熱敏感與執(zhí)行原理ppt課件(已修改)
2025-05-13 12:02 本頁面
【正文】 第四章 熱敏感與執(zhí)行原理 ? 熱傳感器與執(zhí)行器概述 ? 熱傳感器 ? 熱執(zhí)行器 ? 熱傳遞的基本原理 ? 基于熱膨脹的傳感器與執(zhí)行器 ? 熱雙層片基本原理 ? 單一材料組成的熱執(zhí)行器 ? 熱電偶 ? 熱電阻器 ? 應用 ? 微傳感器實例 熱學 ? 微執(zhí)行器制動方式實例 熱執(zhí)行器 熱傳感器與執(zhí)行器概述 熱傳感器 ? 熱傳感器包括兩種含義：用于測量諸如溫度和熱等熱學性質的傳感器；（ 2）基于熱傳遞原理的傳感器。 熱傳感器與執(zhí)行器概述 熱執(zhí)行器 ? 微器件和結構的執(zhí)行可以通過注入或抽走其中的熱量來實現(xiàn)。溫度分布的變化通過熱膨脹、熱收縮或者相變將導致機械位移或者力的輸出。微結構通過吸收電磁波、歐姆熱、熱傳導和熱對流的熱量，溫度可以升高；而通過熱傳導散熱、熱對流散熱、熱輻射散熱以及有源熱電制冷，微結構的溫度可以降低。 ? 熱執(zhí)行原理已用于商業(yè)的 MEMS產品中?，F(xiàn)在很多噴墨打印機都是利用墨水的熱膨脹來噴出墨滴。熱噴墨打印機墨嘴的示意圖如下圖所示。 熱傳感器與執(zhí)行器概述 熱傳遞基本原理 ? 微尺度下原子的振動證明了溫度的存在。當材料中存在溫度梯度時就會產生熱傳遞。熱量從一點傳遞到另一點有四種可能的機制： ? 1）傳導，即當存在溫度梯度時，熱量通過固體媒介傳遞； ? 2）自然對流，即熱量從表面?zhèn)鬟f到靜止流體內部，流體里的溫度梯度通過浮力引起了液體的局部流動，流體質量的運動促進了熱傳遞； ? 3）強迫對流，即熱量傳遞到運動流體的內部，這種內部流體運動比自然熱對流引起的熱傳遞要強； ? 4）輻射，即通過真空或空氣中傳播的電磁輻射引起熱量的損失或增加。 基于熱膨脹的傳感器和執(zhí)行器 ? 熱膨脹是材料的普遍行為。溫度上升后，由半導體、金屬、絕緣體材料構成結構的尺寸和體積都會變大。 ? 熱雙層片原理 ? 對于傳感和執(zhí)行而言，熱雙金屬片效應是很常用的方法。這種效應可將微結構的溫度變化轉變?yōu)闄C械梁的橫向位移。 圖 熱雙金屬片彎曲（ ） 21 ?? ?基于熱膨脹的傳感器和執(zhí)行器 熱雙層片原理 ? 熱雙層片由在縱向上連在一起的兩種材料構成，兩種材料構成一個機械單元。它們有相同的長度，但熱膨脹系數(shù)（ CTE)不同 .當溫度均勻變化 △ T時，兩層的長度變化不一樣。梁向熱膨脹系數(shù)較小的材料層一側彎曲。橫向的梁彎曲由此產生。 ? 許多常用的機電恒溫器都運用了這一原理。恒溫器是一個螺旋的雙層金屬線圈。卷絲梁的末端
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