《传感器原理设计与应用》重点总结

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传感器原理与应用复习要点

传感器原理与应用复习要点

传感器原理与应用复习要点传感器是一种将非电学量转换为电学信号的装置,广泛应用于各个领域。

其原理可以分为物理效应、化学效应和生物效应三类。

下面是传感器原理与应用的复习要点:1.物理效应传感器:-热敏电阻:利用物质的电阻随温度变化的特性,常用于温度测量。

-压电传感器:利用压电材料电荷随机梯度变化的特性,可用于压力、力和加速度的测量。

-光电传感器:利用光的吸收、散射或发射等特性,常用于光强度、颜色和距离的测量。

-磁敏电阻:利用材料的磁阻随磁场变化的特性,可用于磁场的测量。

2.化学效应传感器:-pH传感器:利用溶液中氢离子浓度对电位的影响,用于测量酸碱度。

-气体传感器:利用气体与特定材料发生化学反应,测量气体浓度或类型。

-电化学传感器:利用电化学反应产生的电位差,测量氧气、氢气等的浓度。

3.生物效应传感器:-生物传感器:利用生物体与特定物质相互作用的特性,测量生物学参数,如酶、抗原和抗体等。

-DNA传感器:利用DNA序列的特定识别反应,用于检测和识别DNA的序列。

传感器的应用:1.工业自动化:传感器可用于测量温度、压力、流量、液位等工业参数,实现工业自动化控制。

2.环境监测:用于监测大气污染物质、水质、土壤质量等环境参数。

3.医疗保健:用于测量心率、体温、血压等生物参数,实现远程医疗监护。

4.智能家居:用于检测温度、湿度、光线等,实现智能调控家居环境。

5.汽车工业:应用于测量车速、转向角度、发动机参数,提升安全性和性能。

6.农业领域:用于监测土壤水分、光照强度、气温等农作物生长参数,实现精确农业。

总结起来,传感器的原理涉及物理、化学和生物效应,应用广泛,包括工业自动化、环境监测、医疗保健、智能家居、汽车工业和农业等领域。

对传感器的深入理解和应用有助于提升各个领域的技术水平和生活质量。

传感器原理与应用第二版课后答案

传感器原理与应用第二版课后答案

传感器原理与应用第二版课后答案1. 传感器原理与应用概述。

传感器是一种能够感知、检测并转换物理量或化学量等非电信号到电信号的装置,它是现代自动化领域中不可或缺的重要组成部分。

传感器的原理与应用涉及到物理学、化学、电子学等多个学科领域,对于各种自动化系统的测量、控制和监测起着至关重要的作用。

2. 传感器的分类及工作原理。

传感器根据其测量原理和测量对象的不同可以分为多种类型,比如光电传感器、温度传感器、压力传感器、湿度传感器等。

不同类型的传感器有着各自独特的工作原理,比如光电传感器是利用光电效应实现光信号到电信号的转换,而温度传感器则是通过测量物体的热量来获取温度信息。

3. 传感器在工业控制中的应用。

传感器在工业控制中有着广泛的应用,比如在自动化生产线上,各种传感器可以用来检测产品的尺寸、形状、颜色等信息,从而实现自动化的生产控制。

此外,传感器还可以用于监测工业设备的运行状态,实现设备的远程监控和故障诊断。

4. 传感器在智能家居中的应用。

随着智能家居的发展,各种传感器也开始在家居领域得到广泛应用。

比如温湿度传感器可以用来监测室内的温度和湿度,光敏传感器可以用来实现智能照明控制,人体红外传感器可以用来实现智能安防监控等。

5. 传感器的未来发展趋势。

随着物联网、人工智能等新技术的发展,传感器也将迎来新的发展机遇。

未来的传感器将更加智能化、多功能化,能够实现更加精准的测量和控制,同时还将更加节能环保,更加适应多样化的应用场景。

6. 结语。

传感器作为现代自动化系统中的重要组成部分,其原理与应用对于各种领域的发展都具有重要意义。

我们需要不断学习和掌握传感器的相关知识,不断创新和完善传感器技术,以推动传感器行业的发展,为人类社会的进步做出贡献。

传感器原理设计与应用

传感器原理设计与应用

传感器原理设计与应用传感器是一种将物理量转换为电信号的装置,广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗诊断、交通运输等领域。

其原理设计和应用具有多样性和广泛性。

本文将介绍一些常见传感器的原理设计与应用。

一、压力传感器压力传感器是测量物体受到的压力大小的装置。

其原理设计通常基于弹性元件的变形和压电效应。

1. 原理设计:压力传感器通常有膜片式和应变式两种设计。

膜片式压力传感器通过感应膜片的微小变形来测量压力,常用于液体和气体的压力测量。

而应变式压力传感器则通过应变片受到压力后的变形来测量压力,常用于强大而复杂的压力测量。

2. 应用:压力传感器广泛应用于工业自动化、汽车工业、机械制造、医疗设备等领域。

例如,汽车中的轮胎压力监测系统、流程控制中的压力监测、血压计等都使用了压力传感器。

二、温度传感器温度传感器是测量物体温度的装置。

其原理设计通常基于热敏效应和半导体材料的温度特性。

1. 原理设计:常见的温度传感器包括热电偶、热敏电阻和半导体温度传感器。

热电偶基于两种不同金属的热电效应来测量温度,热敏电阻则是利用材料电阻随温度变化的特性来测量温度,半导体温度传感器则是利用半导体材料的温度特性。

2. 应用:温度传感器广泛应用于空调系统、电子设备、食品加工、医疗诊断等领域。

例如,空调系统中的温度控制、电子设备中的温度监测、热流体系统中的温度测量都需要使用温度传感器。

三、光传感器光传感器是测量光信号强度和光谱的装置。

其原理设计通常基于光敏材料的光电转换效应和光学原理。

1. 原理设计:光传感器主要有光敏电阻、光电二极管和光导纤维传感器等。

光敏电阻利用光敏材料的电阻特性随光照强度变化来测量光信号强度,光电二极管则是利用半导体材料的光电转换效应来测量光信号强度,光导纤维传感器则是利用光线在光导纤维中传播的特性来测量光信号强度和光谱。

2. 应用:光传感器广泛应用于光通信、图像识别、安全监控、医学成像等领域。

例如,光通信系统中的光信号检测、图像识别设备中的光信号采集、医学成像设备中的光谱分析等都需要使用光传感器。

传感器原理及应用教程专用学习教案

传感器原理及应用教程专用学习教案

传感器原理及应用教程专用学习教案一、教学内容本教案基于《传感器原理及应用》教材第3章“电阻式传感器”和第6章“光电传感器”,详细内容包括:1. 电阻式传感器的原理、类型及应用;2. 光电传感器的原理、类型、特性及应用实例。

二、教学目标1. 理解并掌握电阻式传感器和光电传感器的工作原理;2. 学习并了解不同类型的电阻式传感器和光电传感器的特点及应用;3. 培养学生的动手操作能力,学会使用传感器进行数据采集。

三、教学难点与重点1. 教学难点:传感器工作原理的理解,传感器类型及应用的选择;2. 教学重点:电阻式传感器和光电传感器的原理及其在实际应用中的使用。

四、教具与学具准备1. 教具:PPT课件、实验设备(电阻式传感器、光电传感器、数据采集卡等);2. 学具:笔记本、实验报告、传感器模块。

五、教学过程1. 引入实践情景:介绍传感器在生活中的应用,如智能家居、工业生产等;2. 理论讲解:a. 电阻式传感器原理、类型及应用;b. 光电传感器原理、类型、特性及应用实例;3. 例题讲解:讲解传感器在实际应用中的计算和数据处理;4. 随堂练习:让学生针对所学内容进行计算和分析;5. 实验操作:a. 安装并调试电阻式传感器和光电传感器;b. 使用数据采集卡进行数据采集;c. 数据处理和分析;六、板书设计1. 电阻式传感器原理、类型及应用;2. 光电传感器原理、类型、特性及应用实例;3. 实验结果展示。

七、作业设计1. 作业题目:a. 简述电阻式传感器和光电传感器的工作原理;2. 答案:见附件。

八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸:a. 探索其他类型的传感器原理及应用;b. 了解传感器在物联网、智能制造等领域的应用;c. 鼓励学生参加传感器相关的竞赛和实践活动,提高实际操作能力。

重点和难点解析:1. 教学难点:传感器工作原理的理解;2. 教学重点:电阻式传感器和光电传感器的原理及其在实际应用中的使用;3. 实验操作:安装并调试电阻式传感器和光电传感器;4. 作业设计:简述电阻式传感器和光电传感器的工作原理及列举应用。

现代传感器手册 原理 设计及应用

现代传感器手册 原理 设计及应用

目录分析
这本书是一本关于现代传感器技术的综合性手册,旨在介绍传感器的基本原 理、设计方法和应用领域。以下是该书的目录分析:
这一章主要介绍了传感器的定义、分类、基本组成和作用,以及传感器技术 的发展历程和应用领域。
这一章主要介绍了传感器的工作原理,包括感应原理、测量原理、转换原理 等。同时,还介绍了传感器的基本参数,如测量范围、灵敏度、分辨率、精度等。
这一章主要介绍了传感器在智能家居中的应用,包括智能照明、智能安防、 智能环境监测等方面的传感器技术。
这一章主要介绍了传感器在医疗健康领域的应用,包括医疗诊断、治疗监测、 健康管理等方面的传感器技术。
这一章主要介绍了传感器在环保领域的应用,包括空气质量监测、水质监测、 噪声监测等方面的传感器技术。
在第一章,本书首先介绍了传感器的基本概念和分类。通过这一章,读者可以理解到传感器是如 何在各种不同的领域中应用的,包括工业自动化、医疗诊断、环境监测、军事侦察等等。这一章 还对传感器的各种类型,如电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式等进行了详细的描述。
从第二章开始,本书对各种不同类型的传感器进行了详细的分析和介绍。这些章节不仅详细解释 了每一种传感器的原理,还展示了它们在实际应用中设计方法和注意事项。例如,读者可以了 解到如何设计一个精确的光纤传感器,或者如何利用生物传感器进行环境监测。
这本书不仅提供了对各种传感器的基本原理的深入理解,而且还提供了设计 方法和应用实例。对于那些需要了解现代传感器技术的工程师和技术人员来说, 这本书无疑是一本宝贵的资源。无论是初学者还是专家,都可以从中获得有价值 的信息和启示。
阅读感受
《现代传感器手册:原理、设计及应用》读后感
在科技日新月异的现代社会,传感器作为捕获、转化和处理信息的重要工具, 已经越来越深入到我们的生活和工作中。而《现代传感器手册:原理、设计及应 用》这本书,则为我们提供了全面深入的传感器知识,对于扩展我们的技术视野, 理解这个复杂世界中的信息传递和转化过程有着极大的帮助。

传感器原理及其应用考试重点

传感器原理及其应用考试重点

传感器原理及其应用第一章传感器的一般特性1)信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术,是现代信息产业的三大支柱。

2)传感器又称变换器、探测器或检测器,是获取信息的工具广义:传感器是一种能把特定的信息(物理、化学、生物)按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。

狭义:能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。

国家标准(GB7665-87):定义:能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。

3)传感器的组成:敏感元件是直接感受被测量,并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。

转换元件:将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电量。

基本转换电路:上述电路参数接入基本转换电路(简称转换电路),便可转换成电量输出。

4)传感器的静态性能指标(1)定义: 传感器输出量的变化值与相应的被测量(输入量)的变化值之比,传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。

①纯线性传感器灵敏度为常数,与输入量大小无关;②非线性传感器灵敏度与x有关。

(2)线性度定义:传感器的输入-输出校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏离与传感器满量程输出之比,称为传感器的“非线性误差”或“线性度”。

线性度又可分为:①绝对线性度:为传感器的实际平均输出特性曲线与理论直线的最大偏差。

②端基线性度:传感器实际平均输出特性曲线对端基直线的最大偏差。

端基直线定义:实际平均输出特性首、末两端点的连线。

③零基线性度:传感器实际平均输出特性曲线对零基直线的最大偏差。

④独立线性度:以最佳直线作为参考直线的线性度。

⑤最小二乘线性度:用最小二乘法求得校准数据的理论直线。

(3)迟滞定义:对某一输入量,传感器在正行程时的输出量不同于其在反行程时的输出量,这一现象称为迟滞。

即:传感器在正(输入量增大)反(输入量减小)行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。

(4)重复性定义:在相同工作条件下,在一段短的时间间隔内,同一输入量值多次测量所得的输出之间相互偏离的程度。

传感器原理及应用的知识点

传感器原理及应用的知识点

传感器原理及应用的知识点1. 传感器的概念和分类传感器是一种能够将非电能量转换成电信号的器件。

它被广泛应用于各种领域,例如测量、控制和监测等。

传感器按照测量物理量的方式和原理可以分为以下几类:•光学传感器:利用光的特性进行测量,例如光敏电阻、光电二极管和光电传感器等。

•声学传感器:通过检测声波的传播和反射来测量物理量,例如麦克风和声纳传感器等。

•压力传感器:用于测量介质的压力,例如压阻传感器和压电传感器等。

•温度传感器:用于测量物体的温度变化,例如热敏电阻和热电偶等。

•湿度传感器:用于测量空气中的湿度变化,例如电容式湿度传感器和电导式湿度传感器等。

•位移传感器:用于测量物体的位移或位置,例如霍尔效应传感器和光电编码器等。

•加速度传感器:用于测量物体的加速度和振动,例如加速度计和陀螺仪等。

•压力传感器:用于测量液体或气体的压力变化,例如压电传感器和压阻传感器等。

2. 传感器的工作原理不同类型的传感器工作原理不同,下面是一些常见传感器的工作原理介绍:•光敏电阻:根据光照强度对电阻值进行变化。

•光电二极管:将光信号转换为电流或电压信号的器件。

•压阻传感器:当受力或压力作用在传感器上时,其电阻值会发生变化。

•热敏电阻:根据温度变化改变电阻值的器件。

•电容式湿度传感器:根据空气中的湿度变化改变电容值。

•加速度传感器:测量物体的加速度或振动变化。

•压电传感器:用压电效应将机械能转化为电能。

•电位计:通过物体的位移或位置改变电阻值。

3. 传感器的应用领域传感器被广泛应用于各个领域,下面是一些传感器应用的常见领域:•工业自动化:传感器在自动化生产线中起着关键作用,用于测量物料流、温度、湿度和压力等参数。

•汽车行业:传感器用于汽车系统的监测和控制,例如发动机温度传感器、气囊传感器和刹车传感器等。

•智能家居:传感器在智能家居中用于检测和控制家居设备,例如温度传感器、光敏传感器和门窗传感器等。

•医疗领域:传感器在医疗设备中起着至关重要的作用,例如心率传感器、血压传感器和血糖传感器等。

传感器原理及其应用知识要点归纳

传感器原理及其应用知识要点归纳

一、测量的概念1.测量是以确定被测量的值或获取测量结果为目的的一系列操作。

所以,测量也就是将被测量与同种性质标准量进行比较,确定被测量对标准量的倍数。

它们由下式表示:x=nu2.由测量所获得的被测量的量值叫测量结果,测量结果可用一定的数值表示。

3.测量结果仅仅是被测量的最佳估计值,而非真值。

当报告测量结果时,必须对其质量给出定量的说明,即给出测量结果的可信程度。

4.测量结果的完整表述包括估计值、测量单位和测量不确定度。

5.被测量值和比值等都是测量过程的信息,这些信息依托物质才能在空间和时间上进行传递。

被测量作用到测量系统上,使其某些参数发生变化,参数承载了信息而成为信号。

即测量过程就是传感器从被测对象获取被测量的信息,建立起测量信号,经过转换、传输、处理,从而获得被测量量值的过程。

测量方法测量方法:实现被测量与标准量比较得出比值的方法。

测量方的分类1.根据获得测量值的方法可分为直接测量、间接测量和组合测量;2.根据测量条件不同可分为等精度测量与不等精度测量;3.根据被测量变化快慢可分为静态测量与动态测量;4.根据测量敏感元件是否与被测介质接触可分为接触式测量与非接触式测量;5.根据系统是否向被测对象施加能量可分为主动式测量与被动式测量等。

直接测量、间接测量与组合测量直接测量:无需经过函数关系的计算,直接通过测量仪器得到的测量值的测量。

直接测量又可分为直接比较和间接比较两种。

直接将被测量和标准量进行比较的测量方法称为直接比较,例用钢皮尺测量圆钢长度。

间接比较是把原始形态的待测物理量的变化变换成与之有已知函数关系(通常是线性关系)的另一种物理量的变化,并以人的感官能接受形式在测量系统的输出端显示出来,例如用弹簧测力、用直流电表测电流等。

间接测量:是在直接测量的基础上,根据已知函数关系,计算出所要测量的物理量的大小。

组合测量:被测量必须经过求解联立方程组求得。

等精度测量与不等精度测量等精度测量:在整个测量过程中,影响和决定误差大小的全部因素(条件)始终保持不变。

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本文档根据老师最后一次课上课时所说的相关内容并根据我自己的个人情况简要整理,相对简洁,和大家分享一下。

考虑到老师说的内容和考试内容相比,可能不够完整;而且个人水平有限,不可能把握的很准确,所以只是参考而已。

建议大家根据自己的理解补充完善~第一章:传感器概论1、传感器的定义:传感器(或敏感元件)基于一定的变换原理/规律将被测量(主要是非电量的测量,可采用非电量电测技术)转换成电量信号。

变换原理/规律涉及到物理、化学、生物学、材料学等学科。

2、传感器的组成:传感器一般由敏感元件(将非电量变成某一中间量)、转换元件(将中间量转换成电量)、测量电路(将转换元件输出的电量变换成可直接利用的电信号)三部分组成,有的传感器还需加上辅助电源。

3、传感器的分类按变换原理分类——>利用不同的效应构成物理型、化学型、生物型等传感器。

按构成原理分类:结构型:依靠机械结构参数变化来实现变换。

物性型:利用材料本身的物理性质来实现变换。

按输入量的不同分类——>温度、压力、位移、流量、速度等传感器按变换工作原理分类:电路参数型:电阻型、电容型、电感型传感器按参电量如:Q(电量)、I、U、E 等分类:磁电型、热电型、压电型、霍尔型、光电式传感器4、传感器技术的发展动向:教材表述:发现新现象、开发新材料、采用微细加工技术、研制多功能集成传感器、智能化传感器、新一代航天传感器、仿生传感器老师表述:微型化、集成化、廉价。

第二章:传感器的一般特性1、静态特性检测系统的四种典型静态特性线性度:传感器的输出与输入之间的线性程度。

传感器的理想输出-输入特性是线性的。

灵敏度:系统在静态工作的条件下,其单位输入所产生的输出,实为拟合曲线上某点的斜率。

即S N=输入量的变化/输出量的变化=dy/dx迟滞性:特性表明传感器在正(输入量增大)反(输入量减小)行程期间输出-输入特性曲线不重合的程度。

(产生的原因:传感器机械部分存在的不可避免的缺陷。

)重复性:重复性表示传感器在输入量按同一方向作全量程多次测量时所得特性曲线不一致程度。

曲线的重复性好,误差也小。

产生的原因与迟滞性类似。

精确度.测量范围和量程.零漂和温漂.2、动态特性:(传感器对激励(输入)的响应(输出)特性)动态误差:输出信号不与输入信号具有完全相同的时间函数,它们之间的差异。

包括:稳态动态误差、暂态动态误差动态测试中的两个重要特征:时间响应、频率响应第三章:传感器中的弹性敏感元件1、什么叫敏感材料?对电、光、声、力、热、磁、气体分布等待测量的微小变化而表现出性能明显改变的功能材料。

半导体材料最主要的特点是对温度、光、电、磁、各种气体及压力等外界因素具有敏感特性,是制造磁敏、热敏、光敏、力敏、离子敏等传感器件的主要材料。

2、引言:(1)变形:物体在外力作用下,改变原来的尺寸和形状的现象。

(2)刚度:弹性敏感元件在外力的作用下抵抗变形的能力 (3)弹性元件:具有弹性变形特性的物体。

弹性敏感元件作用:把力、力矩或压力变换成相应的应变或位移;然后由各种转换元件,将被测力、力矩或压力转换成电量。

3、弹性敏感元件的基本特性:(1)弹性特性:作用在弹性敏感元件上的外力与其引起的相应变形(应变、位移或转角)之间的关系。

可由刚度或灵敏度来表示。

(2)刚度:弹性敏感元件在外力作用下抵抗变形的能力。

dx dF x F k x =⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆=→∆0lim(3)灵敏度是刚度的倒数(4)弹性滞后:弹性元件在弹性变形范围内,弹性特性的加载曲线与卸载曲线不重合的现象。

(5)弹性后效:弹性敏感元件所加载荷改变后,不时立即完成相应的变形,而是在一定时间间隔中逐渐完成变形的现象。

(6)应力:反映物体一点处受力程度的力学量(7)应变:用以描述一点处变形的程度的力学量是该点的应变 (8)弹性模量=线性应力/线性应变第四章:电阻应变式传感器1、电阻应变片的种类(P63~P65)丝式应变片:(1)回线式应变片 (2)短接式应变片 箔式应变片 薄膜应变片 半导体应变片2、应变效益:金属导体或半导体在受到外力作用时,会产生相应的应变(拉伸或压缩),其电阻也将随之发生变化。

通过弹性敏感元件转换作用,将位移、力、力矩、加速度、压力等参数转换为应变因此可以将应变片由测量应变扩展到测量上述参数,从而形成各种电阻应变式传感器。

第五章:电容式传感器1、电容式传感器工作原理:由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器,当忽略边缘效应影响时,其电容量与真空介电常数、极板间介质的相对介电常数、极板的有效面积A以及两极板间的距离d 有关:dAC r εε0=若被测量的变化使式中d 、A、 三个参量中任意一个发生变化时,都会引起电容量的变化,因此可分为三种:变间隙式、 变面积式、 变介电常数式。

第六章:电感式传感器(目测老师上课时没讲,之后视情况补充)第七章:压电式传感器1、概念:压电式传感器是以具有压电效应的压电器件为核心组成的传感器,已被广泛应用于超声,通信,宇航,雷达和引爆等领域。

2、(1)正压电效应(压电效应):在电介质的一定方向上施加机械力而产生电的极化,导致两个相对表面(极化面)上出现符号相反的束缚电荷Q ,且其电位移D 与外应力张量T 成正比: D=dT (d —压电常数矩阵 即压电系数?)当外力消失,又恢复不带电原状;当外力消失,电荷极性随之而变。

(2)逆压电效应(电致伸缩):施加电场时,应变S 与外电场强度E 成正比:S= dE (d —逆压电常数矩阵 即压电系数?)即能量类型转换:压电元件电能量机械量教材表述:x 轴平行于正六面体的棱线,称为电轴; y 轴垂直于正六面体的棱面,称为机械轴; z 轴表示其纵向轴,称为光轴。

压电效应:这些物质(压电材料)在沿一定的方向受到压力或拉力作用而发生形变时,其表面上会产生电荷;若将外力去掉时他们又回到不带电的状态,这种现象就称为压电效应。

在每一切片中,当沿电轴方向加作用力F 时,则在于电轴垂直的平面上产生电荷Q 。

逆压电效应:在片状压电材料的两个电极面上,如果加以交流电压,那么压电片能产生机械振动,即压电片在电极方向上有伸缩的现象压电材料的这种现象称为“电致伸缩效应”,也叫“逆压电效应”。

3、相关传感器:压电式加速度传感器、压电式力传感器、压电式压力传感器、测力传感器第八章:磁电式传感器1、概念:磁电式传感器是利用电磁感应原理,将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器。

有时也称作电动式或感应式传感器。

根据电磁感应定律,当N 匝线圈在均恒磁场内运动时,设穿过线圈的磁通为Φ,则线圈内的感应电势e与磁通变化率d Φ/dt 有如下关系:dt d Ne φ-= 2、霍尔传感器(ppt 上没有相关内容,大家自己补充)第九章:热电式传感器1、热电偶温度计(热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表 ) (1)组成:热电偶(敏感元件): 必须用两种不同的材料作热电极—>1 连接热电偶和测量仪表的导线(补偿导线及铜导线)—>2测量仪表(动圈仪表或电位差计)—>3123(2)结构:热电偶是由两种不同材料的导体焊接而成;导体被称为热电极。

工作端或热端:焊接的一端用来感受被测介质的温度。

自由端或冷端:与导线相连端。

(3)热电偶的基本原理:①热电效应:在两种不同的金属所组成的闭合回路中,当两接触处的温度不同时,回路中就要产生热电势,称为Seebeck 电势。

这一物理现象称为热电效应。

回路的总热电势为:αAB—为热电势率或Seebeck系数,其值随电极材料和两接点的温度而定。

热电效应产生的电势由珀尔帖效益和汤姆逊效应引起。

②接触电势(珀尔帖电势)——>珀尔帖效应将同温度的两种不同的金属互相接触。

由于不同金属内自由电子的密度不同,在金属A和B的接触处会发生自由电子的扩散现象,从密度大的A扩散到B;使A带正电,B带负电;直到在接点处建立了强度充分的电场,能够阻止电子扩散达到平衡为止。

两种不同金属的接点处产生的电动势称为接触电势。

A BE AB(T)③温差电势——>Thomson效应假设在一匀质棒状导体的一端加热,则沿此棒状导体有一温度梯度。

导体内的自由电子将从高温端向低温端扩散,并在温度较低一端积聚起来,使棒内建立起一电场。

当该电场对电子的作用力与扩散力相平衡时,扩散作用停止,电场产生的电势称为Thomson电势(温差电势)。

E A(T)T T o温差电势远小于接触电势,常把它忽略掉。

回路的总热电势为:)()(),(0 0TETEdTTTEABABTT ABAB-==⎰α(4)插入第三种导线的问题:在热电偶回路中接入第三种金属导线对原热电偶所产生的热电势数值并无影响。

不过必须保证引入线两端的温度相同。

(5)补偿导线的选用:(工作端与冷端离得很近,而且冷端又暴露在空间,受周围环境温度的影响,冷端温度难以恒定。

)可以采用一种专用导线,将热电偶的冷端延伸出来,这种专用导线称为“补偿导线”。

不同的热电偶所用的补偿导线也不同。

(6)热电偶的温度补偿方法(教材上表述方法有些许不同,大家自己补充吧~)①0℃恒温法:在标准大气压下,将清洁的水和冰鞋混合后放在保温容器内,可使T0保持0℃②补正系数修正法:设冷端温度为t n,此时测得温度为t1,其实际温度应为t= t1+kt n(k:补正系数)③延伸电极法:原理为连接导体定律④补偿电桥法:利用不平衡电桥产生的电压来补偿热电偶参考端温度变化引起的电势变化(7)热电偶的使用误差①分度误差:热电偶的分度是指将热电偶置于给定温度下测定其热电势,以确定热电势与温度的对应关系。

方法有标准分度表分度和单独分度两种。

②仪表误差δ=(T max-T min)K (式中T max、T min:仪表量程上,下限;K:仪表的精度等级。

)③延伸导线误差:一种是由延伸导线的热特性与配用的热电偶不一致引起的;另一种是由延伸导线与热电偶参考端的两点温度不一致引起的。

这种误差应尽量避免。

④动态误差产生原因:由于测温元件的质量和热惯性,用接触法测量快速变化的温度时,会产生一定的滞后,即指示的温度值始终跟不上被测介质温度的变化值,两者之间会产生一定的差值。

修正方法:在热电偶测量系统中引入与热电偶传递函数倒数近似的RC或RL网络⑤漏电误差产生原因:随温度升高(特别是在高温时)时,绝缘效果明显变坏,是热电势输出分流。

(8)热电偶的基本定律(P158):①均质导体定律:两种均质金属组成的热电偶,其电势大小与热电极的直径、长度及沿热电极长度上的温度分布无关,只与热电极材料和两端温度有关。

②中间导体定律:在热电偶回路中插入第三、四…种导体,只要插入导体的两端温度相同,切插入导体是均质的,则无论插入导体的温度分布如何,都不会影响原来热电偶的热电势的大小。

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