(62)-第四章 常用传感器与敏感元件

光电传感器磁电、压电与热电式传感器电阻、电容与电感式传感器常用传感器分类内容机械式传感器及仪器第四章常用传感器与敏感元件本章学习要求：1.掌握传感器的分类

2.掌握常用传感器的工作原理与工程应用情况

3.了解传感器的测量电路

第一节常用传感器分类物理量电量

目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信号的装置。一、传感器的定义及其作用定义：工程上通常把直接作用于被测量，能按一定规律将其转换成同种或别种量值输出的器件称为传感器。第一节常用传感器分类1、按被测量分类湿度传感器温度传感器力传感器位移传感器第一节常用传感器分类超小量程称重传感器第一节常用传感器分类电涡流式位移振动传感器第一节常用传感器分类应变式脉动压力传感器第一节常用传感器分类机械式，电气式，光学式，流体式等2)按工作的物理基础分类:切削测力仪动圈式磁电传感器工作原理线速度型第一节常用传感器分类物性型和结构型3)按信号变换特征:物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来

实现信号变换.如:水银温度计.结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变.

例如:电容式和电感式传感器.第一节常用传感器分类4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系:能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作.

例如:热电偶温度计,压电式加速度计.能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化.例如:电阻应变片.能量转换型（无源）和能量控制型（有源）动圈式磁电传感器工作原理线速度型第一节常用传感器分类5、按输出信号：数字式、模拟式第一节常用传感器分类图典型机械式传感器测力计弹性膜片压力计温度计第二节机械式传感器及仪器第二节机械式传感器及仪器第三节电阻、电容与电感传感器一、电阻式传感器是一种把被测量转换为电阻变化的传感器。分类（1）变阻器式；（2）电阻应变式1.变阻器式传感器定义：通过改变电位器触头位置，把位移转换为电阻的变化。第三节电阻、电容与电感传感器直线位移型角位移型非线性型第三节电阻、电容与电感传感器分类（1）直线位移型；（2）角位移型；（3）非线性型

直线位移型

x

CxABCR

：单位长度内的电阻值。当导线均匀分布时，输出（电阻）与输入（位移）成线性关系。

传感器灵敏度：AC间电阻值：第三节电阻、电容与电感传感器

角位移型

：角位移；k

：单位弧度对应的电阻值。传感器灵敏度：第三节电阻、电容与电感传感器图非线性型变阻器式传感器

非线性型非线性型第三节电阻、电容与电感传感器1、变阻器式传感器为减小后接电路影响，应使（减小负载效应）优点：（1）结构简单；

（2）性能稳定；

（3）使用方便缺点：（1）分辨力不高；

（2）噪声较大第三节电阻、电容与电感传感器2、电阻应变式传感器金属电阻应变式半导体应变式丝式箔式应变片的规格一般以使用面积和电阻值表示，如3×20mm2，120Ω。第三节电阻、电容与电感传感器a)电阻应变式传感器工作原理纵向应变横向应变式中：ρ:电阻率μ:泊松比λ:压阻系数E:弹性模量第三节电阻、电容与电感传感器应变片的灵敏度a)电阻应变式传感器工作原理尺寸变化电阻率第三节电阻、电容与电感传感器金属丝电阻应变片与半导体应变片的主要区别是什么？前者利用导体形变引起电阻的变化，后者利用半导体电阻率变化引起电阻的变化。第三节电阻、电容与电感传感器1）金属电阻应变式传感器

金属电阻应变片的工作原理金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形的变化而发生变化的现象。力机械变形△R工作原理：应变片用特制胶水粘固在弹性元件或要测量变形的物体表面上，在外力作用下，电阻丝随该物体一起变形，其阻值发生相应变化。第三节电阻、电容与电感传感器半导体应变片基于半导体材料的压阻效应：指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象。半导体应变片的结构第三节电阻、电容与电感传感器金属拉伸试验金属丝万用表测阻值结论：金属丝受拉时，变长、变小，导致变大。★当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受的机械变形（伸长或缩短）发生变化，这种现象叫做应变效应。应变式传感器的工作原理应变和阻值变化量之间的定量关系？☞应变效应初始阻值：纵向应变：电阻率变化率：应变效应横向应变：

—电阻丝长度

—电阻丝截面积

—电阻丝半径

—电阻丝电阻率全微分：

—泊松比

—压阻系数

—应力

—弹性模量应变效应

—泊松比

—压阻系数

—应力

—弹性模量应变阻值变化比例关系灵敏度：？常数材料如何用电阻丝测量？应变效应

应变、力、重量、位移、加速度阻值变化

—泊松比

—压阻系数

—应力

—弹性模量基底敏感栅引线覆盖层1.敏感栅：金属丝绕成栅状，感受应变的变化大小。应变片的结构2.基底：固定敏感栅，绝缘、薄、挠性好。3.覆盖层：防潮、防蚀、防损等。4.引线：连接敏感栅和测量电路。重量形变阻值变化应变片测量立柱变形汽车重量为应变片，为固定电阻。双臂半桥：且：即：在试件上安装两个工作应变片,一个受拉应变,一个受压应变,接入电桥相邻桥臂,称为双臂半桥。

如何提高应变式

传感器的灵敏度？测量电路：电桥

adcb应变计■

金属电阻应变片——应变效应为主（多在1.7~3.6之间）■

半导体应变片（多在60~150之间）

半导体应变片的灵敏度高，但温度稳定性和重复性不如金属应变片，非线性误差大。——压阻效应为主第三节电阻、电容与电感传感器（3）电阻应变式传感器应用实例第三节电阻、电容与电感传感器桥梁固有频率测量原理：在桥中设置一三角形障碍物，利用汽车碍时的冲击对桥梁进行激励，再通过应变片测量桥梁动态变形，得到桥梁固有频率。第三节电阻、电容与电感传感器案例：电子秤原理将物品重量通过悬臂梁转化结构变形再通过应变片转化为电量输出。第三节电阻、电容与电感传感器FR1R2R4应变式荷重传感器的外形及应变片的粘贴位置第三节电阻、电容与电感传感器荷重传感器原理演示

荷重传感器上的应变片在重力作用下产生变形。轴向变短，径向变长。

第三节电阻、电容与电感传感器应用实例——冲床监测与计数第三节电阻、电容与电感传感器适合于金库、仓库、古建筑的防范，挖墙、打洞、爆破等破坏行为均可及时发现。案例：振动式地音入侵探测器第三节电阻、电容与电感传感器扭矩传感器扭矩传感器第三节电阻、电容与电感传感器应变式数显扭矩扳手

可用于汽车、摩托车、飞机、内燃机、机械制造和家用电器等领域，准确控制紧固螺纹的装配扭矩。量程2~500N.m，耗电量≤10mA，有公制/英制单位转换、峰值保持、自动断电等功能。第三节电阻、电容与电感传感器案例：玩具机器人（广州中鸣数码）原理：电机→转角→电位器→电阻第三节电阻、电容与电感传感器案例：重量的自动检测--配料设备

比较重量设定原材料原理：弹簧->力->位移

->电位器->电阻第三节电阻、电容与电感传感器电容式传感器

电容式传感器是把被测量（如位移、压力等）的变化转化为电容变化量的一种装置。被测量电容量变化转换为压力、位移、加速度、液位、成分含量被测非电量电容变换元件（确定关系）电容变化量DC被测电路（确定关系）可用电量U,I,f电容式传感器实际上，它本身（或和被测物）就是一个可变电容器。改变式中S—极板面积，称变面积型电容传感器

—极板距离，称变极距型电容传感器

—介电常数，称变介质型电容传感器

—

真空介电常数

—相对介电常数空气介质电容传感器工作原理可以用平板电容说明：电容传感器工作原理和类型电容式传感器变极距型电容传感器电容传感器工作原理和类型电容式传感器变面积型电容传感器电容式传感器电容传感器工作原理和类型变介质型电容传感器电容式传感器电容传感器工作原理和类型1)极距δ变化型++++++第三节电阻、电容与电感传感器2)面积变化型++++++角位移型平面线位移型柱面线位移型第三节电阻、电容与电感传感器2)面积变化型角位移型+++第三节电阻、电容与电感传感器平面线位移型第三节电阻、电容与电感传感器柱面线位移型第三节电阻、电容与电感传感器3)介质变化型第三节电阻、电容与电感传感器2测量电路

将电容传感器作为桥路的一部分，由电容变化转换为电桥的电压输出。通常采用电阻、电容或电感、电容组成的交流电桥，如上图所示。（1）电桥型电路第三节电阻、电容与电感传感器（2）直流极化电路

此电路又称为静压电容传感器电路，多用于电容传声器或压力传感器，第三节电阻、电容与电感传感器(3)谐振电路

电容传感器的电容Cx作为谐振回路（L2、C2、Cx）调谐电容的一部分。谐振回路通过电感耦合，从稳定的高频振荡器取得振荡电压。当传感器电容发生变化时，使得振荡回路的阻抗发生相应的变化，被转换为电压或电流，再经过方大、检波即可得到相应的输出。第三节电阻、电容与电感传感器（4）调频电路第三节电阻、电容与电感传感器(5)运算放大器电路这种电路用于位移测量传感器输出电压ug与电容传感器间隙δ成线性关系第三节电阻、电容与电感传感器电容传感器的最大缺点：易受连接电缆线形成的寄生电容的影响。消除寄生电容的方法：采用等电位传输（亦称驱动电缆）技术。图驱动电缆工作原理第三节电阻、电容与电感传感器电容式传感器的应用电容式传感器的优点：（1）输入能量小而灵敏度高（2）精度高达0.01%。（3）动态特性好，适合测量动态参数。（4）能量损耗小。（5）结构简单，环境适应性好（高温、辐射等）缺点：电缆分布电容影响大。集成电路、双屏蔽传输电缆等——降低分布电容的影响。第三节电阻、电容与电感传感器电容式传感器广泛应用在位移、压力、流量、液位等的测试中。电容式传感器的精度和稳定性也日益提高，如有电容式位移传感器，精度可达5μm。电容式测厚传感器第三节电阻、电容与电感传感器电容式转速传感器当齿轮转动时，电容量发生周期性变化，通过测量电路转换为脉冲信号，则频率计显示的频率代表转速大小。设齿数为z,频率为f,则转速为:

第三节电阻、电容与电感传感器第三节电阻、电容与电感传感器电容式液位传感器电容式液位传感器（液位计/料位计）第三节电阻、电容与电感传感器液位限位传感器的设定

智能化液位传感器的设定方法十分简单：用手指压住设定按钮，当液位达到设定值时，放开按钮，智能仪器就记住该设定。正常使用时，当水位高于该点后，即可发出报警信号和控制信号。第三节电阻、电容与电感传感器智能化液位限位传感器的设定按钮超限灯正常工作指示灯设定按钮电源指示灯第三节电阻、电容与电感传感器第三节电阻、电容与电感传感器电容式接近开关振荡电路被测物体感应电极被测电容测量头构成电容器的一个极板，另一个极板是物体本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化。第三节电阻、电容与电感传感器应用：硅微加工加速度传感器

图示加速度传感器以微细加工技术为基础，既能测量交变加速度（振动），也可测量惯性力或重力加速度。其工作电压为2.7～5.25V，加速度测量范围为数个g，可输出与加速度成正比的电压也可输出占空比正比于加速度的PWM脉冲。第三节电阻、电容与电感传感器加速度传感器在汽车中的应用

加速度传感器安装在轿车上，可以作为碰撞传感器。当测得的负加速度值超过设定值时，微处理器据此判断发生了碰撞，于是就启动轿车前部的折叠式安全气囊迅速充气而膨胀，托住驾驶员及前排乘员的胸部和头部。装有传感器的假人气囊第三节电阻、电容与电感传感器汽车气囊的保护作用

使用加速度传感器可以在汽车发生碰撞时，经控制系统使气囊迅速充气。第三节电阻、电容与电感传感器电容式指纹识别传感器第三节电阻、电容与电感传感器一般半导体金属阵列上能集成大约100,000个电容传感器，其外面是绝缘的表面。当用户的手指放在上面时，皮肤组成了电容阵列的另一面。它们的电容值随着脊（近的）和谷（远的）与金属导体之间的距离不同而变化。电容式指纹识别传感器第三节电阻、电容与电感传感器

电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。分类:电感式传感器自感型可变磁阻式涡流式互感型（差动变压器式）三、电感式传感器被测量电感量变化转换为第三节电阻、电容与电感传感器1.自感型--可变磁阻式原理:自感1）灵敏度S与δ的平方值成反比，因此会产生线性误差。2）在较小气隙变化范围内工作。实际应用中常选取。适宜于测量小位移，一般为0.001~1mm。变气隙式：式中:

δ－气隙宽(m)；

N－线圈匝数；μ0－空气磁导率，μ0=4π×10-7(H/m)；A0－空气气隙导磁横截面积(m2)。第三节电阻、电容与电感传感器可变磁阻式传感器典型结构S:较低

输出灵敏度提高一倍，并改善了线性特征。灵敏度低适：较大位移（数毫米）测量较单螺管型灵敏度提高一倍，较好的线性第三节电阻、电容与电感传感器双螺管线圈差动型，较之单螺管线圈型有较高灵敏度及线性，被用于电感测微计上，其测量范围为0～300μm，最小分辨力为0.5μm。这种传感器的线圈接于电桥上，构成两个桥臂，线圈电感L1、L2随铁芯位移而变化，其输出特性如图所示。第三节电阻、电容与电感传感器第四节应用举例第四节应用举例微压力变送器第四节应用举例应用举例应用举例应用举例（2）涡流式用途：测量位移、振动等物理量，可进行材质鉴别或探伤。高频交流电i交变磁通量Φ涡流i1交变磁通量Φ1涡电流式传感器的变换原理是利用金属体在交变磁场中的涡电流效应。第三节电阻、电容与电感传感器线圈上通交变高频电流线圈产生高频交变磁场产生高频交变涡流涡流产生反磁场阻碍线圈电流交换作用等效于L或阻抗的改变第五节电涡流式传感器涡电流式传感器应用：动态非接触测量涡电流式位移和振动测量仪测厚仪零件计数径向振摆、回转轴误差运动无损探伤、表面裂纹和缺陷测量径向振动测量

轴心轨迹测量第三节电阻、电容与电感传感器案例：轴振动测量第三节电阻、电容与电感传感器偏心和振动检测第三节电阻、电容与电感传感器转速测量零件计数器表面裂纹测量

穿透式测厚第三节电阻、电容与电感传感器案例：无损探伤电感式传感器第三节电阻、电容与电感传感器案例：无损探伤原理裂纹检测，缺陷造成涡流变化电感式传感器第三节电阻、电容与电感传感器案例：无损探伤裂纹检测，缺陷造成涡流变化电感式传感器第三节电阻、电容与电感传感器电感式传感器案例：无损探伤原理：裂纹检测，缺陷造成涡流变化第三节电阻、电容与电感传感器电涡流式通道安全检查门安检门的内部设置有发射线圈和接收线圈。当有金属物体通过时，交变磁场就会在该金属导体表面产生电涡流，会在接收线圈中感应出电压，计算机根据感应电压的大小、相位来判定金属物体的大小。在安检门的侧面还安装一台“软x光”扫描仪，它对人体、胶卷无害，用软件处理的方法，可合成完整的光学图像。第三节电阻、电容与电感传感器安检门演示当有金属物体穿越安检门时报警第三节电阻、电容与电感传感器2、互感型——差动变压器式电感传感器原理：电磁感应中的互感现象。图互感现象第三节电阻、电容与电感传感器图差动变压器传感器工作原理a）、b）工作原理c）输出特性传感器实质是一个变压器，初级线圈接入稳定交流电源，次级线圈感应产生输出电压。M变化，副线圈输出电压变化。由于常采用两个次级线圈组成差动式，故又称差动变压器式传感器。第三节电阻、电容与电感传感器差动变压器测量电路一种利用小位移测量的差动相敏检波电路工作原理图第三节电阻、电容与电感传感器差动变压器式传感器的特点：测量精度高（可达0.1μm量级）；线性量程大（可达±100mm）；稳定性好，使用方便。用途：直线位移的测量；借助于弹性元件也可将压力、重量等物理量转换成位移量，因此也可用于力的测量。第三节电阻、电容与电感传感器实例：板的厚度测量~

磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感应电动势的一种转换器。感应线圈的感应电动势e为：磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有关，改变其中一个因素，都会改变感应电动势。磁场强度磁路电阻线圈速度磁通变化率第四节磁电、压电与热电传感器一、磁电式传感器第四节磁电、压电与热电传感器2分类磁电式动圈式磁阻式线速度型角速度型N第四节磁电、压电与热电传感器一、磁电式传感器第四节磁电、压电与热电传感器动圈式传感器线速度型第四节磁电、压电与热电传感器角速度型测速电机第四节磁电、压电与热电传感器

动圈磁电式传感等效电路第四节磁电、压电与热电传感器

磁阻式传感器的线圈与磁铁彼此不作相对运动。由运动着的物体改变磁路的磁阻，而引起磁力线增强或减弱，使线圈产生感应电动势。磁阻式传感器

第四节磁电、压电与热电传感器磁阻式传感器

磁电式车速传感器测速电机第四节磁电、压电与热电传感器二、压电式传感器

1.变换原理:压电效应

某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。压电效应是可逆的---逆压电效应外电场作用导致物质的机械变形的现象，称为逆压电效应，或称为电致伸缩效应。第四节磁电、压电与热电传感器二、压电式传感器

1.变换原理:压电效应

某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。Z—光轴Y—机械轴X—电轴第四节磁电、压电与热电传感器石英晶体切片及封装石英晶体薄片双面镀银并封装第四节磁电、压电与热电传感器压电效应模型a)纵向效应b)横向效应c)切向效应第四节磁电、压电与热电传感器2、压电材料压电传感器中的压电元件材料一般有三类：压电晶体、压电陶瓷、有机压电薄膜。第四节磁电、压电与热电传感器石英晶体天然形成的石英晶体外形第四节磁电、压电与热电传感器压电陶瓷外形

第四节磁电、压电与热电传感器高分子压电材料制作的压电薄膜和电缆

第四节磁电、压电与热电传感器压电式脚踏报警器

第四节磁电、压电与热电传感器压电式传感器及其等效电路实验证明：压电效应和逆压电效应都是线性的。压电晶片并联串联等效电荷源使用特点：1）适宜作动态测量，作静态测量时必须采用极高阻抗的负载。2）并联结构适宜于电荷量输出的场合3）串联结构适宜于电压作为输出信号第四节磁电、压电与热电传感器2、测量电路

压电式传感器输出电信号很微弱，通常应把传感器信号先输入到高输入阻抗的前置放大器中，经过阻抗变换后，方可输入到后续显示仪表中。

前置放大器电路的主要用途：1）将传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出；2）放大传感器输出的微弱电信号前置放大器电路的两种形式：1）用电阻反馈的电压放大器2）带电容反馈的电荷放大器第四节磁电、压电与热电传感器1）电荷放大器等效电路第四节磁电、压电与热电传感器±UCaRCUscUsr−A2）电压放大器等效电路则压电元件上产生的电压值：第四节磁电、压电与热电传感器5、压电式传感器的应用第四节磁电、压电与热电传感器第四节磁电、压电与热电传感器第四节磁电、压电与热电传感器玻璃打碎报警装置第四节磁电、压电与热电传感器冶炼炉水银温度计室温计同学们如何测量温度？热电阻体温表热电阻室温计缺点：响应速度慢；容易损坏；非电量测量方式，不易实现自动化。膨胀式温度计缺点：量程小。热电阻温度计新课引入热电偶的应用冶炼炉热电偶作用：工业测温。特点：结构简单，测量范围大，测量精度高。如何测量冶炼炉内部的温度？热电偶的应用冶炼炉热力管道钢坯轧制特点：结构简单，测量范围大，测量精度高。作用：工业测温。如何测量冶炼炉内部的温度？热电偶的结构如何用两根金属丝

实现温度的测量？

接线盒保护套管绝缘套管热电偶金属丝热电偶工作原理演示动画AB对左边接点加热，电压表指针右偏。对右边接点加热，热电势归零。撤去左边热源，热电势左偏。撤去右边热源，热电势归零。当两个接点温度不相同时，回路中将产生电势。结论电压表导体B导体A左接点右接点☞热电效应热电偶的工作原理★

两种不同的导体或半导体A和B组成闭合回路，若导体A和B的连接处温度不同，则在闭合回路中就有电势产生，这种现象叫做热电效应或塞贝克效应。ABTT0热电势热电偶的工作原理右端：冷端（参考端）

左端：热端（测量端）

ABTT0热电势热电势热电势组成？如何与温度之间建立联系？热电偶ABTT0热电势温差电势接触电势热电势的组成热电偶ABTT0热电势接触电势各种金属导体内部存在大量的自由电子，不同金属内的自由电子密度也不同。假设金属A的自由电子密度大于金属B的自由电子密度。导体B导体AABT接触电势与导体A、B材料和接触点温度有关。接触电势ABT假设金属A的自由电子密度大于金属B的自由电子密度。两种不同的导体接触，自由电子会相互扩散。金属A失去较多的自由电子带正电，金属B则带负电。同时，在扩散作用下，接点处形成电场，电场方向由A指向B。导体A导体B+该电场阻碍电子的进一步扩散。这种扩散于阻碍扩散的最后结果是在A、B间电子的双向运动达到动态平衡，在A、B的两接点形成一稳定的电位差，这就是接触电势。

接触电势是由于两种不同导体自由电子密度不同而在接触处形成的电势。温度材料—波尔兹曼常数，

；

—单位电荷，；

—导体A、B的自由电子密度。温差电势温差电势与导体材料及高、低温端温度有关。TT0＞eA(T,To)

温差电势是同一导体的两端温度不同而产生的一种电势。温差电势高温端低温端同一导体，高温端的电子比低温端的电子能量大。高温端移向低温端的电子多于低温端移向高温端的电子。最后高低温端的电子双向运动达到动态平衡，形成温差电势。+材料

—A材料的汤姆逊系数；表示导体A两端的温度差为

1℃时所产生的温差电动势。TT0ABeB(T,To)eAB(T)eAB(To)热电势的组成+++

eA(T,To)+

热电偶的测温原理TT0ABeA(T,To)eB(T,To)eAB(T)eAB(To)

EAB(T,To)eA(T,To)eB(T,To)eAB(T)eAB(To)++++热电偶的测温原理热电偶产生的热电势如何和温度建立联系？TABT0热电偶接触电势温差电势材料确定冷端温度确定

常数？常数材料热电势的产生条件A、B为同种材料或A、B为不同材料但两端温度相同，产生的热电势是多少？情况1A、B为同种材料：情况2两端温度相同：TABT0热电偶

A、B为同种材料两端温度相同热电势的产生条件热电势存在必须具备两个条件热电偶两端温度不相同。两种不同的导体或半导体组成热电偶；中间温度定律中间导体定律

标准电极定律

热电偶基本定律

第四节磁电、压电与热电传感器TABT0T0T0TnTn中间导体定律在热电偶中接入第三种材料的导线和指示仪表对热电势有影响吗？中间导体定律在热电偶中接入第三种材料的导线和指示仪表对热电势有影响吗？ATBT0T0CEA(T,To)EB(T,To)EAB(T)EAC(To)EBC(To)证明：T0☞中间导体定律在热电偶回路中接入第三种材料，只要其两端温度相同，第三种材料的引入将不会影响热电偶的总热电势。中间导体定律ATBT0T0T0C

☞中间导体定律将A、B构成的热电偶的T0端断开，接入第三种导体C，只要保持第三导体两端温度相同，接入导体C后对回路总电动势无影响。ATBT0T0CCCCATBT0ATnTn中间导体定律中间温度定律热电偶AB在接点温度T和T0时产生的热电动势，等于热电偶在接点温度为T、Tn和Tn、T0时的热电动势总和。中间温度定律是制定热电偶分度表的理论基础。热电偶分度表都是以冷端温度为0做出的。一般工程测量中冷端都不为零（任一恒定值），因此，只要测出热端、冷端的电势值，便可利用热电偶分度表求出工作端的被测温度值。第四节磁电、压电与热电传感器中间导体定律在热电偶回路中接入第三种材料的导线，只要第三种导线的两端温度相同，第三种导线的引入不会影响热电偶的热电动势，这一性质称为是中间导体定律。第四节磁电、压电与热电传感器根据中间导体定律，可以用开路热电偶对液态金属或金属壁面测温。第四节磁电、压电与热电传感器标准电极定律已知两个导体A、B分别与另一导体C组成的热电偶的热电势已知，则在相同接点温度（T，T0）下，由A、B电极组成的热电偶的热电势为：C称为标准电极。第四节磁电、压电与热电传感器2.热电阻传感器利用电阻随温度变化的特点制成的传感器叫做热电阻传感器。按照电阻的性质来分，可分为金属热电阻和半导体热电阻两类，前者通常简称为热电阻，后者称为是热敏电阻。第四节磁电、压电与热电传感器取一只100W/220V灯泡，用万用表测量其电阻值，可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的额定热态电阻值应为484

。

第四节磁电、压电与热电传感器（1）铂电阻铂电阻的特点是精度高、稳定性好，性能可靠。铂在氧化性介质中，特别是在高温下的物理、化学性能都很稳定。薄膜型及普通型铂热电阻

第四节磁电、压电与热电传感器小型铂热电阻

第四节磁电、压电与热电传感器防爆型铂热电阻

第四节磁电、压电与热电传感器（2）铜热电阻铂是贵重金属，在一些测量精度要求不高且温度范围较低的场合，一般采用铜电阻，其测量范围为-50~150℃。铜电阻具有线性度好、电阻温度系数高以及价格便宜等优点。第四节磁电、压电与热电传感器汽车用水温传感器及水温表

铜热电阻第四节磁电、压电与热电传感器第五节光电传感器光电传感器是将光信号转换为电信号的传感器。一、光电测量原理光电传感器的工作基础是光电效应。光电效应按其作用原理又可分为外光电效应、内光电效应和光生伏打效应。用光照射某一物质，即为光子与物体的能量交换过程，这一过程中产生的电效应称为光电效应。第五节光电传感器1、外光电效应在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出的现象称为外光电效应，亦称为光电子发射效应。1）光电子逸出表面的必要条件是。2）当入射光频率成分不变时，单位时间内发射的

光电子数与入射光光强成正比。光电管光电倍增管

真空光电管或充气光电管光电阴极（铯）阳极

单根金属丝或环状

组成2、光电倍增管光电倍增管特点：灵敏度高，稳定性好，频响很快，且线性好，频率特性好，但体积大，需要高压供电。光电阴极

半导体光电材料锑-铯制造若干倍增极

4

14个不等，并加上一定的电压阳极

收集电子，外电路形成电流输出组成2、内光电效应在光照作用下，物体的导电性能如电阻率发生变化的现象称为内光电效应，也称为光导效应。

内光电效应器件主要为光敏电阻以及由光敏电阻制成的光导管。第五节光电传感器光敏电阻光敏电阻演示当光敏电阻受到光照时，光生电子—空穴对增加，阻值减小，电流增大。暗电流（越小越好）第五节光电传感器光电流、暗电流、亮电流暗电流：光敏电阻在未受到光照条件下呈现的阻值称为“暗电阻”。此时通过的电流称为是“暗电流”。亮电流：光敏电阻在特定光照条件下呈现的阻值称为“亮电阻”，此时通过的电流称为“亮电流”。光电流：亮电流与暗电流之差称为是“光电流”。光电流的大小表征了光敏电阻的灵敏度大小。第五节光电传感器（2）光照特性：

光