傳感器及檢測(cè)技術(shù) 教學(xué)PPT課件

傳感器及檢測(cè)技術(shù) 教學(xué)PPT課件,傳感器及檢測(cè)技術(shù),教學(xué)PPT課件,傳感器,檢測(cè),技術(shù),教學(xué),PPT,課件 PPT模板下載： 力檢測(cè)目錄1 1任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)2 2任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè) 項(xiàng)目四 力檢測(cè)學(xué)習(xí)目標(biāo)能了解彈性敏感元件的特性和要求。能了解幾種常用測(cè)力稱(chēng)重傳感器的特點(diǎn)、用途等。掌握電阻應(yīng)變效應(yīng)及半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)。掌握單臂、雙臂和全橋測(cè)量電路的異同點(diǎn)。會(huì)連接電橋電路并進(jìn)行測(cè)試。會(huì)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。能理解壓電式傳感器的工作原理及特點(diǎn)。能理解測(cè)力傳感器與壓電傳感器的應(yīng)用電路。任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)任務(wù)提出 在超市、集貿(mào)市場(chǎng)等很多場(chǎng)所，我們都會(huì)用到稱(chēng)重電子秤，那么，電子秤又是如何稱(chēng)重的呢？本節(jié)就來(lái)討論這個(gè)問(wèn)題。首先要將稱(chēng)重物體的重量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這就要用到電阻應(yīng)變式測(cè)力傳感器，然后經(jīng)過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)換電路處理后，送入顯示器顯示重量值，如圖4-1所示。任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)一、測(cè)力傳感器中的彈性敏感元件 彈簧管壓力表的組成如圖4-2所示，當(dāng)被測(cè)壓力作用于彈簧管時(shí)，彈簧管便產(chǎn)生相應(yīng)的變形，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使標(biāo)尺指針偏移角度，從而得到壓力的數(shù)值。（一）彈簧管壓力表的組成任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)一、測(cè)力傳感器中的彈性敏感元件（一）彈簧管壓力表的組成任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)一、測(cè)力傳感器中的彈性敏感元件（二）彈性敏感元件的基本概念及特性1.基本概念（1）變形變形是指物體在外力作用下改變?cè)瓉?lái)尺寸或形狀的現(xiàn)象。（2）彈性變形彈性變形是指變形后的物體在外力去除后又恢復(fù)原來(lái)形狀的變形。（3）彈性元件彈性元件是指具有彈性變形特性的物體。（4）彈性特性彈性特性是指作用在元件上的外力與相應(yīng)彈性變形（應(yīng)變、位移或轉(zhuǎn)角）之間的關(guān)系。任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)一、測(cè)力傳感器中的彈性敏感元件（二）彈性敏感元件的基本概念及特性2.特性（1）剛度剛度是彈性元件產(chǎn)生單位變形所需的力，用K表示，即任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)一、測(cè)力傳感器中的彈性敏感元件（二）彈性敏感元件的基本概念及特性（2）靈敏度靈敏度是在單位力作用下彈性元件產(chǎn)生的變形，用S表示，即任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)一、測(cè)力傳感器中的彈性敏感元件（二）彈性敏感元件的基本概念及特性（3）彈性滯后彈性元件的加載特性曲線(xiàn)與卸載特性曲線(xiàn)的不重合程度，稱(chēng)為彈性滯后。它是應(yīng)變式傳感器測(cè)量誤差之一。（4）彈性后效彈性后效是當(dāng)載荷從某一數(shù)值變化到另一數(shù)值時(shí)，彈性元件的變形是要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間間隔后逐漸完成變形的現(xiàn)象。彈性后效的存在，將引起動(dòng)態(tài)測(cè)量中的測(cè)量誤差。任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)一、測(cè)力傳感器中的彈性敏感元件（三）彈性敏感元件的基本要求及類(lèi)型1.彈性敏感元件的基本要求具有良好的機(jī)械特性（強(qiáng)度高、抗沖擊、韌性好、疲勞強(qiáng)度高等）和良好的機(jī)械加工及熱處理性能。具有良好的彈性特性（彈性極限高、彈性滯后和彈性后效小等）。彈性模量的溫度系數(shù)小且穩(wěn)定，材料的線(xiàn)膨脹系數(shù)小且穩(wěn)定。抗氧化性和抗腐蝕性等化學(xué)性能良好。任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)一、測(cè)力傳感器中的彈性敏感元件（三）彈性敏感元件的基本要求及類(lèi)型2.彈性元件的類(lèi)型（1）變換力（力矩）彈性元件變換力（力矩）彈性元件有等截面柱式、懸臂梁、圓環(huán)式和等截面薄板等。（2）變換壓力彈性元件變換壓力彈性元件彈簧管、波紋管、膜片（力、壓力均可以變換）等。任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、電阻應(yīng)變式傳感器 電阻應(yīng)變式傳感器是一種利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器。電阻應(yīng)變式傳感器具有精度高、性能穩(wěn)定、測(cè)量范圍寬，可制成各種機(jī)械量傳感器，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕，可在超低溫、強(qiáng)振動(dòng)、強(qiáng)磁場(chǎng)等惡劣環(huán)境下工作等特點(diǎn)。任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、電阻應(yīng)變式傳感器 1.電阻應(yīng)變式傳感器的外形幾種電阻應(yīng)變式傳感器的外形如圖4-3所示。（一）電阻應(yīng)變式傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、電阻應(yīng)變式傳感器2.主要用途及性能指標(biāo)（1）金屬箔式壓力傳感器 采用了箔式應(yīng)變片貼在合金鋼做的彈性體上，具有精度高、溫度特性好等特點(diǎn)，適用于電子皮帶秤、配料秤等場(chǎng)所。它的性能指標(biāo)如表4-1所示。（一）電阻應(yīng)變式傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、電阻應(yīng)變式傳感器2.主要用途及性能指標(biāo)（2）柱式傳感器 柱式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖4-4所示，它將箔式應(yīng)變片貼在合金鋼制作的圓柱彈性體中段較細(xì)的部位。這類(lèi)傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，可拉、可壓或拉壓兩用，可承受很大的負(fù)載，具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、密封性好、靈敏度和精度較低等特點(diǎn),適用于地中衡、料斗秤、汽車(chē)衡、軌道衡等場(chǎng)所。（一）電阻應(yīng)變式傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、電阻應(yīng)變式傳感器（一）電阻應(yīng)變式傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、電阻應(yīng)變式傳感器2.主要用途及性能指標(biāo)（3）懸臂梁式傳感器 懸臂梁式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖4-5所示，它將箔式應(yīng)變片貼在合金鋼制作的彈性體的上下兩面，彈性體一端固定，另一端加載，拉、壓均可，具有精度高、密封性好、易安裝等特點(diǎn)，適用于電子秤、料斗秤等小量程的稱(chēng)重場(chǎng)合。（一）電阻應(yīng)變式傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、電阻應(yīng)變式傳感器（一）電阻應(yīng)變式傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、電阻應(yīng)變式傳感器2.主要用途及性能指標(biāo)（4）橋式傳感器 采用箔式應(yīng)變片貼在合金鋼彈性體上，具有精度高、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、密封性能好、抗側(cè)向力和抗偏載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于各種汽車(chē)衡、軌道衡、料斗秤等場(chǎng)所。（一）電阻應(yīng)變式傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、電阻應(yīng)變式傳感器2.主要用途及性能指標(biāo)（5）輪輻式傳感器 輪輻式稱(chēng)重傳感器的結(jié)構(gòu)如圖4-6所示。承載連接采用鋼球或SR球面結(jié)構(gòu)。有較好的自動(dòng)復(fù)位能力，有良好的抗側(cè)抗偏載能力；高精度、高靈敏，適用于汽車(chē)秤、平臺(tái)秤、料斗秤、軌道衡等電子衡器。（一）電阻應(yīng)變式傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、電阻應(yīng)變式傳感器（一）電阻應(yīng)變式傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、電阻應(yīng)變式傳感器2.主要用途及性能指標(biāo)（6）S形拉壓式傳感器 S形拉壓式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖4-7所示，采用S形結(jié)構(gòu)，由于其載荷的作用點(diǎn)和支撐點(diǎn)在同一軸線(xiàn)上，因此它的受力穩(wěn)定，稱(chēng)重時(shí)，利用其彎曲變形產(chǎn)生信號(hào)。（一）電阻應(yīng)變式傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、電阻應(yīng)變式傳感器 電阻應(yīng)變片分為金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片兩大類(lèi)。金屬電阻應(yīng)變片又可分為金屬絲式、箔式和薄膜式三種。如圖4-8所示為幾種不同類(lèi)型的電阻應(yīng)變片。（二）電阻應(yīng)變片的種類(lèi)與結(jié)構(gòu)任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、電阻應(yīng)變式傳感器 金屬絲式應(yīng)變片使用最早，它是將金屬絲彎曲后用黏合劑貼在襯底上而成，基底分為紙基、膠基等。由于金屬絲式應(yīng)變片蠕變較大，金屬絲易脫膠，有被箔式取代的趨勢(shì)，但價(jià)格便宜。它的結(jié)構(gòu)如圖4-9所示，由敏感柵（金屬電阻應(yīng)變絲）、基體、覆蓋層（保護(hù)層）和引出線(xiàn)四部分組成。（二）電阻應(yīng)變片的種類(lèi)與結(jié)構(gòu)任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、電阻應(yīng)變式傳感器（二）電阻應(yīng)變片的種類(lèi)與結(jié)構(gòu)敏感柵是轉(zhuǎn)換元件，由金屬絲、金屬箔制成，它被粘貼在基體上，通過(guò)基體把應(yīng)變傳遞給它?；w起絕緣作用。覆蓋層（保護(hù)層）起絕緣保護(hù)作用。引出線(xiàn)焊接于敏感柵兩端，作連接測(cè)量導(dǎo)線(xiàn)之用。任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、電阻應(yīng)變式傳感器1.電阻應(yīng)變效應(yīng) 導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值也發(fā)生相應(yīng)變化的現(xiàn)象稱(chēng)為電阻應(yīng)變效應(yīng)。（三）電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、電阻應(yīng)變式傳感器2.電阻應(yīng)變式傳感器組成框圖和原理 電阻應(yīng)變式傳感器由彈性敏感元件、電阻應(yīng)變片和測(cè)量電橋組成，其組成框圖如圖4-11所示。（三）電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)三、壓阻式壓力傳感器 壓阻式壓力傳感器是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)和集成電路工藝制成的傳感器。所謂壓阻效應(yīng)是在半導(dǎo)體材料上施加作用力時(shí)，其電阻率將發(fā)生顯著變化的現(xiàn)象。（三）電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)三、壓阻式壓力傳感器 固態(tài)壓阻式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)如圖4-12a所示，由外殼、硅膜片和引出線(xiàn)等組成，其核心是一塊硅模片。硅模片如圖4-12b所示，在它上面利用集成電路工藝制作了四個(gè)阻值相等的電阻，電阻之間利用面積較大、阻值較小的擴(kuò)散電阻（圖中陰影區(qū)）作為引線(xiàn)連接構(gòu)成全橋電路，如圖4-12c所示。傳感器硅膜片兩邊有兩個(gè)壓力腔：一個(gè)是和被測(cè)壓力相連接的高壓腔，另一個(gè)是和大氣相通的低壓腔。（三）電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)三、壓阻式壓力傳感器（三）電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)任務(wù)實(shí)施 根據(jù)電子臺(tái)秤的稱(chēng)重范圍及使用要求，結(jié)合上面所學(xué)的相關(guān)知識(shí)，選用懸臂梁式電阻應(yīng)變傳感器作為測(cè)力傳感器。電子臺(tái)秤的結(jié)構(gòu)如圖4-13所示。一、合理選擇測(cè)力傳感器的類(lèi)型任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、正確使用測(cè)力傳感器（一）電橋電路1.單臂電橋單臂電橋電路如圖4-15所示。任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、正確使用測(cè)力傳感器（一）電橋電路2.雙臂電橋 根據(jù)被測(cè)試件的受力情況，若使一個(gè)應(yīng)變片受拉，同時(shí)另一個(gè)應(yīng)變片受壓，則應(yīng)變符號(hào)相反。將這兩個(gè)應(yīng)變片接入電橋相鄰臂上，如圖4-16所示，稱(chēng)為雙臂電橋電路，又稱(chēng)差動(dòng)半橋電路。任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、正確使用測(cè)力傳感器（一）電橋電路3.差動(dòng)全橋差動(dòng)全橋電路如圖4-17所示。任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、正確使用測(cè)力傳感器（一）電橋電路 結(jié)論：上述三種工作方式中，差動(dòng)全橋工作方式的靈敏度最高，差動(dòng)半橋次之，單臂電橋靈敏度最低。采用全橋（或雙臂半橋）還能實(shí)現(xiàn)溫度變化的自動(dòng)補(bǔ)償，因此，一般采用差動(dòng)全橋電路。任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)二、正確使用測(cè)力傳感器（二）使用注意事項(xiàng)選擇稱(chēng)重傳感器一定要考慮環(huán)境因素、適用范圍和精度要求。選用的稱(chēng)重傳感器一般工作在滿(mǎn)量程的30%70之間。稱(chēng)重傳感器使用中最大載荷不能超過(guò)滿(mǎn)量程的120。傳感器和儀表應(yīng)定期進(jìn)行標(biāo)定，確保使用精度。電橋電壓要穩(wěn)定，穩(wěn)漂、時(shí)飄要小，否則會(huì)引起測(cè)量誤差。任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)其他案例（一）吊鉤秤 在港口、碼頭、礦山等貨物集散地，廣泛使用各種起重設(shè)備。為了提高生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮吊車(chē)的能力，一般在吊桿上安裝有吊桿秤，如圖4-18所示，稱(chēng)重范圍在010t，可選擇電阻應(yīng)變式測(cè)力傳感器。任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)其他案例（二）汽車(chē)衡 汽車(chē)衡也稱(chēng)地磅，如圖4-19所示，它是用于大宗貨物計(jì)量的主要稱(chēng)重設(shè)備。汽車(chē)衡主要由承重傳力機(jī)構(gòu)（秤體），高精度稱(chēng)重傳感器和稱(chēng)重顯示儀三部分組成。任務(wù)一 電子臺(tái)秤的重量檢測(cè)訓(xùn)練一下 進(jìn)入實(shí)訓(xùn)室，提供一個(gè)0100 kg的壓力傳感器、橋壓電源、放大電路模塊及15V電源（放大器用）、萬(wàn)用表等，請(qǐng)你試著連接電路，并進(jìn)行調(diào)測(cè)，然后稱(chēng)出你及周?chē)瑢W(xué)的體重（電壓指示值），記錄數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)任務(wù)提出 橋墩水下及地表以下部位由于各種原因會(huì)產(chǎn)生一些缺陷，如圖4-24所示，它是很難發(fā)現(xiàn)的，但又直接威脅到橋梁的安全。用壓電式加速度傳感器通過(guò)檢測(cè)橋墩對(duì)振動(dòng)的響應(yīng)，再進(jìn)行頻譜分析，可判定橋墩的內(nèi)部缺陷。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)相關(guān)知識(shí) 壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)制作的傳感器。它是一種典型的有源傳感器，又稱(chēng)自發(fā)電式力敏感傳感器。它具有體積小、重量輕、頻率寬、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠等特點(diǎn)。因此在各種動(dòng)態(tài)力、機(jī)械沖擊與振動(dòng)的測(cè)量，以及聲學(xué)、醫(yī)學(xué)、力學(xué)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)一、壓電傳感器、壓電材料的外形和技術(shù)指標(biāo)（一）壓電式振動(dòng)加速度傳感器的外形壓電式振動(dòng)加速度傳感器的外形如圖4-25所示。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)一、壓電傳感器、壓電材料的外形和技術(shù)指標(biāo)（二）壓電加速度傳感器的技術(shù)指標(biāo)靈敏度：500mV/g量程：010 g頻率范圍：44000Hz線(xiàn)性度：1%分辨力：000004 g安裝諧振點(diǎn)：15kHz任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)二、壓電傳感器的工作原理（一）壓電效應(yīng) 壓電效應(yīng)是可逆的，即有兩種壓電效應(yīng)。當(dāng)某些電介質(zhì)在一定的方向上受到外力作用而變形時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在其表面上產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力消失時(shí)，電荷也消失，又回到原來(lái)不帶電的狀態(tài)。這種機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿默F(xiàn)象，稱(chēng)為正壓電效應(yīng)，簡(jiǎn)稱(chēng)壓電效應(yīng)。相反，在電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng)，它會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，當(dāng)去掉外加電場(chǎng)時(shí)，電介質(zhì)的變形隨之消失。這種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的現(xiàn)象稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)二、壓電傳感器的工作原理（二）石英晶體的壓電效應(yīng) 石英晶體是一種性能良好的壓電晶體，它具有性能穩(wěn)定（在20200的范圍內(nèi)，壓電常數(shù)的變化率僅為-00001/）、自振頻率高、動(dòng)態(tài)相應(yīng)好、機(jī)械強(qiáng)度高、絕緣性能好、遲滯小、重復(fù)性好、線(xiàn)性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。但石英晶體的壓電常數(shù)較小，一般用來(lái)制作成標(biāo)準(zhǔn)傳感器、高精度傳感器和使用溫度較高的傳感器。而普通測(cè)量中基本都采用壓電陶瓷。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)二、壓電傳感器的工作原理（二）石英晶體的壓電效應(yīng)石英晶體的外形是規(guī)則的六角棱柱體，它有三個(gè)晶軸，如圖4-27所示。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)二、壓電傳感器的工作原理（二）石英晶體的壓電效應(yīng)1.縱向壓電效應(yīng) 若從石英晶體上沿Y軸方向切下如圖4-27c所示的晶片，當(dāng)沿著X軸對(duì)晶片施加作用力時(shí)，在垂直于X軸的表面上產(chǎn)生電荷qX。如圖4-28a、b所示，產(chǎn)生的電荷與作用力的大小成正比，與晶片尺寸無(wú)關(guān)。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)二、壓電傳感器的工作原理（二）石英晶體的壓電效應(yīng)2.橫向壓電效應(yīng) 若在同一晶片上，沿Y軸對(duì)晶片施加作用力時(shí)，在垂直于X軸的表面上產(chǎn)生電荷。如圖4-28c、d所示，產(chǎn)生的電荷與作用力的大小成正比，與晶片尺寸有關(guān)。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)二、壓電傳感器的工作原理（二）石英晶體的壓電效應(yīng)任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)二、壓電傳感器的工作原理（二）石英晶體的壓電效應(yīng)3.石英晶體壓電效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理 石英晶體的化學(xué)分子式為SiO2，每一個(gè)晶體單元中有三個(gè)硅離子和六個(gè)氧離子，它們交替排列，在垂直于Z軸平面上分布在正六邊形的頂角上，如圖4-29a所示。當(dāng)作用力為零時(shí)，正負(fù)電荷平衡，外部不帶電。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)二、壓電傳感器的工作原理（二）石英晶體的壓電效應(yīng)任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)二、壓電傳感器的工作原理（三）壓電陶瓷的壓電效應(yīng) 原始的壓電陶瓷由于內(nèi)部各個(gè)電疇無(wú)規(guī)則排列，極化效應(yīng)抵消，因此不具有壓電效應(yīng)。當(dāng)外加直流電場(chǎng)時(shí)，使得電疇規(guī)則排列，這時(shí)壓電陶瓷就有了壓電特性。在極化電場(chǎng)去除后，電疇方向基本不變，留下了很強(qiáng)的剩余極化。極化過(guò)的壓電陶瓷受外力作用時(shí)，其表面能產(chǎn)生電荷，如圖4-30所示，所以壓電陶瓷也具有壓電效應(yīng)。壓電陶瓷的壓電系數(shù)比石英晶體的壓電系數(shù)大得多，因此其靈敏度較高，而且制造成本較低，被廣泛使用。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)二、壓電傳感器的工作原理（三）壓電陶瓷的壓電效應(yīng)任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)二、壓電傳感器的工作原理（四）高分子壓電材料 高分子壓電材料是近年來(lái)發(fā)展很快的一種新型材料，是柔軟的、根據(jù)需要可制成薄膜或電纜套管等形狀的壓電材料。它不易破碎，具有防水性，可以大量連續(xù)拉制成較大面積或較長(zhǎng)尺寸，因此價(jià)格便宜。其測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)80dB，頻率響應(yīng)范圍從0.1109Hz，壓電常數(shù)比壓電陶瓷高數(shù)十倍，在一些不要求測(cè)量精度的場(chǎng)合，如防盜、振動(dòng)測(cè)量等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)三、壓電傳感器的等效電路與測(cè)量電路（一）壓電傳感器的等效電路 壓電傳感器可以等效為一個(gè)與電容相并聯(lián)的電荷源或者是一個(gè)與電容相串聯(lián)的電壓源，如圖4-31所示。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)三、壓電傳感器的等效電路與測(cè)量電路（二）壓電傳感器的常用結(jié)構(gòu)形式 在實(shí)際使用中，如僅用單片壓電元件，必須有很大的作用力才能產(chǎn)生足夠的表面電荷。為了提高輸出靈敏度，常用兩片或多片組合在一起使用。由于壓電材料是有極性的，因此連接方法有兩種：任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)三、壓電傳感器的等效電路與測(cè)量電路（二）壓電傳感器的常用結(jié)構(gòu)形式將兩塊壓電片串聯(lián)，在外力作用下，正電荷在上極板，負(fù)電荷在下極板，中間極板上片產(chǎn)生的負(fù)電荷與下片產(chǎn)生的正電荷抵消，因此串聯(lián)的總電荷量等于單片產(chǎn)生的電荷量，而輸出電壓為單片電壓的兩倍，使總電容減小為單片電容的一半。將兩塊壓電片并聯(lián)，在外力作用下，極板上產(chǎn)生的電荷量增加為單片的兩倍，而輸出電壓不變，使總電容增大為單片電容的兩倍。由于電荷提高，電容也提高了，適用于測(cè)量慢變信號(hào)，以電荷輸出的場(chǎng)合。1.串聯(lián)接法2.并聯(lián)接法任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)三、壓電傳感器的等效電路與測(cè)量電路（三）壓電傳感器的測(cè)量電路 壓電傳感器具有內(nèi)阻抗很高，而輸出信號(hào)微弱的特點(diǎn)。因此要求測(cè)量電路的前級(jí)放大器有足夠高的阻抗，防止電荷迅速泄露，并且要完成信號(hào)放大。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)三、壓電傳感器的等效電路與測(cè)量電路（三）壓電傳感器的測(cè)量電路 壓電傳感器的測(cè)量電路有兩種：電壓放大器和電荷放大器。如圖4-32所示，圖中RS為內(nèi)部泄漏電阻。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)四、壓電傳感器的使用注意事項(xiàng) 壓電傳感器的工作原理是基于壓電效應(yīng)，但壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，這是因?yàn)楫?dāng)外力作用在壓電元件上產(chǎn)生的電荷只有在無(wú)泄漏的情況下才能保存，這實(shí)際上是不可能的，所以壓電元件不能用于靜態(tài)測(cè)量。而在交變力的作用下，電荷可以不斷補(bǔ)充，瞬時(shí)的電荷輸出正比于外部作用力，故能用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)任務(wù)實(shí)施一、合理選擇壓電傳感器的類(lèi)型 制作壓電傳感器的壓電材料可以是石英晶體、壓電陶瓷和高分子壓電材料等。它們的特性各有不同，因此用途也不一樣。石英晶體主要用于精密測(cè)量，大多用作實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳感器；壓電陶瓷靈敏度較高，機(jī)械強(qiáng)度較低，廣泛用作測(cè)力和振動(dòng)傳感器；高分子壓電材料一般用作定性測(cè)量。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)任務(wù)實(shí)施一、合理選擇壓電傳感器的類(lèi)型 檢測(cè)橋墩水下及地表以下部位缺陷是通過(guò)放在橋墩上的傳感器感受橋墩的振動(dòng)，從而來(lái)檢測(cè)橋墩內(nèi)部有無(wú)缺陷的。因此可選用壓電陶瓷制作的壓電式加速度傳感器。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)二、正確使用壓電式加速度傳感器（一）壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu) 如圖4-33所示為壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)圖，它主要由壓電元件、質(zhì)量塊、預(yù)壓彈簧、機(jī)座及外殼等組成。壓電元件由兩片壓電晶片組成，在壓電片的兩個(gè)表面涂銀層，兩個(gè)壓電片之間夾一片金屬片，并引出一根輸出線(xiàn)，另一根輸出引線(xiàn)直接與傳感器的機(jī)座相連。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)二、正確使用壓電式加速度傳感器（二）壓電式加速度傳感器檢測(cè)橋墩缺陷的工作原理 如圖4-34a所示，測(cè)量時(shí)，將壓電式加速度傳感器的基座與橋墩固定在一起，然后通過(guò)放電炮的方式使放在橋墩上的水箱振動(dòng)，橋墩承受垂直方向的激勵(lì)，傳感器的基座同時(shí)承受振動(dòng)，內(nèi)部質(zhì)量塊也產(chǎn)生相同的振動(dòng)，并受到與加速度方向相反的慣性力的作用，這樣，質(zhì)量塊就有一正比于加速度的交變力作用在壓電片上。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)二、正確使用壓電式加速度傳感器（二）壓電式加速度傳感器檢測(cè)橋墩缺陷的工作原理任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)其他案例（一）壓電式單向測(cè)力傳感器 如圖4-35所示為壓電式單向測(cè)力傳感器的結(jié)構(gòu)圖，主要由壓電晶片、絕緣套、電極、上蓋和基座等組成。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)其他案例（二）煤氣灶電子點(diǎn)火裝置 利用壓電元件受到?jīng)_擊能產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象，能將壓電元件用來(lái)點(diǎn)火，如煤氣灶、打火機(jī)、燃?xì)鉄崴鞯赛c(diǎn)火裝置都采用了壓電傳感器。如圖4-36所示為煤氣灶電子點(diǎn)火裝置示意圖。當(dāng)使用者將開(kāi)關(guān)往里按時(shí)，有一很大的力沖擊壓電陶瓷，由于壓電效應(yīng)，在壓電陶瓷上產(chǎn)生數(shù)千伏高壓脈沖，通過(guò)電極尖端放電，產(chǎn)生電火花；將開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)，把氣閥門(mén)打開(kāi)，電火花就將燃燒氣體點(diǎn)燃。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)其他案例（三）壓電式壓力傳感器任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)其他案例（三）壓電式壓力傳感器 壓電式壓力傳感器如圖4-37所示。壓電元件（一般為壓電陶瓷）夾于兩個(gè)彈性膜片之間，一個(gè)面與一膜片接觸并接地，另一面與另一膜片接觸并通過(guò)引線(xiàn)將電荷引出。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)其他案例（四）壓電式玻璃破碎報(bào)警器 如圖4-38所示為壓電式玻璃破碎傳感器的外形和內(nèi)部電路示意圖。它是利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)制成的玻璃破碎入侵探測(cè)器。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)其他案例（五）高分子壓電材料用于交通監(jiān)測(cè) 如圖4-40所示，將兩根高分子壓電電纜埋在公路上，當(dāng)車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)，壓電電纜受到擠壓，產(chǎn)生壓電脈沖，根據(jù)輸出信號(hào)可進(jìn)行車(chē)速監(jiān)測(cè)、獲得車(chē)型信息（包括軸數(shù)、軸距、輪距等）、闖紅燈拍照、收費(fèi)站地磅、道路監(jiān)控等。任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)其他案例（五）高分子壓電材料用于交通監(jiān)測(cè)任務(wù)二 橋墩水下部位缺陷的檢測(cè)訓(xùn)練一下 上網(wǎng)查找各種壓電傳感器的資料，列出它們的型號(hào)、特點(diǎn)、性能、價(jià)格和應(yīng)用范圍等內(nèi)容，寫(xiě)一篇調(diào)研報(bào)告。PPT模板下載： 溫度檢測(cè)目錄1 1任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)2 2任務(wù)二 管道溫度的檢測(cè)3 3任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)4 4任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測(cè)5 5任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè) 項(xiàng)目五 溫度檢測(cè)學(xué)習(xí)目標(biāo)能認(rèn)識(shí)各種溫度傳感器，了解溫度傳感器的分類(lèi)和特性。能了解熱電偶的工作原理。能掌握熱電偶的冷端補(bǔ)償方法。會(huì)使用熱電偶分度表。了解熱電阻、熱敏電阻和集成溫度傳感器的特點(diǎn)、工作原理和測(cè)量電路。了解紅外輻射的基本知識(shí)和特性。能理解各種溫度傳感器的應(yīng)用電路。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)任務(wù)提出 如圖5-1所示的軋鋼加熱爐是軋鋼機(jī)的前道設(shè)備，也是冶金企業(yè)軋鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，它的主要目的是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)使鋼坯達(dá)到符合軋制要求的溫度。加熱爐內(nèi)分成預(yù)熱段、加熱段和均熱段三段，若鋼坯的入爐溫度為20，一般要求出爐溫度大于1150且鋼坯截面溫差要小于40。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)任務(wù)提出任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)相關(guān)知識(shí)（二）傳感器的選用原則 熱電偶傳感器是一種自發(fā)電式傳感器，測(cè)量時(shí)不需要外加電源，直接將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電勢(shì)輸出。使用十分方便，常被用作測(cè)量爐子、管道內(nèi)的氣體或液體的溫度及固體的表面溫度。它的測(cè)溫范圍很廣，常用的熱電偶測(cè)溫范圍為501600，某些特殊熱電偶最低可測(cè)270，最高可達(dá)2800。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、測(cè)量范圍廣、精度高、慣性小和輸出信號(hào)便于遠(yuǎn)傳等許多優(yōu)點(diǎn)。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)一、熱電偶的外形結(jié)構(gòu)、種類(lèi)和特性（一）常用熱電偶的外形 各種普通裝配型熱電偶的外形如圖5-2所示。各種鎧裝型熱電偶的外形如圖5-3所示。各種防爆型熱電偶的外形如圖5-4所示。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)一、熱電偶的外形結(jié)構(gòu)、種類(lèi)和特性（二）熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電偶的結(jié)構(gòu)如圖5-5所示。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)一、熱電偶的外形結(jié)構(gòu)、種類(lèi)和特性（三）熱電偶的分類(lèi)1.熱電偶的結(jié)構(gòu)分類(lèi)（1）普通熱電偶 普通熱電偶一般由熱電極、絕緣套管、保護(hù)套管和接線(xiàn)盒等幾部分組成。常用于測(cè)量氣體、蒸氣和各種液體等介質(zhì)的溫度。（2）鎧裝熱電偶 鎧裝熱電偶又稱(chēng)纜式熱電偶，此種熱電偶是將熱電極、絕緣材料連同保護(hù)管一起拉制成型，經(jīng)焊接密封和裝配等工藝制成的堅(jiān)實(shí)的組合體。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)一、熱電偶的外形結(jié)構(gòu)、種類(lèi)和特性（三）熱電偶的分類(lèi)2.熱電偶的種類(lèi)（1）標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶 標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有相應(yīng)分度表的熱電偶。所謂分度表是熱電偶冷端溫度為零度時(shí)，反映熱電偶熱端溫度與熱電勢(shì)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的表格。標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶還有配套顯示儀表可供選用。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)一、熱電偶的外形結(jié)構(gòu)、種類(lèi)和特性（三）熱電偶的分類(lèi)2.熱電偶的種類(lèi)（1）標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶 標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有相應(yīng)分度表的熱電偶。所謂分度表是熱電偶冷端溫度為零度時(shí)，反映熱電偶熱端溫度與熱電勢(shì)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的表格。標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶還有配套顯示儀表可供選用。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)一、熱電偶的外形結(jié)構(gòu)、種類(lèi)和特性（三）熱電偶的分類(lèi) 國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）向世界各國(guó)推薦了8種熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶。表5-1是它們的基本特性。熱電偶名稱(chēng)的含義如下：任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)一、熱電偶的外形結(jié)構(gòu)、種類(lèi)和特性（三）熱電偶的分類(lèi)（2）非標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶 非標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶的復(fù)現(xiàn)性差，沒(méi)有統(tǒng)一的分度表，主要用于擴(kuò)展高溫和低溫的測(cè)量以及特殊場(chǎng)合的測(cè)量。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)一、熱電偶的外形結(jié)構(gòu)、種類(lèi)和特性（三）熱電偶的分類(lèi)（2）非標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶銥銠系：熱電動(dòng)勢(shì)與溫度線(xiàn)性關(guān)系好，長(zhǎng)期使用溫度在2000以下，適用于真空、還原性和惰性氣體中。鎢錸系：可以使用到2800，適用于真空、還原性和惰性氣體中。鎳鉻鐵金：低溫2700，低溫下線(xiàn)性好，靈敏度高。銀金金鐵：測(cè)溫范圍為270196。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)二、熱電偶工作原理（一）熱電效應(yīng) 由兩種不同成分的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路，當(dāng)閉合回路的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于不同的溫度場(chǎng)中，回路中產(chǎn)生一個(gè)方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)的電動(dòng)勢(shì)，這種效應(yīng)稱(chēng)為“熱電效應(yīng)”，或稱(chēng)溫差電效應(yīng)。由于這種效應(yīng)是1821年德國(guó)物理學(xué)家賽貝克首先發(fā)現(xiàn)的，故又稱(chēng)為賽貝克效應(yīng)。熱電偶回路如圖5-6所示。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)二、熱電偶工作原理1.按測(cè)量手續(xù)分類(lèi)1.熱電偶導(dǎo)體A、B組成的回路稱(chēng)為熱電偶。2.熱電極兩種導(dǎo)體A、B稱(chēng)為熱電極。3.熱電勢(shì)閉合回路中的電勢(shì)稱(chēng)為熱電勢(shì)。4.測(cè)量端置于被測(cè)溫度（T）中的一端稱(chēng)為測(cè)量端，又稱(chēng)工作端或熱端。5.參考端置于恒定溫度（T0）中的一端稱(chēng)為參考端，又稱(chēng)自由端或冷端。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)二、熱電偶工作原理兩種不同材料的導(dǎo)體A、B接觸時(shí)，由于兩導(dǎo)體的自由電子密度不同，假設(shè)A的自由電子密度大于B的自由電子密度，則A的自由電子向B擴(kuò)散，形成A到B的電場(chǎng)。在電場(chǎng)作用下，電子反方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，A與B之間的電位差就是接觸電動(dòng)勢(shì)。1 接觸電動(dòng)勢(shì)單一導(dǎo)體A、B，其兩端分別置于不同的溫度T、T0時(shí)，假設(shè)T大于T0，則熱端T溫度處的自由電子向冷端T0溫度處移動(dòng)，形成熱端指向冷端的靜電場(chǎng)。在電場(chǎng)作用下，電子反方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，熱端與冷端之間的電位差為溫差電動(dòng)勢(shì)。2 溫差電動(dòng)勢(shì)接觸電動(dòng)勢(shì)與溫差電動(dòng)勢(shì)之和為熱電偶的總電勢(shì)。3 總電動(dòng)勢(shì)（三）熱電勢(shì)的組成任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)三、熱電偶的基本定律（一）均質(zhì)導(dǎo)體定律 如果熱電偶回路中的兩個(gè)熱電極材料相同，無(wú)論兩接點(diǎn)的溫度如何，熱電偶回路內(nèi)的總熱電動(dòng)勢(shì)均為零。應(yīng)用：由于兩相同的熱電極材料間無(wú)自由電子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，總電動(dòng)勢(shì)為零，因此它可用于檢查熱電極成分是否相同。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)三、熱電偶的基本定律（二）中間導(dǎo)體定律 在熱電偶A、B回路中接入第三種導(dǎo)體C，如圖5-7所示，只要第三種導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫度相同，則回路中總的電動(dòng)勢(shì)不變。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)三、熱電偶的基本定律（三）標(biāo)準(zhǔn)電極定律 如果兩種導(dǎo)體A、B分別與第三種導(dǎo)體C組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)已知，則由這兩種導(dǎo)體組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)也就已知，如圖5-8所示。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)三、熱電偶的基本定律（四）中間溫度定律 熱電偶熱電偶在兩接點(diǎn)溫度T、T0時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)等于該熱電偶在接點(diǎn)溫度為T(mén)、Tn和Tn、T0時(shí)的相應(yīng)熱電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和，如圖5-9所示。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)任務(wù)實(shí)施一、合理選擇熱電偶傳感器的類(lèi)型 根據(jù)軋鋼爐的測(cè)溫范圍及使用要求，結(jié)合熱電偶的相關(guān)知識(shí)，選用性?xún)r(jià)比最優(yōu)的鎳鉻鎳硅（K）熱電偶作為測(cè)溫傳感器。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)二、正確使用熱電偶傳感器（一）熱電偶要求冷端補(bǔ)償 熱電偶測(cè)溫是將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電勢(shì)的變化，它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系是用分度表列出，而分度表上的值是在T0=0時(shí)測(cè)得的。因此，用熱電偶的分度表查毫伏數(shù)溫度時(shí)，必須滿(mǎn)足T0=0的條件。在實(shí)際測(cè)溫中，冷端溫度常隨環(huán)境溫度而變化，這樣T0不但不是0，而且也不恒定，將產(chǎn)生誤差。因此要采用一些措施進(jìn)行補(bǔ)償或者修正。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)二、正確使用熱電偶傳感器（二）熱電偶冷端補(bǔ)償方法 1.0恒溫法 將熱電偶冷端置于0恒溫容器中，從而保證冷端溫度恒為0，此時(shí)熱電偶的熱電勢(shì)與分度表一致。這種方法精度較高，適用于實(shí)驗(yàn)室或精密測(cè)量中。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)二、正確使用熱電偶傳感器（二）熱電偶冷端補(bǔ)償方法2.補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)法 熱電偶一般做得較短，為3502000mm。當(dāng)測(cè)溫儀表與測(cè)量點(diǎn)距離較遠(yuǎn)時(shí)，冷端溫度會(huì)受到被測(cè)物溫度和周?chē)h(huán)境溫度的影響而波動(dòng)，為使冷端溫度穩(wěn)定，又節(jié)省熱電偶的材料，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)來(lái)延長(zhǎng)熱電偶的冷端，使之遠(yuǎn)離高溫區(qū)。這種方法稱(chēng)為補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)法，即冷端溫度延長(zhǎng)法，如圖5-10所示。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)二、正確使用熱電偶傳感器（二）熱電偶冷端補(bǔ)償方法3.計(jì)算修正法 當(dāng)冷端溫度T0保持恒定，但不等于0時(shí)，可采用計(jì)算修正法，對(duì)熱電偶回路的測(cè)量電勢(shì)值EAB（T，T0）加以修正。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)二、正確使用熱電偶傳感器（二）熱電偶冷端補(bǔ)償方法4.電橋補(bǔ)償法 電橋補(bǔ)償法可以在冷端溫度無(wú)法恒定時(shí)對(duì)熱電偶進(jìn)行冷端補(bǔ)償。補(bǔ)償電橋（冷端補(bǔ)償器）的作用：在冷端溫度變化時(shí)，提供一個(gè)與熱電偶冷端變化引起的熱電勢(shì)變化大小相等，但極性相反的補(bǔ)償電勢(shì)，使得測(cè)量電路輸出熱電勢(shì)不隨冷端溫度變化的影響。如圖5-11所示。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)二、正確使用熱電偶傳感器（二）熱電偶冷端補(bǔ)償方法5.儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法 當(dāng)熱電偶的冷端溫度比較穩(wěn)定，而測(cè)量精度要求不太高時(shí)，可將顯示儀表的機(jī)械零位預(yù)先調(diào)整到已知的冷端溫度值上，相當(dāng)于在輸入熱電偶的熱電勢(shì)前先給儀表輸入一個(gè)熱電勢(shì)E（T0，0），這樣，儀表使用時(shí)的指示值為E（T0,0）+E（T,T0），消除了誤差。使用時(shí)要注意：當(dāng)氣溫變化時(shí)，由于T0變化了，應(yīng)及時(shí)調(diào)整指針的位置。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)二、正確使用熱電偶傳感器（三）測(cè)量爐溫電路 如圖5-12所示，將熱電偶的熱端插入爐內(nèi)檢測(cè)爐溫T，冷端通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與測(cè)量?jī)x表的輸入銅導(dǎo)線(xiàn)相連，并插入冰瓶，保證T00，此時(shí)通過(guò)測(cè)量?jī)x表測(cè)得的熱電勢(shì)即可確定爐內(nèi)的實(shí)際溫度。假如冷端溫度T0不能保證為0，則必須進(jìn)行計(jì)算修正。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)二、正確使用熱電偶傳感器（三）測(cè)量爐溫電路任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)二、正確使用熱電偶傳感器（四）熱電偶的選擇、安裝使用和校驗(yàn) 熱電偶的選用應(yīng)該根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的溫度、壓力、介質(zhì)性質(zhì)、測(cè)溫時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)選擇熱電偶和保護(hù)套管。安裝點(diǎn)要有代表性，安裝方法要正確。一般將熱電偶安裝在管道的中心線(xiàn)位置上，并使熱電偶測(cè)量端面向流體，使測(cè)量端充分與被測(cè)介質(zhì)接觸，提高測(cè)量準(zhǔn)確性，盡可能測(cè)得介質(zhì)的真實(shí)溫度。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)二、正確使用熱電偶傳感器（五）熱電偶測(cè)溫誤差原因熱電偶的非均勻性分度誤差：由于熱電偶材料粗細(xì)不均勻或不純等原因，使熱電偶溫差電特性與統(tǒng)一的分度表有一定的誤差。冷端不為零。熱電偶長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境下已氧化變質(zhì)。各連接點(diǎn)接觸不良。測(cè)量?jī)x表精度不高。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)其他案例（一）測(cè)量一點(diǎn)溫度的幾種電路用熱電偶測(cè)量一點(diǎn)溫度的幾種電路如圖5-13所示。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)其他案例（二）測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的溫差 兩個(gè)相同型號(hào)的熱電偶并配有相同的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)，如圖5-14所示，反向連接，則測(cè)量?jī)x表測(cè)得EE1-E2，由此可得T1和T2的溫度差。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)其他案例（三）測(cè)量多點(diǎn)的平均溫度 有些大型設(shè)備，需測(cè)量多點(diǎn)的平均溫度，可通過(guò)熱電偶并聯(lián)的測(cè)量電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。熱電偶并聯(lián)測(cè)溫，當(dāng)其中某個(gè)熱電偶斷路時(shí)，不影響整個(gè)電路的工作。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)其他案例（四）串聯(lián)測(cè)溫為了提高測(cè)量靈敏度，可采樣熱電偶串聯(lián)的測(cè)量電路。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)訓(xùn)練一下 進(jìn)入實(shí)訓(xùn)室，認(rèn)識(shí)各種熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)，并用熱電偶、集成運(yùn)放OP07、電阻和電容等器件，試著制作一個(gè)簡(jiǎn)易熱電偶測(cè)溫計(jì)。熱電偶熱電勢(shì)放大電路如圖5-15所示，該電路由熱電偶測(cè)量溫度T，得到的熱電偶輸出電勢(shì)通過(guò)OP07放大后輸出，輸出電壓Uout的大小就對(duì)應(yīng)被測(cè)溫度的高低。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測(cè)訓(xùn)練一下任務(wù)二 管道溫度的檢測(cè)任務(wù)提出 在工業(yè)生產(chǎn)中，各種反應(yīng)釜、液體和氣體管道都要進(jìn)行溫度的檢測(cè)與控制，它們的溫度范圍一般在0500之間，因此可選擇熱電阻傳感器。任務(wù)二 管道溫度的檢測(cè)相關(guān)知識(shí) 熱電阻是利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度升高而增大這一特性來(lái)測(cè)量溫度的。熱電阻主要用于工業(yè)測(cè)溫，它具有靈敏度高，穩(wěn)定性、互換性好，精度高的特點(diǎn)。但它需要外加電源，測(cè)量溫度不能太高，主要用于中、低溫度（-200650）范圍的溫度測(cè)量。熱電阻與熱電偶相比，在相同的溫度下輸出信號(hào)較大，易于測(cè)量；熱電阻的變化一般要經(jīng)過(guò)電橋轉(zhuǎn)換成電壓輸出。為了避免或減少導(dǎo)線(xiàn)電阻對(duì)測(cè)溫的影響，工業(yè)熱電阻一般采用三線(xiàn)制接法。任務(wù)二 管道溫度的檢測(cè)一、熱電阻的外形、結(jié)構(gòu)及性能（一）熱電阻的外形熱電阻的外形如圖5-16所示。任務(wù)二 管道溫度的檢測(cè)一、熱電阻的外形、結(jié)構(gòu)及性能（二）熱電阻的結(jié)構(gòu)形式 熱電阻一般由測(cè)溫元件（電阻體或電阻絲）、保護(hù)管和接線(xiàn)盒三部分組成，如圖5-17所示。任務(wù)二 管道溫度的檢測(cè)一、熱電阻的外形、結(jié)構(gòu)及性能（三）熱電阻的主要技術(shù)性能1.熱電阻材料的性能要求電阻值的變化與溫度的變化線(xiàn)性要好。電阻溫度系數(shù)要大且保持常數(shù)。越大，靈敏度越高，純金屬的比合金要高，所以一般采用純金屬作為熱電阻。電阻率要大。越大，在相同靈敏度下，熱電阻體積越小，熱慣性越小，反應(yīng)速度越快。在測(cè)溫范圍內(nèi)，材料的物理、化學(xué)性能穩(wěn)定。材料價(jià)格便宜，容易加工。任務(wù)二 管道溫度的檢測(cè)一、熱電阻的外形、結(jié)構(gòu)及性能（三）熱電阻的主要技術(shù)性能2.常用熱電阻的主要性能常用熱電阻的主要性能如表5-2所示。任務(wù)二 管道溫度的檢測(cè)二、熱電阻的工作原理 大多數(shù)金屬在溫度升高時(shí)，金屬內(nèi)部原子晶格的振動(dòng)加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過(guò)金屬導(dǎo)體時(shí)的阻力增大，表現(xiàn)為電阻值增大。當(dāng)溫度升高1時(shí)，電阻值增加0406，熱電阻就是利用金屬材料的電阻值隨溫度升高而增大的這一特性來(lái)測(cè)量溫度的。測(cè)溫時(shí)，先將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，由于阻值變化很小，因此要通過(guò)后續(xù)的測(cè)量電橋再轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)送至顯示儀表顯示或記錄被測(cè)溫度。任務(wù)二 管道溫度的檢測(cè)任務(wù)實(shí)施 根據(jù)管道的測(cè)溫范圍及使用要求，結(jié)合熱電阻的相關(guān)知識(shí)，可選用普通鉑熱電阻作為測(cè)溫傳感器。一、合理選擇熱電阻的類(lèi)型任務(wù)二 管道溫度的檢測(cè)二、正確使用熱電阻 由實(shí)驗(yàn)可知，金屬熱電阻的阻值與溫度的變化是一種非線(xiàn)性關(guān)系。因此要每隔一度測(cè)出對(duì)應(yīng)阻值，在規(guī)定測(cè)溫范圍內(nèi)，將溫度與阻值的對(duì)應(yīng)值以表格形式列出，即熱電阻分度表，見(jiàn)附錄2所示。測(cè)溫時(shí)，可根據(jù)熱電阻的阻值，再查表得到溫度值。（一）熱電阻分度表任務(wù)二 管道溫度的檢測(cè)二、正確使用熱電阻 熱電阻測(cè)溫是將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，由于電阻值的變化范圍很小，一般采用電橋電路來(lái)測(cè)量微弱的阻值變化。（二）電橋測(cè)量電路任務(wù)二 管道溫度的檢測(cè)二、正確使用熱電阻 實(shí)際應(yīng)用中，熱電阻安裝在生產(chǎn)環(huán)境中，感受被測(cè)介質(zhì)的溫度變化，而測(cè)量電阻的電橋通常作為信號(hào)處理器或顯示儀表的輸入單元，隨相應(yīng)的儀表安裝在控制室。熱電阻作為電橋的一個(gè)橋臂，其連接導(dǎo)線(xiàn)也就成為橋臂電阻的一部分，并隨環(huán)境溫度的變化而變化。由于熱電阻很小，連接導(dǎo)線(xiàn)阻值的變化給測(cè)量帶來(lái)了較大的誤差，因此工業(yè)上常采用三線(xiàn)制連接法測(cè)量熱電阻，如圖5-18所示。（三）三線(xiàn)制連接法任務(wù)二 管道溫度的檢測(cè)二、正確使用熱電阻（三）三線(xiàn)制連接法任務(wù)二 管道溫度的檢測(cè)其他案例 對(duì)于輸油泵站進(jìn)出口溫度測(cè)量，熱電、熱力、蒸汽溫度監(jiān)測(cè)，機(jī)電設(shè)備軸瓦溫度監(jiān)測(cè)，食品釀造、發(fā)酵溫度測(cè)量，石油煉制化工合成等測(cè)溫場(chǎng)合，溫度范圍一般在0500以?xún)?nèi)，可選用如圖5-19所示的數(shù)字溫度計(jì)。熱電阻數(shù)字溫度計(jì)任務(wù)二 管道溫度的檢測(cè)其他案例該數(shù)字溫度計(jì)的測(cè)溫器件為熱電阻Pt100，它的主要技術(shù)參數(shù)如下：測(cè)量范圍：-50500精度：05%FS采樣時(shí)間：15s顯示：4位LCD供電電源：36V/2 Ah鋰電池一節(jié)熱電阻數(shù)字溫度計(jì)任務(wù)二 管道溫度的檢測(cè)其他案例該數(shù)字溫度計(jì)的測(cè)溫器件為熱電阻Pt100，它的主要技術(shù)參數(shù)如下：環(huán)境條件：溫度：-1050，-3555；濕度：95%RH測(cè)深：302500mm輸入距離：三線(xiàn) 30m冷端長(zhǎng)度：80200mm安裝螺紋：M272熱電阻數(shù)字溫度計(jì)任務(wù)二 管道溫度的檢測(cè)訓(xùn)練一下 進(jìn)入實(shí)訓(xùn)室，認(rèn)識(shí)各種熱電阻，并用熱電阻和其他器件，試著制作一臺(tái)熱電阻測(cè)溫儀。熱電阻測(cè)溫電路如圖5-20所示，鉑熱電阻Pt100接在測(cè)量電橋中，電橋輸出信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器A1放大，再輸入由運(yùn)算放大器A2等器件組成的低通濾波電路濾去除無(wú)用的雜波后輸出。任務(wù)二 管道溫度的檢測(cè)訓(xùn)練一下任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)任務(wù)提出 在家用電器中，大量設(shè)備如電冰箱、電飯煲、空調(diào)器、熱水器、電熨斗、洗衣機(jī)等，都要對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量。以電冰箱為例，如圖5-21所示的數(shù)字節(jié)能電冰箱中就有四個(gè)感溫探頭，其中兩個(gè)感溫探頭感測(cè)冷藏室上部和下部溫度，另一個(gè)感溫頭感測(cè)冷凍室溫度，還有一個(gè)位于臺(tái)面的感溫頭感測(cè)環(huán)境溫度。任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)相關(guān)知識(shí) 熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化較顯著的特點(diǎn)制成的一種熱敏元件。它的測(cè)溫范圍為50350。它具有靈敏度高、熱慣性小、反應(yīng)速度快、體積小、使用方便、制作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、易于大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但它存在互換性差、熱電特性為非線(xiàn)性的缺點(diǎn)。大量用于各種要求不太高的溫度測(cè)量和溫度控制中。任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)一、熱敏電阻的外形結(jié)構(gòu)及符號(hào)各種熱敏電阻的外形如圖5-22所示。（一）各種熱敏電阻的外形任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)一、熱敏電阻的外形結(jié)構(gòu)及符號(hào)各種熱敏電阻的外形結(jié)構(gòu)及符號(hào)如圖5-23所示。（二）各種熱敏電阻的外形結(jié)構(gòu)及符號(hào)任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)二、熱敏電阻的工作原理 半導(dǎo)體材料的電阻率溫度系數(shù)有從（16）/60/范圍內(nèi)的各種數(shù)值，它為金屬材料的溫度系數(shù)的10100倍。熱敏電阻就是利用半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度的變化而顯著變化的這一特性制成的測(cè)溫傳感器。任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)三、熱敏電阻的分類(lèi) 如圖5-24所示，熱敏電阻的溫度系數(shù)有正有負(fù)。按溫度系數(shù)的不同，熱敏電阻可分為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）和正溫度系數(shù)的熱敏電阻（PTC）兩大類(lèi)。NTC又分為負(fù)指數(shù)型和負(fù)突變型（CTR）兩類(lèi)，CTR一般在某一溫度范圍內(nèi)，電阻值會(huì)發(fā)生急劇變化。PTC分為線(xiàn)性型和突變型兩類(lèi)。任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)三、熱敏電阻的分類(lèi) 它是電阻率隨著溫度的增加比較均勻地減小的熱敏電阻。主要用于溫度測(cè)量和補(bǔ)償，測(cè)溫范圍一般為-50350，溫度系數(shù)為（16）/。（一）負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)三、熱敏電阻的分類(lèi)它是一種新型的測(cè)溫器件，溫度變化與電阻率變化之間成線(xiàn)性關(guān)系。（二）正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)三、熱敏電阻的分類(lèi) 它是電阻率隨著溫度的變化而變化，當(dāng)超過(guò)某一溫度值時(shí)，電阻率發(fā)生急劇變化的熱敏電阻。它具有開(kāi)關(guān)特性，適用于在某一較窄溫度范圍內(nèi)做溫度控制開(kāi)關(guān)或監(jiān)測(cè)使用。（三）PTC（突變）、CTR熱敏電阻任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)任務(wù)實(shí)施 冰箱冷藏室的溫度范圍一般為010，冷凍室溫度范圍在300，環(huán)境溫度在1040。結(jié)合熱敏電阻的相關(guān)知識(shí)，可選用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC作為測(cè)溫傳感器。一、合理選擇熱敏電阻的類(lèi)型任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)二、正確使用熱敏電阻傳感器 由于熱敏電阻的熱電特性具有非線(xiàn)性，因此在選用時(shí)，要挑選在使用溫度范圍內(nèi)線(xiàn)性變化，且使用壽命長(zhǎng)，不易損壞的熱敏電阻。在一些場(chǎng)合，要外加線(xiàn)性化電路或通過(guò)查表，才能得到準(zhǔn)確的溫度值。（一）熱敏電阻的挑選任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)二、正確使用熱敏電阻傳感器 由于熱敏電阻的靈敏度高，阻值變化大，可直接用圖5-25所示電路進(jìn)行控制顯示。（二）熱敏電阻的測(cè)量電路任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)相關(guān)案例 利用熱敏電阻可制成半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)，用來(lái)測(cè)量一般的氣體、液體和固體的溫度。它適用于微小物體和物體局部的溫度檢測(cè)，如變壓器、軸承、電腦CPU等的溫度檢測(cè)。如圖5-26a所示為半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)的外形圖，圖5-26b所示為測(cè)溫電路圖。（一）半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)相關(guān)案例（一）半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)相關(guān)案例熱敏電阻溫度上下限報(bào)警電路如圖5-27所示。（二）熱敏電阻溫度上下限報(bào)警電路任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)相關(guān)案例（四）電腦CPU的保護(hù) 在筆記本電腦中，CPU芯片的背面裝有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻用來(lái)檢測(cè)CPU的溫度。當(dāng)CPU超溫時(shí)，啟動(dòng)風(fēng)扇控制電路，排風(fēng)冷卻；溫度再升高，提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速并降低CPU工作頻率；若繼續(xù)升高，系統(tǒng)為防止CPU燒毀，停止執(zhí)行程序，進(jìn)入“死機(jī)”狀態(tài)。任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)相關(guān)案例（五）電動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù)電路 如圖5-29所示為電動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù)電路。其中的三個(gè)熱敏電阻為特性相同的負(fù)突變型（CTR）熱敏電阻，它們分別放在電機(jī)三相繞組中。當(dāng)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，溫度較低，熱敏電阻值較大，三極管T截止，繼電器不工作；當(dāng)電機(jī)過(guò)負(fù)荷或斷相等異常時(shí)，電機(jī)溫度急劇升高，熱敏電阻值急劇減小，T導(dǎo)通，繼電器得電吸合，斷開(kāi)電機(jī)主控制電路，起到保護(hù)電動(dòng)機(jī)的作用。任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)相關(guān)案例（五）電動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù)電路任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)訓(xùn)練一下 進(jìn)入實(shí)訓(xùn)室，認(rèn)識(shí)熱敏電阻，并用熱敏電阻和其他器件，試著制作一臺(tái)恒溫控制器。恒溫控制電路如圖5-30所示。熱敏電阻RT在低溫下阻值很大，高溫下阻值很小。任務(wù)三 電冰箱溫度檢測(cè)訓(xùn)練一下任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測(cè)任務(wù)提出 在空調(diào)器、精密數(shù)字溫度計(jì)、復(fù)印機(jī)、電冰箱和熱電偶的冷端補(bǔ)償?shù)群芏鄳?yīng)用場(chǎng)合，要求測(cè)溫精度高、線(xiàn)性好，能直接與數(shù)字電路相連接。以變頻空調(diào)為例，如圖5-31所示。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測(cè)相關(guān)知識(shí) 集成溫度傳感器是將溫度敏感元件和放大、運(yùn)算及補(bǔ)償電路采用微電子技術(shù)和集成工藝集成在一片芯片上，從而構(gòu)成集測(cè)量、放大、電源供電回路于一體的高性能溫度傳感器，又稱(chēng)溫度IC。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測(cè)一、AD590系列集成溫度傳感器（一）AD590的外形和符號(hào) AD590是電流輸出型集成溫度傳感器，其輸出電流與環(huán)境絕對(duì)溫度成正比，可直接制成絕對(duì)溫度儀。它有I、J、K、L、M等五個(gè)型號(hào)。其系列產(chǎn)品的外形及符號(hào)如圖5-32所示。它共有三個(gè)管腳：1腳為正極，2腳為負(fù)極，3腳接管殼。使用時(shí)將3腳接地，可起屏蔽作用。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測(cè)一、AD590系列集成溫度傳感器（二）主要特性測(cè)溫范圍：55150。非線(xiàn)性：I：3；J：15；K：08；L：04；M：03。二端器件：電壓輸入，電流輸出。額定溫度系數(shù)：1A/K。額定輸出電流（25）：2982A。最大正向電壓：44V。最大反向電壓：20V。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測(cè)一、AD590系列集成溫度傳感器（三）典型使用 AD590工作時(shí)，只要在其兩端加上一定的工作電壓，它的輸出電流就隨溫度變化而變化，其線(xiàn)性電流輸出為IA/K，經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換電路輸出10mV/K，如圖5-33所示。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測(cè)二、AN6701S集成溫度傳感器（一）AN6701S集成溫度傳感器的外形 AN6701S集成溫度傳感器的外形如圖5-34所示。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測(cè)二、AN6701S集成溫度傳感器（二）引腳功能任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測(cè)二、AN6701S集成溫度傳感器（三）主要特性工作溫度范圍：1080。非線(xiàn)性：05。靈敏度：105114 mV/。額定輸出電流：100A。工作電壓范圍：515V。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測(cè)任務(wù)實(shí)施一、合理選擇集成溫度傳感器的類(lèi)型 空調(diào)器的控溫范圍為1630，各測(cè)溫探頭的測(cè)溫范圍在1050之間。在這樣的測(cè)溫范圍下，用熱敏電阻固然可以，但用集成溫度傳感器，它的檢測(cè)精度更高，線(xiàn)性更好，外圍器件很少，結(jié)合集成溫度傳感器的相關(guān)知識(shí)，可選用AN6701S型集成溫度傳感器作為空調(diào)測(cè)溫傳感器。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測(cè)二、正確使用AN6701S集成溫度傳感器（一）AN6701S集成溫度傳感器的接線(xiàn)方式 接線(xiàn)方式有如圖5-35所示的三種：正電源供電（圖5-35a）、負(fù)電源供電（圖5-35b）和輸出極性倒置（圖5-35c）。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測(cè)二、正確使用AN6701S集成溫度傳感器（二）使用注意事項(xiàng)在接觸式測(cè)溫中，測(cè)溫元件要與被測(cè)對(duì)象接觸良好，使兩者達(dá)到同一溫度。測(cè)溫元件熱容量要小。防止測(cè)溫元件被腐蝕。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測(cè)其他案例AD590構(gòu)成的數(shù)字溫度計(jì) AD590集成溫度傳感器配以ICL7106模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，即構(gòu)成312位液晶顯示數(shù)字溫度計(jì)，如圖5-36所示。調(diào)整電位器RP1使基準(zhǔn)電壓UREF5000mV。校正溫度計(jì)時(shí)，只要選擇一只精密水銀溫度計(jì)測(cè)得溫度，再調(diào)整電位器RP2使數(shù)字溫度計(jì)顯示與被測(cè)溫度相同即可。受AD590的限制，最高測(cè)溫不能超過(guò)150。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測(cè)其他案例AD590構(gòu)成的數(shù)字溫度計(jì)任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測(cè)訓(xùn)練一下 上網(wǎng)查找各種集成溫度傳感器，列出各種集成溫度傳感器的規(guī)格、特點(diǎn)、性能、應(yīng)用范圍、應(yīng)用電路和價(jià)格等內(nèi)容，寫(xiě)一篇調(diào)研報(bào)告。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)任務(wù)提出 在日常生活中，人們一般用水銀柱口腔表或肛門(mén)表來(lái)測(cè)量體溫，它是接觸式測(cè)量體溫，這種方法方便、實(shí)用、準(zhǔn)確，因而得到了廣泛使用。但若用這種方法測(cè)量嬰幼兒體溫，會(huì)有很大的麻煩，這就需要采用非接觸式體溫測(cè)量，可用紅外測(cè)溫儀。圖5-37所示為紅外耳溫儀。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)相關(guān)知識(shí) 非接觸式溫度檢測(cè)目前在冶金、鑄造、熱處理、玻璃、陶瓷、耐火材料等工業(yè)生產(chǎn)中的高溫檢測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用，在民用、醫(yī)療等方面也得到了應(yīng)用。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)一、紅外輻射 在一般常溫下，自然界的所有物體都是紅外輻射的發(fā)射源，只是紅外輻射的波長(zhǎng)不同，例如，人體溫度37，紅外輻射波長(zhǎng)為910m（屬遠(yuǎn)紅外區(qū)），400700物體的紅外輻射波長(zhǎng)為35m（屬中紅外區(qū)）。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)一、紅外輻射 物體的紅外輻射俗稱(chēng)紅外線(xiàn)或紅外光，它是屬于不可見(jiàn)光譜范疇，如圖5-38所示為電磁波波譜圖。實(shí)際上它和其他任何光線(xiàn)一樣，是一種客觀(guān)存在的物質(zhì)。任何物體，只要其溫度高于絕對(duì)零度（-273）就有紅外線(xiàn)向周?chē)臻g輻射。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)一、紅外輻射任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)二、紅外探測(cè)器（一）紅外熱探測(cè)器 紅外熱探測(cè)器是利用紅外輻射的熱效應(yīng)制成的，探測(cè)器的敏感元件為熱敏元件，它吸收輻射后引起溫度升高，進(jìn)而使有關(guān)物理參數(shù)發(fā)生相應(yīng)變化，通過(guò)測(cè)量物理參數(shù)的變化，便可確定探測(cè)器所吸收的紅外輻射。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)二、紅外探測(cè)器（一）紅外熱探測(cè)器 熱敏探測(cè)器主要有熱釋電型、熱敏電阻型、熱電阻型和氣體型等四種。其中熱釋電型探測(cè)器應(yīng)用最廣，它是根據(jù)熱釋電效應(yīng)制成的，即電石、水晶等一些晶體受熱時(shí)，在晶體兩表面產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象稱(chēng)為熱釋電效應(yīng)。它主要由外殼濾光片、熱電元件PZT，結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管FET、電阻、二極管等組成。其中濾光片設(shè)置在紅外線(xiàn)通過(guò)的窗口處。圖5-39a是紅外熱電傳感器的結(jié)構(gòu)圖，5-39b是它的內(nèi)部電路。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)二、紅外探測(cè)器（一）紅外熱探測(cè)器任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)二、紅外探測(cè)器（二）紅外光子探測(cè)器 紅外光子探測(cè)器是利用入射紅外輻射的光子流與探測(cè)器材料中的電子相互作用，改變電子的能量狀態(tài)，引起各種電學(xué)現(xiàn)象（這一過(guò)程也稱(chēng)為光子效應(yīng)）。常用的光子效應(yīng)有光電效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)、光電磁效應(yīng)和光導(dǎo)效應(yīng)。通過(guò)測(cè)量材料電子性質(zhì)的變化，可以知道紅外輻射的強(qiáng)弱。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)二、紅外探測(cè)器（二）紅外光子探測(cè)器1.PbS紅外光敏元件 PbS紅外光敏元件的結(jié)構(gòu)如圖5-40所示。它對(duì)近紅外光到波長(zhǎng)為3m的紅外光有較高靈敏度，可在室溫下工作。當(dāng)紅外光照射在PbS光敏元件上時(shí)，因光導(dǎo)效應(yīng)，PbS光敏元件的阻值發(fā)生變比。電阻的變化引起PbS光敏元件兩電極間電壓的變化。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)二、紅外探測(cè)器（二）紅外光子探測(cè)器2.ZnSb紅外光敏元件ZnSb紅外光敏元件的結(jié)構(gòu)如圖5-41所示。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)二、紅外探測(cè)器（三）熱探測(cè)器與光子探測(cè)器的性能比較熱探測(cè)器對(duì)各種波長(zhǎng)都能響應(yīng)，光子探測(cè)器只對(duì)一段波長(zhǎng)區(qū)間有響應(yīng)。熱敏探測(cè)器不需要冷卻，光子探測(cè)器需要冷卻。熱敏探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。光子探測(cè)器容易實(shí)現(xiàn)規(guī)格化。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)三、紅外測(cè)溫的特點(diǎn) 溫度是表示物體冷熱程度的物理量，它是物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能大小的主要標(biāo)志。溫度的測(cè)量和控制，在科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中是十分重要的。與傳統(tǒng)溫度測(cè)量方法相比，紅外測(cè)溫有如下特點(diǎn)：任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)三、紅外測(cè)溫的特點(diǎn)紅外測(cè)溫可遠(yuǎn)距離和非接觸測(cè)溫。特別適合于帶電體、高壓和高溫物體的溫度測(cè)量。響應(yīng)速度快，適宜對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行測(cè)溫。靈敏度高，能分辨微小的溫度變化。測(cè)溫準(zhǔn)確度高，由于是非接觸測(cè)量，不會(huì)影響物體溫度分布狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，測(cè)出的溫度真實(shí)，準(zhǔn)確度可達(dá)01以?xún)?nèi)。測(cè)溫范圍寬，在測(cè)量101300之間的溫度時(shí)，采用比色（雙波段）測(cè)溫原理的比色溫度計(jì)是不需要修正讀數(shù)的測(cè)溫計(jì)。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)任務(wù)實(shí)施非接觸紅外耳溫儀是通過(guò)感知人耳內(nèi)熱量來(lái)測(cè)量體溫的，因此采用了熱探測(cè)器。一、合理選擇紅外傳感器的類(lèi)型任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)二、正確使用紅外測(cè)溫傳感器 紅外輻射溫度計(jì)既可用于高溫測(cè)量，又可用于冰點(diǎn)以下的溫度測(cè)量，所以是輻射溫度計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。市售的紅外輻射溫度計(jì)的溫度范圍為-303000，中間分成若干個(gè)不同的規(guī)格，可根據(jù)需要選擇適合的型號(hào)。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)二、正確使用紅外測(cè)溫傳感器紅外測(cè)溫儀方框圖如圖5-42所示。（一）紅外測(cè)溫儀方框圖任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)二、正確使用紅外測(cè)溫傳感器 紅外測(cè)溫儀是利用熱輻射體在紅外波段的輻射通量來(lái)測(cè)量溫度的。當(dāng)物體的溫度低于1000時(shí)，它向外輻射的不再是可見(jiàn)光而是紅外光了，一般可用紅外探測(cè)器檢測(cè)溫度。圖5-42中透鏡用來(lái)聚焦紅外線(xiàn)；濾光片只允許814m波段的紅外線(xiàn)通過(guò)；步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)調(diào)制盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，將被測(cè)的紅外輻射調(diào)制成交變的信號(hào)；紅外探測(cè)器為熱釋電型探測(cè)器，將紅外輻射變換為電信號(hào)輸出。測(cè)溫儀包括前置放大、選頻放大、同步檢波、溫度補(bǔ)償、發(fā)射率調(diào)節(jié)、線(xiàn)性化等電路。（二）紅外測(cè)溫儀工作原理任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)二、正確使用紅外測(cè)溫傳感器了解紅外傳感器的性能指標(biāo)和應(yīng)用范圍。掌握使用條件。調(diào)整紅外傳感器的工作點(diǎn)，達(dá)到最佳工作狀態(tài)。傳感器的光學(xué)部分嚴(yán)禁用手摸、擦，防止損傷和沾污。存放時(shí)注意防潮、防震和防腐。（三）注意事項(xiàng)任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)相關(guān)案例 由于紅外線(xiàn)是看不見(jiàn)的，因此可以在需要的地方設(shè)置紅外光和紅外探測(cè)器，一旦有人越過(guò)，馬上遮擋光束，探測(cè)器立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)視。（一）紅外傳感器用于監(jiān)視任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)相關(guān)案例 在電力輸電線(xiàn)上有許多接頭，年長(zhǎng)日久，造成接觸不良，引起發(fā)熱發(fā)燙，不僅損失能源，也容易發(fā)生事故。若采用接觸測(cè)溫是很不方便的，而采用紅外探測(cè)器，在地面上就可以測(cè)得接頭處的溫度的高低，既省力，又可不停電檢測(cè)。（二）紅外傳感器用于檢測(cè)任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)相關(guān)案例 當(dāng)兩塊金屬板焊接在一起，要檢測(cè)焊接是否良好，可將某一面均勻加熱，當(dāng)溫度升高時(shí)就向另一面?zhèn)魅ァＨ艉附恿己?，?nèi)部無(wú)缺陷，則在另一面用紅外探測(cè)器測(cè)得的溫度是均勻的；若某處溫度異常，說(shuō)明內(nèi)部有缺陷。（三）紅外無(wú)損探傷任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)相關(guān)案例 工件在鍛造之前，需要在加熱爐內(nèi)加溫到900，誤差不超過(guò)5，這樣才能保證鍛件的質(zhì)量。如圖5-43所示為紅外輻射測(cè)控鍛件溫度的示意圖。（四）紅外輻射測(cè)溫任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)相關(guān)案例 印刷機(jī)在印刷書(shū)刊時(shí)，紙張是一張張通過(guò)印刷機(jī)進(jìn)行印刷的，如果一次通過(guò)兩張或更多的紙張，不僅造成浪費(fèi)，而且影響裝訂質(zhì)量。如圖5-44所示為紅外發(fā)光二極管D1和光敏三極管T1構(gòu)成的紅外線(xiàn)紙張監(jiān)控電路。（五）紅外線(xiàn)紙張監(jiān)控器任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)相關(guān)案例（五）紅外線(xiàn)紙張監(jiān)控器任務(wù)五 非接觸式體溫檢測(cè)訓(xùn)練一下 請(qǐng)你實(shí)際操作一下紅外遙控器，感受它的特點(diǎn)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、圖書(shū)或市場(chǎng)調(diào)研，了解紅外管的特點(diǎn)、價(jià)格、測(cè)量電路等內(nèi)容，寫(xiě)一篇調(diào)研報(bào)告。