第一節(jié)常用電熱材料

一、電熱基礎(chǔ)學(xué)問

電熱器具是利用電能轉(zhuǎn)化成熱能的原理而制成各種器具的統(tǒng)稱,在家用電

器中，電熱器具占有25%?35%的比例，如生活中常用的電熨斗、電飯鍋、電

烤箱、電熱毯、遠(yuǎn)紅外線輻射取暖器、電磁灶、微波爐等電熱器具。

近幾年，隨著電子技術(shù)的發(fā)展及微電腦的廣泛應(yīng)用，電熱器具進(jìn)入了一個(gè)

新的發(fā)展階段，性能也越來越完善。利用電熱比利用其它熱源有下述優(yōu)點(diǎn)：

⑴熱效率高，約為50婷95%（煤的熱效率為12%~20%,液體燃料為2096?40%,

氣體燃料為50%?60%）。

⑵控溫便利，精確度高，簡(jiǎn)潔實(shí)現(xiàn)自動(dòng)限制。

⑶清潔衛(wèi)生，無煙灰，不產(chǎn)生有害氣體,不污染環(huán)境。

⑷運(yùn)用便利，及其它熱源相比，無明火，且有平安愛護(hù)裝置，更加平安牢靠.一

旦發(fā)生故障，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，也易于修理。

⑸熱慣性小.

㈠電熱器具的類型：

家用電熱器具按其用途大體可分為：廚房器具（如電飯鍋、微波爐、電熱

消毒柜、電熱水壺等）、取暖用具（電熱褥、電取暖器、電熱餅等）、整容美發(fā)

用具（電吹風(fēng)、電熨斗等）、其它器具（如烘干機(jī)、除濕器等）

按加熱方式的不同，電熱器具大體可分為電阻式加熱器、遠(yuǎn)紅外式電熱器具、

電磁感應(yīng)式加熱器具及微波式電熱器具.

1、電阻式電熱器具

電阻加熱是電熱器具的主要加熱形式.它是利用電流的熱效應(yīng)進(jìn)行加熱

的。對(duì)被加熱的物體來說，可分為干脆加熱和間接加熱兩種.

2、遠(yuǎn)紅外式電熱器具

遠(yuǎn)紅外式電熱器具是在電阻式加熱器具的表面涂有遠(yuǎn)紅外輻射涂料，通電

加熱時(shí)輻射出紅外線來，從而達(dá)到加熱的目的。這類電熱器具的特點(diǎn)是熱效率

高。

常見的遠(yuǎn)紅外式電熱器具有紅外輻射取暖器、消毒碗柜等，加熱器是由特

制的、能輻射遠(yuǎn)紅外線的熱管制成的。該熱管的材料一般為搪瓷材料，經(jīng)表面

處理使其黑化，或在外表面上涂有遠(yuǎn)紅外線涂料。當(dāng)電流通過這樣的電熱管時(shí),

以波長(zhǎng)3?1000um輻射遠(yuǎn)紅外線，被烤箱內(nèi)食品所汲取，繼而食品內(nèi)部分子

發(fā)生振動(dòng)，產(chǎn)生熱能，達(dá)到加熱的目的。這種烤箱的熱效率比電阻絲電烤箱高

20婷30%。

3、電磁感應(yīng)加熱器具

電磁感應(yīng)加熱器具是利用電磁感應(yīng)來加熱的。鐵磁材料放在交變磁場(chǎng)中，

就能產(chǎn)生渦流，渦流在導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)克服內(nèi)阻作回旋流淌產(chǎn)生熱量.利用這種方

式加熱的典型產(chǎn)品是電磁灶。

在電磁灶中，因工頻電磁灶(5(f60Hz)易產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，全部家用電磁

灶一般都采納1500Hz以上的高頻電磁灶。

4、微波式電熱器具

微波是波長(zhǎng)1mm?1m的電磁波，頻率相應(yīng)為300MHz-300000MHz.食物是汲取

微波的一種介質(zhì)，在微波輻射之下，食物中水分子隨微波頻率的變更，在1s

內(nèi)作二十幾億次（2。450GHz）的搖擺，食物中水分子之間的摩擦特別猛烈，從

而產(chǎn)生足夠的熱量。微波爐就是微波加熱的典型器具.

其次節(jié)電阻式電熱元件

①開啟式螺旋形電熱元件

這類元件是電熱絲繞制成螺旋狀后嵌在絕緣或絕熱材料制成的盤面凹槽里或

專用支架上，電熱絲干脆袒露在空氣中，發(fā)出的熱量主要以輻射和對(duì)流的方式傳

給欲加熱物件。

這種發(fā)熱元件具有加熱快速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、價(jià)格便宜、修理便利等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)

是：因其電阻絲袒露，電然絲本身帶電，平安性差，稍有不慎而觸剛好，往往造成

電擊事故。它的工作溫度約為800~850。（？，遇到易燃物體易燃燒：電阻絲袒露在空

氣中易氧化，運(yùn)用壽命短。

②罩蓋式電熱元件圖

該類元件是將電熱絲放置在罩蓋中，常見的形式如圖02-07所示的兩種，其

中(a)多用于電灶中，而(b)則多用于一般型電熨斗。

常見的罩蓋式電熱元件

③封閉式管狀電熱元件

這類元件是將電熱絲置于絕緣導(dǎo)熱材料的封閉系統(tǒng)內(nèi)，下圖是常見的外形不同的

幾種密閉式管狀電熱元件(簡(jiǎn)稱電熱管)。

④特殊電阻式電熱元件

第三節(jié)遠(yuǎn)紅外輻射器

遠(yuǎn)紅外電熱元件

遠(yuǎn)紅外電熱元件有管狀遠(yuǎn)紅外元件、板狀遠(yuǎn)紅外元件、紅外線燈等。管狀遠(yuǎn)

紅外電熱元件又分為金屬管狀遠(yuǎn)紅外元件和石英管狀遠(yuǎn)紅外元件兩種。圖

02-09(a)是石英管狀遠(yuǎn)紅外元件結(jié)構(gòu)示意圖。紅外線燈的結(jié)構(gòu)見圖02-09(b)。

圖02—09遠(yuǎn)紅外電熱元件結(jié)構(gòu)圖

PTC電熱元件

PTC(PositiveTemperatureCoefficient)元件是一種具有正溫度系數(shù)的熱

敏電阻。PTC電熱元件的優(yōu)越特性使其在電熱水器、電吹風(fēng)機(jī)、電暖器等電熱器具

中廣泛應(yīng)用.PTC電熱元件的電阻率及溫度的特性曲線如圖02-010所示.從圖中可

以看出，當(dāng)溫度在TM以下時(shí)，呈現(xiàn)一般半導(dǎo)體特性，也就是當(dāng)半導(dǎo)體陶瓷溫度上

升時(shí)電阻下降，為負(fù)溫度系數(shù)；當(dāng)溫度升到TC(居里點(diǎn))及TN之間這一段范圍內(nèi)時(shí)?，

其電阻隨著溫度上升而急劇上升幾個(gè)數(shù)量級(jí)(103、105倍)，呈現(xiàn)出猛烈的正溫度系

數(shù)特性.這種阻值異樣變更的現(xiàn)象稱為PTC特性.

圖02-10PTC電熱元件的電阻率及溫度的特性曲線

通過對(duì)PTC元件的電阻率及溫度特性分析可以看出，其受電源電壓波動(dòng)的影

響很小.運(yùn)用不同電源電壓時(shí)，只要電壓能為PTC元件供應(yīng)足夠的發(fā)熱量，使元件達(dá)

到居里點(diǎn)的溫度，就不會(huì)對(duì)元件的工作溫度產(chǎn)生影響。而且這種特殊半導(dǎo)體元件

是采納陶瓷工藝制成的，電熱元件不氧化，運(yùn)用壽命長(zhǎng);利用陶瓷技術(shù)可制成不同

形態(tài)及各種外形尺寸，結(jié)構(gòu)敏捷；發(fā)熱量可隨環(huán)境溫度自動(dòng)調(diào)整,當(dāng)PTC元件結(jié)構(gòu)

等確定以后，散熱系數(shù)和最高工作溫度便確定了。如四周溫度上升，發(fā)熱量會(huì)減

小;反之發(fā)熱量會(huì)相應(yīng)增大。PTC電熱元件具有很多優(yōu)點(diǎn)，因此得到了快速發(fā)展，

并正在取代傳統(tǒng)的電熱元，‘牛。

在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)不同功能的PTC元件的居里溫度點(diǎn)有不同的要求。在元件的

制作過程中，可通過制作工藝和添加不同材料來變更其居里溫度點(diǎn)。例如：在鈦

酸鋼中摻入錮(Sr)、錫(Sn),可使居里點(diǎn)朝低溫側(cè)移動(dòng)；摻入鉛(Pb)則使居里點(diǎn)

朝高溫側(cè)移動(dòng).目前，實(shí)際產(chǎn)品一般在一30?265c范圍內(nèi)調(diào)整。

第四節(jié)電力電子器件

電力晶體管

GTR是一種電流限制的雙極雙結(jié)大功率、高反壓電力電子器件，具有自關(guān)斷實(shí)

力，產(chǎn)生于本世紀(jì)70年頭，其額定值已達(dá)1800V/800A/2kHz、1400v/600A/5kHz.

600V/3A/100kHzo它既具備晶體管飽和壓降低、開關(guān)時(shí)間短和平安工作區(qū)寬等固

有特性，又增大了功率容量，因此，由它所組成的電路敏捷、成熟、開關(guān)損耗小、

開關(guān)時(shí)間短，在電源、電機(jī)限制、通用逆變器等中等容量、中等頻率的電路中應(yīng)用

廣泛。GTR的缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電流較大、耐浪涌電流實(shí)力差、易受二次擊穿而損壞。在

開關(guān)電源和UPS內(nèi)，GTR正逐步被功率MOSFET和IGBT所代替。它的符號(hào)如圖1,

和一般的NPN晶體管一樣。電力晶體管的結(jié)構(gòu)

電力晶體管(GiantTransistor)簡(jiǎn)稱GTR又稱BJT(BipolarJunction

Transistor),GTR和BJT這兩個(gè)名稱是等效的，結(jié)構(gòu)和工作原理都和小功率晶體管

特別相像.GTR由三層半導(dǎo)體、兩個(gè)PN結(jié)組成.和小功率一樣，有PNP和NPN兩種

類型，GTR通常多用NPN結(jié)構(gòu).[1]

電力晶體管工作原理

在電力電子技術(shù)中，GTR主要工作在開關(guān)狀態(tài).GTR通常工作在正偏（Ib>0）時(shí)

大電流導(dǎo)通；反偏（Ib〈O二時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài).因此，給GTR的基極施加幅度足夠大

的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，它將工作于導(dǎo)通和截止的開關(guān)狀態(tài)。

電力晶體管特點(diǎn)

1輸出電壓

可以采納脈寬調(diào)制方式，故輸出電壓為幅值等于直流電壓的強(qiáng)脈沖序列。

2載波頻率

由于電力晶體管的開通和關(guān)斷時(shí)間較長(zhǎng)，故允許的載波頻率較低，大部分變

頻器的上限載波頻率約為1。2~1。5kHz左右。

3電流波形

因?yàn)檩d波頻率較低，故電流的高次諧波成分較大.這些高次諧波電流將在硅鋼

片中形成渦流，并使硅鋼片相互間因產(chǎn)生電磁力而振動(dòng)，并產(chǎn)生噪音.又因?yàn)檩d波

頻率處于人耳對(duì)聲音較為敏感的區(qū)域,故電動(dòng)機(jī)的電磁噪音較強(qiáng).

4輸出轉(zhuǎn)矩

因?yàn)殡娏髦懈叽沃C波的成分較大,故在50Hz時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩及工頻

運(yùn)行時(shí)相比，略有減小。

電力晶體管的基本特性

（1）靜態(tài)特性

共放射極接法時(shí)可分為三個(gè)工作區(qū)：

①截止區(qū)。在截止區(qū)內(nèi)，iBWO,uBEWO,uBC<0,集電極只有漏電流流過。

②放大區(qū)。iB)0,uBE>0,uBC〈0,iC=6iB?

③飽和區(qū).iB〉Ics/P,uBE>0,uBO0,iCS是集電極飽和電流，其值由外

電路確定。

結(jié)論：兩個(gè)PN結(jié)都為正向偏置是飽和的特征。飽和時(shí)，集電極、放射極間的

管壓降uCE很小,相當(dāng)于開關(guān)接通,這時(shí)盡管電流很大，但損耗并不大.GTR剛進(jìn)入

飽和時(shí)為臨界飽和，如iB接著增加，則為過飽和，用作開關(guān)時(shí)，應(yīng)工作在深度飽和

狀態(tài)，這有利于降低uCE和減小導(dǎo)通時(shí)的損耗。

(2)動(dòng)態(tài)特性

GTR在關(guān)斷時(shí)漏電流很小，導(dǎo)通時(shí)飽和壓降很小。因此，GTR在導(dǎo)通和關(guān)斷狀

態(tài)下?lián)p耗都很小，但在關(guān)斷和導(dǎo)通的轉(zhuǎn)換過程中.,電流和電壓都較大，所以開關(guān)過

程中損耗也較大.當(dāng)開關(guān)頻率較高時(shí)，開關(guān)損耗是總損耗的主要部分。因此，縮短

開通和關(guān)斷時(shí)間對(duì)降低損耗、提高效率和提高運(yùn)行牢靠性很有意義。

電力晶體管的主要參數(shù)

(1)最高工作電壓

(2)集電極最大允許電流ICM

(3)集電極最大允許耗散功率PCM

(4)最高工作結(jié)溫TJM

二次擊穿和平安工作區(qū)

(1)二次擊穿

二次擊穿是影響GTR平安牢靠工作的一個(gè)重要因素。當(dāng)GTR的集電極電壓上

升至擊穿電壓時(shí)，集電極電流快速增大，這種首先出現(xiàn)的擊穿是雪崩擊穿，被稱

為一次擊穿。出現(xiàn)一次擊穿后，只要1c不超過及最大運(yùn)行耗散功率相對(duì)應(yīng)的限度,

GTR一般不會(huì)損壞，工作特性也不會(huì)有什么變更。但是實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常發(fā)覺一次擊

穿發(fā)生時(shí)如不有效地限制電流,Ic增大到某個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)會(huì)突然急劇上升，同時(shí)伴隨

著電壓的突然下降，這種現(xiàn)象稱為二次擊穿.防止二次擊穿的方法是:①應(yīng)使實(shí)際

運(yùn)用的工作電壓比反向擊穿電壓低得多。②必需有電壓電流緩沖愛護(hù)措施。[1]

（2）平安工作區(qū)

以直流極限參數(shù)ICM、PCM、UCEM構(gòu)成的工作區(qū)為一次擊穿工作區(qū)，以USB（二

次擊穿電壓）及ISB（二次擊穿電流）組成的PSB（二次擊穿功率）是一個(gè)不等

功率曲線。為了防止二次擊穿，要選用足夠大功率的GTR,實(shí)際運(yùn)用的最高電壓通

常比GTR的極限電壓低很多.

第四節(jié)電力電子器件

品閘管

晶閘管（Thyristor）是閘流管的簡(jiǎn)稱，又可稱做器，以前被簡(jiǎn)稱為可控硅；

1957年美國(guó)通用公司開發(fā)出世界上第一款晶閘管產(chǎn)品，并于1958年將其商業(yè)化;

晶閘管是PNPN四層結(jié)構(gòu)，它有三個(gè)極：，陰極和門極；晶閘管具有硅整流的特性,

能在高電壓、大條件下工作，且其工作過程可以限制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、溝

通調(diào)壓、無觸點(diǎn)、逆變及變頻等電子中

晶閘管導(dǎo)通條件為：加且門極有觸發(fā)；其派生有：快速晶閘管，，逆導(dǎo)晶閘管,

光控晶閘管等.它是一種大功率開關(guān)型半導(dǎo)體器件，在中用文字符號(hào)為“V”、

“VT”表示（舊標(biāo)準(zhǔn)中用字母"SCR”表示）。

晶閘管(Thyristor)是一種開關(guān)元件，能在高電壓、大電流條件下工作，并

且它的其工作過程可以限制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、溝通調(diào)壓、無觸點(diǎn)電子開

關(guān)、逆變及變頻等電子電路中，是典型的小電流限制大電流的設(shè)備.1957年，美國(guó)

通用電器公司開發(fā)出世界上第一個(gè)晶閘管產(chǎn)品，并于1958年使其商業(yè)化。[1]

結(jié)構(gòu)

它是由一個(gè)P—N-P—N四層(4layers)半導(dǎo)體構(gòu)成的，中間形成了三個(gè)PN

結(jié).

按關(guān)斷、導(dǎo)通及限制

晶閘管按其關(guān)斷、導(dǎo)通及限制方式可分為一般晶閘管(SCR)、雙向晶閘管

(TRIAC)、逆導(dǎo)晶閘管(RCT)、門極關(guān)斷晶閘管(GTO)、BTG晶閘管、溫控晶閘管

(TT國(guó)外，TTS國(guó)內(nèi))和光控晶閘管(LTT)等多種。

按引腳和極性

品閘管按其和極性可分為二極晶閘管、三極晶閘管和四極品閘管。

按封裝形式

晶閘管按其封裝形式可分為金屬封裝晶閘管、塑封晶閘管和封裝晶閘管三種

類型。其中，金屬封裝晶閘管又分為螺栓形、平板形、圓殼形等多種；塑封晶閘

管又分為帶散熱片型和不帶散熱片型兩種。

按電流容量分類

晶閘管按電流可分為大晶閘管、中功率晶閘管和小功率晶閘管三種。通常，

大功率晶閘管多采納陶瓷封裝,而中、小功率晶閘管則多采納塑封或金屬封裝。

按關(guān)斷速度

晶閘管按其關(guān)斷速度可分為一般晶閘管和快速晶閘管，快速晶閘管包括全部

專為快速應(yīng)用而設(shè)計(jì)的品閘管，有常規(guī)的快速晶閘管和工作在更高頻率的高頻晶

閘管，可分別應(yīng)用于400HZ和10KHZ以上的斬波或逆變電路中.（備注：高頻不能

等同于快速晶閘管）

第四節(jié)電力電子器件

晶閘管工作原理

晶閘管在工作過程中，它的陽極（A）和陰極（K）及電源和負(fù)載連接,組成晶閘

管的主電路，晶閘管的門極G和陰極K及限制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管的限

制電路。

半控型晶閘管的工作條件：

1.晶閘管承受反向陽極電壓時(shí)，不管門極承受何種電壓，晶閘管都處于反向

阻斷狀態(tài)。

2。晶閘管承受正向陽極電壓時(shí)，僅在門極承受正向電壓的狀況下晶閘管才導(dǎo)

通。這時(shí)晶閘管處于正向?qū)顟B(tài),這就是晶閘管的閘流特性，即可控特性.

3.品閘管在導(dǎo)通狀況下，只要有肯定的正向陽極電壓，不論門極電壓如何，品

閘管保持導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通后，門極失去作用。門極只起觸發(fā)作用.

4.晶閘管在導(dǎo)通狀況下，當(dāng)主回路電壓（或電流）減小到接近于零時(shí)，晶閘管

關(guān)斷.

全控型晶閘管的工作條件：

lo晶閘管承受反向陽極電壓時(shí)，不管門極承受何種電壓，晶閘管都處于反向

阻斷狀態(tài)。

2.晶閘管承受正向陽極電壓時(shí)，僅在門極承受正向電壓（或電流）的狀況下晶

閘管才導(dǎo)通。這時(shí)晶閘管處于正向?qū)顟B(tài).

3o一旦晶閘管起先導(dǎo)通，它就被鉗住在導(dǎo)通狀態(tài)，而此時(shí)門極電流可以取消。

晶閘管不能被門極關(guān)斷，像一個(gè)二極管一樣導(dǎo)通，直到電流降至零和有反向偏置電

壓作用在晶閘管上時(shí)，它才會(huì)截止.當(dāng)品閘管再次進(jìn)入正向阻斷狀態(tài)后，允許門極

在某個(gè)可控的時(shí)刻將晶閘管再次觸發(fā)導(dǎo)通。[2]

4工作過程

晶閘管是四層三端器件，它有JI、J2、J3三個(gè)PN結(jié)圖1,可以把它中間的NP

分成兩部分，構(gòu)成一個(gè)PNP型和一個(gè)的復(fù)合管圖2

當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓時(shí)，為使晶閘管導(dǎo)通，必需使承受的內(nèi)結(jié)J2失

去阻擋作用.圖2中每個(gè)晶體管的集電流同時(shí)就是另一個(gè)晶體管的電流。因此，兩

個(gè)相互復(fù)合的，當(dāng)有足夠的門極電流Ig流入時(shí)，就會(huì)形成猛烈的正反饋，造成兩

晶體管飽和導(dǎo)通，晶體管飽和導(dǎo)通。

設(shè)PNP管和NPN管的集電極電流相應(yīng)為Icl和卜2;放射極電流相應(yīng)為la和

Ik；電流放大系數(shù)相應(yīng)為al為cl/Ia和a2租c2/Ik,設(shè)流過J2結(jié)的反相為IcO,

晶閘管的陽極電流等于兩管的集電極電流和的總和：

Ia=Icl+Ic2+IcO或la=aHa+a2Ik+IcO

若門極電流為Ig,則晶閘管陰極電流為Ik=Ia+Ig

從而可以得出晶閘管陽極電流為：I=(IcO+Iga2)/(1-(al+a2))(1-1)

式

硅PNP管和硅NPN管相應(yīng)的電流放大系數(shù)al和a2隨其放射極電流的變更而

急劇變更如圖3所示。

當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓，而門極未受電壓的狀況下，式(1—1)中,

1g:0,(al+a2)很小，故晶閘管的陽極電流IagIcO晶閘管處于。當(dāng)晶閘管在正向

陽極電壓下，從門極G流入電流Tg,由于足夠大的Tg流經(jīng)NPN管的放射結(jié)，從而提

高起點(diǎn)流放大系數(shù)a2,產(chǎn)生足夠大的極電極電流Ic2流過PNP管的放射結(jié)，并提

高了PNP管的電流放大系數(shù)al,產(chǎn)生更大的極電極電流Icl流經(jīng)NPN管的放射結(jié)。

這樣猛烈的正反饋過程快速進(jìn)行.從圖3,當(dāng)al和a2隨放射極電流增加而(al+a2)

41時(shí)，式(1—1)中的分母l-(al+a2)20,因此提高了晶閘管的陽極電流la.

這時(shí)，流過晶閘管的電流完全由主回路的電壓和確定。晶閘管已處于正向?qū)?/p>

態(tài)。

式(1—1)中，在晶閘管導(dǎo)通后，1—(al+a2)-0,即使此時(shí)門極電流Ig=0,晶

閘管仍能保持原來的陽極電流la而接著導(dǎo)通。晶閘管在導(dǎo)通后，門極已失去作用.

在晶閘管導(dǎo)通后，假如不斷的減小電源電壓或增大，使陽極電流la減小到維

持電流TH以下時(shí)，由于al和al快速下降，當(dāng)1—(al+a2)-0時(shí)，晶閘管復(fù)原

阻斷狀態(tài).

可關(guān)斷晶閘管GTO(GateTurn-OffThyristor)亦稱門控晶閘管。其主要特

點(diǎn)為，當(dāng)門極加負(fù)向觸發(fā)時(shí)晶閘管能自行關(guān)斷.

第五節(jié)繼電器剛好間限制器

繼電器

繼電器（英文名稱：relay）是一種電限制，是當(dāng)輸入量（激勵(lì)量）的變更達(dá)

到規(guī)定要求時(shí)，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變更的一種電器.它具

有限制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被限制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系。

通常應(yīng)用于自動(dòng)化的限制中，它事實(shí)上是用小電流去限制大電流運(yùn)作的一種“自

動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)整、平安愛護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。

因?yàn)槔^電器是由線圈和觸點(diǎn)組兩部分組成的，所以繼電器在電路圖中的圖形

符號(hào)也包括兩部分：

一個(gè)長(zhǎng)方框表示線圈；一組觸點(diǎn)符號(hào)表示觸點(diǎn)組合。當(dāng)觸點(diǎn)不多電路比較簡(jiǎn)

潔時(shí)，往往把觸點(diǎn)組干脆畫在線圈框的一側(cè)，這種畫法叫集中表示法。

電符號(hào)和觸點(diǎn)形式:

繼電器線圈在電路中用一個(gè)長(zhǎng)方框符號(hào)表示，假如繼電器有兩個(gè),就畫兩個(gè)并

列的長(zhǎng)方框。同時(shí)在長(zhǎng)方框內(nèi)或長(zhǎng)方框旁標(biāo)上繼電器的文字符號(hào).繼電器的

觸點(diǎn)有兩種表示方法：一種是把它們干脆畫在長(zhǎng)方框一側(cè)，這種表示法較為直觀.

另一種是依據(jù)電路連接的須要，把各個(gè)觸點(diǎn)分別畫到各自的限制電路中，通常在

同一繼電器的觸點(diǎn)及線圈旁分別標(biāo)注上相同的文字符號(hào)，并將觸點(diǎn)組編上號(hào)碼，

以示區(qū)分。繼電器的觸點(diǎn)有三種基本形式：

1、動(dòng)合型（常開）（H型）線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是斷開的，通電后，兩個(gè)觸點(diǎn)

就閉合.以合字的拼音字頭表示。

2、動(dòng)斷型（常閉）（D型）線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是閉合的，通電后兩個(gè)觸點(diǎn)就

斷開。用斷字的拼音字頭”D〃表示.

3、轉(zhuǎn)換型（Z型）這是觸點(diǎn)組型。這種觸點(diǎn)組共有三個(gè)觸點(diǎn)，即中間是動(dòng)觸點(diǎn),

上下各一個(gè)。線圈不通電時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)和其中一個(gè)靜觸點(diǎn)斷開和另一個(gè)閉合，線圈

通電后，動(dòng)觸點(diǎn)就移動(dòng)，使原來斷開的成閉合，原來閉合的成斷開狀態(tài)，達(dá)到轉(zhuǎn)換

的目的。這樣的觸點(diǎn)組稱為轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)。用“轉(zhuǎn)〃字的拼音字頭“z”表示.

2主要作用

繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測(cè)、

通訊、自動(dòng)限制、及電力電子設(shè)備中，是最重要的之一。

繼電器一般都有能反映肯定輸入變量（如、電壓、功率、、頻率、溫度、壓力、

速度、光等）的感應(yīng)機(jī)構(gòu)（輸入部分）；有能對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷〃限制的

執(zhí)行機(jī)構(gòu)（輸出部分）；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對(duì)輸入量進(jìn)行

耦合隔離，功能處理和對(duì)輸出部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的中間機(jī)構(gòu)（驅(qū)動(dòng)部分）。

作為限制元件，概括起來，繼電器有如下幾種作用：

1）擴(kuò)大限制范圍：例如，多觸點(diǎn)繼電器限制信號(hào)達(dá)到某肯定值時(shí)，可以按觸

點(diǎn)組的不同形式，同時(shí)換接、開斷、接通多路電路。

2）放大：例如，靈敏型繼電器、等，用一個(gè)很微小的限制量，可以限制很大

功率的電路。

3）綜合信號(hào)：例如，當(dāng)多個(gè)限制信號(hào)按規(guī)定的形式輸入多繼電器時(shí)，經(jīng)過比

較綜合，達(dá)到預(yù)定的限制效果。

4）自動(dòng)、遙控、監(jiān)測(cè)：例如，自動(dòng)裝置上的繼電器及其他電器一起，可以組

成程序限制線路，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。

3主要分類

1.按繼電器的工作原理或結(jié)構(gòu)特征分類

1）電磁繼電器：利用輸入電路內(nèi)電路在電磁鐵鐵芯

及銜鐵間產(chǎn)生的吸力蚱用而工作的一種電氣繼電器。

2）固體繼電器：指電子元件履行其功能而無機(jī)械運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的，輸入和輸出隔

離的一種繼電器.

3）溫度繼電器：當(dāng)外界溫度達(dá)到給定值時(shí)而動(dòng)作的繼電器。

4）舌簧繼電器：利用密封在管內(nèi)，具有觸電簧片和銜鐵磁路雙重作用的舌簧動(dòng)

作來開，閉或轉(zhuǎn)換線路的繼電器

5）時(shí)間繼電器：當(dāng)加上或除去輸入信號(hào)時(shí)，輸出部分需延時(shí)或限時(shí)到規(guī)定時(shí)

間才閉合或斷開其被控線路繼電器。

6）高頻繼電器：用于切換高頻，射頻線路而具有最小損耗的繼電器。

7）極化繼電器：有極化磁場(chǎng)及限制電流通過限制線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)綜合作用

而動(dòng)作的繼電器.繼電器的動(dòng)作方向取決于限制線圈中流過的的電流方向。

8）其他類型的繼電器：如光繼電器，聲繼電器，熱繼電器，儀表式繼電器，霍

爾效應(yīng)繼電器，差動(dòng)繼電器等。

第五節(jié)繼電器剛好間限制器

時(shí)間限制器

時(shí)間限制器是一種能夠依據(jù)設(shè)定的時(shí)間來限制電路的接通或者斷開，也就是

限制電器的開關(guān)裝置。不少時(shí)間限制器還具有可編程和循環(huán)功能，常用來限制路

燈，廣告牌等外設(shè)電器或家用電器

時(shí)間限制器的特點(diǎn)

1.開、關(guān)時(shí)間隨意可調(diào)，限制誤差〈Is

2.己調(diào)好的開、關(guān)時(shí)間不受停電影響，自動(dòng)記憶

3o每天可做十次開、關(guān)動(dòng)作，開、關(guān)時(shí)間一周內(nèi)可隨意編程

4o可自動(dòng)，也可手動(dòng)限制，體積小巧，安裝便利，設(shè)有自動(dòng)愛護(hù)裝置

5o內(nèi)消耗功率低[1]

時(shí)間限制器的應(yīng)用

時(shí)間限制器可依據(jù)用戶設(shè)定的時(shí)間，自動(dòng)打開和關(guān)閉各種用電設(shè)備的電源，

廣泛應(yīng)用于路燈、霓虹燈、燈箱招牌、空調(diào)機(jī)、開水器、宿舍供電、生產(chǎn)設(shè)備及

廣播電視設(shè)備等的定時(shí)自動(dòng)限制。

第六節(jié)家電常用傳感器

溫度傳感器

溫度傳感器(temperaturetransducer)是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出

信號(hào)的傳感器。溫度是的核心部分，品種繁多.按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸

式兩大類，依據(jù)及電子元件特性分為熱電阻和兩類。

接觸式

的檢測(cè)部分及被測(cè)對(duì)象有良好的接觸，又稱。

溫度計(jì)通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡，從而使溫度計(jì)的示值能干脆表示被測(cè)對(duì)

象的溫度。

一般測(cè)量精度較高.在肯定的測(cè)溫范圍內(nèi)，溫度計(jì)也可測(cè)量物體內(nèi)部的溫度分

布C但對(duì)于運(yùn)動(dòng)體、小目標(biāo)或熱容量很小的對(duì)象則會(huì)產(chǎn)生較大的，常用的溫度計(jì)

有、、、、熱敏電阻和等。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門,在日常生活中

人們也經(jīng)常運(yùn)用這些溫度計(jì).隨著低溫技術(shù)在國(guó)防工程、空間技術(shù)、冶金、電子、

食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應(yīng)用和的探討，測(cè)量120K以下溫度的得到了

發(fā)展，如低溫、蒸汽壓溫度計(jì)、、順磁鹽溫度計(jì)、量子溫度計(jì)、低溫?zé)犭娮韬偷蜏?/p>

溫差電偶等。低溫溫度計(jì)要求感溫元件體積小、精確度高、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好。

利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結(jié)而成的滲碳玻璃熱電阻就是的一種感溫元件，可用

于測(cè)量1.6?300K范圍內(nèi)的溫度.

非接觸式

它的及被測(cè)對(duì)象互不接觸，又稱非接觸式測(cè)溫.這種儀表可用來測(cè)量運(yùn)動(dòng)物

體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變更快速（瞬變）對(duì)象的，也可用于測(cè)量溫度場(chǎng)的溫

度分布。

最常用的非接觸式測(cè)溫儀表基于黑體輻射的基本定律,稱為輻射測(cè)溫儀表。

輻射測(cè)溫法包括亮度法（見）、輻射法（見）和比色法（見，各類輻射測(cè)溫

方法只能測(cè)出對(duì)應(yīng)的光度溫度、輻射溫度或比色溫度.只有對(duì)黑體（汲取全部輻射

并不反射光的物體）所測(cè)溫度才是真實(shí)溫度.如欲測(cè)定物體的真實(shí)溫度，則必需進(jìn)

行材料表面放射率的修正。而材料表面放射率不僅取決于溫度和，而且還及表面

狀態(tài)、涂膜和微觀組織等有關(guān)，因此很難精確測(cè)量。在自動(dòng)化生產(chǎn)中往往須要利

用輻射測(cè)溫法來測(cè)量或限制某些物體的表面溫度，如冶金中的鋼帶軋制溫度、軋

輻溫度、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或中的溫度。在這些詳細(xì)狀況下，物體

表面放射率的測(cè)量是相當(dāng)困難的。對(duì)于固體自動(dòng)測(cè)量和限制，可以采納附加的反

射鏡使及被測(cè)表面一起組成黑體空腔.附加輻射的影響能提高被測(cè)表面的有效輻

射和有效放射系數(shù)。利用有效放射系數(shù)通過對(duì)實(shí)測(cè)溫度進(jìn)行相應(yīng)的修正，最終可

得到被測(cè)表面的真實(shí)溫度。最為典型的附加反射鏡是半球反射鏡。球中心旁邊被

測(cè)表面的漫射輻射能受半球鏡反射回到表面而形成附加輻射，從而提高有效放射

系數(shù)式中￡為材料表面放射率，P為反射鏡的反射率。

至于和介質(zhì)真實(shí)溫度的輻射測(cè)量，則可以用插入耐熱材料管至肯定深度以形

成黑體空腔的方法.通過計(jì)算求出及介質(zhì)達(dá)到后的圓筒空腔的有效放射系數(shù)。在自

動(dòng)測(cè)量和限制中就可以用此值對(duì)所測(cè)腔底溫度（即介質(zhì)溫度）進(jìn)行修正而得到介質(zhì)

的真實(shí)溫度。

非接觸測(cè)溫優(yōu)點(diǎn):測(cè)量上限不受感溫元件耐溫程度的限制，因而對(duì)最高可測(cè)溫

度原則上沒有限制,對(duì)于1800C以上的高溫，主要采納非接觸測(cè)溫方法。隨著的發(fā)

展，輻射測(cè)溫漸漸由可見光向紅外線擴(kuò)展，700℃以下直至常溫都已采納，且很高。

第六節(jié)家電常用傳感器

溫度傳感器工作原理

金屬膨脹原理設(shè)計(jì)的傳感器

金屬在環(huán)境溫度變更后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的延長(zhǎng)，因此傳感器可以以不同方式

對(duì)這種反應(yīng)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換。

雙金屬片式傳感器

雙金屬片由兩片不同膨脹系數(shù)的金屬貼在一起而組成，隨著溫度變更，材料A

比另外一種金屬膨脹程度要高，引起金屬片彎曲。彎曲的曲率可以轉(zhuǎn)換成一個(gè)輸出

信號(hào).

雙金屬桿和金屬管傳感器

隨著溫度上升，金屬管（材料A）長(zhǎng)度增加，而不膨脹鋼桿（金屬B）的長(zhǎng)度并不

增加，這樣由于位置的變更，金屬管的線性膨脹就可以進(jìn)行傳遞。反過來，這種

線性膨脹可以轉(zhuǎn)換成一個(gè)輸出信號(hào).

液體和氣體的變形曲線設(shè)計(jì)的傳感器

在溫度變更時(shí)，液體和氣體同樣會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生體積的變更。

多種類型的結(jié)構(gòu)可以把這種膨脹的變更轉(zhuǎn)換成位置的變更，這樣產(chǎn)生位置的

變更輸出（電位計(jì)、感應(yīng)偏差、擋流板等等）.

電阻傳感器

金屬隨著溫度變更，其電阻值也發(fā)生變更。

對(duì)于不同金屬來說，溫度每變更一度，電阻值變更是不同的，而電阻值又可以

干脆作為輸出信號(hào).

電阻共有兩種變更類型

正溫度系數(shù)

溫度上升=阻值增加

溫度降低二阻值削減

負(fù)溫度系數(shù)

溫度上升=阻值削減

溫度降低=阻值增加

熱電偶傳感器

熱電偶由兩個(gè)不同材料的金屬線組成，在末端焊接在一起。對(duì)這個(gè)連接點(diǎn)加

熱，在它們不加熱的部位就會(huì)出現(xiàn)電位差。這個(gè)電位差的數(shù)值及不加熱部位測(cè)量點(diǎn)

的溫度有關(guān)，和這兩種導(dǎo)體的材質(zhì)有關(guān).這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，

假如精確測(cè)量這個(gè)電位差，再測(cè)出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以精確知道加熱點(diǎn)

的溫度。由于它必需有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，所以稱之為熱電偶。不同材質(zhì)做出的

熱電偶運(yùn)用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同.熱電偶的靈敏度是指加

熱點(diǎn)溫度變更1℃時(shí)，輸出電位差的變更量。對(duì)于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而

言，這個(gè)數(shù)值大約在5?40微伏/。。之間.

熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺陷，它靈敏度比較低，簡(jiǎn)潔受到環(huán)境干擾信

號(hào)的影響，也簡(jiǎn)潔受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測(cè)量微小的溫度變

更。由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度及材料的粗細(xì)無關(guān),用特別細(xì)的材料也能夠做

成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性,這種微小的測(cè)溫

元件有極高的響應(yīng)速度，可以測(cè)量快速變更的過程.

第六節(jié)家電常用傳感器

氣體傳感器

氣體傳感器是一種將某種氣體體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器.探測(cè)頭

通過氣體傳感器對(duì)氣體樣品進(jìn)行調(diào)理,通常包括濾除雜質(zhì)和干擾氣體、干燥或制冷

處理儀表顯示部分

特性

氣體傳感器是化學(xué)傳感器的一大門類.從工作原理、特性分析到測(cè)量技術(shù)，從

所用材料到制造工藝，從檢測(cè)對(duì)象到應(yīng)用領(lǐng)域，都可以構(gòu)成獨(dú)立的分類標(biāo)準(zhǔn)，衍

生出一個(gè)個(gè)紛繁龐雜的分類體系，尤其在分類標(biāo)準(zhǔn)的問題上目前還沒有統(tǒng)一，要對(duì)

其進(jìn)行嚴(yán)格的系統(tǒng)分類難度頗大。接下來了解一下氣體傳感器的主要特性：

1、穩(wěn)定性

穩(wěn)定性是指?jìng)鞲衅髟谡麄€(gè)工作時(shí)間內(nèi)基本響應(yīng)的穩(wěn)定性，取決于零點(diǎn)漂移和

區(qū)間漂移。零點(diǎn)漂移是指在沒有目標(biāo)氣體時(shí)，整個(gè)工作時(shí)間內(nèi)傳感器輸出響應(yīng)的

變更。區(qū)間漂移是指?jìng)鞲衅鬟B續(xù)置于目標(biāo)氣體中的輸出響應(yīng)變更，表現(xiàn)為傳感器

輸出信號(hào)在工作時(shí)間內(nèi)的降低.志向狀況下，一個(gè)傳感器在連續(xù)工作條件下，每年

零點(diǎn)漂移小于10%.

2、靈敏度

靈敏度是指?jìng)鞲衅鬏敵鲎兏考氨粶y(cè)輸入變更量之比，主要依靠于傳感器結(jié)

構(gòu)所運(yùn)用的技術(shù)。大多數(shù)氣體傳感器的設(shè)計(jì)原理都采納生物化學(xué)、電化學(xué)、物理

和光學(xué)。首先要考慮的是選擇一種敏感技術(shù)，它對(duì)目標(biāo)氣體的閥限制

(TLV-thresh—oldlimitvalue)或最低爆炸限(LEL-lowerexplosivelimit)的百

分比的檢測(cè)要有足夠的靈敏性.

3、選擇性

選擇性也被稱為交叉靈敏度?？梢酝ㄟ^測(cè)量由某一種濃度的干擾氣體所產(chǎn)生

的傳感器響應(yīng)來確定。這個(gè)響應(yīng)等價(jià)于肯定濃度的目標(biāo)氣體所產(chǎn)生的傳感器響應(yīng).

這種特性在追蹤多種氣體的應(yīng)用中是特別重要的，因?yàn)榻徊骒`敏度會(huì)降低測(cè)量的

重復(fù)性和牢靠性，志向傳感器應(yīng)具有高靈敏度和高選擇性。

4、抗腐蝕性

抗腐蝕性是指?jìng)鞲衅鞅┞队诟唧w積分?jǐn)?shù)目標(biāo)氣體中的實(shí)力。在氣體大量泄漏

時(shí)，探頭應(yīng)能夠承受期望氣體體積分?jǐn)?shù)10?20倍。在返回正常工作條件下，傳感

器漂移和零點(diǎn)校正值應(yīng)盡可能小。

氣體傳感器的基本特征，即靈敏度、選擇性以及穩(wěn)定性等，主要通過材料的

選擇來確定。選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾烷_發(fā)新材料，使氣體傳感器的敏感特性達(dá)到最優(yōu)。

第六節(jié)家電常用傳感器

光傳感器

現(xiàn)代電測(cè)技術(shù)日趨成熟，由于具有精度高、便于微機(jī)相連實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)時(shí)處理

等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在電氣量和非電氣量的測(cè)量中。然而電測(cè)法簡(jiǎn)潔受到干擾,

在溝通測(cè)量時(shí)，頻率響應(yīng)不夠?qū)捈皩?duì)耐壓、絕緣方面有肯定要求，在激光技術(shù)快速

發(fā)展的今日，已經(jīng)能夠解決上述的問題.

磁光效應(yīng)傳感器就是利用發(fā)展而成的高性能傳感器.激光，是本世紀(jì)60年頭

初快速發(fā)展起來的又一新技術(shù)，它的出現(xiàn)標(biāo)記著人們駕馭和利用光波進(jìn)入了一個(gè)

新的階段。由于以往一般光源單色度低，故很多重要的應(yīng)用受到限制，而激光的出

現(xiàn)，使無線電技術(shù)和光學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)、相互滲透、相互補(bǔ)充.利用激光已經(jīng)制成

了很多傳感器，解決了很多以前不能解決的技術(shù)難題，使它適用于煤礦、石油、自

然氣貯存等危急、易燃的場(chǎng)所。

比如說用激光制成的光導(dǎo)纖維傳感器,能測(cè)量原油噴射、石油大罐龜裂的狀況

參數(shù)。在實(shí)測(cè)地點(diǎn)，不必電源供電，這對(duì)于平安防爆措施要求很嚴(yán)格的石油化工設(shè)

備群尤為適用，也可用來在大型鋼鐵廠的某些環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)光學(xué)方法的遙測(cè)化學(xué)技術(shù)。

的原理主要是利用光的偏振狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)傳感器的功能。當(dāng)一束偏振光通過介

質(zhì)時(shí)，若在光束傳播方向存在著一個(gè)外磁場(chǎng)，那么光通過偏振面將旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,

這就是磁光效應(yīng)。也就是可以通過旋轉(zhuǎn)的角度來測(cè)量外加的磁場(chǎng)。在特定的試驗(yàn)

裝置下，偏轉(zhuǎn)的角度和輸出的光強(qiáng)成正比，通過輸出光照耀激光二極管LD,就可

以獲得數(shù)字化的光強(qiáng)，用來測(cè)量特定的物理量。

環(huán)境光傳感器

可以感知四周光線狀況，并告知處理芯片自動(dòng)調(diào)整顯示器背光亮度，降低產(chǎn)品

的功耗。例如，在手機(jī)、筆記本等移動(dòng)應(yīng)用中，顯示器消耗的電量高達(dá)電池總電

量的30%,采納環(huán)境光傳感器可以最大限度地延長(zhǎng)電池的工作時(shí)間。另一方面，

環(huán)境光傳感器有助于顯示器供應(yīng)柔軟的畫面。當(dāng)環(huán)境亮度較高時(shí),運(yùn)用環(huán)境光傳感

器的液晶顯示器會(huì)自動(dòng)調(diào)成高亮度。當(dāng)外界環(huán)境較暗時(shí)，顯示器就會(huì)調(diào)成低亮度,

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整亮度。環(huán)境光傳感器須要在芯片上貼一個(gè)紅外截止膜，甚至干脆在

硅片上鍍制圖形化的紅外截止膜。

紅外光傳感器

該運(yùn)用充電的熱電堆及澳碘化詫（KRS-5）窗口來感應(yīng)580到40000nm的波長(zhǎng)。

該傳感器使得學(xué)生可以自己測(cè)量一系列現(xiàn)象，包括自己手掌的紅外輻射。

太陽光傳感器

lo太陽傳感器。它可識(shí)別水平，垂直各360度。太陽所在的位置，識(shí)別，陰

天，多云天，半陰天，晴天及晚上白天.跟蹤方位識(shí)別.

2O識(shí)別電路處理和侍服驅(qū)動(dòng)。采納數(shù)字芯片完成以上各信息的處理?？墒?/p>

服各種一般電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)。整機(jī)功耗電流3mA,芯片工作電壓5V。

國(guó)際先進(jìn)的太陽跟蹤設(shè)備，采納的是電腦數(shù)據(jù)理論，須要地球經(jīng)給度地區(qū)的

的數(shù)據(jù)和設(shè)定。

電路原理、設(shè)備技術(shù)困難。智能太陽跟蹤儀采納識(shí)別理論技術(shù)，電路簡(jiǎn)潔元件

少，沒有經(jīng)緯度和數(shù)據(jù)信息的理論。一年四季太陽運(yùn)行的路途不用考慮.太陽從哪

個(gè)方向升起，到哪個(gè)方向落下，它都會(huì)精確無誤的識(shí)別太陽升起和落下的位置。假

如把他安放在行走的車或船上，不論向何方行駛,跟蹤儀都能正對(duì)太陽。

紫外光傳感器

該紫外光傳感器運(yùn)用一個(gè)過濾片測(cè)量紫外光波段(315nm-400nm)o除去濾光

片，傳感器可同時(shí)感應(yīng)可見光。傳感器包括紫外光濾光片，一個(gè)瞄準(zhǔn)儀，和傳感

器手柄.

第六節(jié)家電常用傳感器

簡(jiǎn)潔原理

自60年頭末起先，RCLecraw提出有關(guān)磁光效應(yīng)的探討報(bào)告后，引起大家的重

視c日本，蘇聯(lián)等國(guó)家均開展了探討，國(guó)內(nèi)也有學(xué)者進(jìn)行探究。磁光效應(yīng)的傳感

器具有優(yōu)良的電絕緣性能和抗干擾、頻響寬、響應(yīng)快、平安防爆等特性，因此對(duì)一

些特殊場(chǎng)合電磁參數(shù)的測(cè)量，有獨(dú)特的功效，尤其在電力系統(tǒng)中高壓大電流的測(cè)

量方面、更顯示它潛在的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)通過開發(fā)處理系統(tǒng)的軟件和硬件，也可以實(shí)現(xiàn)

電焊機(jī)和機(jī)器人限制系統(tǒng)的自動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)量,在磁光效應(yīng)傳感器的運(yùn)用中，最重要的

是選擇磁光介質(zhì)和激光器，不同的器件在靈敏度、工作范圍方面都有不同的實(shí)力。

隨著近幾十年來的高性能激光器和新型的磁光介質(zhì)的出現(xiàn)，磁光效應(yīng)傳感器的性

能越來越強(qiáng)，應(yīng)用也越來越廣泛.

磁光效應(yīng)傳感器做為一種特定用途的傳感器，能夠在特定的環(huán)境中發(fā)揮自己

的功能，也是一種特別重要的工業(yè)傳感器.在電子防盜探測(cè)器領(lǐng)域，被動(dòng)紅外探測(cè)

器的應(yīng)用特別廣泛，因其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣闊用戶和專業(yè)人士的

歡迎。但隨著入侵者的反偵測(cè)技術(shù)手段的提高，從而對(duì)探頭的要求也越來越高，

一般被動(dòng)紅外探頭的局限性也越來越明顯，這樣，新一代的被動(dòng)紅外探頭也應(yīng)運(yùn)

而生。因?yàn)榈腜ARADOXSUCURITYSYSTEMSLTD的楓葉牌探頭采納了很多最新技術(shù),

運(yùn)用也較為廣泛。所以，下面就結(jié)合該產(chǎn)品的技術(shù)特性來闡述被動(dòng)紅外探頭的最

新技術(shù)。

1、反射式光傳感器的工作原理及特性

反射式光傳感器是靠探測(cè)人體放射的紅外線而進(jìn)行工作的。探頭收集外界的

紅外輻射通過聚集到紅外感應(yīng)源上面。紅外感應(yīng)源通常采納熱釋電元件，這種元件

在接收了紅外輻射溫度發(fā)生變更時(shí)就會(huì)向外釋放電荷，檢測(cè)處理后產(chǎn)生報(bào)警。

1）這種探頭是以探測(cè)人體輻射為目標(biāo)的。所以輻射敏感元件對(duì)波長(zhǎng)為10UM

左右的紅外輻射必需敏感。

2）為了僅僅對(duì)人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的濾光

片，使環(huán)境的干擾受到明顯的限制作用.

3）被動(dòng)紅外探頭，其傳感器包含兩個(gè)相互串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元。而且制

成的兩個(gè)電極化方向正好相反,環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的作

用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測(cè)器無信號(hào)輸出。

4）一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元

接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號(hào)處

理而報(bào)警.

5）多視場(chǎng)的獲得，一是多法線小鏡面組成的反光聚焦，聚光到傳感器上稱之

為反射式光學(xué)系統(tǒng)。另一種是透射式光學(xué)系統(tǒng)，是多面組合一起的透鏡一一菲尼

爾透鏡聚焦在紅外傳感器上。

6）這要指出的是被動(dòng)紅外的幾束光表示有幾個(gè)視場(chǎng)，并非被動(dòng)紅外發(fā)紅外

光，視場(chǎng)越多，限制越嚴(yán)密.

被動(dòng)紅外探頭的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn):本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱藏性好。光傳感器

價(jià)格低廉。

缺點(diǎn):

?簡(jiǎn)潔受各種熱源、光源干擾

?被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外輻射簡(jiǎn)潔被遮擋，不易被探頭接收。

?易受射頻輻射的干擾.

第六節(jié)家電常用傳感器

超聲波傳感器

超聲波傳感器是利用超聲波的研制而成的傳感器。超聲波是一種振動(dòng)頻率高

于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，它具有頻率高、

波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，特殊是方向性好、能夠成為而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對(duì)

液體、固體的穿透本事很大，尤其是在陽光不透亮的固體中，它可穿透幾十米的

深度。超聲波遇到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，遇到活動(dòng)物體能

產(chǎn)生多普勒效應(yīng).因此超聲波檢測(cè)廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)等方面。

超聲波傳感器是利用的研制而成的傳感器。超聲波是指頻率高于20kHz的機(jī)

械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射

現(xiàn)象小，特殊是方向性好、能夠成為而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對(duì)液體、固體的穿

透本事很大，尤其是在陽光不透亮的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波遇到

雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，遇到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。

因比超聲波檢測(cè)廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防，生物醫(yī)學(xué)等方面。

組成部分

超聲波探頭主要由壓電晶片組成,既可以放射超聲波，也可以接收超聲波。小

功率超聲探頭多作探測(cè)作用。它有很多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）、斜探頭

（橫波）、表面波探頭（表面波）、探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個(gè)探頭反射、一個(gè)

探頭接收）等。

性能指標(biāo)

超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓

電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有很多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相

同，因此每個(gè)探頭的性能是不同的，我們運(yùn)用前必需預(yù)先了解它的性能。超聲波

傳感器的主要性能指標(biāo)包括：

工作頻率

工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當(dāng)加到它兩端的溝通電壓的頻率和晶片

的共振頻率相等時(shí)，輸出的能量最大，靈敏度也最高。

工作溫度

由于的居里點(diǎn)一般比較高，特殊是診斷用超聲波探頭運(yùn)用

功率較小，所以工作溫度比較低，可以長(zhǎng)時(shí)間地工作而不失效。醫(yī)療用的超聲

探頭的溫度比較高，須要單獨(dú)的制冷設(shè)備。

靈敏度

主要取決于制造晶片本身。大，靈敏度高；反之，靈敏度低。

指向性

超聲波傳感器探測(cè)的范圍

第一節(jié)電子節(jié)能燈

構(gòu)成特性

是當(dāng)今世界上最新的光源，主要由、、毛管組成。

1、因?yàn)槭且粋€(gè)比較先進(jìn)的節(jié)約能源的概念,相同功率亮度為一般燈的5倍。

2、其價(jià)格是一般燈的好N倍

3、但是其運(yùn)用壽命是一般燈的N倍

制造原理

節(jié)能燈主要是通過給燈絲加熱,大約在1160K溫度時(shí);就起先發(fā)

射電子（因?yàn)樵跓艚z上涂了一些電子粉），電子碰撞氮原子產(chǎn)生非彈性碰撞，僦

原子碰撞后獲得了能量又撞擊汞原子，汞原子在汲取能量后躍遷產(chǎn)生電離，發(fā)出

253.7nm的紫外線，紫外線激發(fā)熒光粉發(fā)光，由于工作時(shí)的溫度在1160K左右，

比工作的溫度2200K—2700K低很多，所以它的壽命也大提高,達(dá)到5000小時(shí)以上,

由于它不存在白熾燈那樣的電流熱效應(yīng)，的能量轉(zhuǎn)換效率也很高，達(dá)到每瓦50流

明以上。

色溫有2700—6500K。一般來說，在同一瓦數(shù)之下，一盞節(jié)能燈比節(jié)能80%,

平均壽命延長(zhǎng)8倍，熱輻射僅20%。非嚴(yán)格的狀況下，一盞5瓦的節(jié)能燈光照可

視為等于25瓦的白熾燈，7瓦的節(jié)能燈光照約等于40瓦的，9瓦的約等于60瓦

的。

分析：白熾燈的發(fā)光極限是20多流明每瓦，就算30流明吧.大家都知道白熾

燈80%的電能是轉(zhuǎn)化為熱量的那么(30流明*(1—80%))=6流明/瓦

節(jié)能燈最低發(fā)光是50流明每瓦(50流明義(1-80%)+1/5)=50流明/瓦

的發(fā)光極限是600流明，而目前國(guó)內(nèi)大部分廠家都能生產(chǎn)出來50-60流明/

瓦的燈。

節(jié)能燈一般壽命為5000小時(shí)左右，而半導(dǎo)體LED照明燈正常狀況下的壽命是

5萬?8萬小時(shí)，但燈的耗電量只有一般、霓虹燈的1/10。因此，假如我國(guó)的照明

全部采納，則一年節(jié)約的電費(fèi)相當(dāng)于建立了6座三峽電站。有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)實(shí)行強(qiáng)

制措施推廣節(jié)能產(chǎn)品、加強(qiáng)綠色消費(fèi)和節(jié)約能源的科學(xué)宣揚(yáng)力度，并實(shí)行政府平抑

手段，從資金、稅收、產(chǎn)品開發(fā)等各個(gè)方面，扶持節(jié)能產(chǎn)品的開發(fā)和運(yùn)用，把節(jié)

能產(chǎn)品價(jià)格降下來，促使其走近尋常人家.

光源組成

,有紅、黃、綠、藍(lán)、白、雙色、七彩顏色漸變、跳變等多種色調(diào)組合選擇。

如何普及？首先是實(shí)行強(qiáng)制措施推廣節(jié)能產(chǎn)品，淘汰那些生產(chǎn)工藝落后、能

源奢侈嚴(yán)峻的傳統(tǒng)產(chǎn)品；其次是實(shí)行政府平抑手段，從資金、稅收、產(chǎn)品開發(fā)等各

個(gè)方面，對(duì)節(jié)能產(chǎn)品的開發(fā)和運(yùn)用實(shí)行補(bǔ)貼和補(bǔ)助等扶持措施，把節(jié)能產(chǎn)品價(jià)格

降下來，促使其走近尋常人家；其三是加強(qiáng)綠色消費(fèi)和節(jié)約能源的科學(xué)宣揚(yáng)力度，

引導(dǎo)人們科學(xué)算賬，自覺踐行綠色消費(fèi)、節(jié)約能源的節(jié)約型社會(huì)建設(shè)主見；其四是

規(guī)范節(jié)能市場(chǎng)管理，嚴(yán)厲打擊假冒偽劣產(chǎn)品以次充好敗壞節(jié)能產(chǎn)品名譽(yù)。

其次節(jié)應(yīng)急燈

應(yīng)急燈：應(yīng)急用的燈具的總稱。消防應(yīng)急照明系統(tǒng)主要包括事故應(yīng)急照明、

應(yīng)急出口標(biāo)記及指示燈，是在發(fā)生火災(zāi)時(shí)電源切斷后，引導(dǎo)被困人員疏散或綻開滅

火救援行動(dòng)而設(shè)置的.但在日常的檢查中發(fā)覺，單位在的選型、安裝和運(yùn)用過程中

存在著很多問題.應(yīng)此，合理選擇應(yīng)急照明系統(tǒng)供電限制方式、接線方式，做好日

常維護(hù)工作，干脆影響到消防應(yīng)急照明系統(tǒng)作用的發(fā)揮.

應(yīng)急燈的種類：手提應(yīng)急燈，，節(jié)能應(yīng)急燈，供應(yīng)應(yīng)急燈，水下應(yīng)急燈，可充

電應(yīng)急燈,太陽能應(yīng)急燈，多功能應(yīng)急燈。直流風(fēng)扇DC-001應(yīng)急燈,HX-628B充

電式應(yīng)急燈,HX—618C型應(yīng)急燈，HX—628D型充電式應(yīng)急燈.

限制方式

國(guó)內(nèi)運(yùn)用的應(yīng)急系統(tǒng)以自帶電源獨(dú)立限制型為主，正常接自一般照明供電中，

平常對(duì)應(yīng)急燈，當(dāng)正常電源切斷時(shí)，備用電源（）自動(dòng)供電。這種形式的應(yīng)急燈

每個(gè)燈具內(nèi)部都有變壓、穩(wěn)壓、充電、逆變、蓄電池等大量的，應(yīng)急燈在運(yùn)用、

檢修、故障時(shí)電池均需充放電。另一種是集中電源集中限制型，應(yīng)急燈具內(nèi)無獨(dú)

立電源，電源故障時(shí)，由集中供電。在這種形式的應(yīng)急照明系統(tǒng)中，全部燈具內(nèi)

部困難的電子電路被省掉了，應(yīng)急照明燈具及一般的燈具無異，集中供電系統(tǒng)設(shè)

置在專用的房間內(nèi)。

及自帶電源獨(dú)立限制型應(yīng)急燈具相比，集中電源集中限制型應(yīng)急燈具有便于

集中管理、用戶自查、、延長(zhǎng)燈具壽命、提高應(yīng)急疏散效能等優(yōu)點(diǎn)，好、運(yùn)用壽命

長(zhǎng)、維護(hù)及管理便利、系統(tǒng)價(jià)格低。但是集中電源集中限制型應(yīng)急燈具由于每個(gè)

應(yīng)急燈具內(nèi)沒有（蓄電池），若供電線路發(fā)生故障，則會(huì)干脆影響到應(yīng)急照明系統(tǒng)

的正常運(yùn)行，所以對(duì)其供電線路敷設(shè)有特殊的防火要求。而自帶電源獨(dú)立限制型

應(yīng)急燈具因?yàn)樵诿總€(gè)應(yīng)急燈具內(nèi)都帶有備用電源（），所以對(duì)供電線路沒有特殊的

要求，供電線路故障并不會(huì)影響到備用電源發(fā)生作用。應(yīng)急燈發(fā)生故障時(shí)一般也

只影響該燈具本身，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)影響不大。

在選擇應(yīng)急照明燈時(shí)"應(yīng)依據(jù)詳細(xì)狀況合理選擇應(yīng)急照明系統(tǒng).一般來說，新

建工程或設(shè)有消防限制室的工程，應(yīng)盡量在建設(shè)過程中統(tǒng)一布線，選用集中電源

集中限制型應(yīng)急照明；對(duì)于小型場(chǎng)所、后期整改或二次裝潢改造的工程應(yīng)選用自

帶電源獨(dú)立限制型應(yīng)急照明.

接線

常用接線方式

在日常監(jiān)督檢查中發(fā)覺，由于接線方式錯(cuò)誤導(dǎo)致應(yīng)急照明不能正常運(yùn)用的狀

況很普遍。各應(yīng)急燈具宜設(shè)置專用線路，中途不設(shè)置開關(guān)。二線制和三線制型應(yīng)

急燈具可統(tǒng)一在專用電源上.各專用電源的設(shè)置應(yīng)和相應(yīng)的防火規(guī)范結(jié)合.應(yīng)急電

源及燈具分開旋轉(zhuǎn)的，其電氣連接應(yīng)采納耐高溫，以滿意防火要求。

二線制

該接法是專用應(yīng)急燈具常用接法，適用在應(yīng)急燈平常不作照明運(yùn)用或24小時(shí)

持續(xù)照明用（CED標(biāo)記燈就屬于此種類），待斷電后，應(yīng)急燈自動(dòng)點(diǎn)亮。

三線制

連接法為應(yīng)急燈常用的接法，可對(duì)應(yīng)急燈具平常照明狀態(tài)的開或關(guān)進(jìn)行限制,

當(dāng)電網(wǎng)斷電時(shí)不論開關(guān)處于何種狀態(tài),應(yīng)急燈馬上點(diǎn)亮應(yīng)急。K為平常照明開關(guān)。

U對(duì)各種接線方式的特點(diǎn)要精確駕馭，以免盲目接線，起不了應(yīng)有；

2.應(yīng)急照明假如做為平常照明的一部分，應(yīng)采納三線式可控接法。

3o對(duì)于多層公共建筑，假如沒有設(shè)置消控中心，各個(gè)部位的應(yīng)急照明燈具可

以采納加就地開關(guān)限制（單燈單控或多燈限制）或配電箱內(nèi)集中限制的三線式接

法.

4.有消防限制中心的工程,為了滿意當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，消控中心能開通火災(zāi)層和

相關(guān)層消防應(yīng)急照明的要求。

第三節(jié)聲光限制燈

聲光限制指通過利用聲音以及光線的變更來限制實(shí)現(xiàn)特定功能的一種限制方

法.聲光限制延季節(jié)電燈包括聲控，光控傳感元件，放大器和由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)

時(shí)電路及降壓整流電路。

它是一種內(nèi)無接觸點(diǎn)，在特定環(huán)境光線下采納聲響效果激發(fā)拾音器進(jìn)行聲電

轉(zhuǎn)換來限制用電器的開啟，并經(jīng)過延時(shí)后能自動(dòng)斷開電源的節(jié)能電子開關(guān).廣泛用

于樓道、建筑走廊、洗漱室、廁所、廠房、庭院等場(chǎng)所，是現(xiàn)代極志向的新奇綠

色照明開關(guān),并延長(zhǎng)燈泡運(yùn)用壽命。

白天或較強(qiáng)時(shí)，為斷開狀態(tài)，燈不亮，當(dāng)光線黑暗時(shí)或晚上來臨時(shí)，開關(guān)進(jìn)

入預(yù)備工作狀態(tài)，此時(shí)，當(dāng)來人有腳步聲、說話聲、拍手聲等聲源時(shí)，開關(guān)自動(dòng)

打開，燈亮，并且觸發(fā)自動(dòng)延時(shí)電路，延時(shí)一段時(shí)間后自動(dòng)熄滅，從而實(shí)現(xiàn)了“人

來燈亮，人去燈熄，杜絕了長(zhǎng)明燈，免去了在黑暗中找尋開關(guān)的麻煩，尤其是上

下樓道帶來不便。

概念

聲光限制指通過利用聲音以及光線的變更來限制實(shí)現(xiàn)特定功能的一種限制方

法。聲光限制延季節(jié)電燈包括聲控，光控傳感元件，放大器和由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)

時(shí)電路及降壓整流電路.

聲光限制延時(shí)開關(guān)概念

它是一種內(nèi)無接觸點(diǎn)，在特定環(huán)境光線下采納聲響效果激發(fā)拾音器進(jìn)行聲電

轉(zhuǎn)換來限制用電器的開啟，并經(jīng)過延時(shí)后能自動(dòng)斷開電源的節(jié)能電子開關(guān)。廣泛

用于樓道、建筑走廊、洗漱室、廁所、廠房、庭院等場(chǎng)所，是現(xiàn)代極志向的新奇綠

色照明開關(guān)，并延長(zhǎng)燈泡運(yùn)用壽命。

發(fā)展前景

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，公共場(chǎng)所照明限制手段也將逐步更新，除現(xiàn)在已有的

聲光控開關(guān)外，還有和熱釋遠(yuǎn).目前，微波感應(yīng)開關(guān)的抗干擾性能尚不志向，紅外

感應(yīng)開關(guān)在性能上較為志向，但安裝困難，比較嬌氣，價(jià)格也偏高，比較適合在一

些管理完善的場(chǎng)所如賓館、大飯店樓道及居家庭走廊應(yīng)用，在樓、道等場(chǎng)所的照

明限制考慮到價(jià)格、管理及安裝便利等因素，依據(jù)我國(guó)國(guó)情，可以預(yù)料在相當(dāng)一

段忖期內(nèi)，聲光控延時(shí)開關(guān)將是首選的主流產(chǎn)品.，但在家庭走廊、賓館等場(chǎng)所，聲

光控延時(shí)開關(guān)并不是很適用.

依據(jù)有關(guān)調(diào)查報(bào)告：聲光控延時(shí)開關(guān)在出租應(yīng)用最為廣泛，尤其在中小城市。

在21世界節(jié)能的時(shí)代,聲光控延時(shí)開關(guān)能得到廣泛的應(yīng)用，證明其節(jié)能效應(yīng)。

方法、結(jié)構(gòu)、原理

限制方法

白天或較強(qiáng)時(shí)，為斷開狀態(tài)，燈不亮，當(dāng)光線黑暗時(shí)或晚上來臨時(shí)，開關(guān)進(jìn)

入預(yù)備工作狀態(tài),此時(shí)，當(dāng)來人有腳步聲、說話聲、拍手聲等聲源時(shí)，開關(guān)自動(dòng)打開,

燈亮，并且觸發(fā)自動(dòng)延時(shí)電路,延時(shí)一段時(shí)間后自動(dòng)熄滅，從而實(shí)現(xiàn)了“人來燈亮,

人去燈熄”，杜絕了長(zhǎng)明燈，免去了在黑暗中找尋開關(guān)的麻煩，尤其是上下樓道

帶來不便。

主要結(jié)構(gòu)及工作原理

聲光限制延時(shí)開關(guān)主要由、光控開關(guān)、延時(shí)電路幾部分組成.

聲控是通過柱話筒采集聲音，并產(chǎn)生。光控則是由限制，光敏電阻在有光和

無光狀態(tài)下電阻阻值差距很大，能產(chǎn)生凹凸電平及通過邏輯器件限制電路。延時(shí)

則是由電阻和電容組成的充電路組成，通過電容的充放電來實(shí)現(xiàn)的.最常用的延時(shí)

是555,靠外接電容和電阻來限制時(shí)間，計(jì)算簡(jiǎn)潔，缺點(diǎn)是延時(shí)時(shí)間不能很精確。

第四節(jié)調(diào)光燈具

工作原理

由電阻R2、電位器RP1、電容C組成阻容移相電路，調(diào)整RP1,即可變更雙向

晶閘管V的導(dǎo)通角，從而變更燈泡EL的亮度.電阻R1為限流電阻.C的充電速度還

及并聯(lián)回路有關(guān)。在RI、RP2固定的狀況下，分流的大小由光敏電阻RL的阻值來

確定。當(dāng)電網(wǎng)電壓上升時(shí)，燈光亮度增加，RL限值變小，分流增大，電容C兩端

電壓上升變慢，品閘管V導(dǎo)通角減小,輸出電壓減小，燈光亮度下降；反之，當(dāng)電網(wǎng)

電壓下降時(shí)，RL阻值增大，分流減小，晶閘管導(dǎo)通角增大，輸出