有韵味的四个字中国风网名

1、2.12.1温度检测温度检测RFC45)32(95摄氏数值摄氏数值华氏数值华氏数值列氏数值列氏数值0F0C0R第第2 2章章 传感器及检测技术传感器及检测技术温度表征冷热程度，能量分布和分子运动烈度温度表征冷热程度，能量分布和分子运动烈度2.1.1温标温标温标给出温度数值、单位和计算规则温标给出温度数值、单位和计算规则1、经验温标、经验温标计算规则计算规则 单位单位http:/ 2 2、国际温标、国际温标T=T0+C绝对温度绝对温度273Kt=0 0C时，时，T=T0（水三相点温度）（水三相点温度）T=0K时，时，C=-273 0C冷到极点，分子不动，能量为零。冷到极点，分子不动，能量为零。间

2、隔间隔10C=1K ( (开尔文开尔文) )2.1.2 温度传感器的介绍温度传感器的介绍（示教、实训）（示教、实训）非接触式非接触式（半导体半导体、灵敏）、灵敏）重点介绍：半导体、热电偶、红外测温仪重点介绍：半导体、热电偶、红外测温仪1 1、半导体温度传感器、半导体温度传感器半导体具有热敏性、光敏性和参杂性半导体具有热敏性、光敏性和参杂性,可构成高灵敏度温度传感器可构成高灵敏度温度传感器热敏效应，改变半热敏效应，改变半导体或导体或PNPN结的电阻结的电阻小范围的阻温关系小范围的阻温关系: :（1 1）热敏电阻）热敏电阻4060120 1600107101102103104105106T(.cm

3、)温度温度(C)NTCCTRPTC)T1T1(B0T0eRR非线性非线性、测量范围窄、复现性和互换性差、测量范围窄、复现性和互换性差灵敏度高灵敏度高、体小价廉、使用方便，多用于、体小价廉、使用方便，多用于:温度测量温度测量:R由电桥变成由电桥变成U温度补偿温度补偿:NTC型与正温度系数元器件串、并联型与正温度系数元器件串、并联温度控制：与继电器或开关元器件串、并联温度控制：与继电器或开关元器件串、并联过限保护：串或并入保护器件中过限保护：串或并入保护器件中书中图书中图2.2、2.3为其中一例为其中一例(2).集成温度传感器集成温度传感器 以以PN结作为敏感元件，与放大器、电桥和补结作为敏感元件

4、，与放大器、电桥和补偿电路等集成化，并把它们封装在同一壳体里偿电路等集成化，并把它们封装在同一壳体里改善了半导体的改善了半导体的缺点缺点：测温测温范围增范围增大大 复现性复现性和和互换性互换性较较好好保持了半导体的保持了半导体的优点优点：灵敏度高：灵敏度高 体小价廉体小价廉 使用方便使用方便书中图书中图2.4为为AD590用法之一：用法之一：I0与与T成正比成正比 )tt (SU0AB参考参考( (冷冷) )端端tt(+A)(B)t0t0测量测量( (热热) )端端B(-)热电势热电势灵敏度灵敏度被测温度被测温度参考温度参考温度两种金属两种金属两端温差两端温差2 2、热电偶温度计、热电偶温度计

5、（1）工作原理）工作原理缺点缺点:要求冷端温度要求冷端温度t0=0或恒定或恒定t0优点优点:稳定性好，温度范围大稳定性好，温度范围大 UAB RaRbRTRSABtU0t0Et0R（2）主要应用）主要应用一个测点温，冷端要补偿一个测点温，冷端要补偿t02ABt1t01ABt2ABt1BAtnt01Bt1At02Bt2At03Bt3AR1R2R3二个测温差，二个测温差，同极串电表同极串电表三个相并联，三个相并联，三点平均值三点平均值多个相串联，多个相串联，多点温度和多点温度和)m(T2898m3、红外线热辐射的检测、红外线热辐射的检测（1）红外线（）红外线（ =0.751000m）及其特点（物）

6、及其特点（物体红外辐射能量正比于它的吸收量）体红外辐射能量正比于它的吸收量）热电型热电型SSm m0光电型光电型灵敏度低，常温使用灵敏度低，常温使用灵敏度高，低温工作灵敏度高，低温工作多用于非接触测量，其特点：多用于非接触测量，其特点：a.不破坏测温现场，对被测温度无影响。不破坏测温现场，对被测温度无影响。b.不必达到被测物体的温度，所以测温快，不必达到被测物体的温度，所以测温快， 且无测温上限。且无测温上限。c.被测物体的热辐射能与温度的关系由被测物体的热辐射能与温度的关系由 实验方法确定，因此定标较复杂。实验方法确定，因此定标较复杂。 （2 2）红外线测温仪举例）红外线测温仪举例l结构结构

7、l定标：定标：U0=4V1mV ， 200 0 被测物47FA1A2A3A410cmRTNTC6mw红外线聚光镜遮光板电机晶体MOSFETDSG光学系统传感器测量电路U2U4UO调满调满 用热敏电阻进行补偿用热敏电阻进行补偿线性线性U0=-20mv/校零校零AFp （工程大气压）帕斯卡10at)(P1a2.2.1压力概念及单位压力概念及单位 1、压力表现为压强、压力表现为压强 )(P1m1)(N1a2帕斯卡牛顿2.2压力检测压力检测2 2、绝对和相对压力的关系、绝对和相对压力的关系差压差压表压表压p1p2p0负压负压(p0-p)正压正压(P-P0)大气压大气压0（真空）（真空）p金属金属 （稳

8、定性好）（稳定性好） 半导体半导体 （灵敏度高）（灵敏度高）应变电阻片应变电阻片2.2.2压力传感器的介绍压力传感器的介绍（1）压阻式）压阻式（2）压电式：）压电式：（3）磁电式：）磁电式：霍耳（霍耳（Hall）元件）元件（4）其它）其它压电石英、压电陶瓷、压电半导体压电石英、压电陶瓷、压电半导体应变电阻片应变电阻片压力压力弹性元件弹性元件位移位移应变电阻片应变电阻片R电桥电桥U电子测量电子测量压力压力敏感元件敏感元件转换电路转换电路压强压强1、应变电阻片及其用法、应变电阻片及其用法（1）单臂电桥的温度补偿单臂电桥的温度补偿 和压力测量和压力测量RRRRR1R1UababU单单、 双臂电桥双臂

9、电桥应变电阻应变电阻应变电阻应变电阻4US4受力，RRUUUUabab2USRR2UUUUabab，RRUUUUababU RRRRRRR R压缩压缩拉伸拉伸压缩压缩拉伸拉伸ab全桥电路全桥电路（2）双臂）双臂（3）全桥电路进行双梁检测）全桥电路进行双梁检测US （4）测压系统实例）测压系统实例多通道调制型应变仪测压系统多通道调制型应变仪测压系统 组成：电阻片传感器、多通道应变仪（多路电桥、信号处理）组成：电阻片传感器、多通道应变仪（多路电桥、信号处理）RRRIU其中一路电桥其中一路电桥放大放大放大放大传感器传感器R RR RRR长电缆长电缆检检 波波滤滤 波波多多路路电电桥桥信信号号处处理理

10、器器记录仪记录仪载波载波 振荡振荡现场定标现场定标高端调满高端调满低端校零低端校零中段线性中段线性IUBIKUHH2、霍耳（、霍耳（Hall）元件）元件霍耳电压霍耳电压B霍耳效应霍耳效应UHII + + + +N型 当恒流源供电时当恒流源供电时UH=(KH I)B ,可用于：可用于：（1）测量磁场大小和方向）测量磁场大小和方向（2）可测线中大电流）可测线中大电流IB105A （3）利用）利用UH=（KHKB）IIB， 可做成乘法器等。可做成乘法器等。XB0（4）做成）做成Hall压力计压力计线性线性 当环境温度当环境温度升升降降时，串入正温度系数时，串入正温度系数的热敏电阻的热敏电阻Rt也将也

11、将增增减减，使，使U0保持不变保持不变（5）Hall元件的温度补偿元件的温度补偿 RtRLIHU0I02.3流量检测流量检测 AqVvmqq质量流量的累积质量流量的累积总量总量 n1iimit0mm)tq(dtqq(Kg)在在t t时间内，流量比较平稳时间内，流量比较平稳2.3.1流量及测量方法流量及测量方法1、流量的概念及单位、流量的概念及单位 (1) 体积体积流量流量 (2) 质量质量流量流量(m2m/s=m3/s) (m3/sKg/m3=Kg/s) （1）流管中放置障碍物使其产生压力变化，）流管中放置障碍物使其产生压力变化， 也能产生涡流、旋流和振动等现象。也能产生涡流、旋流和振动等现象

12、。（2）流体冲击流管中的活动体，使其产生转）流体冲击流管中的活动体，使其产生转 动或位移。动或位移。（3）流体切割磁力线，管外器件将产生感应）流体切割磁力线，管外器件将产生感应 电动势。电动势。（4）流体带走热量，流体中的温度因流动而）流体带走热量，流体中的温度因流动而 发生变化。发生变化。2、测量依据和方法、测量依据和方法（5）流体中放入示踪剂或流体中的不均）流体中放入示踪剂或流体中的不均 匀介质再现，测量流管内两点相关变匀介质再现，测量流管内两点相关变 化量。化量。（6）流体改变电波或超声波的频率）流体改变电波或超声波的频率,使其使其 接收频率接收频率fr与发射频率与发射频率ft不同，产生

13、不同，产生 了多卜勒（了多卜勒（Doppler）频移。）频移。 trDfff2v1qkp201)(21Ak2.3.2体积流量和质量流量的检测体积流量和质量流量的检测 1、差压式流量计、差压式流量计 流管流管rrp节流孔节流孔差压计差压计p1p2 短路阀短路阀1v1v差压差压系数系数2 2、电磁式流量计、电磁式流量计 流速产生感应电动势流速产生感应电动势 vDBU BU4DDBU)2D(vAq2V恒磁场恒磁场 v2qkU DB4k2系数系数NSB磁极电极U v22v1qkqkUpUpkm1q21kkk3、质量流量计、质量流量计（1）推导式质推导式质 量流量计量流量计质量流量质量流量系数系数差压式

14、差压式电磁式电磁式 U pp2 电极电极vqm电电极极p1p1mqkvqk（2 2）超声波直接式质量流量计）超声波直接式质量流量计 T1顺流传到顺流传到R2的时间的时间vcosvHts1vcosvHts2Hv2t1t1fff21212fHv流速Hvttfffscos2112121cos2fHvs声速流管流管 D 探头探头1T1探头探头2T2流速流速vHR2R1T2逆流传到逆流传到R1的时间的时间频率差频率差频率和频率和ssvk质量流量质量流量 vAqms2mkcos16)DH(K与流体的密度与流体的密度成正比成正比ffKm结构常数结构常数s2kcos2fH2fHD42.42.4光学量测量和光纤

15、传感器光学量测量和光纤传感器 2.4.1光学量测量方法和传感器光学量测量方法和传感器 1、测量方法和类型测量方法和类型 光光 源源光光 路路光光/ 电电测量电路测量电路xxxy（1）辐射式）辐射式光源本身光源本身X对光源作用对光源作用（2）位移式）位移式（4）微弯式）微弯式（3）插入式）插入式被测被测x反射的光线量反射的光线量光线穿透光线穿透x的出射量的出射量穿过穿过x的部分光线量的部分光线量光线被光线被x分成二态分成二态不同光强125IE0I0光强或光通量0SSmm（c ） 伏安特性（d ） 光(电)照特性（e ）光谱特性或U光RIU0+- -光电池（ b)光电势型IU0R+光敏电阻光 (a

16、)光电导型E 2 2、光电传感器应用举例、光电传感器应用举例 (1)(1)光电耦合器（光电耦合器（EOE器件）器件） (2)(2)光电开关器件光电开关器件 光光电信号输入电信号输入U0JJ1光敏电阻光敏电阻+- -EM 电机电机 (3)(3)热释电元件（晶体）热释电元件（晶体）(4)CCD(4)CCD图像传感器图像传感器GS滤光片滤光片红外线红外线+_US晶晶体体电子势阱电子势阱金属电极金属电极氧化物氧化物(SiO2)半导体半导体( ( P P型硅型硅 ) )光线光线+正偏压正偏压纤芯直径约为纤芯直径约为5m单模单模传感功能型传感功能型纤芯直径纤芯直径50多模多模传光非功能型传光非功能型m2.

17、4.2光纤传感器光纤传感器1、光纤结构和传光原理光纤结构和传光原理（1）光纤结构）光纤结构导光纤芯折射率为导光纤芯折射率为n1 f fn1n2外套外套入射光源入射光源入射光源入射光源n0包层包层出射光线出射光线 f fn n0 0纤芯纤芯周围包层折射率为周围包层折射率为n2 n1层外空气折射率为层外空气折射率为n012 2、光纤传感器的工作类型、光纤传感器的工作类型（2）光纤位移式）光纤位移式（1）辐射式）辐射式横向横向SD纵向纵向SD角度角度SD差动差动SDDDU+V光源光源传光光纤传光光纤ABt热电偶热电偶（3 3）插入式：）插入式：入射光纤入射光纤出射光纤出射光纤被测物被测物(a)(a)

18、反射式反射式被被测测物物入射光纤入射光纤出射光纤出射光纤被测物被测物入射光纤入射光纤出射光纤出射光纤(b)(b)透射式透射式入射光纤入射光纤出射光纤出射光纤(c)(c)遮光式遮光式被测物被测物出射光纤出射光纤入射光纤入射光纤(d)(d)开关式开关式(4)(4)微弯损耗式微弯损耗式( (传感型传感型) )2-52-5模拟信号处理模拟信号处理2.5.1模拟信号处理电路的结构模拟信号处理电路的结构 n1n2niK1xK2y1y2Kiy1 1、直接型、直接型 信噪比信噪比 n3xNS传输系数传输系数k k1 1=k=k2 2=k=k3 3=1=1；干扰噪声；干扰噪声n n1 1=n=n2 2=n=n3 3=n=n2 2、平衡型、平衡型- - y- -KKKxnnny1y2yx- - yn3xNSyn3调（较困难）（较困难）3 3、差动型、差动型KKK3y1y2ynnn3xx-x)6(n3xnx2NS倍至少k k3 3=k=1=k=1，n n3 3=n=n，y y1 1=k(x+n)=k(x+n)，y=2x+ny=2x+n y y2 2=k(-x+n)=k(-x+n)2.5.2模拟信号的转换和加工模拟信号的转