【正文】 上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 式中： Q為電荷量 (C)； F為作用力 (N)； D為壓電常數(shù) (C/N)，與材質(zhì)及切片的方向有關(guān)。 并聯(lián)情況： + 并聯(lián) C1 C2 C’ C’=C1+C2 當(dāng) C1=C2 = C 時(shí) 則 C’=2C Q’=Q1+Q2=2Q U=U1=U2 時(shí)間常數(shù) η＝ RC’=2RC=η1 并聯(lián)時(shí) ，傳感器的 C變大， Q變大，時(shí)間常數(shù)變大， 故適用于測(cè)量緩變信號(hào)及電荷量輸出信號(hào) . 上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 串聯(lián)情況： C1 C2 C’ 1/C’=1/C1+1/C2 當(dāng) C1=C2 = C 時(shí) 則 C’=C/2 Q’=Q1=Q2=Q U=U1+U2 + 串聯(lián) 時(shí)間常數(shù) η＝ RC’=RC/2=η1/2 串聯(lián)時(shí) ，傳感器的 C變小，響應(yīng)較快，輸出電壓 U變大，故適用于測(cè)量以頻率較高的信號(hào)和電壓作輸出的信號(hào)。 其二是 放大 傳感器輸出的微弱電信號(hào)。對(duì)測(cè)試影響較大 ,每次使用時(shí)都必須進(jìn)行重新標(biāo)定。 壓電式傳感器一般適用于動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)量，不能用于靜態(tài)參數(shù)的測(cè)量（由于電荷泄漏） fy Cqu??上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 5. 壓電式傳感器的應(yīng)用 壓力變送器 加速度計(jì) 力傳感器 上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 案例：飛機(jī)模態(tài)分析 上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 三 熱電式傳感器 (基準(zhǔn)溫度計(jì)和工業(yè)溫度計(jì) ) 熱電式 熱阻式 測(cè)溫傳感器 變換方式 輻射式 膨脹式 接觸式 非接觸式 測(cè)量方法 輸出方式 非電測(cè)型等 自發(fā)電型 上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 溫標(biāo) :溫度的數(shù)值表示方法稱為溫標(biāo) 溫標(biāo) 攝氏溫標(biāo) 華氏溫標(biāo) 熱力學(xué)溫標(biāo) 等 上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 幾種溫標(biāo)的對(duì)比 正常體溫為 37 ?C ，相當(dāng)于華氏溫度多少度？ 上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 溫度和溫標(biāo) 溫標(biāo)是溫度的數(shù)值表示方法，是用來(lái)衡定物體溫度的尺度。 上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 攝氏溫標(biāo)的物理基礎(chǔ)是水銀溫度變化與體膨脹成線性關(guān)系。 T與 t的關(guān)系是 t=T－ 上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 先看一個(gè)實(shí)驗(yàn) —— 熱電偶工作原理演示 結(jié)論：當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) 熱電極 A 右端稱為：自由端（參考端、冷端） —— 熱電效應(yīng) 左端稱為：測(cè)量端（工作端、熱端） 熱電極 B 熱電勢(shì) A B T T T0 上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 通過(guò)以上演示得出結(jié)論 — 有關(guān)熱電偶熱電勢(shì)的討論 熱電偶兩結(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的總的 熱電勢(shì) 等于熱端熱電勢(shì)與冷端熱電勢(shì) 之差 ，是兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的 溫差 Δ t 的函數(shù)： EAB（ T， T0） =EAB （ T ） EAB （ T0 ） = f （ T ） f （ T0 ） = f （ T ） C=φ （ T ） 熱電勢(shì)大致與 兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的 溫差 Δ t 成正比 上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 熱電動(dòng)勢(shì)由 溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì) 兩部分所組成。（相同金屬組成熱電偶 E=0) T T0 2)若熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同，則盡管導(dǎo)體 A、 B的材料不同，熱電偶回路中的總 熱電動(dòng)勢(shì)為零。 T T0 V ),(),(),( 122313 TTETTETTE ABABAB ??上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 例：試證明圖 6— 2中的 Eabc與圖 6— 1中的 Eab相等（中間導(dǎo)體定律） 解： ac熱電偶 )()(ln)(TNTNeKTTEcaac ?)()(ln)(0000 TNTNeKTTEcaac ?))( )(ln)( )(ln()(0000 TNTNTTNTNTeKTTEcacaac ??，同理 bc熱電偶 ))( )(ln)( )(ln()(0000 TNTNTTNTNTeKTTEcbcbbc ??，上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 ).())()(ln)()(ln()))()(ln)()(ln()()(ln)()(ln(),(),(),(0000000000000TTETNTNTTNTNTeKTNTNTTNTNTTNTNTTNTNTeKTTETTETTEabbabacbcbcacabcaca b c＝＝－??????上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 6)標(biāo)準(zhǔn)電極定律（用于選配熱電偶） 兩種導(dǎo)體 A,B分別與參考電極 C組成熱電偶，如果他們所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)為已知， A和 B兩極配對(duì)后的熱電動(dòng)勢(shì)可用下式求得： ),(),(),( 000 TTETTETTE CBACAB ??A B T T0 = A C T T0 ＋ C B T T0 由于鉑的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、人們多采用鉑作為參考電極 。 我們可以通過(guò)手冊(cè)查得熱電偶的分度表。 一般情況下，冷端溫度均高于 0?C，熱電勢(shì)總是偏小。 上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 冰浴法 在冰瓶中，冰水混合物的溫度能較長(zhǎng)時(shí)間地保持在 0?C不變。 可以利用下式計(jì)算并修正測(cè)量誤差： EAB（ t， 0?C） =EAB（ t， t0） +EAB（ t0， 0?C） 上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 例：鎳鉻－鎳硅熱電偶測(cè)得 mvCTE oAB )25,( ?mVCCECTECTE ABABAB)0,25()25,()0,( 0000????上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 3）儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法 用螺絲刀調(diào)節(jié)儀表面板上的 “ 機(jī)械零點(diǎn) ” ，使指針指到氣溫 t0（ 圖中為40 ?C）的 刻度上。采用某兩種導(dǎo)線組成的熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線，在一定溫度范圍內(nèi)（ 0～ 100℃ ）具有與所連接的熱電偶相同的熱電性能。如果它的溫度不是0℃ , 要用其它溫度計(jì)測(cè)出其溫度并進(jìn)行修正 補(bǔ)償式 利用不平衡電橋進(jìn)行補(bǔ)償 ,又稱補(bǔ)償電橋法 室溫式 無(wú)參考端恒定裝置 , 或?qū)⒖级酥糜谟椭欣糜偷亩栊允箙⒖级藴囟缺３忠恢录敖咏覝? 用于精度不太高的測(cè)量 當(dāng)溫度恒定不變或變化很小又不為 0℃ 時(shí)，還必須用熱電勢(shì)修正法修正。 311 。 熱電阻式傳感器 金屬熱電阻式 熱敏電阻式 上海大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)自系 第三章 常用傳感器（ 2）－陸明剛 1)、鉑電阻溫度傳感器 對(duì)于大多數(shù)金屬導(dǎo)體其電阻隨溫度變化的