǎn)1）若組成熱電偶的回路的兩種導(dǎo)體相同，無(wú)）若組成熱電偶的回路的兩種導(dǎo)體相同，無(wú)論兩接

22、點(diǎn)溫度如何，熱電偶回路中的總熱電動(dòng)論兩接點(diǎn)溫度如何，熱電偶回路中的總熱電動(dòng)勢(shì)為零；勢(shì)為零；2）若熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同，則盡管導(dǎo)體）若熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同，則盡管導(dǎo)體A、B的材料不同，熱電偶回路中的總熱電動(dòng)勢(shì)也的材料不同，熱電偶回路中的總熱電動(dòng)勢(shì)也為零；為零；3）熱電偶）熱電偶AB的熱電動(dòng)勢(shì)與導(dǎo)體材料的熱電動(dòng)勢(shì)與導(dǎo)體材料A B的中的中間溫度無(wú)關(guān)，而只與接點(diǎn)溫度有關(guān)；間溫度無(wú)關(guān)，而只與接點(diǎn)溫度有關(guān)；第二章測(cè)試裝置基本特性熱電偶回路的特點(diǎn)熱電偶回路的特點(diǎn)2 4）熱電偶熱電偶AB在接點(diǎn)溫度在接點(diǎn)溫度T1、T3時(shí)的熱電動(dòng)時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)，等于熱電偶在接點(diǎn)溫度勢(shì)，等于熱電偶在接點(diǎn)溫度T1、T2和和T2、T3時(shí)

23、的熱電動(dòng)勢(shì)總合；時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)總合； 5）在熱電偶回路中接入第三種材料的導(dǎo)線，）在熱電偶回路中接入第三種材料的導(dǎo)線，只要第三種導(dǎo)線的兩端溫度相同，第三種導(dǎo)線只要第三種導(dǎo)線的兩端溫度相同，第三種導(dǎo)線的引入不會(huì)影響熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)，這一性質(zhì)的引入不會(huì)影響熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)，這一性質(zhì)稱中間導(dǎo)體定律。稱中間導(dǎo)體定律。6）當(dāng)溫度為）當(dāng)溫度為T1、T2時(shí)，用導(dǎo)體時(shí)，用導(dǎo)體A、B組成的熱組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)等于電偶的熱電動(dòng)勢(shì)等于AC熱電偶和熱電偶和CB熱電偶的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)的和。熱電動(dòng)勢(shì)的和。第二章測(cè)試裝置基本特性中間導(dǎo)體定律的應(yīng)用中間導(dǎo)體定律的應(yīng)用第二章測(cè)試裝置基本特性熱電偶分類熱電偶分類鉑銠鉑熱電偶鎳鉻

24、鎳硅 (鎳鉻一鎳鋁)熱電偶鎳鉻考銅熱電偶鉑銠30鉑銠6熱電偶 選用時(shí)需考慮：測(cè)溫范圍、測(cè)溫狀態(tài)和介質(zhì)情況。第二章測(cè)試裝置基本特性熱電阻傳感器熱電阻傳感器 利用電阻隨溫度變化的特點(diǎn)制成的傳感器叫利用電阻隨溫度變化的特點(diǎn)制成的傳感器叫熱電阻傳感器，它主要用于對(duì)溫度和與溫度有熱電阻傳感器，它主要用于對(duì)溫度和與溫度有關(guān)的參數(shù)測(cè)定。按熱電阻的性質(zhì)來分，可分為關(guān)的參數(shù)測(cè)定。按熱電阻的性質(zhì)來分，可分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻兩大類，前者通常金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻兩大類，前者通常簡(jiǎn)稱為熱電阻，后者稱為熱敏電阻。簡(jiǎn)稱為熱電阻，后者稱為熱敏電阻。 熱電阻是由電阻體、絕緣套管和接線盒等主熱電阻是由電阻體、絕緣套管

25、和接線盒等主要部件組成，其中，電阻體是熱電阻的最主要要部件組成，其中，電阻體是熱電阻的最主要部分。鉑電阻部分。鉑電阻 、銅電阻等。、銅電阻等。熱敏電阻屬于半導(dǎo)體傳感器。熱敏電阻屬于半導(dǎo)體傳感器。第二章測(cè)試裝置基本特性光電傳感器光電傳感器定義：光電傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的定義：光電傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器。傳感器。測(cè)量其他非電量時(shí)，只需將這些非電量的變化先轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的變化。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、精度高、非接觸特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、精度高、非接觸和反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于各種自動(dòng)檢測(cè)系和反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于各種自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中。統(tǒng)中。第二章測(cè)試裝置基本特性光電測(cè)量原理

26、光電測(cè)量原理 光電傳感器的工作基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。每個(gè)光子具有的能量為h (為光的頻率，h=6.6262010-34JS為普朗克常數(shù))。用光照射某一物體，即為光子與物體的能量交換過程，這一過程中產(chǎn)生的電效應(yīng)稱為光電效光電效應(yīng)應(yīng)。 光電效應(yīng)（按其作用原理分）外光電效應(yīng)外光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)光生伏打效應(yīng)光生伏打效應(yīng)第二章測(cè)試裝置基本特性外光電效應(yīng)外光電效應(yīng)定義定義：在光照作用下，物體內(nèi)的電子從物體表面逸出的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，亦稱光電子發(fā)射效應(yīng)。外光電效應(yīng)器件外光電效應(yīng)器件真空光電管或光電管真空光電管或光電管光電倍增管光電倍增管第二章測(cè)試裝置基本特性真空光電管特性真空光電管特性第二章測(cè)試裝置基

27、本特性內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)定義定義：在光照作用下，物體的導(dǎo)電性能如電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象稱內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)，又稱光導(dǎo)效應(yīng)。內(nèi)外光電效應(yīng)的區(qū)別內(nèi)外光電效應(yīng)的區(qū)別 外光電效應(yīng)產(chǎn)生于物體表面層，在光輻射作用下，物體內(nèi)部的自由電子逸出到物體外部，而內(nèi)光電效應(yīng)則不發(fā)生電子逸出。這時(shí)，物體內(nèi)部的原子吸收光能量，獲得能量的電子擺脫原子束縛成為物體內(nèi)部的自由電子，從而使物體的導(dǎo)電性發(fā)生改變。內(nèi)光電效應(yīng)器件內(nèi)光電效應(yīng)器件光敏電阻以及由光敏電阻制成的光導(dǎo)管。第二章測(cè)試裝置基本特性光生伏打效應(yīng)光生伏打效應(yīng)定義定義：在光線照射下能使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光生伏打效應(yīng)。光生伏打效應(yīng)的器件光生伏打效應(yīng)的器件

28、：光電池光電池也是一種有源器件。它廣泛用于把太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能，亦稱為太陽(yáng)能電池。光電池種類很多，有硅、硒、砷化鎵、硫化鎘、硫化鉈光電池等。硅光電池應(yīng)用最為廣泛。硅光電池較適宜于接收紅外光。第二章測(cè)試裝置基本特性光電元件光電元件真空光電管或光電管真空光電管或光電管光電倍增管光電倍增管光敏電阻光敏電阻光敏晶體管光敏晶體管光敏二極管光敏二極管光敏晶體管光敏晶體管第二章測(cè)試裝置基本特性光敏電阻光敏電阻阻值的大小隨光照的增強(qiáng)而降低，且光照停止后，電阻恢復(fù)原來的值。特點(diǎn)：特點(diǎn)：靈敏度高、光譜響應(yīng)范圍寬，可從紫外一直到紅外，且體積小、性能 穩(wěn)定，廣泛用于測(cè)試技術(shù)。主要特征參數(shù)主要特征參數(shù)光電流、暗電阻、

29、亮電阻光照特性同：光電流與光通量的關(guān)系伏安特性：兩端所施加的電壓與光電流之司的關(guān)系光譜特性：對(duì)不同波長(zhǎng)的入射光 ，相對(duì)靈敏度不一樣第二章測(cè)試裝置基本特性 光電傳感器的應(yīng)用光電傳感器的應(yīng)用模擬量光電傳感器開關(guān)量光電傳感器脈沖盤式角度-數(shù)字編碼器碼盤式角度-數(shù)字編碼器光電式角度-數(shù)字編碼器第二章測(cè)試裝置基本特性a）光電比色高溫計(jì)中b）測(cè)液體、氣體的透明度、混濁度的光電比色計(jì)、混濁度的傳感器c）測(cè)量表面粗糙度的儀器傳感器d）檢測(cè)尺寸或振動(dòng)的儀器中的傳感器第二章測(cè)試裝置基本特性第二章測(cè)試裝置基本特性第二章測(cè)試裝置基本特性第二章測(cè)試裝置基本特性第二章測(cè)試裝置基本特性光纖傳感器光纖傳感器定義：將被測(cè)過量轉(zhuǎn)

30、換為光定義：將被測(cè)過量轉(zhuǎn)換為光 波變化的裝置。波變化的裝置。傳統(tǒng)傳感器以機(jī)-電轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)，以電信號(hào)為變換和傳輸載體，利用導(dǎo)線傳輸電信號(hào)。光纖傳感器則以光學(xué)量為轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)，以光信號(hào)為變換和傳輸載體，利用光導(dǎo)纖維傳輸光信號(hào)。光纖傳感器的分類光纖傳感器的分類按光波的調(diào)制方式：強(qiáng)度調(diào)制、頻率調(diào)制、相按光波的調(diào)制方式：強(qiáng)度調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制、偏振調(diào)制位調(diào)制、偏振調(diào)制按光纖的作用：功能型、傳光型按光纖的作用：功能型、傳光型第二章測(cè)試裝置基本特性功能型和傳光型光纖傳感器功能型和傳光型光纖傳感器 功能型光纖傳感器的功能型光纖傳感器的光纖不僅起著傳輸光光纖不僅起著傳輸光波的作用，還起著敏波的作用，還起著敏感

31、元件的作用，由它感元件的作用，由它進(jìn)行光波調(diào)制；它既進(jìn)行光波調(diào)制；它既傳光又傳感。傳光又傳感。 傳光型光纖傳感器的傳光型光纖傳感器的光纖僅僅起著傳輸光光纖僅僅起著傳輸光波的作用，對(duì)光波的波的作用，對(duì)光波的調(diào)制則需要依靠其他調(diào)制則需要依靠其他元件來實(shí)現(xiàn)。元件來實(shí)現(xiàn)。第二章測(cè)試裝置基本特性光纖導(dǎo)光原理光纖導(dǎo)光原理N1大折射率的介質(zhì) （光密介質(zhì)）N2小折射率的介質(zhì) （光疏介質(zhì)）光波沿光纖的傳播是以全反射方式進(jìn)行的。第二章測(cè)試裝置基本特性光纖傳感器的應(yīng)用光纖傳感器的應(yīng)用1用于聲壓和水壓的探測(cè)第二章測(cè)試裝置基本特性光纖傳感器的應(yīng)用光纖傳感器的應(yīng)用2第二章測(cè)試裝置基本特性光纖傳感器的應(yīng)用光纖傳感器的應(yīng)用3第二章測(cè)試裝置基本特性光纖傳感器的特點(diǎn)光纖傳感器的特點(diǎn)11）采用光波傳遞信息，不受電磁干擾，電氣絕緣性能好，可在強(qiáng)電磁干擾下完成傳統(tǒng)傳感器難以完成的某些參量的測(cè)量，特別是電流、電