第二章电容式热电式压电式1

1、0 rAACdd 电容传感器的基本理想公式为电容传感器的基本理想公式为dAdACr0Ad0r02lnrlCRr l 1、3-定极板；2动极板 实际使用时，总是使初始极距实际使用时，总是使初始极距d0尽量尽量小些，以提高灵敏度，但这也带来了变极小些，以提高灵敏度，但这也带来了变极距式电容器的行程较小的缺点。距式电容器的行程较小的缺点。 a） 结构示意图结构示意图 b）电容量与极板距离的关系）电容量与极板距离的关系1定极板定极板 2动极板动极板 002ddCC002dCdCKC变面积电容器结构原理图1、3-定极板；2-动极板ACAdC00CdACKC0dAC表表5-1 5-1 几种介质的相对介电常

2、数几种介质的相对介电常数荷重测量荷重测量聚四氟乙烯外套聚四氟乙烯外套设定按钮设定按钮自由自由电子电子ABeAB（ T T ）T T结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。 热电极热电极A A右端称为：右端称为：自由端自由端（参考端、（参考端、冷端）冷端） 热电偶的工作原理热电偶的工作原理 左端称为：左端称为：测量端测量端（工作端、（工作端、热端）热端） 热电极热电极B B热电势热电势AB0T0T BtAtABNNektteln 图2.5.2 接触电势原理图TTAAdTTTe00,0TANBN 0000,TTeTTeTeTeTTEBAA

3、BABABTTABBTATBTATTNNekTNNekT000dlnln0热电势大致与热电势大致与两个结点的温差两个结点的温差t t 成正比成正比(1) 均质导体定律均质导体定律如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势均为零；反之，如果有热电点的温度如何，热电动势均为零；反之，如果有热电动势产生，两个热电极的材料则一定是不同的。动势产生，两个热电极的材料则一定是不同的。根据这一定律，可以检验两个热电极材料的成分是否根据这一定律，可以检验两个热电极材料的成分是否相同相同(称为同名极检验法称为同名极检验法)，也可以检查热电极

4、材料的，也可以检查热电极材料的均匀性。均匀性。 0CA0BCAB0ABCTeTeTeT，ET0T0BTAC如果回路中三个接点的温度都相同，即如果回路中三个接点的温度都相同，即TT0，则回，则回路总电动势必为零，即：路总电动势必为零，即： 0TeTeTe0CA0BC0AB 0AB0CA0BCTeTeTe 00ABAB0ABCTeTeTTTTEEAB， 则则如果按右图接入第三种导体如果按右图接入第三种导体C，则回路中的总电动势为：，则回路中的总电动势为：T1CT0T1TBA 1CA10BAAB0ABCTeTTeTeTT ACeE， 1CA1TeT ACe 00ABAB0BA0ABCTeTeTeTT

5、TTTEeEABAB， 如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就可知。生的热电动势也就可知。 0AC0ACTeTTT，ACeE 0BC0BCTeTTT，BCeE 两式相减得：两式相减得： TeTTeTTT00AC00AC00ACTeTeeTeTeeTTEEBCBCACBCBCACBC， 若一个热电偶由若一个热电偶由A、B、C三种导体组成，且回路中三三种导体组成，且回路中三个接点的温度都相同，则回路总电动势必为零，即：个接点的温度都相同，

6、则回路总电动势必为零，即： 0 TeTe0T0BA00ACTeTeTeeCBBACBAC TeTeT0AB00AC TeTeTeeBCABBCAC 00AB00AC00ACe TeTTTTTETeTTeTeeTTEEABABBCBCACBC， 解：由标准电极定律，镍铬和考铜热电偶的热电动势应解：由标准电极定律，镍铬和考铜热电偶的热电动势应等于镍铬合金与纯铂热电偶与考铜与纯铂热电偶的热电等于镍铬合金与纯铂热电偶与考铜与纯铂热电偶的热电动势的差，即动势的差，即例例6-1 热端为热端为100、冷端为、冷端为0时，镍铬合金与纯铂组时，镍铬合金与纯铂组成的热电偶的热电动势为成的热电偶的热电动势为2.95

7、mV，而考铜与纯铂组成，而考铜与纯铂组成的热电偶的热电动势为的热电偶的热电动势为-4.0mV，求镍铬和考铜组合而成，求镍铬和考铜组合而成的热电偶所产生的热电动势。的热电偶所产生的热电动势。热电偶在两接点温度分别为热电偶在两接点温度分别为T、T0时的热电动势等于时的热电动势等于该热电偶在接点温度分别为该热电偶在接点温度分别为T、Tn和接点温度分别为和接点温度分别为Tn、T0时的相应热电动势的代数和。时的相应热电动势的代数和。)()()()(00TeTeTeTeEBAABABAB 0000ABABEETTETeTeTeTeTeTeTTTTABABABABnABnABABnn， 0ABAB0ABEE

8、ETTTTTTnn， 对于冷端温度不是零度时，热电偶如何分度表的问题提对于冷端温度不是零度时，热电偶如何分度表的问题提供了依据供了依据。 000E0EE00ABAB0AB，TETETTTTABAB 中间温度定律表明：当在原来热电偶回路中分别中间温度定律表明：当在原来热电偶回路中分别引入与导体材料引入与导体材料A、B相同热电特性的材料相同热电特性的材料C、D即引即引入所谓补偿导线时，只要它们之间连接的两点温度相入所谓补偿导线时，只要它们之间连接的两点温度相同，则总回路的热电动势与两连接点温度无关，只与同，则总回路的热电动势与两连接点温度无关，只与热电偶两端的温度有关。热电偶两端的温度有关。由于由

9、于A与与C、B与与D的热电特性相同，由热电偶的基本性的热电特性相同，由热电偶的基本性质可知：质可知：eAC（Tn）= eBD（Tn）=0，则回路总电动势为，则回路总电动势为: 0000BDABeeETTETeTeTeTeTeTeTTABBAABDCABnCADCn， MCZABRRRTTEI 0， 002001TeTeTeTeTeTeECAACBADBBDABT 00000000 TeTeTeTeCAACDBBD 2121TeTeTeTeEABABBAABT 每只热电偶的输出为：每只热电偶的输出为： TTEETTEETTEEABABAB033022011， 回路总的热电动势为回路总的热电动势为

10、:nEEEEnT 21 030201TeTeTeTeTeTeEDCABDCABDCABT 000TeTeTeABBADC- 因为因为 030201030201 TTETTETTETeTeTeTeTeTeEABABABABABABABABABT， 所以所以压电元件压电元件 机械能 电能 天然形成的石英晶体外形天然形成的石英晶体外形双面镀银并封装双面镀银并封装晶振晶振 1. 玻璃打碎报警装置玻璃打碎报警装置 将高分子压电测将高分子压电测振薄膜粘贴在玻璃上，振薄膜粘贴在玻璃上，可以感受到玻璃破碎可以感受到玻璃破碎时会发出的振动，并时会发出的振动，并将电压信号传送给集将电压信号传送给集中报警系统。中报

11、警系统。 粘贴粘贴位置位置 将厚约将厚约0.2mm左右的左右的PVDF薄膜裁制成薄膜裁制成10 20mm大小。在它大小。在它的正反两面各喷涂透明的二氧化的正反两面各喷涂透明的二氧化锡导电电极，再用超声波焊接上锡导电电极，再用超声波焊接上两根柔软的电极引线。并用保护两根柔软的电极引线。并用保护膜覆盖。膜覆盖。 使用时，用瞬干胶将其粘使用时，用瞬干胶将其粘贴在玻璃上。当玻璃遭暴力打碎贴在玻璃上。当玻璃遭暴力打碎的瞬间，压电薄膜感受到剧烈振的瞬间，压电薄膜感受到剧烈振动，表面产生电荷动，表面产生电荷Q ，在两个，在两个输出引脚之间产生窄脉冲报警信输出引脚之间产生窄脉冲报警信号。号。 压电陶瓷多制成片状，称为压电片。压电片通常压电陶瓷多制成片状，称为压电片。压电片通常是两片（或两片