第二章 传感器
课堂教学设计表
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板书设计
说明：任课教师可根据黑板的屏数自行进行板书设计。
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温度传感器的选用
温度传感器的选用 摘要：在各种各样的测量技术中，温度的测量可能是最为常见的一种，因为许多的应用领域，掌握温度的确切数值，了解温度与实际状态之间的差异等，都具有极为重要的意义。就以测量为例，在力的测量，压力，流量，位置及电平高低等测量的过程中，为了提高测量精度，通常都会要求对温度进行监视。可以说，各种的物理量都是温度的函数，要得到精确的测定结果，必须针对温度的变化，作出精确的校正。 关键字：温度传感器热电偶热电阻集成电路 引言： 工业上常用的温度传感器有四类：即热电偶、热电阻RTD、热敏电阻及集成电路温 度传感器；每一类温度传感器有自己独特的温度测量围，有自己适用的温度环境；没有一种温度传感器可以通用于所有的用途：热电偶的可测温度围最宽，而热电阻的测量线性度最优，热敏电阻的测量精度最高。 1、热电偶 热电偶由二根不同的金属线材，将它们一端焊接在一起构成；参考端温度（也称冷补偿端）用来消除铁-铜相联及康铜-铜联接端所贡献的误差；而两种不同金属的焊接端放置于需 要测量温度的目标上。 两种材料这样联接后会在未焊接的一端产生一个电压，电压数值是所有联接端温度的函数，热电偶无需电压或电流激励。实际应用时，如果试图提供电压或电流激励反而会将误差 引进系统。 鉴于热电偶的电压产生于两种不同线材的开路端，其与外界的接口似乎可通过直接测量两导线之间的电压实现；如果热电偶的的两端头不是联接至另外金属，通常是铜，那末事情 真会简单至此。 但热电偶需与另外一种金属联接这一事实，实际上又建立了新的一对热电偶，在系统中引入了极大的误差，消除此误差的唯一办法是检测参考端的温度，以硬件或硬件-软件相结 合的方式将这一联接所贡献的误差减掉，纯硬件消除技术由于线性化校正的因素，比软件-硬件相结合技术受限制更大。一般情况下，参考端温度的精确检测用热电阻RTD，热敏电 阻或是集成电路温度传感器进行。原则上说，热电偶可由任意的两种不同金属构建而成，但在实践中，构成热电偶的两种金属组合已经标准化，因为标准组合的线性度及所产生的电压与温度的关系更趋理想。 表3与图2是常用的热电偶E,J,T,K,N,S,B R的特性。
光纤式传感器
光纤式传感器 传感技术与计算机技术、通讯技术被称为信息产业三大支柱技术, 是组成现代信息化技术的基础。世界各大强国均将传感器技术视为国家科技发展战略中的重要组成部分, 作为国家重点发展的领域之一。光纤传感器主要有传感型和传光型两大类, 两类传感器在传感原理上均可分为光强调制、相位调制、偏振态调制及波长调制不同形式, 由此构成不同的传感器。迄今业已证实, 被光纤传感器敏感的物理量有 70多种, 与传统的传感器相比, 光纤传感器有灵敏度高、重量轻和体积小、多用途、对介质影响小、抗电磁干扰和耐腐蚀且本质安全、易于组网等特点, 使其近年来在航天航空、国防、能源电力、医疗和环保、石油化工、食品加工、土木工程等领域的应用得到了迅速发展。表 1 为光纤传感器对参数测定的原理及主要方式。 一、光纤传感器的基本原理及组成 光纤传感器由光源、敏感元件、光探测器、信号处理器系统以及光纤等组成。光纤传感器的基本原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测量参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长频率、相位偏振态等）发生变化，成为被调制的信号光，再经过光纤送入光探测器，经解调器解调后，获得被测参数。 1．1强度调制光纤传感器 强度调制光纤传感器的基本原理是：待测物理量引起光纤中传输光的光强变化，通过检测光强的变化实现对待测量的测量。待测量作用于光纤敏感元件，使通过光纤的光强发生变化。设输入光强为恒量Iin，输出光强为Iout，即待测量对光纤中的光强度产生调制。可
直接连接光探测器变成电信号（即调制的强度包括电信号）。 1.2相位调制光纤传感器 相位调制光纤传感器的基本原理是：通过被测能量场的作用，使光纤内传输的光波相位发生变化，再用干涉测量技术把相位变化转换为光强变化，从而检测出待测的物理量。所有能够影响光纤长度、折射率和内部应力的被测量都会引起相位变化，如应力应变温度和磁场等外界物理量。但是，目前的各类光探测器都不能探测敏感光的相位变化，必须采用干涉测量技术，才能实现对外界物理量的检测。与其他调制方式相比，相位调制技术由于采用干涉技术而具有很高的检测灵敏度。常用的干涉仪有四种：迈克尔逊、马赫-琴特、法布里-珀罗和萨格耐克。它们的共同点是：光源发出的光都要分成两束或更多束的光，沿不同的路径传播后，分离的光束又重新汇合，产生干涉现象。
传感器与测试技术作业题第二章
第二章传感器的一般特性 1．解释下列名词 1）测量范围：由被测量或供给量的两个值限定的范围。在该范围内规定了测量仪器仪表的不确定度限。一个仪器仪表可以有几个测量范围量程。 2）量程：检测上限和检测下限的代数差为量程。 3）线性度：实际曲线与其两个端点连线（称理论直线）之间的偏差称为传感器的非线性误差。取其中最大值与输出满度值之比作为评价线性度（或非线性误差）的指标 4）迟滞：传感器在正（输入量增大）或（输入量减小）形成中输出输入曲线不重合成为迟滞。 5）重复性：重复性是用本方法在正常和正确操作情况下，由同一操作人员，在同一实验室内，使用同一仪器，并在短期内，对相同试样所作多个单次测试结果，在95％概率水平两个独立测试结果的最大差值 6）灵敏度：灵敏度指示器的相对于被测量变化的位移率，灵敏度是衡量物理仪器的一个标志，特别是电学仪器注重仪器灵敏度的提高。通过灵敏度的研究可加深对仪表的构造和原理的理解 7）灵敏度误差：天平灵敏度示值与约定真值之差 8）分辨力：分辨力是指传感器在规定测量范围内所能检测出被测输入量的最小变化值。 9）阈值：阈值是指能使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零点附近的分辨能力。 10）漂移：漂移是指在一定时间间隔内，传感器的输出存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。 11）稳定性：稳定性又称长期稳定性，即传感器在相当长时间内保持其原性能的能力。 2．什么是传感器的静特性、动特性？ 传感器的静特性是指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输入关系。 动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 3．不失真检测的条件是什么？ 传感器无失真检测条件是：幅频特性应当是常数（即水平直线）（如同a）；相频特性应该是线性关系（如图b）
各种温度传感器分类及其原理.
各种温度传感器分类及其原理
各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件，其种类最多，应用最广，发展最快。众所周知，日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化，在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1.热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体A和B 组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO,称为自由端(也称参考端或冷端，则回路中就有电流产生，如图2-1(a所示，即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。 与塞贝克有关的效应有两个：其一，当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向， 称为珀尔帖效应；其二，当有电流流过存在温度梯度的导体时，导体吸收或放出热量(取决 于电流相对于温度梯度的方向，称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T，T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同 的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。 温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势， 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关，而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。 无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势：热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时，在断开处a，b 之间便有一电动势差△ V，其极性和大小与回路中的热电势一致，如图 2-1(b所示。并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B 为负极。实验表明，当△ V很小时，△ V与厶T成正比关系。定义△ V对厶T 的微分热电势为热电势率，又称塞贝克系数。
温度传感器的常见分类 温度传感器应用大全
温度传感器的常见分类温度传感器应用大全 温度传感器在我们的日常生活中扮演着十分重要的角色，同时它也是使用范围最广，数量最多的传感器。关于它你了解多少呢？本文主要介绍的就是各种温度传感器的分类及其原理，温度传感器的应用电路。 温度传感器从17世纪温度传感器首次应用以来，依次诞生了接触式温度传感器，非接触式温度传感器，集成温度传感器，近年来在智能温度传感器在半导体技术，材料技术等新技术的支持下，温度传感器发展迅速，由于智能温度传感器的软件和硬件的合理配合既可以大大增强传感器的功能、提高传感器的精度，又可以使温度传感器的结构更为简单和紧凑，使用也更加方便。 1、热电偶传感器： 两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电势EAB(T，T0)是由接触电势和温差电势合成的，接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关，当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端，另一端温度为TO，称为自由端，则回路中就有电流产生，即回路中存在的电动势称为热电动势，这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。 2、热敏电阻传感器： 热敏电阻是敏感元件的一类，热敏电阻的电阻值会随着温度的变化而改变，与一般的固定电阻不同，属于可变电阻的一类，广泛应用于各种电子元器件中，不同于电阻温度计使用纯金属，在热敏电阻器中使用的材料通常是陶瓷或聚合物，正温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件，热敏电阻通常在有限的温度范围内实现较高的精度，通常是-90℃?130℃。 3、模拟温度传感器： HTG3515CH是一款电压输出型温度传感器，输出电流1～3.6V，精度为±3％RH，0～100％RH相对湿度范围，工作温度范围-40～110℃，5s响应时间，0±1％RH迟滞，是一个带
第二章电阻传感器第二讲气敏与湿敏传感器
教师授课方案（首页） 授课班级09D电气1、电气2 授课日期 课节 2 课堂类型讲授 课题第二章电阻式传感器第二讲第三节测温热传感器 第四节气敏与湿敏传感器 教学目的与要求【知识目标】1、理解测温热传感器的工作特性及应用、掌握测量转换电路2、理解气敏与湿敏电阻的工作特性与应用 【能力目标】提高并培养学生实际仪表接线技能及理论联系实际的能力。 【职业目标】通过学生二线、三线、四线接线培养学生爱岗敬业的情感目标。 重点难点重点：掌握测温热传感器的测量转换电路难点：三线制测量转换电路 教具教学辅助活动教具：铂热电阻、气敏、湿敏传感器实物、多媒体课件、习题册 教学辅助活动：提问、学生讨论 一节教学过程安排复习 1、电位器式传感器的测量原理、转换电路、 应用 2、应变片的工作原理及应变片特性 3、单臂半桥、双臂半桥、四臂全桥的输出电 压及优点 4、举例说明应变式电阻传感器的应用 5分钟讲课 1、测温热电阻原理、二线、三线、四线测量 转换电路的特点，重点掌握三线制仪表的特点 及应用 2、气敏电阻及湿敏电阻原理、测量转换电路 及应用。掌握选用不同类型气敏电阻的方法。 70分钟小结 1、小结见内页之后 2、利用10分钟时间与学生互动答疑 13分钟作业 习题册第二章温热、气敏、湿敏传感器 习题 2分钟 任课教师：叶睿2011年1月18日审查教师签字：年月日
教案附页
【复习提问】 上节课知识点： 1、电位器式传感器的测量原理、转换电路、应用 2、应变片的工作原理及应变片特性 3、单臂半桥、双臂半桥、四臂全桥的输出电压及优点 4、举例说明应变式电阻传感器的应用 第二节测温热传感器【新课导入】 测量温度的方法有很多：本课程主要学习热电阻以及热电偶测量温度，热电偶传感器将在第九章学习到，本次课学习测温热电阻传感器。 热电阻在工业上被广泛用来测量–200～+9600C范围内的温度。 热电阻分为金属热电阻和半导体热电阻。前者仍简称热电阻，后者的灵敏度比前者高十倍以上，又称为热敏电阻。 【本节内容设计】 通过测量温度的方法学习测温热传感器的工作特性、测量转换电路以及测温热传感器的应用。 【授课内容】 一、金属热电阻 1、测量原理 热电阻利用电阻随温度的升高而增大的特性。需要电阻温度系数大、线性好、性能稳定、测量温度范围宽、价格容易。目前工业常用铜热电阻–50～+1500C 、铂热电阻–200～+9600C。 正温度系数：温度升高，电阻增大。用PTC表示。 负温度系数：温度升高，电阻减小。用NTC表示。 测温热电阻利用正温度系数的电阻制成。 实验说明： 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484Ω。2、热电阻的主要技术性能指标比较： 表2-2 热电阻的主要技术性能 材料铂（WZP）铜（WZC） 使用温度范围/℃-200～+960 -50～+150 电阻率/（Ω?m?10-6）0.098～0.106 0.017 0～100℃间电阻 温度系数α（平均 值）/℃-1 0.00385 0.00428 化学稳定性 在氧化性介质中较稳 定，不能在还原性介质中 超过100℃易氧化
温度传感器常见故障的处理方法
温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。在实际使用上通常会和一些仪表配套使用，但也会出现很多故障现象。下面就让艾驰商城小编对温度传感器常见故障的处理方法来一一为大家做介绍吧。 第一，被测介质温度升高或者降低时变送器输出没有变化，这种情况大多是温度传感器密封的问题，可能是由于温度传感器没有密封好或者是在焊接的时候不小心将传感器焊了个小洞，这种情况一般需要更换传感器外壳才能解决。 第二，输出信号不稳定，这种原因是温度源本事的原因，温度源本事就是一个不稳定的温度，如果是仪表显示不稳定，那就是仪表的抗干扰能力不强的原因。 第三，变送器输出误差大，这种情况原因就比较多，可能是选用的温度传感器的电阻丝不对导致量程错误，也有可以能是传感器出厂的时候没有标定好。 温度传感器出现故障的情况很少见，只要出厂的时候进行仔细的检测，这些情况都是可以避免的，所以温度传感器在出厂的时候一地要进行检验，客户也可找传感器厂家索要出厂检测报告进行参考。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.360docs.net/doc/8d10231987.html,/
光纤传感器的主要应用领域
关于传感系统中光纤的应用有基本其实本站早就有探讨过。对于光纤的传输特性，在传感器技术中的要求与其在工业中应用中是不同的：邮政，电报等方面的应用中不希望的（如损耗），在传感技术中恰恰是可以利用的。在光纤传感技术中，为了获得所期望的灵敏度，可以将光纤“增敏”或者“去敏”，就是比如果只是采用通讯用普通光纤，那么光纤传感器性能将受到限制。根据传感技术的需虽选用新的材料、设计特殊结构的专用光纤是光纤传感技术发展的一个基础课题。 传感器的概念并不陌生，可以类似人的眼睛就是一种传感器。人步行时，要用眼睛观察道路状况，由大脑作出判断并控制着步行的方向和行动，这样才能保证安全行走。在人类有目的指向的行为中，关于目标的识别和判断都是必不可少的。在工程技术中控制和测量的关系也是如此：要实现准确的自动控制，必须从工程对象那里得到信息，在其基础上作出准确的判断。微型计算机的发展不仅带来了计测技术本身的高度发民同时也促进了高可靠快自动控制机器的发展与普及。无论是计测还是控制，其最重要的部分都是作为来自待测目标的信息入口的传感器。随着对于计测和控制方面的要求越来越民相应的实现各种目的传感器的研制开发都迅速展开。 至于光纤传感器，可以这样定义：一种用来检测光在光纤中传播时，因光纤的全部或部分环节所在环境（物理量或化学置或生物虽等）的变化带来的光传榆特性改变的装置。光纤传感器与传统的各类传感器相比，有独特的优点。光纤本身用作基本传感器，具有高灵敏度，抗电磁干扰，耐腐蚀、防爆及不干扰被测场等特点;光纤作为传感信号的传送系统，与传统的金属线路相比，具有抗电磁场相地球环流的干扰、可靠住高、安全及可长距离传送等优点;并且便于与计算机连接、与光纤传输系统组成遥测网络;加之光纤传感器结构简单、体积小、重量，因此光纤传感器有着广泛的应用潜力。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关传感器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城。https://www.360docs.net/doc/8d10231987.html,/
《传感器及其应用》第二章习题答案
第2.1章 思考题与习题 1、何为金属的电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？ 答：（1）当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化，这种现象称为金属的电阻应变效应。（2）应变片是利用金属的电阻应变效应，将金属丝绕成栅形，称为敏感栅。并将其粘贴在绝缘基片上制成。把金属丝绕成栅形相当于多段金属丝的串联是为增大应变片电阻，提高灵敏度， 2、什么是应变片的灵敏系数？它与电阻丝的灵敏系数有何不同？为什么？ 答：（1）应变片的灵敏系数是指应变片安装于试件表面，在其轴线方向的单向应力作用下，应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴向应变之比。 ε R R k /?= （2）实验表明，电阻应变片的灵敏系数恒小于电阻丝的灵敏系数其原因除了粘贴层传递变形失真外，还存在有恒向效应。 3、对于箔式应变片，为什么增加两端各电阻条的截面积便能减小横向灵敏度？ 答：对于箔式应变片，增加两端圆弧部分尺寸较栅丝尺寸大得多（圆弧部分截面积大），其电阻值较小，因而电阻变化量也较小。所以其横向灵敏度便减小。 4、用应变片测量时，为什么必须采用温度补偿措施？ 答：用应变片测量时，由于环境温度变化所引起的电阻变化与试件应变所造成的电阻变化几乎有相同的数量级，从而产生很大的测量误差，所以必须采用温度补偿措施。 5、一应变片的电阻 R=120Ω， k=2.05。用作应变为800μm/m 的传感元件。 ①求△R 和△R/R ；②若电源电压U=3V ，求初始平衡时惠斯登电桥的输出电压U 0。 已知：R=120Ω， k =2.05，ε=800μm/m ； 求：①△R=？，△R/R=？②U=3V 时，U 0=？ 解①： ∵ ε R R k /?= ∴ Ω =??==??=?==?-1968.012080005.21064.180005.2/3 R k R k R R εε 解②：初始时电桥平衡（等臂电桥） ∵ U R R U ???= 410 ∴ mV U R R U 23.131064.14 14130=???=???= - 6、在材料为钢的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变 片R 1和R 2，把这两应变片接入差动电桥（参看图2-9a ）。若钢的泊松系数μ=0.285，应变片的灵敏系数k =2，电桥电源电压U=2V ，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R 1的电阻变化值△R =0.48Ω,试求电桥的输出电压U 0。
各种温度传感器分类及其原理.
各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化, 在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1. 热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体 A 和 B 组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为 T ,称为工作端或热端,另一端温度为 TO ,称为自由端 (也称参考端或冷端,则回路中就有电流产生,如图 2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个:其一, 当有电流流过两个不同导体的连接处时, 此处便吸收或放出热量 (取决于电流的方向 , 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量 (取决于电流相对于温度梯度的方向 ,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势 EAB(T, T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势, 此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关, 而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势, 热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处 a , b 之间便有一电动势差△ V ,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图 2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由 A 流向 B 时, 称 A 为正极, B 为负极。实验表明,当△ V 很小时,△ V 与△ T 成正比关系。定义△ V 对△ T 的微分热电势为热电势率, 又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度差。 2. 热电偶的种类
温度传感器
温度传感器 一、简介 温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。 二、主要分类 1、接触式 接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。 温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测量范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差，常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究，测量120K以下温度的低温温度计得到了发展，如低温气体温度计、蒸气压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差热电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、精确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳少杰而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件，可用于测量1.6-300K范围内的温度。 2、非接触式 它的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。 最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度，则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微
第二章、温度传感器的智能化
第二章、温度传感器的智能化 ——工业过程与检测的温度测量电路 2．1 RＴD测量电路－0℃至４00℃温度范围的PTl0０传感器线性化测量电路 图2为只采用一个双通道运算放大器OPA23３5和7个电阻器便构建了具有线性化功能的低成本RＴD 测量电路。该电路的第一级负责在0℃至４００℃的温度范围内对PTｌ00传感器进行线性化处理,从而产生±０.0８℃的最大温度误差。Ｒ1用于确定RTD的初始激励电流。Ｒ3和Ｒ4负责设定线性化级的增益,以确保A１的输入处于其共模范围之内。Vo1将随着温度的升高而升高。Vｏ1的一小部分通过R2馈回输入端，用于线性化处理。应计算出合适的R１－R4 电阻器阻值,使得通过ＲTＤ的最大激励电流的电阻达1０0Ω,以避免由于自发热而导致测量误差。该电路的第二级负责失调和增益调节。这里，对Ｖｏ1的线性斜率重新进行调整,以便在0.５V至4.5V的输出范围内提供1０ｍＶ/℃的Ｖo２斜率。
２.２通过4-20ｍＡ电流环路对远程三线式RTD进行温度测量 图4为该电路采用4-20mA电流发送器XTR1１2来测量远程三线式RTD的温度的应用电路图(三线式是图4中ＲTD上下的1、2、3线)，这儿应用了4-2０mA电流发送器ＸTR112的电流环路功能。该器件提供了两个用于RＴＤ激励和线性电阻补偿的匹配电流源。内部线性化电路为RTD提供二阶校正，从而实现了４０:1的线性度提升。IＲ2是用于RTD的激励电流。ＩR1是流经Rｚ和ＲLＩＮE1,的补偿电流。通过选择与最低温度条件下的ＲＴD阻值相等的Rz阻值，XTＲ112的内部仪表放大器(1NA)将测量RT Ｄ电阻中与温度相关的阻值差量。采用RCM来提供附加压降,用于给XTRlｌ2的输入施加偏压,使其处于共模输入范围之内。0.01μF旁路电容器可最大限度地降低共模噪声。RＧ用于设定INA的增益。对于二阶线性化处理，INA输出电压的一小部分通过电阻器ＲLIN1和R LIN2进行反馈。该输出电压在内部被转换为电流,然后加至返回电流IRET,以产生Ｉｏ＝４mＡ＋ＶIN,4０/RG的输出电流。在电流环路侧，与信号相关的4-2０ｍA环路电流的大部分由晶体管Q1来传导。这把大多数功耗与XＴR112的内部精密电路隔离开来,从而保持了超群的准确度。
分布式光纤传感器系统测量原理
分布式光纤传感器系统测量原理 [摘要]: 光在光纤中传播，光与介质中光学声子、声学声子发生碰撞，会产生后向散射的光，这些后向散射的光的频率、强度均会发生改变。其改变量的大小与折射率等有关，而折射率等因素受光纤的应变、温度的影响。 [关键词]：光纤；光纤传感器；测量 中国分类号：TN6 文献标识码：A 文章编号：1002-6908(2007)0110021-01 1．BOTDR的分布式温度和应变测量 BOTDR的分布式应变测量原理，当入射光在光纤中传播时，入射光会与声波声子相互作用，产生布里渊散射。其散射光的传播方向与入射光的传播方向相反。当入射光的波长那布里渊散射的最大能量的频率与入射光的频率之差大约是11GHz。这个频移量就叫做布里渊频移。如果光纤沿径向发生了应变，那布里渊散射对应于应力的频移量，如图1所示： 为了测量分布式的应变，通过使用BOTDR技术，沿着光纤观测布里渊散射光的频谱，确定布里渊频移的大小，从而达到测量应力的目的。如图2所示。在光纤的一端脉冲光入射，同时在这端使用时间域的BOTDR接收布里渊后向散射光。因此，产生布里渊散射的位置与脉冲光发射的位置的距离Z可以由下列登时确定，在这个式中，时间T是发射脉冲光与接收的布里渊散射光的时间差。 为了能获得布里渊散射光的频谱，我们重复上面所做的步骤，我们缓慢的改变入射光的频谱宽度。在布里渊散射光的不同频率段，我们能获得大量的分布式能量。如图2所示。所以，我们能够从获得的布里渊散射光的波形，知道在光纤中任何位置，那散射光的频谱。所以，我们固定频谱到那些Lorentzian弯曲和使用能量峰值的频谱。通过相应弯曲位置的应力。 应变与布里渊频率的改变量的各自联系。在实际的测量中，测量之前，（1）中的系数和布里渊频移可以在无应变时测量出来。然后，频移转换成应变。 注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
常用温度传感器的对比分析及选择
常用温度传感器的对比分析及选择 大致的要点： 1．温度传感器概述：应用领域，重要性； 2．四种主要的温度传感器类型的横向比较 3．热电偶传感器 4．热电阻传感器 5．热敏电阻传感器 6．集成电路温度传感器以及典型产品举例 7．温度传感器的正确选择及应用 在各种各样的测量技术中，温度的测量可能是最为常见的一种，因为任何的应用领域，掌握温度的确切数值，了解温度与实际状态之间的差异等，都具有极为重要的意义。就以测量为例，在力的测量，压力，流量，位置及电平高低等测量的过程中，为了提高测量精度，通常都会要求对温度进行监视，如压力或力的测量，往往是使用惠斯登电阻电桥，但组成电桥的电阻随温度变化引起的误差，往往会大大超过待测力引起的电阻值变化，如不对温度进行监控并据此校正测量结果，则测量完全不可能进行或者毫无效果。其他参数测量也有类似问题，可以说，各种的物理量都是温度的函数，要得到精确的测定结果，必须针对温度的变化，作出精确的校正。本文就是帮助读者针对特定的用途，选择最为合适的温度传感器，并进行精确的温度测量。 工业上常用的温度传感器有四类：即热电偶、热电阻RTD、热敏电阻及集成电路温度传感器；每一类温度传感器有自己独特的温度测量范围，有自己适用的温度环境；没有一种温度传感器可以通用于所有的用途：热电偶的可测温度范围最宽，而热电阻的测量线性度最优，热敏电阻的测量精度最高。表1是四类传感器的各自独特的性能特性及相互比较。表2是四类传感器的典型应用领域。
热电偶--通用而经济 热电偶由二根不同的金属线材，将它们一端焊接在一起构成，如图1所示；参考端温度（也称冷补偿端）用来消除铁-铜相联及康铜-铜联接端所贡献的误差；而两种不同金属的焊接端放置于需要测量温度的目标上。 两种材料这样联接后会在未焊接的一端产生一个电压，电压数值是所有联接端温度的函数，热电偶无需电压或电流激励。实际应用时，如果试图提供电压或电流激励反而会将误差引进系统。 鉴于热电偶的电压产生于两种不同线材的开路端，其与外界的接口似乎可通过直接测量两导线之间的电压实现；如果热电偶的的两端头不是联接至另外金属，通常是铜，那末事情真会简单至此。 但热电偶需与另外一种金属联接这一事实，实际上又建立了新的一对热电偶，在系统中引入了极大的误差，消除此误差的唯一办法是检测参考端的温度（参见图1），以硬件或硬件-软件相结合的方式将这一联接所贡献的误差减掉，纯硬件消除技术由于线性化校正的因素，比软件-硬件相结合技术受限制更大。一般情况下，参考端温度的精确检测用热电阻RTD，热敏电阻或是集成电路温度传感器进行。原则上说，热电偶可由任意的两种不同金属构建而成，但在实践中，构成热电偶的两种金属组合已经标准化，因为标准组合的线性度及所产生的电压与温度的关系更趋理想。 表3与图2是常用的热电偶E,J,T,K,N,S,B R的特性。
温度传感器工作原理与类型
温度传感器工作原理与类型 前言:温度传感器热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。 一、温度传感器热电偶的应用原理 温度传感器热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是： ①测量精度高。因温度传感器热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。 ②测量范围广。常用的温度传感器热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊温度传感器热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬)，最高可达+2800℃(如钨-铼)。 ③构造简单，使用方便。温度传感器热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。 1．温度传感器热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。温度传感器热电偶就是利用这一效应来工作的。 2．温度传感器热电偶的种类及结构形成 (1)温度传感器热电偶的种类 常用温度传感器热电偶可分为标准温度传感器热电偶和非标准温度传感器热电偶两大类。所谓标准温度传感器热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的温度传感器热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化温度传感器热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化温度传感器热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化温度传感器热电偶我国从1988年1月1日起，温度传感器热电偶
各种温度传感器分类及其原理.
各种温度传感器分类及其原理.
各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日 常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化, 在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1. 热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体A 和B 组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为T ,称为工作端或热端,另一端温度为TO ,称为自由端(也称参考端或冷端,则回路中就有电流产生,如图2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个:其一, 当有电流流过两个不同导体的连接处时, 此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向, 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量(取决于电流相对于温度梯度的方向,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T, T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势, 此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关, 而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势, 热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处a , b 之间便有一电动势差△V ,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由A 流向B 时, 称A 为正极, B 为负极。实验表明,当△V 很小时,△V 与△T 成正比关系。定义△V 对△T
常用温度传感器比较(2)
常用温度传感器比较 一.接触式温度传感器 1. 热电偶： （1）测温原理： 两种不同成分的导体（称为热电偶丝或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电动势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测 量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表连接，显示出热电偶所产生的热电动势，通过查询热电偶分度表，即可得到被测介质温度。 （2）测温范围： 常用的热电偶从-50~+1600C均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到- 269C（如金铁镍铬），最高可达+28000（如钨-铼）。 （3）常用热电偶型号： （4）实例： T型热电偶，测温范围-40~350C，详细信息见T型热电偶实例。 2. 热电阻： （1）测温原理： 热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化 而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。 目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。 金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即： R=R o [1+ a（t-t 0）] 式中，R为温度t时的阻值；R o为温度t o （通常10=00 ）时对应电阻值；a为温度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为： R =Ae B/t 式中R为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。 （2）测温范围：
金属热电阻一般适用于-200~5000范围内的温度测量，其特点是测量准确、 稳定性好、性能可靠。 半导体热敏电阻测温范围只有-50~300C左右，且互换性较差，非线性严重，但温度系数更大，常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上) 。 (3)常用热电阻： 目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻变化率越小；铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度线数大，适用于无腐蚀介质，超过150C 易被氧化。 中国最常用的有R°=10Q、R°=100Q和R°=1000Q等几种，它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000;铜电阻有R o=50Q和R o=100Q两种，它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。 (4)实例： Pt100为正温度系数热敏电阻传感器，测量范围-200 C ~850C，允许温度偏差值0.15+0.002|t| ，最小置入深度200mm最大允许电流5mA详细信息见Pt100 实例。 3. 集成温度传感器： <1>模拟式温度传感器： (1)原理： 将驱动电路、信号处理电路以及必要的逻辑控制电路集成在单片IC上，具 有实际尺寸小、使用方便、灵敏度高、线性度好、响应速度快等优点。 (2)常见模拟式温度传感器： 电压输出型： LM3911、LM335 LM45 AD22103 电流输出型： AD590。 (3)实例： LM135\235\335系列是美国国家半导体公司(NS)生产的一种高精度易校正的集成温度传感器，是电压输出型温度传感器，工作特性类似于齐纳稳压管。该系列器件灵敏度为10mV/K，具有小于1Q的动态阻抗，工作电流范围从400^A 到5mA，精度为1C，LM135的温度范围为-55 C?+150C，LM235的温度范围为-40 C ?+125C，LM335 为-40C ~+100°C。封装形式有TO-46、TO-92、SO-8。该器件广泛应用于温度测量、温差测量以及温度补偿系统中。详细信息见 LM135，235，335.pdf。 AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器，供电电压范围为3~30V,可以承受44V正向电压和20V反向电压，测温范围为-55 C?+150C，输出电流为223卩 A~423卩A,输出电流变化1卩A相当于温度变化1 C，最大非线性误差为土03C,响应时间仅为20卩s，重复性误差低至土0.05C,功耗约为2mW, 输出电流信号的传输距离可达到1km以上，作为一种高阻电流源，最高可达 20血，所以它不必考虑选择开关或CMO多路转换器所引入的附加电阻造成的误差,适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。详细信息见AD590.pdf。 <2>数字式温度传感器： (1)原理： 将敏感元件、A/D转换单元、存储器等集成在一个芯片上，直接输出反应被测温度的
嵌入式课程设计温度传感器-课程设计 (2)
嵌入式系统原理与应用 课程设计 —温度传感器设计与应用 班级：光信息121802班 姓名: ***** 学号：2012180102## 指导教师：邱*** 日期：2015.7.13
课程设计任务书 班级: ************ 姓名： **** 设计周数: 1 学分: 1 指导教师: 邱选兵 设计题目: 温度传感器的设计与应用 设计目的及要求: 目的： 1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。 2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊 接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。 3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能 够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。 4.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的 电子器件图书。 5.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字 万用表。 6.各种外围器件和传感器的应用； 7.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。 要求： 1.根据题目进行调研，确定实施方案，购买元件，并绘制原理图，焊接电路板， 调试程序； 2.焊接和写stm32程序及调试，提交课程设计系统（包括硬件和软件）；. 3.完成课程设计报告 设计内容和方法: 掌握pt100的基本特点和原理并利用pt100来设计一个温度传感器，来实现对实时温度的测量。 方法：设计好电路图，再用电烙铁将实物焊接到实验电路板上，通过串口输出显示相应的温度。
目录 第一章绪论 (4) 第二章硬件部分 (5) 第三章软件部分 (8) 第四章总结 (11) 参考文献 (12) 附录 (13) 附录1原理图 (13) 附录2实物图 (14)
光纤传感器的原理及表现
光纤传感器的原理及表现 光纤传感器(Fiber Optical Sensor)是20世纪70年代中期发展起来的一种基于光导纤维的新型传感器。它是光纤和光通信技术迅速发展的产物，它与以电为基础的传感器有本质区别。光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。因此，它同时具有光纤及光学测量的特点。 由于光纤传感器具有不受电磁场干扰、传输信号安全、可实现非接触测量，而且具有高灵敏度、高精度、高速度、高密度、适应各种恶劣环境下使用以及非破坏性和使用简便等等一些优点。无论是在电量 (电流、电压、磁场)的测量，还是在非电物理量 (位移、温度、压力、速度、加速度、液位、流量等)的测量方面，都取得了惊人的进展。 光纤传感器分为物性型 (或称功能型)与结构型 (或称非功能型)两类。 1. 工作原理 a.物性型光纤传感器原理 物性型光纤传感器是利用光纤对环境变化的敏感性，将输入物理量变换为调制的光信号。其工作原理基于光纤的光调制效应，即光纤在外界环境因素，如温度、压力、电场、磁场等等改变时，其传光特性，如相位与光强，会发生变化的现象。因此，如果能测出通过光纤的光相位、光强变化，就可以知道被测物理量的变化。这类传感器又被称为敏感元件型或功能型光纤传感器。 b.结构型光纤传感器原理 结构型光纤传感器是由光检测元件与光纤传输回路及测量电路所组成的测量系统。其中光纤仅作为光的传播媒质，所以又称为传光型或非功能型光纤传感器。 光纤传感器的工作原理是，光纤中传输的光在外界因素的作用下，其光学特性(光强、相位、频率、偏振态、模场形态等)随之发生变化，利用各种手段对这些特性进行检测，通过复杂的运算和分析，最终实现对外部因素的定性和定量地分析。 目前，世界各国都在大力进行光纤传感技术的研发和应用。在光纤传感安防应用领域，国外和国内许多公司都研制出了各种类型和各种功能的光纤探测器，其中表现在管道安全监控系统和骨干光缆安全监控系统两个方面。 a.管道安全监控系统