第4章 传感器的基本类型及其工作原理.ppt

热能与动力工程测试技术 第一节 概述 机械测量法------电测法（非电量的电测技术） 非电量的电测技术：首先通过传感器将非电量转换为电量，然后进行电量的转换、显示和记录。 组成：传感器、信号调节电路、记录和显示装置 优点： 易于实现集中检测、控制和远距离测量 响应速度快 便于实现连续测量、自动记录、自动控制 准确度和灵敏度高，可放大 与计算机连接，记录、处理数据方便 重要元件：传感器 第二节 电阻式传感器 电阻式传感器的基本原理是将被测量的变化转换成传感元件电阻值的变化，再经过转换电路变成电信号输出。 二、电位计式传感器 第四节 电容式传感器 电容式传感器是将被测量（如尺寸、压力等）的变化转换成电容变化量的一种传感器。实际上,它本身（或和被测物）就是一个可变电容器。 我们先来看一个例子，来体会一下将非电量转化为电容值的变化。 第五节 压电式传感器 本节知识点 1、什么是磁电式传感器？都有什么用途？ 本节知识点： 1、什么是热电阻，测温原理是什么？ 2、什么是热电效应，什么是热电偶？ 3、热电偶的基本定律都有哪些？ 4、热电偶为什么要进行冷端补偿？常用的补偿方法有哪些？ 第八节 光电式传感器 将光量转换为电量的器件称为光电传感器或光电元件。光电式传感器的工作原理是：首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电转换元件变换成电信号。光电传感器的工作基础是光电效应。 本节知识点 1、什么是光电效应？ 2、常用的光电转换元件有哪些？ 本节知识点 1、什么是霍尔传感器，都有哪些用途？ 光电器件的性能主要由伏安特性、光照特性、光谱特性、响应时间、峰值在探测率和温度特性来描述。 1、光电管的伏安特性 一定的光照射下，对光电器件的阴极所加电压与阳极所产生的电流之间的关系称为光电管的伏安特性。光电管的伏安特性如图所示。它是应用光电传感器参数的主要依据。 光电管的伏安特性 50 20μlm 40μlm 60μlm 80μlm 100μlm 120μlm 100 150 200 0 2 4 6 8 10 12 IA/ μA 2、光电管的光照特性 通常指当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系为光电管的光照特性。其特性曲线如图所示。曲线1表示氧铯阴极光电 管的光照特性，光电流I与光通量成线性关系。曲线2为锑铯阴极的光电管光照特性，它成非线性关系。光照特性曲线的斜率（光电流与入射光光通量之间比）称为光电管的灵敏度。 光电管的光照特性 25 50 75 100 2 0 0.5 1.5 2.0 Φ/1m IA/ μA 1.0 2.5 1 第七节 热电式传感器 热电式传感器 温度 电量 温度 电阻：热电阻 温度 电压：热电偶 一、热电阻传感器 概述 热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的。 1. 优点： ①测量精度高； ②有较大的测量范围；－200～600℃ ③易于使用在自动测量和远距离测量中 2. 分类 热电阻传感器分为金属热电阻和半导体热电阻 两大类, 一般把金属热电阻称为热电阻, 而把半导体热电阻称为热敏电阻。 导体： 半导体： 二、 热电偶温度计 热电偶是由两根不同材料的导体A和B焊接或绞接而成。焊接的一端称作热电偶的热端或工作端，连接导线的一端称为热电偶的冷端或自由端。 （一）热电效应和热电偶的基本定律 两种不同的导体A和B组成闭合回路，若两连结点的温度TT0不同，则在回路中就产生热电动势，形成热电流，这一现象称为热电现象。 热电偶的基本定律（性质） 1．均质导体定律 由一种均质导体A组成的热电偶回路，无论两接点温度如何，也不论其几何尺寸如何，总热电势 EAB(T，T0)=0。 因为它们的电子密度都是NA。如果有热电势产生，即说明热电极是不均匀的或不相同的， 应用:检查热电极的不均匀性。 推论： (1)不同材质导体A和B组成的热电偶回路，两端温度相同，总热电势仍为零，因两端接触电势相同，方向相反而互相抵消。 (2)热电偶产生的热电势与材质及两端接点温度有关，而与热电极的长短、粗细、形状以及中间温度分布无关，所以材质相同的热电偶可以互换。 2．中间导体定律 热电偶回路中接入第三种材料的导线，只要第三种材料导线的两端温度相同，就不会影响热电偶的热电势，热电偶测温系统就是这一原理的实际应用，第三种材料C把热电偶和表头连接起来的。同理，在回路中接入更多的导体，只要保证引入的同