传感与视觉检测技术 课件 3-1 扫一扫看教学课件：模拟量传感器及其应用

工业和信息化部“十四五”规划教材

高等职业院校“互联网+”系列精品教材贺道坤张伟建主编宣言欧娟娟张董副主编传感与视觉检测技术（ISBN）电子工业出版社第3章模拟量传感器及应用电阻应变式传感器课程导入千帆竞发，百舸争流电阻Resistance举步维艰，艰难前行人物出境3.1电阻应变式传感器目录2.分类1.基本原理3.电阻应变片的结构与分类4.小结人物出境电阻应变式传感器电阻应变式传感器1.基本原理形变||阻值变化||U&I变化||受力/质量变化体重

电阻应变式传感器1.基本原理非电物理量电参量R电信号u，i，f被测物工作电信号敏感性传感性转换电路放大电路2.分类敏感性sensitivity力F，G加速度a转矩T温度湿度浓度成份位移非电物理量被测物材料电阻敏感性电阻应变式传感器

传感性sensing应变效应压敏（阻）效应非电物理量电参量电阻（R）电阻传感性2.分类电阻应变式传感器

线性转变非线性转变应变效应（1）受拉时,l增加、r变小，R变大。（2）受压时,l减小、r变大，R变小。（3）是电阻率，材料固有特性！2.分类电阻应变式传感器金属应变片

电阻相对变化量

R/R

与轴向（纵向）应变

x的关系，在很大范围内是线性的。2.分类电阻应变式传感器金属应变片K：应变片灵敏度金属材料

≈2倍；半导体≈几十倍2.分类电阻应变式传感器F的用途：测量拉力和物体的称重弹性模量为E；截面面积为A压阻效应泊松系数，应变灵敏系数ks2.分类电阻应变式传感器N型硅的Ks<0，N型硅的Ks>01－引出线2－覆盖层3－基底

4－电阻丝（敏感栅）3.电阻应变片的结构与分类电阻应变式传感器金属丝式金属箔式金属薄膜3.电阻应变片的结构与分类电阻应变式传感器1.检查通断。2.表面处理3.划出十字线4.固定与粘结5.固化6.检查7.焊接引线与防护8.再次固定3.黏贴方法电阻应变式传感器八大步骤1.检查通断。2.表面处理3.划出十字线4.固定与粘结5.固化6.检查7.焊接引线与防护8.再次固定3.黏贴方法电阻应变式传感器1.检查通断。2.表面处理3.划出十字线4.固定与粘结5.固化6.检查7.焊接引线与防护8.再次固定3.黏贴方法电阻应变式传感器1.检查通断。2.表面处理3.划出十字线4.固定与粘结5.固化6.检查7.焊接引线与防护8.再次固定3.黏贴方法电阻应变式传感器1.检查通断。2.表面处理3.划出十字线4.固定与粘结5.固化6.检查7.焊接引线与防护8.再次固定3.黏贴方法电阻应变式传感器3.黏贴方法1.检查通断。2.表面处理3.划出十字线4.固定与粘结5.固化6.检查7.焊接引线与防护8.再次固定3.黏贴方法电阻应变式传感器1.检查通断。2.表面处理3.划出十字线4.固定与粘结5.固化6.检查7.焊接引线与防护8.再次固定3.黏贴方法电阻应变式传感器1.检查通断。2.表面处理3.划出十字线4.固定与粘结5.固化6.检查7.焊接引线与防护8.再次固定3.黏贴方法电阻应变式传感器1.检查通断。2.表面处理3.划出十字线4.固定与粘结5.固化6.检查7.焊接引线与防护8.再次固定3.黏贴方法电阻应变式传感器4.小结与思考电阻应变式传感器人物出境应变效应和压阻效应

基本原理

电阻应变片

电阻应变式传感器

第一讲模拟量传感器及应用电桥测量转换电路2.电桥放大电路与补偿电路1.非平衡电桥3.电阻应变式传感器的应用4.小结与答疑电桥测量转换电路目录人物出境1.非平衡电桥电桥测量转换电路1.非平衡电桥认识单相桥式电路桥式整流电路电桥测量转换电路1.非平衡电桥非平衡电桥平衡电桥b、d点对负极（a点）的电压相等时称作“电桥平衡”b、d点对负极（a点）的电压不相等时称作“非电桥平衡”Figure1.DiagramofWheatstonefullbridgecircuitforstraingage分类电桥测量转换电路1.非平衡电桥平衡电桥非平衡电桥R1分类单臂半桥（灵敏度最低）差分双臂半桥（灵敏度略高）差分四臂全桥（灵敏度最高）电桥测量转换电路1.非平衡电桥分类电桥测量转换电路1.非平衡电桥R1R2R3R4Vbd（V）30%60%60%60%2#：可变电阻R1~R4基础阻值是10Ω单臂半桥

单臂半桥（灵敏度最低）电桥测量转换电路1.非平衡电桥

灵敏度S分类电桥测量转换电路1.非平衡电桥R1R2R3R4Vbd（V）30%60%60%60%230%90%60%60%3#：可变电阻R1~R4基础阻值是10Ω双臂半桥

电桥测量转换电路1.非平衡电桥

灵敏度S差分双臂半桥（灵敏度略高）

分类电桥测量转换电路1.非平衡电桥R1R2R3R4Vbd（V）30%60%60%60%230%90%60%60%330%90%90%30%6#：可变电阻R1~R4基础阻值是10Ω四臂全桥

电桥测量转换电路1.非平衡电桥

灵敏度S

差分全桥四臂（灵敏度最高）分类2.电桥放大电路电桥测量转换电路2.电桥放大电路与补偿电路电桥电路放大电桥测量转换电路2.电桥放大电路与补偿电路小问题：请问在电路中调节哪些元器件可以调控放大比例？放大2.电桥放大电路（1）R5的作用是减小调节范围，也称限流电阻。（2）设置“调零电位器”RP,调节RP,最终可以使R1

/R2

=R4/R3电桥测量转换电路2.电桥放大电路与补偿电路调零应变片自补偿法和桥路补偿法两类电桥测量转换电路2.电桥放大电路与补偿电路温度补偿应变片的温度误差：应变片自补偿法和桥路补偿法两类0.02%FS/10℃电桥测量转换电路2.电桥放大电路与补偿电路应变片R1待测物温度补偿应变片自补偿法和桥路补偿法两类电桥测量转换电路2.电桥放大电路与补偿电路应变片R2空白处应变片R1待测物温度补偿全桥能实现温度自补偿电桥测量转换电路3.应变传感器的应用3.电阻应变式传感器的应用在悬臂梁上测重3.应变传感器的应用用途：汽车衡判断超载！电桥测量转换电路3.电阻应变式传感器的应用荷重测量3.应变传感器的应用电桥测量转换电路3.电阻应变式传感器的应用电子秤T

=FL（N·m）电桥测量转换电路3.电阻应变式传感器的应用力矩（转矩）传感器人物出境4.小结电桥测量转换电路放大电路，温度补偿

非平衡电桥

应变传感器的应用

电桥测量电路

第一讲

第一讲模拟量传感器及应用3.2热电阻传感器2.热敏电阻的原理与分类1.热电阻的原理与分类3.热电阻和热敏电阻的应用4.小结与答疑热电阻传感器目录人物出境热电阻传感器1.非平衡电桥课程导入温度----冷热程度热平衡温度传感器接触式热传导或热对流非接触式热辐射转换金属测温传感器半导体测温传感器间接测量热电阻传感器1.热电阻的原理与分类100W/220V灯泡冷态阻值热电阻受热后阻值剧增热态阻值热电阻传感器1.热电阻的原理与分类温度上升晶格振动加剧自由电子移动受阻电阻率增大e晶格晶格工作原理热电阻传感器1.热电阻的原理与分类铂热电阻传感器分类PtCu热电阻传感器1.热电阻的原理与分类普通式薄膜式铠装式分类热电阻传感器2.热敏电阻的原理与分类热敏电阻（Thermisror），一种半导体测温元件热敏电阻传感器负温度系数NTC正温度系数PTC温度电阻热电阻传感器2.热敏电阻的原理与分类NTC，NegativeTemperatureCoefficient电子和空穴MO陶瓷或薄膜

替代物：（SiC，SnSe,TaN）热电阻传感器2.热敏电阻的原理与分类PTC，PositiveTemperatureCoefficient载流粒子BaTiO3：

一种强K化合物材料，具有高

和低tan。热电阻传感器2.热敏电阻的原理与分类

1－热敏电阻2－玻璃外壳3－引出线4－纯铜外壳5－传热安装孔a）圆片形b）柱形c）珠形d）铠装型e）厚膜型f）贴片式g）图形符号热敏电阻的外形、结构及符号热电阻传感器3.热电阻和热敏电阻的应用

Rt=R0(1+At+Bt2+Ct3+Dt4)式中Rt——热电阻在t时的电阻值；R0——热电阻在0℃时的电阻值；A、B、C、D——温度系数近似计算Rt=R0(1+αt）ITS-90标准：热电阻分度号：铂Pt100：0℃时，100Ω铜Cu50：0℃时，50Ω学习查“铂热电阻分度表”附录D热电阻应用热电阻传感器3.热电阻和热敏电阻的应用电桥电路放大电路热电阻应用热电阻传感器3.热电阻和热敏电阻的应用

MF12型NTC热敏电阻聚脂塑料封装热敏电阻MF58型热敏电阻大电流PTC热敏电阻热敏电阻应用热电阻传感器3.热电阻和热敏电阻的应用

作用1：测温热敏电阻应用热电阻传感器3.热电阻和热敏电阻的应用作用2：温度控制及过热保护T↑→R突然大幅↓→I急剧↑→继电器启动断电热敏电阻应用热电阻传感器3.热电阻和热敏电阻的应用作用3：限制电流过大低温低阻状态（通）高温高阻状态（断）正温度热敏电阻热敏电阻应用人物出境热电阻传感器4.小结热敏电阻的原理与分类

热电阻的原理与分类

应用

热电阻传感器

第一讲

第一讲

第一讲模拟量传感器及应用3.3智能仪表设置及应用智能仪表设置及应用人物出境目录2.智能仪表的表盘参数设置1.智能仪表的认识3.智能仪表操作应用4.小结智能仪表设置及应用1.智能仪表的认识智能仪表XC系列XCZXCZ-101XCTXCT-101XMXMZXMT智能仪表智能仪表设置及应用1.智能仪表的认识可编程模块化输入四路报警滤波及自动补偿RS485通讯接口100~240VAC或24VDCUDIAN智能仪表智能仪表设置及应用1.智能仪表的认识1）输入规格：

热电偶：K、S、R、E、J、N；热电阻：Pt100、Cu50；线电压，线电流2）测量范围：K(-50~+1300℃)，PT100(-200~+800℃)3）分辨率：K、E、J、N、

Pt100型

为0.1℃5）其他参数：技术参数4）测量精度：0.3级（0.3%FS）智能仪表设置及应用2.智能仪表的表盘参数设置面板参数①PV：PreviousValue当前值②SV：SettingValue设定值③设置键，进入参数设置状态。④

◄数据移位键⑤▼数据减少键⑥▲数据增加键⑦LED指示灯：orAL智能仪表设置及应用2.智能仪表的表盘参数设置面板参数①PV：PreviousValue当前值②SV：SettingValue设定值③设置键，进入参数设置状态。④

◄数据移位键⑤▼数据减少键⑥▲数据增加键⑦LED指示灯：智能仪表设置及应用3.智能仪表操作应用N1基本操作现场参数N2专业操作系统参数N3获取/读取测量值S1HlAL上限报警S2LoAL下限报警S3HdAL第二上限报警S4LdAL第二下限报警S5Loc参数修改级别Loc=808智能仪表设置及应用3.智能仪表操作应用N1基本操作现场参数N2专业操作系统参数N3获取读取温度值S6AHYS报警回差S7AoP报警输出定义S8INP输入规格S9dPT小数点位置S10SCL输入下限显示值Loc=808【0012】个位HIAL=2，AL2口十位LoAL=1，AL1口智能仪表设置及应用3.智能仪表操作应用N1基本操作现场参数N2专业操作系统参数N3获取读取温度值S11SCH输入下限显示值S12Scb输入平移修正S13Ctrl控制方式S14OPt输出类型S15Addr通讯地址Loc=808智能仪表设置及应用3.智能仪表操作应用Pt100热电阻传感器测温参数设定值备注HIAL（测量上限报警）LOAL（测量下限报警）AHYS（回差）0AOP（报警输出设定）0012（inP）——输入信号选择（in-dPt）小数点位置0.0（SCL）测量量程下限（SCH）测量量程上限（Scb）零点修正设定值0CTLPOPOPT（变送输出）4-20mA设定HIAL,LOALK型热电偶inP：21设定SCL，SCH2925210200读取温度值人物出境智能仪表设置及应用4.小结表盘参数设置

智能仪表的认识

应用

热电阻传感器

第一讲

第一讲

第一讲

第一讲

第一讲模拟量传感器及应用实训3.1Pt100热电阻输出信号变送为标准电流信号2.温度变送器输出标准电流应用1.电流型变送器3.智能仪表输送标准电流应用4.小结与答疑Pt100热电阻输出信号变送为标准电流信号人物出境目录Pt100热电阻输出信号变送为标准电流信号1.认识电流型变送器电流变送器是一种将被测电量转换成按线性比例直流电流的测量仪表。Pt100热电阻输出信号变送为标准电流信号1.电流型变送器标准电流信号：4~20mA4~20mA0~10V1~5VPt100热电阻输出信号变送为标准电流信号2.温度变送器输出标准电流应用输出4~20mADC24电源4~20mA电流表Pt100热电阻温度变送器Pt100热电阻输出信号变送为标准电流信号2.温度变送器输出标准电流应用实物接线Pt100热电阻输出信号变送为标准电流信号3.智能仪表输送标准电流应用Pt100热电阻电流表智能仪表+24V0V电气接线图Pt100热电阻输出信号变送为标准电流信号3.智能仪表输送标准电流应用Pt100热电阻电流表智能仪表实物接线图智能仪表通电连接热电阻连接电流表Pt100热电阻传感器测温应用PT100热电阻3.智能仪表输送标准电流应用Pt100热电阻输出信号变送为标准电流信号4.小结电流表与智能仪表连接

电流型变送器

Pt100热电阻一体化温度变送器

变送为标准电流信号01请查阅资料，说出如何利用Pt100热电阻一体化变送器，送出标准电压信号，并连接到电压表，完成实物接线？思考和操作

第一讲

第一讲

第一讲

第一讲模拟量传感器及应用实训3.2

Pt100热电阻传感器测温应用2.Pt100热电阻传感器的原理与接线1.Pt100热电阻传感器概述3.

Pt100热电阻传感器接智能仪表4.小结Pt100热电阻传感器测温应用人物出境目录Pt100热电阻传感器测温应用1.

Pt100热电阻传感器概述概念三线制ABC

高温四氟材料+镀银铜丝抗干扰Pt100热电阻传感器测温应用1.

Pt100热电阻传感器概述铠装式热电阻绝缘式接壳式暴端式防水密封圈防水接线口防脱链热电阻探头Pt100热电阻传感器测温应用1.

Pt100热电阻传感器概述铠装式热电阻输出Pt100信号输出4~20mA防水密封圈防水接线口防脱链热电阻探头Pt100热电阻传感器测温应用1.

Pt100热电阻传感器概述应用自来水消防化工机械石油水电2.Pt100热电阻传感器的原理与接线工作原理Pt100热电阻传感器测温应用Pt100：100欧姆（0℃）——引用自百度百科

2.Pt100热电阻传感器的原理与接线三线制接线Pt100热电阻传感器测温应用r1r2r3Rt

智能仪表2.Pt100热电阻传感器的原理与接线三线制接线Pt100热电阻传感器测温应用ABB电流（4-20mA）电压（1-5V）3.

Pt100热电阻传感器接智能仪表实验目的：

Pt100热电阻传感器测温智能仪表Pt100热电阻传感器Pt100热电阻传感器测温应用Pt100热电阻传感器宇电智能仪表Pt100热电阻传感器测温应用3.

Pt100热电阻传感器接智能仪表智能仪表通电Pt100热电阻传感器测温应用3.

Pt100热电阻传感器接智能仪表智能仪表通电连接Pt100热电阻PT100热电阻Pt100热电阻传感器测温应用3.

Pt100热电阻传感器接智能仪表3.

Pt100热电阻传感器接智能仪表智能仪表通电连接热电阻连接报警灯Pt100热电阻传感器测温应用PT100热电阻3.热电偶接智能仪表应用K型热电偶传感器测温参数设定值备注HIAL（测量上限报警）LOAL（测量下限报警）AHYS（回差）0AOP（报警输出设定）0012（inP）——输入信号选择（in-dPt）小数点位置0.0（SCL）测量量程下限（SCH）测量量程上限（Scb）零点修正设定值0CTLPOPOPT（变送输出）4-20mA设定HIAL,LOALPt100热电阻inP：21设定SCL，SCH2925210200读取温度值Pt100热电阻传感器测温应用人物出境4.小结Pt100热电阻传感器概述

工作原理与电气接线

实物测试

热电偶传感器Pt100热电阻传感器测温应用

第一讲

第一讲

第一讲模拟量传感器及应用3.4热电偶传感器热电偶传感器课程导入人物出境2.热电偶工作原理1.热电效应3.结构与分类4.小结热电偶传感器人物出境目录热电偶传感器1.热电效应图片来源：AshutoshTiwari/犹他大学珀尔帖效应-----电致温差

---1834年，法国科学家帕尔贴塞贝克效应-----温差产生电

---1821年，德国科学家塞贝克汤姆逊效应----温差度确定

---1856年，英国科学家汤姆逊热电效应热电偶传感器1.热电效应珀尔帖效应-----电致温差

---1834年，法国科学家帕尔贴塞贝克效应-----温差产生电---1821年，德国科学家塞贝克汤姆逊效应----温度梯度确定

---1856年，英国科学家汤姆逊第一热电效应热电偶传感器1.热电效应塞贝克效应-----温差产生电---1821年，德国科学家塞贝克电动势第二热电效应热电偶传感器1.热电效应珀尔帖效应-----电致温差

---1834年，法国科学家帕尔贴半导体制冷热电偶传感器2.热电偶工作原理

温度：国际单位制度7个基本单位之一：温标：一种温度标示，表明物质内的分子无规则运动的剧烈程度。国际常用温标：华氏温标（℉），符号θ。32-212摄氏温标（℃），符号为t。0-100热力学温标（K），符号为T。-273.15热电偶传感器2.热电偶工作原理T90和t90的关系为：

t90=T90-273.15，或t/℃=T/K-273.15国际实用温标ITS-90摄氏温度计华氏温度计开尔温度计热电偶传感器2.热电偶工作原理

热电偶传感器：（Thermocoupletemperaturetransducer）已经标准化，将温度信号转换为电动势的一种传感器。5－电压表热电偶示意图1－工作端2－热电极A3－热电极B4－参考端热电偶传感器2.热电偶工作原理EAB（T，T0）=fAB（

Δt）T——接触处的热力学温度；k

——玻尔兹曼常数（k=1.38

10-23J/K）；e

——电子电荷（e=1.6

10-19C）；nA、nB——热电极材料A、B的自由电子密度。热电偶传感器2.热电偶工作原理1）两种不同材料2）温差越大，热电动势越大3）内阻与其长短、粗细、形状以及材质有关4）热电势与两个结点的温差ΔT或Δt成正比几个核心特点热电偶传感器3.结构与分类B:铂铑30—铂铑6

、R:铂铑13—铂S:铂铑10—铂、K:镍铬—镍硅N:镍铬硅—镍硅、E:镍铬—铜镍J:铁—铜镍T:铜—铜镍八种国际通用热电偶通用热电偶热电偶传感器3.结构与分类分度号

名称

测量温度范围

1000℃热电动势/mVB铂铑30－铂铑650～1820℃4.834R铂铑13—铂-50～1768℃10.506S铂铑10—铂-50～1768℃9.587K镍铬－镍硅

(铝)-270～1370℃41.276E镍铬－铜镍(康铜)-270～800℃—热电偶传感器3.结构与分类接线盒引出线套管不锈钢保护管固定螺纹热电偶工作端（热端）普通装配型热电偶热电偶传感器3.结构与分类接线卡屏蔽层热电偶工作端（热端）铠装型热电偶具有抗震、可弯曲、超长等优点，能解决微小、狭窄场合的测温问题热电偶传感器3.结构与分类铠装热电偶铠装型热电偶可长达上百米BA绝缘材料露端型接壳型绝缘型

人物出境热电偶传感器4.小结与答疑热电偶工作原理

热电效应

结构

热电偶传感器

第一讲

第一讲

第一讲

第一讲模拟量传感器及应用实训3.3热电偶传感器应用2.热电偶冷端的温度补偿1.热电偶冷端延长3.热电偶接智能仪表应用4.小结热电偶传感器应用人物出境目录热电偶传感器应用1.热电偶冷端延长（1）钢水：1300~1800℃为什么要冷端延长？（2）热电极A，B金属很贵重（3）高导电性的廉价金属作为补偿导线冷端延长热电偶传感器应用1.热电偶冷端延长0～100℃范围内

冷端延长热电偶传感器应用1.热电偶冷端延长配用热电偶与补偿导线选择热电偶传感器应用2.热电偶冷端的温度补偿1.用热电偶的分度表查毫伏数-温度时，必须满足冷端t0=0℃的条件。T0不恒等于0℃。2.一般情况下，冷端温度高于0℃

，热电动势总是偏小。必要性具体方法一、冷端恒温法：二、计算修正法三、仪表机械零点调整法四、电桥补偿法温度补偿热电偶传感器应用2.热电偶冷端的温度补偿一、冷端恒温法冰浴法温度补偿热电偶传感器应用2.热电偶冷端的温度补偿二、计算修正法EAB(t,0℃)=EAB(t,t0)+EAB(t0,0℃)当冷端温度t0

0℃时，则EAB(t,0℃)

EAB(t,t0)。被测温度t的热电势仪表测量得到的热电势冷端t0的热电势温度补偿热电偶传感器应用2.热电偶冷端的温度补偿三、仪表机械零点调整法四、电桥补偿法温度补偿热电偶传感器应用3.热电偶接智能仪表应用热电偶丝与被测温度金属板的3种焊接方式热电偶焊接热电偶传感器应用3.热电偶接智能仪表应用实验目的：K型热电偶传感器测温智能仪表K型热电偶热电偶传感器应用3.热电偶接智能仪表应用K型热电偶智能仪表热电偶传感器应用3.热电偶接智能仪表应用智能仪表通电热电偶传感器应用3.热电偶接智能仪表应用智能仪表通电连接热电偶热电偶热电偶传感器应用3.热电偶接智能仪表应用智能仪表通电连接热电偶热电偶连接报警灯热电偶传感器应用3.热电偶接智能仪表应用热电偶传感器应用3.热电偶接智能仪表应用K型热电偶传感器测温参数设定值