非电量的电测量
非电量电测知识点总结
非电量电测知识点总结1. 非电量电测的基本概念非电量电测是以非电参数（温度、压力、位移、速度、流量等）对电信号（电流、电压）进行检测、测量、分析和处理的技术。
通过传感器将非电量转换为电信号，然后再通过电路将电信号进行采集、处理和显示。
非电量电测技术的重点是非电参数与电信号之间的转换与传输。
2. 非电量电测的传感器非电量电测的传感器是将非电参数转换为电信号的装置，它是非电量电测的关键部件。
常见的非电量传感器有温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、流量传感器等。
传感器的选择应根据被测量的非电参数性质和测量要求来确定。
传感器的性能参数包括灵敏度、量程、准确度、稳定性、线性度、响应时间等。
3. 非电量电测的信号调理非电量传感器输出的信号通常是微弱的电压信号，需要经过信号调理电路进行放大、滤波、线性化等处理，以便适应后续的信号处理和显示系统的要求。
常见的信号调理电路有放大电路、滤波电路、线性化电路、补偿电路等。
4. 非电量电测的数据采集非电量电测中常用的数据采集技术包括模数转换（A/D转换）、通信接口（串口、并口、USB接口）、存储器、微处理器等。
模数转换技术是将模拟信号转换为数字信号的技术，常见的模数转换芯片有AD转换器、DA转换器等。
数据采集系统可以将非电量信号转换为数字信号，并用数字方式进行存储和处理，方便后续的数据分析和显示。
5. 非电量电测的数据处理非电量电测的数据处理是通过软件对采集到的数据进行处理和分析，以实现对被测量参数的监测和控制。
数据处理的方法包括数字滤波、数据分析、图像显示、曲线对比、报警控制等。
常用的数据处理软件有Labview、Matlab、C语言等。
6. 非电量电测的应用领域非电量电测技术已广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗仪器、航空航天、军事装备、汽车电子、生物医学工程等领域。
例如，在工业自动化中，非电量电测技术可以实现对生产过程中的各种工艺参数（温度、压力、流量、液位等）的准确测量与控制，提高生产效率并减少资源浪费。
非电量电测
2. 温差电势：单一导体的两端温度不同产生电势。
U ,
T
T0 Adt
T
T0 Bdt
T
T0 ( A B )dt
总电势等于接触电势+温差电势
σA,σB：两种导体的 汤姆逊系数
E
U
U
,
k e
(T
T0 ) ln
nA nB
T
T0 ( A B )dt
f (T ) F(T0 ) F(T )
热电偶示意图
➢ 热电偶条件：两种材料、有温差（热端T和冷端T0 ） ➢ 常用的热电偶有：铜—康铜、镍铬—铬、铂铑—铂等 ➢ 热电偶测量温度范围宽、电势低、输出非线性
热电势
热电势来源于两类电势： 1. 接触电势：结点处因自由电子密度不同而产生的电势差.
U
k e
(T
T0 ) ln
nA nB
K：为玻耳兹曼常数，e：电子当量， nA ，nB：金属A和B的自由电子密度
UJ36 电位差计使用
因温差电动势较低，在实验中用电位差计测量
测量方法
1. 将热电偶的电压端接到电位差计的“未知”端。注意极性 2. 三个调零：
机械调零：将K调到X1档，调节调零旋钮，使检流计指“0” 电流调零：功能开关K1调至“标准”，调节“电流调节”旋
钮，使检流计指“0” 电势调零：将K1拨至“未知”，调节读数盘，使检流计指
炉温测定记录：列出标准测温仪和 铜电阻温度计的测量结果，进行分 析讨论。铜电阻温度计最小分度为 5℃。
2. 热电偶标定 ： 列表记录标定数据。 以温度t为横坐标，电势E为纵坐标做E-t图即标定曲线.
注意事项
1. 注意电阻温度计接线和电源正负 2. 热电偶不要乱拔 3. 使用NKJ智能温控辐射式加热器进行标定时，仔细阅读说
第九章非电量的电气测量
• 我国规定工业用铂热电阻有R0＝10Ω和R0 ＝100Ω两种，并将电阻值Rt与温度t的相 应关系统一列成表格，称其为铂电阻分 度表，分度号分别用Pt10和Pt100表示。
• 在实际测量中，只要测得热电阻的阻值 Rt，便能从分度表上查出对应的温度值。
热电阻传感器结构
热电阻传感器结构
感温体结构
二、热电偶及应用
• 电源的作用是供给转换能量。应注意， 有的传感器并不需要外加电源就能工作， 例如压电晶体等。
思考与练习
• 测量非电量时为什么要先将它转换成电 量后才能测量？
• 传感器一般由哪几部分组成？在热电偶 传感器中，这几部分分别是什么？
• 实际中传感器的分类方法有哪两种？
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第二节
转速的测量
一、离心式转速表
• 可以测量微小信号，并将转换的电信号进行远 距离传输，便于远距离操作和控制；
• 反应速度快，可以测量非电量的瞬时值及变化 过程。
• 输出的电信号易于与计算机连接，便于实现实 时测量。
• 传感器的作用是将被测的非电物理 量转换成与其有一定关系的电信号， 它获得的信号正确与否，直接关系 到整个测量系统的精度。
热电阻的温度特性
• 铂电阻的阻值与温度之间的关系接近于线性， 当温度t在－200～0℃的范围内时，其关系式为
Rt R0 1 At Bt 2 Ct3(t 100 )
• t在0～850℃的温度范围内时，其关系式为 Rt R0 (1 At Bt 2 )
• 上式中的Rt是t℃时的铂电阻值；R0是0℃时的 铂电阻值；A、B和C为常数。
二、非电量测量系统的组成
• 传感器——能感受规定的被测量并按照一定的 规律转换成可用输出信号的器件或装置。
电工知识一 非电量的电测法
电阻温度计中的热电阻传感器是绕在云母、石 英或塑料骨架上的金属电阻丝。 金属电阻丝的电阻随温度变化的关系为 Rt =R0 ( 1 + At + Bt2 )
tº C时的 电阻值 0º C时的 电阻值 A 和 B为金属丝电阻 在工作温度范围内的电 阻温度系数的平均值。
对铜丝：A= 410-3(1/º C)，B= 0； 铂丝：A=3.9810-3(1/º C)，B= –5.84 103(1/º C)² 。
非电量的电测法
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非电量的电测法
非电量的电测法就是将各种非电量（如温度、压力、 速度、位移、应变、流量、液位等）变换为电量，而后进 行测量的方法。
非电量的电测仪器，主要由下列几个主要部分组成 传感器 测量电路 测录装置 (1) 传感器：将被测非电量变换为与其成一定比例 关系的电量。 (2) 测量电路：将传感器输出的电信号进行处理， 使之适合于显示、记录及和微型计算机的联接。 (3) 测录装置：各种电工测量仪表、示波器、自动 记录仪、数据处理器及控制电机等。
r
L2
铁心 衔铁
2. 工作原理 衔铁处于中间位置， 线圈 电桥平衡，输出电压 0 U 0 当衔铁偏离中间位置上 下移动时，电桥不平衡， 输出电压的大小与衔铁位 移的大小成正比，其相位 与衔铁移动的方向有关。 电感传感器常用来测 量压力、位移、液位、 表面光洁度等。
–
+
U –0
标 准 电 阻
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炉温高于给定值时，U2 >U1，差值电压U0。 U经放大后其输出的电压U 加在直流伺服电动 机的电枢两端。 电动机通过减速器带动调压器手柄，改变调压 器的输出电压，使加热电流减小，炉温下降。使 电路重新平衡（ U=0），即炉温保持给定值。
第2章 非电量电测原理 工程测试技术
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测试系统的基本组成
反馈、控制环节 反馈、
• 反馈控制环节主要应用于闭环控制系 统中的测试系统。 统中的测试系统。
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再通过测试电路测量此电量，用所测电量来确定被测非电物理量的值
二
测试系统的基本组成
1 测试系统框图
测试系统是指由相关的器件、仪器和测试 测试系统是指由相关的器件、 装置有机组合而成的具有获取某种信息之 功能的整体。 功能的整体。3ຫໍສະໝຸດ 测试系统框图传 感 器
信 号 调 理 器
反馈、 反馈、控制 激励 信 号 采 集 存 储 记 录 器
基本放大器
信号的转换，多数是电信号 信号的转换， 之间的转换。如幅值放大、 之间的转换。如幅值放大、 将阻抗的变化转换成电压的 变化或频率的变化、滤波等 变化或频率的变化、滤波等。
信号的调制与解调
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测试系统的基本组成
数据采集存储记录器 信号采集存储记录环节（A/D、数据记录器） 信号采集存储记录环节（A/D、数据记录器） 将来自调理器的信号显示或存贮， 将来自调理器的信号显示或存贮，已备数据分 析用，用于信号处理后的显示记录。 析用，用于信号处理后的显示记录。
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测试系统的基本组成
信号处理器
信号处理环节对来自信号调理环节的 信号进行各种运算和分析。 信号进行各种运算和分析。
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测试系统的基本组成
激励装置
被测对象的有些信息可在被测对象处于自然状态时所表现 出的物理量中显现出来， 出的物理量中显现出来，而有些信息却无法显现或显现不 明显，此时需要通过激励装置作用于被测对象， 明显，此时需要通过激励装置作用于被测对象，使之产生 出要获取的信息载于其中的一种新的信号。 出要获取的信息载于其中的一种新的信号。
4常见非电量检测
在沿着偏心方向上，条纹近似地平行于栅线，称纵向莫尔条纹 其他位置上上，称为斜向莫尔条纹
(b) 切向光栅 --- 环形莫尔条纹
光栅：两块，切向刻线，切向相同，栅距角相同， 基圆半径不同，栅线面相对同心叠合， 条纹：是以光栅中心为圆心的同心圆簇， 宽度也不是定值，随位置不同而不同。 特点：具有全光栅平均效应，用于高精度角度测量和分度。 (c) 环形光栅 --- 辐射形莫尔条纹 光栅：两块完全相同，环形刻线，偏心叠合， 条纹：近似直线并成辐射方向，称为辐射形莫尔条纹。
nz f 60
r 1齿 （s ）
60 齿 （
r
min ）
一、测频法 测定在预定的标准时间内进入计数器的待测信号脉冲的个数从 而得到转速。 · （首先）将频率为 f 的电脉冲放大整形，传输到主门的输入端 ·由晶体（石英）振荡器产生标准频率 f 信号，经时基分频器产 生可调波宽的低频方波信号（即标准时基 t （0.1s,1s,10s 等）
非接触式测温具有不改变被测物体的温度分布，热惯性小， 测温上限可设计得很高，便于测量运动物体的温度和快速 变化的温度等优点。
接触式与非接触式测温特点比较
方 式 测量 条件 接 触 式 感温元件要与被测对象良好接触；感温元件 的加入几乎不改变对象的温度；被测温度不 超过感温元件能承受的上限温度;被测对象不 对感温元件产生腐蚀 特别适合1200℃以下、热容大、无腐蚀性 对象的连续在线测温，对高于l 300℃以上 的温度测量较困难 工业用表通常为1.0、0.5、0.2及0.1级， 实验室用表可达0.01级 慢，通常为几十秒到几分钟 非 接 触 式 需准确知道被测对象表面发射率；被测对 象的辐射能充分照射到检测元件上
(6) 流量检测
一. 流量的概念 流体在单位时间内流经某一有效截面的体积或质量，前 者称体积流量（m3/s)，后者称质量流量(kg/s)。
电磁测量第15章 非电量测量
由 dR K dl 知，电阻丝的应变与电阻的相对变化具有
线性关系。R
l
系数K由统一的标准进行实验测定。
dR
K0
R
x
x 为轴向应变。K0为电阻丝应变片的灵敏度系数。
3. 电阻应变仪 电阻应变仪是与应变片配用的测量仪器。
将应变片接入电桥线 路中，电阻的相对变化即 可转换为电压的相对变化。
RW
x x0
2
x x0
3
...
S
y0 x0
1
x x0
x x0
2
x x0
3
...
为减小灵敏度的非线性，常采用差动形式
y
y
y0 x0
x 1
S
r
由材料力学， dr dl
r
l
dR
d
1 2 dl
l
d
1
2
dl
R
l dl
l
l d
K 1 2 称为金属丝应变灵敏度系数。
dl
对于金属材料，d 相对较小，其灵敏度主要取决于1+2项。
非电量电测技术：用电测技术的方法测量非电的物理量。
二、非电量电测技术的主要特点
1. 应用了已较为成熟和完善的电磁测量技术、理论和方法。 因此，非电量电测技术的关键是研究如何将非电量变换为 电磁量的技术——传感器技术。
非电量的电测法
非电量的电测法非电量的电测法就是将各种非电量（如温度、压力、速度、位移、应变、流量、液位等）变换为电量，而后进行测量的方法。
非电量的电测仪器，主要由下列几个主要部分组成:(1) 传感器：将被测非电量变换为与其成肯定比例关系的电量。
(2) 测量电路：将传感器输出的电信号进行处理，使之适合于显示、记录及和微型计算机的联接。
(3) 测录装置：各种电工测量仪表、示波器、自动记录仪、数据处理器及掌握电机等。
一、应变电阻传感器1. 金属电阻丝应变片电阻丝由直径为0.02~0.04mm 的康铜或镍铬合金绕成。
2. 工作原理试件发生的应变通过胶层和纸片传给电阻丝，将电阻丝拉长或缩短，从而转变了它的电阻。
就将机械应变变换为电阻的变化。
二、电感传感器电感传感器能将非电量的变化变换为线圈电感的变化，再由测量电路转换为电压或电流信号。
1. 差动电感传感器两只线圈完全相同，且上下对称排列。
当衔铁在中间位置时，两线圈的电感相同，当衔铁受非电量的作用上下移动时，两个线圈的电感一增一减，发生变化，此即为差动。
2. 工作原理三、电容传感器电容传感器能将非电量的变化变换为电容器电容的变化。
1. 平板电容传感器可见，只要转变e ，S ，d 三者之一，都可使电容转变。
将上极板固定，下极板与被测物体相接触，当运动物体上、下位移（转变d ）或左、右位移（转变S ）时，将引起电容的转变。
2. 工作原理四、热电传感器热电传感器能将温度的变化变换为电动势或电阻的变化。
1. 热电偶热电偶由两根不同的金属丝或合金丝组成。
假如在两根金属丝相联的一端加热，则产生热电动势E t2. 热电阻热电阻传感器将温度的变化转换为电阻的变化。
电阻温度计中的热电阻传感器是绕在云母、石英或塑料骨架上的金属电阻丝。
金属电阻丝的电阻随温度变化的关系为对铜丝：A = 4 ＊10 -3 (1/ oC) ，B = 0 ；铂丝：A =3.98 ＊10 -3 (1/ oC) ，B = –5.84 ＊10 -3 (1/ oC)2 。
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非电量的电测量
用传感技术和电磁方法对电量以外的各种量，进行的测量。
测量范围宽，测量速度快和适用频率范围宽，测量准确度高，可实现远距离测量，便于应用微机系统对信号进行各种运算和处理，实现多点巡回检测、控制、智能化测量等。
利用传感技术和电磁方法对电量以外的各种量，如机械量、热工量、化工量、声学量、光学量、放射性量以及与生物医学有关的量等进行的测量。
测量仪器由传感器、测量电路和输出装置三部分组成。
传感器是一种变换器，它利用物质的物理、化学及生物等的效应、反应或机理，将各种非电信息直接或间接转换为具有一定量值关系的电学量，如电压、电流、电荷、电阻、电容、电感、相位和频率等。
表中列出了各种非电量和常用的由其转换成的电学量（相应格内画符号○）。
测量电路对传感器输出的电信号进行加工和处理，如放大、衰减、补偿、线性化、滤波、调制和解调、运算、数字化等。
输出装置用于显示、记录或存储被测非电量的数据和信息，常用指针或数字显示器、屏幕显示器、波形记录仪、打印机、磁带机等。
非电量的电测量。