第七章簡(jiǎn)述GB/T7665-2005《傳感器通用術(shù)語(yǔ)》中智能傳感器的定義，及智能傳感器的基本功能GB/T7665-2005《傳感器通用術(shù)語(yǔ)》中，認(rèn)為智能傳感器是“對(duì)傳感器自身狀態(tài)具有一定的自診斷、自補(bǔ)償、自適應(yīng)以及雙向通訊功能的傳感器”。智能傳感器基本功能如下：1.具有自動(dòng)校零、自動(dòng)標(biāo)定、自動(dòng)校正功能，能夠提高靜態(tài)測(cè)量精度。2.具有自動(dòng)補(bǔ)償功能，能夠提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、改善動(dòng)態(tài)性能。3.具有自動(dòng)采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和記憶功能。4.具有自動(dòng)檢驗(yàn)、自選量程、自尋故障功能。5.具有判斷、決策等信息處理功能。6.具有雙向通訊、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字輸出或者符號(hào)輸出功能，可采用RS-232、RS-485、USB、I2C、SPI、1-Wire等標(biāo)準(zhǔn)總線接口，實(shí)現(xiàn)傳感器和計(jì)算機(jī)之間的雙向通訊。智能傳感器的特點(diǎn)和主要實(shí)現(xiàn)方式（1）具有更高的精度智能傳感器通過(guò)自動(dòng)校零、自動(dòng)標(biāo)定等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)參考基準(zhǔn)的實(shí)時(shí)比對(duì)分析，對(duì)傳感器輸入輸出的非線性誤差、零點(diǎn)誤差以及正反形成誤差等進(jìn)行校正；智能傳感器具有數(shù)據(jù)處理分析能力，通過(guò)軟件模塊對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，消除偶然誤差、降低噪聲；從而大大提高傳感的精度、分辨率和信噪比。（2）具有更高的可靠度和穩(wěn)定性智能傳感器具有高度集成的特點(diǎn)，一定程度消除了傳統(tǒng)傳感器的某些不可靠因素，提高系統(tǒng)的抗干擾能力；同時(shí)智能傳感器具有自我檢測(cè)、校準(zhǔn)和自尋故障等功能，能夠?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)信息合理性進(jìn)行分析和判斷，給出異常情況預(yù)警或者進(jìn)行緊急處置；保證了智能傳感器具有更高的可靠度和穩(wěn)定性。（3）提高了傳感器的性價(jià)比智能傳感器采用大規(guī)模電路集成技術(shù)，結(jié)合強(qiáng)大的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，從而與傳統(tǒng)傳感器相比具有體積小、能耗低、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，顯著提高性價(jià)比。（4）具有復(fù)合敏感功能與傳統(tǒng)傳感器單一功能不同，智能傳感器中集成多種功能模塊，通過(guò)計(jì)算機(jī)指令或者電路調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)不同硬件模塊和軟件模塊之間的單獨(dú)或者聯(lián)合使用，可以實(shí)現(xiàn)物理量、化學(xué)量以及生物量多種信號(hào)的同步測(cè)量。智能傳感器實(shí)現(xiàn)的三種主要方式:（1）非集成化方式非集成化智能傳感器是在傳統(tǒng)傳感器的基礎(chǔ)上，將信號(hào)調(diào)理電路以及帶數(shù)字總線接口的微處理器進(jìn)行整合而構(gòu)成的，基本原理如圖7-3所示。這種智能傳感器實(shí)現(xiàn)方式在現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)發(fā)展的推動(dòng)下迅速發(fā)展。其優(yōu)勢(shì)在于生產(chǎn)廠家原有生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備基本無(wú)需改變，額外附加一塊帶數(shù)字總線接口的微處理器插板，并配備通信、控制、自校正、自補(bǔ)償、自診斷等智能化軟件，即可實(shí)現(xiàn)智能傳感器功能。因此，非集成化方法是一種經(jīng)濟(jì)、快速制造智能傳感器的途徑。圖7-3非集成式智能傳感器基本原理框圖（2）混合集成方式混合集成方式是將系統(tǒng)各個(gè)集成化環(huán)節(jié)（敏感元件、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器、數(shù)字總線口）以不同的組合方式集成在2~3個(gè)芯片上，并封裝在一個(gè)外殼內(nèi)?；旌霞芍悄軅鞲衅骶哂屑夹g(shù)要求低、經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)小的特點(diǎn)?；旌霞赡K有：集成化敏感單元，包括敏感元件和變換電器；集成信號(hào)調(diào)理電路，包括多路開(kāi)關(guān)、儀用放大器、基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器（ADC）等；集成微處理單元，包括數(shù)字存儲(chǔ)器（EPROM、ROM、RAM）、數(shù)字I/O接口、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（DAC等）以及微處理器。混合式智能傳感器基本原理如圖7-4所示。圖7-4混合式智能傳感器基本原理框圖（3）集成化方式集成式智能傳感器采用微機(jī)械借工技術(shù)和大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)，以硅材料為基礎(chǔ)，制作敏感元件、信號(hào)調(diào)理電路以及微處理器單元，并將各構(gòu)成單元集成在一塊芯片上。隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展以及納米技術(shù)的應(yīng)用，集成式智能傳感器實(shí)現(xiàn)了微型化和結(jié)構(gòu)一體化，從而具有精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、多功能集成、陣列排布、低能耗等特點(diǎn)。集成式智能傳感器基本原理如圖7-5所示。圖7-5集成式智能傳感器基本原理框圖簡(jiǎn)述金屬絲電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片的工作原理金屬絲電阻應(yīng)變片的工作原理是基于電阻應(yīng)變效應(yīng)，即金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形（伸長(zhǎng)或縮短），其阻值也隨之發(fā)生變化（增大或減?。?。當(dāng)外力作用時(shí)，金屬絲電阻率ρ、長(zhǎng)度l、橫截面積S均發(fā)生變化，因此金屬絲電阻發(fā)生變化。通過(guò)測(cè)量電阻值的變化，可以得到外力的大小。半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)，即在外力作用下，半導(dǎo)體材料載流子遷移率發(fā)生變化，使其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，可由壓阻系數(shù)π表示。簡(jiǎn)述電容式傳感器基本原理和基本類型，并繪制簡(jiǎn)圖原理：電容式傳感器以電容器作為敏感元件，將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成為電容變化量，本質(zhì)上是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。電容式傳感器的三種基本類型:（1）變面積型電容式傳感器（2）變極距型電容式傳感器（3）變介電常數(shù)型電容式傳感器。如圖7-10。a)b)c)圖7-10電容式傳感器類型a)變面積型b)變極距型c)變介電常數(shù)型簡(jiǎn)述電感式傳感器的基本類型和各自的工作原理電感式傳感器類型較多，常用的有變磁阻式傳感器（自感式），差動(dòng)變壓器式傳感器（互感式）和電渦流式傳感器三種。變磁阻式傳感器（自感式）是利用被測(cè)量的變化改變磁路的磁阻，從而改變線圈的電感量，將非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。3.差動(dòng)變壓器式傳感器（互感式）工作原差動(dòng)變壓器式傳感器（互感式）利用變壓器原理，將非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為線圈互感量的變化，有初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，其中二次繞組采用差動(dòng)方式連接，因此叫做差動(dòng)變壓器式傳感器。與普通變壓器不同，差動(dòng)變壓器中初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的耦合隨銜鐵的移動(dòng)而發(fā)生變化。差動(dòng)傳感器種類包含變隙式、變面積式和螺管式等多種類型，螺管式差動(dòng)變壓器應(yīng)用較多。電渦流式傳感器基于電渦流效應(yīng)制作。電渦流式傳感器原理如圖7-16所示。當(dāng)線圈中通以交變電流I1時(shí)，線圈周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)H1。若此時(shí)被測(cè)導(dǎo)體處于交變磁場(chǎng)H1范圍內(nèi)，則導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電渦流I2，I2將產(chǎn)生交變磁場(chǎng)H2。顯然，H2與H1方向相反，H2反抗并削弱H1，從而引起線圈的等效電感和等效阻抗發(fā)生變化，通過(guò)線圈的電流大小以及相位均發(fā)生改變。以上參數(shù)的變化受到線圈的幾何尺寸、電流頻率、線圈到被測(cè)導(dǎo)體的距離以及導(dǎo)體的幾何尺寸、電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率的影響。因此，如果控制以上參數(shù)中某一個(gè)參數(shù)改變而其他參數(shù)固定不變，則形成用于該參數(shù)測(cè)量的傳感器。圖7-16電渦流式傳感器原理簡(jiǎn)述磁電感應(yīng)式傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)形式磁電感應(yīng)式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將位移、速度轉(zhuǎn)換為線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸出。磁電感應(yīng)式傳感器是一種典型的有源傳感器，其在工作時(shí)不需要外加輔助電源，可以直接將被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電量輸出。磁電感應(yīng)式傳感器可以分為恒磁通式和變磁通式兩種結(jié)構(gòu)類型。圖7-17恒磁通式磁電感應(yīng)傳感器結(jié)構(gòu)a)b)圖7-18變磁通式磁電感應(yīng)傳感器結(jié)構(gòu)原理示意圖a)開(kāi)磁路b)閉磁路什么是霍爾效應(yīng)？霍爾效應(yīng)原理如圖7-20所示。有一長(zhǎng)度為L(zhǎng)，寬度為b，厚度為d的導(dǎo)體或者半導(dǎo)體薄片，在薄片兩端通以電流I（方向沿長(zhǎng)度方向），在垂直于薄片方向施加磁場(chǎng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)。此時(shí)，在薄片的另外兩邊產(chǎn)生一個(gè)與電流I以及磁場(chǎng)強(qiáng)度B的成績(jī)成比例的電動(dòng)勢(shì)UH。也就是說(shuō)，一個(gè)通電的導(dǎo)體或者半導(dǎo)體，放置在一個(gè)與電流方向垂直的磁場(chǎng)中，那么在導(dǎo)體（半導(dǎo)體）的另外兩端將會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。圖7-20霍爾效應(yīng)原理什么是壓電效應(yīng)？什么是正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)？（1）正壓電效應(yīng)如圖7-21（a）所示，從物理學(xué)可知，對(duì)于某些電介質(zhì)（晶體），在一定方向上施加力產(chǎn)生變形時(shí)，內(nèi)部正負(fù)電荷中心發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生極化現(xiàn)象；當(dāng)外力消失后，又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，當(dāng)外力改變方向時(shí)，電荷極性也隨之改變。這種現(xiàn)象叫做正壓電效應(yīng)，簡(jiǎn)稱壓電效應(yīng)。（2）逆壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)具有可逆性，在電介質(zhì)極化的方向施加電場(chǎng)，同樣會(huì)引起內(nèi)部正負(fù)電荷中心的相對(duì)位移，電介質(zhì)發(fā)生變形，這種現(xiàn)象叫做逆壓電效應(yīng)，也叫做電致伸縮。如圖7-21（b）所示，壓電效應(yīng)的相互轉(zhuǎn)換即可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，也能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能。a)b)圖7-21壓電效應(yīng)a)正壓電效應(yīng)b)逆壓電效應(yīng)列舉三種壓電材料并簡(jiǎn)述其特點(diǎn)材料種類：壓電晶體（單晶），壓電石英晶體等；壓電陶瓷（多晶半導(dǎo)瓷）；壓電半導(dǎo)體；高分子乙烯等有機(jī)高分子壓電材料。（共4種）1)壓電石英具有以下特點(diǎn)：eq\o\ac(○,1)壓電常數(shù)和介電常數(shù)溫度穩(wěn)定性極好，壓電系數(shù)在常溫范圍內(nèi)幾乎不隨溫度發(fā)生變化，在20℃~200℃之間，溫度每升高1℃，壓電系數(shù)僅減少0.016%；eq\o\ac(○,2)機(jī)械強(qiáng)度高，其許用應(yīng)力可達(dá)68~98MPa，剛度大（α石英晶體彈性模量可以達(dá)到7.3×104MPa），固有頻率高，動(dòng)態(tài)性能好；eq\o\ac(○,3)居里點(diǎn)為573℃，沒(méi)有熱釋電效應(yīng)，不具有鐵電性，絕緣性和重復(fù)性好。2)壓電陶瓷具有以下特點(diǎn)：eq\o\ac(○,1)縱向壓電常數(shù)大，制作的傳感器靈敏度高；eq\o\ac(○,2)制作工藝成熟，成型工藝好，性能穩(wěn)定，成本低廉；eq\o\ac(○,3)具有熱釋電效應(yīng)，可制作熱電傳感器，用于紅外探測(cè)設(shè)備；eq\o\ac(○,4)作為壓電傳感器應(yīng)用時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生熱干擾，穩(wěn)定性降低，在高穩(wěn)定性傳感器中應(yīng)用受到限制；eq\o\ac(○,5)極化后的壓電陶瓷受到溫度影響，壓電效應(yīng)會(huì)減弱；eq\o\ac(○,6)剛極化后的壓電陶瓷縱向（x向）壓電常數(shù)需經(jīng)過(guò)2~3個(gè)月才能夠逐漸趨于常數(shù)，但是經(jīng)過(guò)兩年后，縱向壓電常數(shù)會(huì)開(kāi)始下降，因此需要定期標(biāo)定。3)壓電半導(dǎo)體材料同時(shí)具有壓電性和半導(dǎo)體的特性，既可以單獨(dú)利用其某一性能制備電子元件，也可以同時(shí)利用其兩個(gè)特性，將元件與電路集成于一體，能夠滿足智能傳感設(shè)備的需求。4)高分子乙烯等有機(jī)高分子壓電材料具有質(zhì)量輕、柔性好、抗拉強(qiáng)度高、熱釋電性和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，可用于制作小型輕柔壓電式傳感器、大面積陣列式傳感器等。簡(jiǎn)述什么是內(nèi)光電效應(yīng)？什么是外光電效應(yīng)？（1）外光電效應(yīng)：是在光線照射時(shí)，物體內(nèi)的電子逸出物體表面并產(chǎn)生光電子發(fā)射的現(xiàn)象。（2）內(nèi)光電效應(yīng)：是指當(dāng)光照射到半導(dǎo)體材料上時(shí)，物體內(nèi)部的受束縛電子受到激發(fā)，從而使物體的電導(dǎo)率發(fā)生變化或者產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。CCD的兩個(gè)主要組成部分是什么？并簡(jiǎn)述各部分的工作原理。CCD的組成：MOS由成排的光敏元件和讀出移位寄存器。MOS光敏元，是在P型或N型硅襯底上生成一層具有截止作用的SiO2層，然后在上面沉積金屬（Al）電極構(gòu)成浸塑-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）光敏單元。1）電荷存儲(chǔ)。CCD的最小單元是MOS光敏元，是在P型或N型硅襯底上生成一層具有截止作用的SiO2層，然后在上面沉積金屬（Al）電極構(gòu)成浸塑-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）光敏單元。這種排列規(guī)律的MOS陣列加上輸入端和輸出端，組成CCD的主要部分，如圖7-30所示。a)b)圖7-30MOS結(jié)構(gòu)組成a)一個(gè)MOS光敏元b)MOS陣列結(jié)構(gòu)組成當(dāng)在SiO2上表面的電極施加正電壓時(shí)，由于電場(chǎng)的作用，電極（MOS結(jié)構(gòu)的柵極）下P型Si區(qū)空穴被排斥入地，形成耗盡區(qū)，相較于電子此區(qū)域是能很低，稱為“勢(shì)阱”。有光照作用時(shí)，光子被半導(dǎo)體吸引產(chǎn)生光生電子-空穴對(duì)，電子被附近勢(shì)阱吸引到較深的勢(shì)阱中，如圖7-30（b）中φ2電極下，把一個(gè)MOS光敏元件的勢(shì)阱內(nèi)收集的光生電子叫做一個(gè)電荷包。對(duì)于N型Si，電極試件負(fù)電壓，電荷包內(nèi)為空穴。CCD的硅片上集成有成千上萬(wàn)個(gè)相互獨(dú)立的MOS光敏元，施加電壓后產(chǎn)生成千上萬(wàn)個(gè)勢(shì)阱且勢(shì)阱吸收的光子數(shù)量與光照強(qiáng)度成正比。如果照射在光敏元陣列上的光纖具有起伏明暗，則光敏元陣列會(huì)生成與關(guān)照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的光生電荷圖像，這就是電荷耦合器的光電物理效應(yīng)基本工作原理。2）電荷轉(zhuǎn)移。CCD以電荷轉(zhuǎn)移為信號(hào)，通過(guò)讀出移位寄存器實(shí)現(xiàn)電極下電荷有控制的定向轉(zhuǎn)移。讀出移位寄存器也是MOS結(jié)構(gòu)，與MOS光敏元的區(qū)別在于半導(dǎo)體底部增涂遮光層，防止外來(lái)關(guān)照的影響。讀出移位寄存器有二相、三相等多種控制方式，相數(shù)指的是每一級(jí)含有的電極數(shù)。如圖7-31所示，以三相讀出移位寄存器為例，介紹讀出移位寄存器工作原理。圖7-31三相讀出移位寄存器結(jié)構(gòu)和工作原理每一級(jí)中的電極P1都連接在一起，同樣的，電極P2、P3也分別連接在一起。在三個(gè)電極上分別施加三相時(shí)鐘脈沖電壓Φ1、Φ2、Φ3，三相時(shí)鐘脈沖電壓波形如圖7-32所示。當(dāng)t=t0時(shí)：電極P1處于高電位，P2、P3處于低電位，電極P1下產(chǎn)生一個(gè)電荷包；當(dāng)t=t2時(shí)：在電極P2加上同樣的高電位，P1、P2處于高電位，P3處于低電位，因?yàn)镻1和P2距離很近，兩電極下的勢(shì)阱耦合，原來(lái)在P1下的電荷包將在P1和P2兩個(gè)電極下分布；當(dāng)t=t2時(shí)：此時(shí)P1回到低電位，則P1、P2下的電荷包將全部流入到P2項(xiàng)的勢(shì)阱中；當(dāng)t=t3時(shí)：P1、P2均處于低電位，P3升到高電位，則P2下的電荷包將轉(zhuǎn)移到P3下的勢(shì)阱中。可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)一個(gè)脈沖周期，電荷從前一級(jí)的一個(gè)電極的勢(shì)阱轉(zhuǎn)移到下級(jí)同號(hào)電極下，隨著時(shí)鐘脈沖有規(guī)則的變化，電荷從器件的一端轉(zhuǎn)移到另一端，這一過(guò)程實(shí)際上是電荷耦合的過(guò)程，沒(méi)有借助掃描電子束，因此為自掃描器件。試述光纖傳感器的傳光原理，并舉例光纖傳感器的幾種典型應(yīng)用光纖的傳光原理。我們希望光能夠不發(fā)生外泄，全部在纖芯內(nèi)傳，利用光的全反射原理可以實(shí)現(xiàn)這一目的。如圖7-36所示，當(dāng)光線入射到纖芯的端面時(shí)，光線發(fā)生折射進(jìn)入光纖，光線進(jìn)入光纖后，到達(dá)光密介質(zhì)（纖芯）和光疏介質(zhì)（包層）的界面，一部分發(fā)生反射回到纖芯，一部分折射入包層。根據(jù)幾何光學(xué)的理論，當(dāng)光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，當(dāng)入射角超過(guò)某一角度θc時(shí)，光線將全部被反射回光密介質(zhì)，此角度θc被稱為光發(fā)生全反射的臨界入射角。即，當(dāng)入射角θ1>θc時(shí)，入射光線將在纖芯和包層的界面上發(fā)生若干次全反射，最終從另一端面射出。圖7-36光在光纖內(nèi)傳導(dǎo)示意圖光纖傳感器的應(yīng)用通?？梢苑譃閮深悾汗δ苄凸饫w傳感器和非功能型光纖傳感器。超聲波測(cè)液體流速的原理？超聲波測(cè)流量。超聲波測(cè)流量（流速）不會(huì)對(duì)被測(cè)液體產(chǎn)生阻力，而且測(cè)量結(jié)果也不受液體的物理化學(xué)性質(zhì)的影響。超聲波測(cè)流量利用超聲波在靜止和流動(dòng)的液體當(dāng)中傳播速度不同的特點(diǎn)，測(cè)量液體的流速，從而求得流量。超聲波測(cè)液體流量的基本原理如圖7-43所示，其中A、B為兩個(gè)超聲波傳感器探頭，L為A、B之間的距離，v為液體流速，θ為超聲波傳播方向和液體流動(dòng)方形的夾角（當(dāng)兩個(gè)探頭平行放置在液體內(nèi)部時(shí)，θ=0），c為超聲波在液體當(dāng)中的傳播速度。a)b)圖7-43超聲波測(cè)流量基本原理a)傳感器在管道外b)傳感器在管道內(nèi)感應(yīng)式水龍頭、自動(dòng)門等可以采用哪種傳感器？紅外傳感器簡(jiǎn)述熱電阻、熱敏電阻、熱電偶的特點(diǎn)及其工作原理1.熱電阻熱電阻利用了金屬材料在不同溫度時(shí)電阻值不同的特征，金屬熱電阻隨著溫度的升高電阻值增大。普通的金屬電阻絲可以用于-200℃~500℃的溫度測(cè)量，有些可以達(dá)到1000℃。金屬電阻絲的材料可以選用鐵、鎳、銅、鉑。鐵和鎳的溫度系數(shù)和電阻率比銅和鉑高，但是材料難以提純且線性較差，應(yīng)用范圍較小。以鉑熱電阻為例，鉑的化學(xué)、物理性能穩(wěn)定，易于提純，線性度高，應(yīng)用較為廣泛。其阻值與溫度之間的關(guān)系分兩段式：-200℃~0℃Rt=R0[1+At+Bt2+C(T-100)t3]（7.51）0℃~850℃Rt=R0(1+At+Bt)（7.52）式中R0、Rt——0℃和t℃時(shí)的電阻值；A——常數(shù)，等于3.96847×10-3/℃；B——常數(shù)，等于-5.84×10-7/℃2；C——常數(shù)，等于-4.22×10-12/℃。R0——也叫做公稱值，目前我國(guó)采用兩種公稱值，即10Ω和100Ω，分別用分度號(hào)PT10和PT100表示。更多的內(nèi)容可以參考國(guó)際溫標(biāo)ITS—90。2.熱敏電阻熱敏電阻采用半導(dǎo)體-金屬氧化物材料復(fù)合而成，利用了半導(dǎo)體熱電阻的電阻值隨溫度變化存在一定函數(shù)關(guān)系的特性?；谄湮锢硖匦缘牟煌?，可以分為：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）；正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）；臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（CTR），其電阻值會(huì)在特定溫度發(fā)生突變。應(yīng)用最多的為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，即其電阻值隨著溫度的升高而下降。同時(shí)，其靈敏度也會(huì)下降，因此其在高溫下的應(yīng)用受到限制，工作溫度一般在-100℃~300℃之間。與熱電阻相比，熱敏電阻具有以下特點(diǎn)：（1）電阻溫度系數(shù)大，約為熱電阻的10倍，因此靈敏度高，使用期限長(zhǎng)。（2）體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以用于測(cè)量點(diǎn)溫度。（3）熱慣性小、電阻率高，適宜用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。（4）易于維修和遠(yuǎn)距離操控。（5）產(chǎn)品一致性差，互換性不好，非線性顯著，因此一般不用于石油、鋼鐵和制作業(yè)當(dāng)中。熱敏電阻的非線性表現(xiàn)在，當(dāng)通過(guò)熱敏電阻的電流較小時(shí)，其電壓隨著電流的增大呈線型增大，服從歐姆定律；當(dāng)電流逐漸增大時(shí)，因?yàn)闊崦綦娮璞旧淼臏囟忍岣撸捎谪?fù)溫度系數(shù)，阻值出現(xiàn)下降，電壓-電流曲線出現(xiàn)非線性，當(dāng)電流增大到一定程度，阻值明顯減小，出現(xiàn)隨著電流增大電壓降低的情況。因此，為了解決熱敏電阻的非線性問(wèn)題，通常將一個(gè)溫度系數(shù)很小的熱敏電阻絲與金屬電阻絲并聯(lián)或者串聯(lián)，從而使熱敏電阻阻值在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)線性關(guān)系。近年來(lái)，也出現(xiàn)了利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行較寬范圍內(nèi)線性校正的方案。3.熱電偶熱電偶利用金屬溫差電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，是目前接觸時(shí)測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的溫度傳感器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工制作方便、熱慣性小、工作溫度范圍寬、耐高溫、穩(wěn)定性好、適宜信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸。（1）熱電效應(yīng)如圖7-45所示，將兩種不同類型的金屬A和金屬B兩端連接，形成一個(gè)閉合回路。當(dāng)節(jié)點(diǎn)1與節(jié)點(diǎn)2的溫度不同時(shí)（T0≠T），兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間將產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，從而在回路中產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)。工作時(shí)，節(jié)點(diǎn)1為基準(zhǔn)點(diǎn)（也叫冷端），恒定在特定的標(biāo)準(zhǔn)溫度；節(jié)點(diǎn)2為測(cè)溫點(diǎn)（也叫熱端），放置在被測(cè)溫度場(chǎng)中。熱電勢(shì)由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)組成。當(dāng)兩中不同的金屬接觸時(shí)，因兩種金屬的自由電子密度不同，因此自由電子會(huì)從電子濃度較大的一側(cè)向較小一側(cè)遷移擴(kuò)散，失去電子的一側(cè)呈正電，得到電子的一側(cè)呈負(fù)電。當(dāng)這種擴(kuò)散達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，兩種金屬接觸位置形成電位差，即接觸電勢(shì)，其與金屬的性質(zhì)和節(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)。對(duì)于單一金屬，當(dāng)兩端存在溫度差時(shí)，則導(dǎo)體內(nèi)溫度較高一段的電子具有更大的動(dòng)能，從而由高溫端向低溫端遷移擴(kuò)散。高溫煅失去電子呈正電位，低溫端得到電子呈負(fù)電位，形成溫差電勢(shì)，其與金屬材料的性質(zhì)和兩端溫差有關(guān)。因此，熱電偶產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)的條件有兩個(gè)：1）如果熱電偶的兩電極材料相同，即使兩端的溫度不同，也不會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。即熱電偶的兩電極材料必須不同。2）當(dāng)熱電偶兩電極材料不同時(shí)，如果兩端沒(méi)有溫度差，則也不會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。即熱電偶的兩端必須處于不同溫度環(huán)境。圖7-45熱電效應(yīng)原理圖（2）熱電偶工作定律1）中間導(dǎo)體定律。如圖7-46所示，將節(jié)點(diǎn)（1）斷開(kāi)，接入金屬C，則只要金屬C與金屬A、金屬B節(jié)點(diǎn)溫度相同，則接入的金屬C對(duì)回路的熱電勢(shì)沒(méi)有影響，即中間導(dǎo)體定律。利用中間導(dǎo)體定律，可以將金屬C替換為毫安表，只要保證毫安表兩端的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)溫度相同，即可完成電信號(hào)的測(cè)量。圖7-46中間導(dǎo)體定律示意圖2）中間溫度定律。如圖7-47所示，當(dāng)金屬A、金屬B分別與導(dǎo)線a與導(dǎo)線b連接時(shí)，則回路總的電動(dòng)勢(shì)為熱電偶的電動(dòng)勢(shì)EAB（T，Tc）和導(dǎo)線之間的電動(dòng)勢(shì)Eab（T0，Tc）的代數(shù)和。因?yàn)闊犭娕紓鞲衅鞯姆侄缺硎且?℃為參考，而實(shí)際測(cè)量環(huán)境中熱電偶的參考溫度通常不為0℃。因此，利用中間溫度定律，只要求得參考端溫度為0℃時(shí)的熱電勢(shì)和溫度的關(guān)系，利用其對(duì)實(shí)際測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正，即可得到參考溫度不是0℃時(shí)的實(shí)際熱電動(dòng)勢(shì)。4.集成溫度傳感器集成溫度傳感器利用了晶體管P-N結(jié)的電流，電壓和溫度之間的關(guān)系對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量。集成溫度傳感器是把熱敏晶體管