1、第五章第五章 常用机械量测量的传感器常用机械量测量的传感器n 了解了解传感器的选用原则；传感器的选用原则；n 掌握掌握机械工程测试中常用各种传感器的基本原理、机械工程测试中常用各种传感器的基本原理、 结构及性能参数及其适用范围。结构及性能参数及其适用范围。传感器的基本组成u 敏感元件：直接感受被测量，输出与被测量成确定关系敏感元件：直接感受被测量，输出与被测量成确定关系 的某一物理量。的某一物理量。u 转换元件：敏感元件的输出作为转换元件的输入，它把转换元件：敏感元件的输出作为转换元件的输入，它把 输入转换成电路参量。输入转换成电路参量。u 转换电路：把转换元件输出的电路参量转换为便于处理、转
2、换电路：把转换元件输出的电路参量转换为便于处理、 显示、记录或控制的有用的电信号。显示、记录或控制的有用的电信号。一、一、 常用传感器分类常用传感器分类1、按被测物理量分类、按被测物理量分类机械量机械量: :长度长度, ,厚度厚度, ,位移位移, ,速度速度, ,加速度加速度, ,旋转角，旋转角， 转数转数, ,质量质量, ,重量重量, ,力力, ,压力压力, ,真空度真空度, ,力矩力矩, , 风速风速, ,流速流速, ,流量；流量；声声: : 声压声压, ,噪声；噪声；磁磁: : 磁通磁通, ,磁场；磁场；温度温度: : 温度温度, ,热量热量, ,比热；比热；光：光： 亮度，色彩。亮度，
3、色彩。常见的被测物理量常见的被测物理量2、按传感器工作原理分类、按传感器工作原理分类机械式机械式, ,电气式电气式, ,光学式光学式, ,流体式等。流体式等。3、按敏感元件与被测对象之间的能量关系、按敏感元件与被测对象之间的能量关系能量转换型能量转换型( (无源传感器）无源传感器）: : 直接由被测对象输入能量使其工作。直接由被测对象输入能量使其工作。 例如例如: :热电偶温度计热电偶温度计, ,磁电式加速度计。磁电式加速度计。能量控制型（有源传感器）能量控制型（有源传感器）: : 从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的 变化。例如变化。例如: :
4、电阻应变片。电阻应变片。V4、按信号变换特征、按信号变换特征物性型传感器物性型传感器: : 依靠敏感元件材料本身依靠敏感元件材料本身物理性质的变化物理性质的变化来实现信号变换。来实现信号变换。 例如例如: :水银温度计。水银温度计。结构型传感器结构型传感器: : 依靠传感器依靠传感器结构参数的变化结构参数的变化实现信号转变。实现信号转变。 例如例如: :电容式和电感式传感器。电容式和电感式传感器。二、机械式传感器及仪器二、机械式传感器及仪器测力计测力计u 机械式传感器以机械式传感器以弹性体作为敏感元件弹性体作为敏感元件，输入量可以是力、，输入量可以是力、 压力、温度等物理量，输出量为弹性元件本
5、身的弹性变形。压力、温度等物理量，输出量为弹性元件本身的弹性变形。u 弹性变形经放大后可转化为仪表指针的偏转，借助刻度指弹性变形经放大后可转化为仪表指针的偏转，借助刻度指 示被测量的大小。示被测量的大小。u 应用实例：测力计、压力计和温度计。应用实例：测力计、压力计和温度计。压力计压力计温度计温度计弹性膜片弹性膜片波纹管波纹管波登管波登管特 点u 机械式指示仪表结构简单、可靠、使用方便、价格低、读机械式指示仪表结构简单、可靠、使用方便、价格低、读 数直观；数直观；u 弹性变形不宜大，以减小线性误差；弹性变形不宜大，以减小线性误差；u 惯性大、固有频率低，只宜测缓变或静态被测量。惯性大、固有频率
6、低，只宜测缓变或静态被测量。u 弹性元件具有弹性元件具有、等现象，影响输出与输入的等现象，影响输出与输入的 线性关系。线性关系。解解 释释u 蠕变：固体材料在保持应力不变的情况下，应变随时间缓蠕变：固体材料在保持应力不变的情况下，应变随时间缓 慢增长的现象。慢增长的现象。u 弹性后效：指载荷在停止变化之后，弹性元件在一段时间弹性后效：指载荷在停止变化之后，弹性元件在一段时间 之内还会继续产生类似蠕动的位移。之内还会继续产生类似蠕动的位移。三、涡流式传感器三、涡流式传感器利用金属导体在交变磁场中的涡电流效应。利用金属导体在交变磁场中的涡电流效应。高频反射式涡流传感器工作原理高频反射式涡流传感器工
7、作原理n 涡流产生：当线圈中通以一交变高频电流涡流产生：当线圈中通以一交变高频电流i i时，会引起一时，会引起一交变磁通交变磁通。在靠近线圈的金属表面内部产生一感应电流。在靠近线圈的金属表面内部产生一感应电流i i1 1，该电流该电流i i1 1即为涡流。即为涡流。n 抵抗作用：根据楞次定抵抗作用：根据楞次定律，由该涡电流产生的交律，由该涡电流产生的交变磁通变磁通1 1将与线圈产生的将与线圈产生的磁场方向相反，亦即磁场方向相反，亦即1 1将将抵抗抵抗的变化。的变化。变换原理原线圈的原线圈的等效阻抗等效阻抗Z（equivalent impedance）的变化的变化,ZZ 金属板电阻率金属板电阻率
8、磁导率磁导率线圈激磁圆频率线圈激磁圆频率u 改变改变可作为位移、振动测量；可作为位移、振动测量；u 改变改变, ,可作为材质鉴别或探伤。可作为材质鉴别或探伤。径向振动测量径向振动测量 轴心轨迹测量轴心轨迹测量 工程应用实例 涡流式传感器可用于涡流式传感器可用于动态非接触测量动态非接触测量。近年来涡流式。近年来涡流式位移和振动测量仪、测厚仪和无损检测探伤仪等在机械、位移和振动测量仪、测厚仪和无损检测探伤仪等在机械、冶金等部门中日益得到广泛应用。冶金等部门中日益得到广泛应用。转速测量转速测量 零件计数器零件计数器 表面裂纹测量表面裂纹测量 穿透式测厚穿透式测厚 安检门的内部设置有发射线圈和接收线圈
9、。当有金属物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位来判定金属物体的大小。在安检门的侧面还安装一台“软软x x光光”扫描仪，它对人体、胶卷无害，用软件处理的方法可扫描仪，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。合成完整的光学图像。 n 电涡流式通道安全检查门电涡流式通道安全检查门 手持式裂纹手持式裂纹测量仪测量仪n
10、 电涡流表面探伤电涡流表面探伤油管探伤油管探伤原理原理裂纹检测，缺陷造成涡流变化。裂纹检测，缺陷造成涡流变化。+ A 四、电容式传感器四、电容式传感器工作原理 采用电容器作为敏感元件，将不同物理量的变化转换采用电容器作为敏感元件，将不同物理量的变化转换为电容量的变化。为电容量的变化。 平板电容器的电容量平板电容器的电容量 极板间介质的相对介电系数，极板间介质的相对介电系数， 空气中空气中真空中介电常数，真空中介电常数，极板间距离极板间距离A A 极板面积极板面积11208.85 10/F m0AC 0（1 1）极距变化型）极距变化型 极距有一微小变化量极距有一微小变化量d d时，引起电容变化量
11、时，引起电容变化量n 灵敏度灵敏度20AddCS分 类021dCAd n 由于灵敏度随极距变化，由于灵敏度随极距变化，引起引起非线性误差非线性误差，规定在较，规定在较小的间隙范围内工作，一般小的间隙范围内工作，一般取取0/0.1 指纹识别指纹识别指纹识别指纹识别n 优点：体积小、成本低，优点：体积小、成本低，成像精度高，而且耗电量成像精度高，而且耗电量很小，因此非常适合在消很小，因此非常适合在消费类电子产品中使用。费类电子产品中使用。 指纹识别目前常用的是电容式传感器，也被称为第二指纹识别目前常用的是电容式传感器，也被称为第二代指纹识别系统。代指纹识别系统。右图为指纹经过处理后右图为指纹经过处
12、理后的成像图的成像图（2）面积变化型）面积变化型00Ab xC 0bdCSdx 常数特 点 输出与输入成线性关系，灵敏度低，适于输出与输入成线性关系，灵敏度低，适于较大直线位移及角位移测量。较大直线位移及角位移测量。油量表可用于飞机油箱油量表可用于飞机油箱（3）介质变化型）介质变化型 用于测量电介质的厚度、位移、液位，还可根据极板间用于测量电介质的厚度、位移、液位，还可根据极板间介质的介电常数随温度、湿度、容量改变而改变来测量温度、介质的介电常数随温度、湿度、容量改变而改变来测量温度、湿度、容量等。湿度、容量等。测量电路 电容式传感器将被测量转换为电容量的变化后再由后续电容式传感器将被测量转换
13、为电容量的变化后再由后续电路转换成电压、电流或频率等输出量。电路转换成电压、电流或频率等输出量。（1）电桥型电路）电桥型电路 电容传感器作为电桥的一部分，电容变化转换为电桥电容传感器作为电桥的一部分，电容变化转换为电桥电压输出。图示为电感、电容组成的交流电桥。电桥的电压输出。图示为电感、电容组成的交流电桥。电桥的输出为一调幅波，经放大、相敏解调、滤波后输出。输出为一调幅波，经放大、相敏解调、滤波后输出。LCf21（2）调频电路）调频电路 电容传感器作为振荡器谐振回路一部分，调频振荡电容传感器作为振荡器谐振回路一部分，调频振荡器的谐振频率器的谐振频率振荡回路电感振荡回路电感 当被测量使电容值发生
14、变化时，则当被测量使电容值发生变化时，则振荡器频率也发生振荡器频率也发生变化变化，频率的变化经鉴频器变为电压变化，再放大后由记，频率的变化经鉴频器变为电压变化，再放大后由记录器或显示仪表指示。录器或显示仪表指示。（1）电容式测厚仪电容式测厚仪: 测量金属带材在轧制过程中厚度测量金属带材在轧制过程中厚度 C C1 1、C C2 2工作极板与带材工作极板与带材之间形成两个电容之间形成两个电容， 当金当金属带材在轧制中厚度发生变属带材在轧制中厚度发生变化时，将引起电容量的变化。化时，将引起电容量的变化。通过检测电路可以反映此变通过检测电路可以反映此变化，并转换和显示出带材的化，并转换和显示出带材的厚
15、度。厚度。 应用实例 电容式传感器广泛应用在位移、压力、流量、液位等电容式传感器广泛应用在位移、压力、流量、液位等的测试中。精度和稳定性日益提高，高精度达的测试中。精度和稳定性日益提高，高精度达0.01%，精，精度可达度可达5m。 当齿轮转动时，电容量发生周期性变化，通过当齿轮转动时，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。表转速大小。min)/ r (zf60n （2）电容式转速传感器）电容式转速传感器 设齿数为设齿数为z，频率为，频率为f，则转速则转速 一个电容测微仪其传感器的圆形极板半径一个电容测微仪其
16、传感器的圆形极板半径r=4mm，工作初始间隙工作初始间隙=0.3mm，问：，问：1）工作时，如果传感器与工件的）工作时，如果传感器与工件的间隙变化量间隙变化量= =1m时，电容变化量是多少？时，电容变化量是多少？2）如果测量）如果测量电路的灵敏度电路的灵敏度S1=100mV/pF，读数仪表的灵敏度，读数仪表的灵敏度S2=5格格/mV，在在= =1 1m m时，读数仪表的指示值变化多少格？时，读数仪表的指示值变化多少格？202rCd 例例1226152318.85100.0041 104.94100.3 10CF 解：解：极距变化型电容传感器电容的变化量极距变化型电容传感器电容的变化量12311
17、0,4.94 10FpFCpF 20AddCS34.94 1010052.47mVpFpFmV格格仪表的指示值变化为仪表的指示值变化为 灵敏度？灵敏度？S ddtdNe五、磁电式传感器五、磁电式传感器 一种将被测物理量转换为感应电动势的装置，又称电一种将被测物理量转换为感应电动势的装置，又称电磁感应式或电动式传感器。磁感应式或电动式传感器。 由电磁感应定律可知，当穿过线圈的磁通由电磁感应定律可知，当穿过线圈的磁通发生变化时，发生变化时，线圈中所感应产生的电动势线圈中所感应产生的电动势n 磁通变化率与磁通变化率与磁场强度、磁路磁场强度、磁路磁阻、线圈的运动速度磁阻、线圈的运动速度有关，改有关，改
18、变其中一个因素，都可改变线圈变其中一个因素，都可改变线圈的感应电动势。的感应电动势。sinNBlve 分 类1、动圈式、动圈式n 线速度型线速度型 在永久磁铁产生的直流磁场内，在永久磁铁产生的直流磁场内，线圈在磁场中作直线运动，切割磁力线圈在磁场中作直线运动，切割磁力线，因此所产生的感应电动势线，因此所产生的感应电动势说 明n 当传感器的结构参数（当传感器的结构参数（B，l，N）选定，则感应电动势）选定，则感应电动势e e的大小使正比于线圈的运动速度的大小使正比于线圈的运动速度v。n 将测得的速度经微分和积分运算又可得加速度和位移，将测得的速度经微分和积分运算又可得加速度和位移，因此速度传感器
19、又可用来测量运动物体的位移和加速度。因此速度传感器又可用来测量运动物体的位移和加速度。kNBAe n 可测量物体转速。可测量物体转速。n 角速度型角速度型 线圈在磁场中转动时，产生的感应电动势线圈在磁场中转动时，产生的感应电动势说 明n 当传感器的结构参数（当传感器的结构参数（N，B， A）选定时，感应电动势）选定时，感应电动势e与线与线 圈相对于磁场的转动角速度成圈相对于磁场的转动角速度成 正比。正比。动圈磁电式传感器等效电路导线电阻导线电阻负载电阻负载电阻线圈阻抗线圈阻抗n 等效电路输出电压等效电路输出电压00,0011CLCRZLCLueeZj C ZR导线分布电容导线分布电容六、压电式
20、传感器六、压电式传感器压电式传感器是一种压电式传感器是一种可逆型可逆型换能器。换能器。n 机械能机械能电能：用来测量力、压力、加速度等；电能：用来测量力、压力、加速度等；n 电能电能机械能：用于高频振动台、超声发射器、扬声器。机械能：用于高频振动台、超声发射器、扬声器。优 点n 体积小；体积小；n 重量小；重量小；n 固有频率高（加速度传感器，可测频率范围固有频率高（加速度传感器，可测频率范围0.120kHz) ；n 灵敏度高（加速度传感器可测灵敏度高（加速度传感器可测10-2105ms-2、力传感器分、力传感器分 辨力达辨力达10-3N）。）。形 式电轴电轴机械轴机械轴光轴光轴n 纵向压电效
21、应：沿电轴纵向压电效应：沿电轴X-X方向的作用力产生的压电效应。方向的作用力产生的压电效应。n 横向压电效应：将沿机械轴横向压电效应：将沿机械轴Y-Y方向的作用力产生的压电方向的作用力产生的压电效应。效应。n 切向效应：沿相对两平面加切向效应：沿相对两平面加力。力。n 当沿光轴当沿光轴Z-Z方方向作用有力时不向作用有力时不产生压电效应。产生压电效应。实验证明：实验证明：压电效应呈线性。压电效应呈线性。 晶体表面出现的电荷的多少和形变的大小成正比，形变晶体表面出现的电荷的多少和形变的大小成正比，形变改变符号时，电荷也改变符号。改变符号时，电荷也改变符号。说 明n 石英晶体切片受石英晶体切片受x向
22、压力，产生的电荷量与作用力成正比，向压力，产生的电荷量与作用力成正比，与切片的几何尺寸无关；与切片的几何尺寸无关；n 石英晶体切片受石英晶体切片受y向压力，产生的电荷量与切片的几何尺寸有向压力，产生的电荷量与切片的几何尺寸有关，且电荷的极性与沿关，且电荷的极性与沿x轴施加压力时产生的电荷极性相反。轴施加压力时产生的电荷极性相反。天然形成的石英晶体外形天然形成的石英晶体外形2、压电材料、压电材料主要有压电单晶、压电陶瓷主要有压电单晶、压电陶瓷和有机压电薄膜三类。和有机压电薄膜三类。石英晶体薄片石英晶体薄片双面镀银并封装双面镀银并封装石英晶体切片及封装石英晶体切片及封装压电陶瓷压电陶瓷未极化未极化
23、正极化正极化极化后极化后n 极化过程极化过程常用的有钛酸钡、锆钛酸铅等。常用的有钛酸钡、锆钛酸铅等。利用强电场使陶瓷电畴规则排列，利用强电场使陶瓷电畴规则排列，呈现压电性。极化电场去除后，电呈现压电性。极化电场去除后，电畴取向保持不变，常温下呈压电性。畴取向保持不变，常温下呈压电性。高分子压电薄膜高分子压电薄膜测量电路KyfaicffKqqUCCCCCKC 前置放大器电路作用前置放大器电路作用n 将传感器的高阻抗输出将传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出；变换为低阻抗输出；n 放大传感器输出的微弱放大传感器输出的微弱电信号。电信号。 前置放大器电路的两种形式前置放大器电路的两种形式n 用电阻反馈
24、的电压放大器，输出受连接电缆对地电容的影响。用电阻反馈的电压放大器，输出受连接电缆对地电容的影响。n 带带电容反馈的电荷放大器电容反馈的电荷放大器。粘贴粘贴位置位置工程应用实例n 玻璃打碎报警装置玻璃打碎报警装置 将高分子压电将高分子压电测振薄膜粘贴在玻测振薄膜粘贴在玻璃上，可以感受到璃上，可以感受到玻璃破碎时会发出玻璃破碎时会发出的振动，并将电压的振动，并将电压信号传送给集中报信号传送给集中报警系统。警系统。七、电阻应变式传感器七、电阻应变式传感器可测参数：应变、力、位移、加速度、扭矩等。可测参数：应变、力、位移、加速度、扭矩等。可分为金属电阻应变片式和半导体应变片式两类。可分为金属电阻应变
25、片式和半导体应变片式两类。（1）金属电阻应变片）金属电阻应变片工作原理 常用的金属电阻应变片有丝式、箔式常用的金属电阻应变片有丝式、箔式两种。当应变片发生机械变形时，其电两种。当应变片发生机械变形时，其电阻值发生变化。阻值发生变化。位移、力、力矩、位移、力、力矩、加速度、压力加速度、压力弹性敏感弹性敏感元件元件 应变应变 金属丝电阻应变片 金属丝式应变片是用金属丝式应变片是用0.010.05mm的金属丝绕成敏的金属丝绕成敏感栅感栅 ，粘贴在绝缘的基片和覆盖层之间，由引出导线接，粘贴在绝缘的基片和覆盖层之间，由引出导线接于电路上。于电路上。金属箔式应变片n 优点：可制成多种复杂形状、尺寸准确的敏
26、感栅；散热条优点：可制成多种复杂形状、尺寸准确的敏感栅；散热条件好；生产效率高，便于实现自动化生产。件好；生产效率高，便于实现自动化生产。 金属箔式应变片是利用照相制版或光刻技术，将厚约为金属箔式应变片是利用照相制版或光刻技术，将厚约为0.0030.01mm的金属箔片制成敏感栅。的金属箔片制成敏感栅。实际中的金属应变片 优点：优点： 稳定性和温度特性好稳定性和温度特性好 缺点：缺点： 灵敏度系数小灵敏度系数小应变片的使用 将应变片粘贴于弹性元件或被测构件预定部将应变片粘贴于弹性元件或被测构件预定部位的表面。外力作用下，金属丝随物体一同变形，位的表面。外力作用下，金属丝随物体一同变形，将被测量的
27、变化转换为电阻值的变化。将被测量的变化转换为电阻值的变化。电阻应变片的选择、粘贴技术电阻应变片的选择、粘贴技术u 目测电阻应变片有无缺陷；目测电阻应变片有无缺陷；u 用数字万用表测量应变片电阻值大小；用数字万用表测量应变片电阻值大小；u 试件表面处理；试件表面处理；u 应变片粘贴；应变片粘贴；u 焊线；焊线；u 用兆欧表检查应变片的引线与试件之间的绝缘用兆欧表检查应变片的引线与试件之间的绝缘 阻值，应大于阻值，应大于50M50M欧；欧；u 应变片保护。应变片保护。2llRArn 金属电阻应变片电阻值金属电阻应变片电阻值(2)RRRdRdldrdlrdldrdRlr 22(12)dRdldrdR
28、lrEE n 电阻增量电阻增量n 电阻的相对变化电阻的相对变化纵向应变纵向应变横向应变横向应变几何尺寸变形几何尺寸变形电阻率变化电阻率变化/12/dR RdR RSdl l n 金属电阻应变片电阻值金属电阻应变片电阻值由电阻丝由电阻丝几何尺寸改变几何尺寸改变引起电阻的变化。引起电阻的变化。说 明n SgSg为应变片系数或灵敏度，金属电阻丝的灵敏为应变片系数或灵敏度，金属电阻丝的灵敏度常在度常在1.7-3.61.7-3.6，常用的金属材料有银、铬镍合，常用的金属材料有银、铬镍合金、或铁镍合金等。金、或铁镍合金等。n 电阻丝应变片的标准阻值有电阻丝应变片的标准阻值有6060、120120、3503
29、50、600600和和10001000。其中。其中120120最为常用。最为常用。2(12 )dRR 灵敏度灵敏度dRS R（2）半导体应变片）半导体应变片工作原理 单晶半导体材料在沿某一轴向受到应力作用时，其单晶半导体材料在沿某一轴向受到应力作用时，其电阻电阻率会发生变化率会发生变化，这种现象称为，这种现象称为压阻效应压阻效应。/dR RSEddRER 灵敏度灵敏度特点n 灵敏度高，分辨率高，机械滞后小，横向效应小、体积小；灵敏度高，分辨率高，机械滞后小，横向效应小、体积小；n 温度误差大，故需温度补偿或恒温条件下使用。温度误差大，故需温度补偿或恒温条件下使用。应用实例n 将应变片粘贴于被测
30、构件上，直接用来测定构件的应力将应变片粘贴于被测构件上，直接用来测定构件的应力或应变。或应变。齿轮弯矩齿轮弯矩机身应力机身应力立柱应力立柱应力桥梁应力桥梁应力n 应变片粘贴于弹性元件上，与弹性元件一起构成应变式传应变片粘贴于弹性元件上，与弹性元件一起构成应变式传感器。感器。 弹性元件将得到与被测量成正比的应变，再通过应变片弹性元件将得到与被测量成正比的应变，再通过应变片转换成电阻的变化后输出。转换成电阻的变化后输出。4、典型动态电阻应变仪、典型动态电阻应变仪动态电阻应变仪电路原理框图动态电阻应变仪电路原理框图 有一电阻应变片灵敏度有一电阻应变片灵敏度Sg=2，R=120，设工作时，设工作时电压
31、电压1.5V，其应变为，其应变为1000，问，问R=？试求：？试求：1）无应变时电流）无应变时电流表示值；表示值；2）有应变时电流表示值。）有应变时电流表示值。 例例解：解：（1）无应变时）无应变时dRSR6120 2 1000 100.24dRR S 1.50.012481200.24UiARR1.50.0125120UiAR（2）有应变时）有应变时八、热电式传感器八、热电式传感器n 温度：反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和温度：反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过程相联系。化学过程相联系。n 温度测量：以热平衡为基础。温度测量：以热平衡为基础。n 温度最本质特性：当
32、两个冷热程度不同的物体接触后就温度最本质特性：当两个冷热程度不同的物体接触后就会产生导热、换热，换热结束后两物体处于热平衡状态，会产生导热、换热，换热结束后两物体处于热平衡状态，则它们具有相同的温度。则它们具有相同的温度。n 测量方式：接触式和非接触式。测量方式：接触式和非接触式。模拟图：模拟图：在一个密闭的空间里，在一个密闭的空间里，气体分子在高温时的运动速度比气体分子在高温时的运动速度比低温时快！低温时快！CPUCPU散热风扇散热风扇低温时显示蓝色低温时显示蓝色温度升高后变为红色温度升高后变为红色温度测量方法n 变色涂料在电脑内部温度中的示温作用变色涂料在电脑内部温度中的示温作用气体的体积
33、与热力学温度成正比气体的体积与热力学温度成正比n 体积热膨胀式体积热膨胀式 不需要电源，耐用；但感温不需要电源，耐用；但感温部件体积较大。部件体积较大。热电式传感器定义 把被测量（温度）转换为电量变化的一种装置，其变换把被测量（温度）转换为电量变化的一种装置，其变换是基于金属的热电效应。是基于金属的热电效应。分 类n 热电偶传感器热电偶传感器n 热电阻传感器热电阻传感器1、热电偶传感器、热电偶传感器n 属于自发电型传感器：测量时可以不需外加电源，可直属于自发电型传感器：测量时可以不需外加电源，可直接驱动动圈式仪表；接驱动动圈式仪表；n 测温范围广：测温范围广：下限可达下限可达-270 C ，上
34、限可达，上限可达1800 C以上以上；n 各温区中的热电势均符合国际计量委员会的标准。各温区中的热电势均符合国际计量委员会的标准。（1）优）优 点点铠装型热电偶可铠装型热电偶可长达上百米长达上百米普通装配型热普通装配型热电偶的外形电偶的外形柔性安装型柔性安装型铠装结构铠装结构2、热电阻传感器、热电阻传感器 利用电阻随温度变化的特点制成的传感器，主要用于利用电阻随温度变化的特点制成的传感器，主要用于对温度和与温度有关的参数测量。对温度和与温度有关的参数测量。分 类n 热电阻：以金属材料作为温感元件。热电阻：以金属材料作为温感元件。n 热敏电阻：以半导体材料作为温感元件。热敏电阻：以半导体材料作为
35、温感元件。（1）热电阻）热电阻由由电阻体电阻体、绝缘套管和接线盒等主要部分组成。、绝缘套管和接线盒等主要部分组成。n 铂热电阻铂热电阻n 铜热电阻铜热电阻 主要作为标准电阻温度计，广泛应用于温度基准、标主要作为标准电阻温度计，广泛应用于温度基准、标准的传递。准的传递。 测量精度要求不高且温度较低的场合，测量范围一般测量精度要求不高且温度较低的场合，测量范围一般为为-50150。（2）热敏电阻）热敏电阻 利用利用半导体半导体的电阻值随温度显著变化的特性制成，由的电阻值随温度显著变化的特性制成，由金属氧化物和化合物按不同的配方比例烧结。金属氧化物和化合物按不同的配方比例烧结。特 点n 热敏电阻的温
36、度系数比金属大（热敏电阻的温度系数比金属大（49倍）。倍）。n 电阻率大，体积小，热惯性小，适于测量点温、表面温电阻率大，体积小，热惯性小，适于测量点温、表面温度及快速变化的温度。度及快速变化的温度。n 结构简单、机械性能好。结构简单、机械性能好。n 线性度较差，线性度较差，复现性和互换性复现性和互换性较差。较差。热敏电阻分类n 正正温度系数（温度系数（PTC）热敏电阻）热敏电阻用途：彩电消磁，各种电器用途：彩电消磁，各种电器设备的过热保护，发热源的设备的过热保护，发热源的定温控制，限流元件。定温控制，限流元件。n 临界临界温度系数（温度系数（CTR）热敏电阻）热敏电阻n 负负温度系数（温度系
37、数（NTC）热敏电阻）热敏电阻用途：温度开关。用途：温度开关。应用：点温、表面温度、温差、应用：点温、表面温度、温差、温场等测量自动控制及电子线温场等测量自动控制及电子线路的热补偿线路。路的热补偿线路。热敏传感器热敏传感器 气体与人类日常生活密切相关，对气体的检测已经是气体与人类日常生活密切相关，对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少手段，气敏传感器发挥保护和改善生态居住环境不可缺少手段，气敏传感器发挥着极其重要的作用。着极其重要的作用。 例如生活环境中一氧化碳浓度达例如生活环境中一氧化碳浓度达0.81.15 ml/L时，就会时，就会出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥。还有易燃、易爆气出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥。还有易燃、易爆气体、酒精等的探测。体、酒精等的探测。烟雾报警器烟雾报警器酒精传感器酒精传感器二氧化碳传感器二氧化碳传感器九、气敏传感器
