【正文】 502膠水， 輕輕涂抹均勻，立即放在應變貼片位置。這種材料經(jīng)特殊電處理后，表面永久地駐有極化電荷，取代了電容傳聲器極板，故名為駐極體電容傳聲器。 ?? c o s??? SB ),( ?? mdtd RB? 磁電、壓電與電熱式傳感器 蘭州理工大學機電工程學院 2 分類 磁電式 動圈式 磁阻式 線速度型 角速度型 N 磁電式傳感器 蘭州理工大學機電工程學院 動圈式傳感器 線速度型 磁電式傳感器 蘭州理工大學機電工程學院 角速度型 測速電機 磁電式傳感器 蘭州理工大學機電工程學院 磁阻式傳感器 磁電式車速傳感器 磁電式傳感器 蘭州理工大學機電工程學院 N S 案例：鼠籠電機轉(zhuǎn)子斷細條檢測 磁電式傳感器 蘭州理工大學機電工程學院 壓電式傳感器 :壓電效應 + 并聯(lián) + 串聯(lián) 某些物質(zhì)，如石英，受到外力作用時，不僅幾何尺寸會發(fā)生變化，而且內(nèi)部會被極化，表面產(chǎn)生電荷；當外力去掉時，又重新回到原來的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應。 T T0 2)接點溫度決定熱電動勢 若熱電偶接點處溫度相同，則熱電偶回路的熱電動勢為零，即使導體材料不同。 壓電效應主要特性： 可逆性；瞬時性；不穩(wěn)定性。 T0 T1 C導體 D導體 C導體 蘭州理工大學機電工程學院 熱電傳感器 熱電偶： 特性 : 參考電極定律 復習 A B T T0 = A C T T0 + C B T T0 由于鉑的物理化學性質(zhì)穩(wěn)定、人們多采用鉑作為參考電極 。標準化熱電偶可以互相交換，精度有一定的保證。 絕緣材料： 在熱電偶的兩根電極上套有絕緣材料 , 其 作用 是防止兩根電極之間和電極與保護套管之間發(fā)生短路。 蘭州理工大學機電工程學院 熱電式傳感器 二、熱電偶 熱電偶的冷端補償 為什么需要熱電偶的冷端補償？ 保持冷端溫度為常數(shù)，熱電偶的輸出才是被測溫度的單值函數(shù)；分度表是按冷端為 0℃制定的。 熱電阻測溫優(yōu)點：信號可遠傳，靈敏度高。工業(yè)上使用的熱電阻測量范圍多為 ―50～ 650℃。 蘭州理工大學機電工程學院 熱電式傳感器 三、熱電阻 金屬熱電阻 ⑵ 銅熱電阻 工業(yè)上使用的標準化銅熱電阻的 R0按國內(nèi)統(tǒng)一設計取 50Ω和 100Ω兩種 (0℃ 時 )，分度號分別為 Cu50和 Cu100，相應的分度表可查閱相關資料。 半導體熱敏電阻傳感器 應用范圍很廣，可在宇宙航船、醫(yī)學、工業(yè)及家用電器等方面用作測溫、控溫、溫度補償、流速測量、液面指示等。光電傳感器由光源、光學通路和光電元件組成。 電子 空穴對 ,使其導電性能增強 ,光線愈強，阻值愈低，這種光照后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象 ,稱為內(nèi)光電效應 。 亮電阻 在室溫且一定光照條件下測得的穩(wěn)定電阻。 響應時間特性： 光電流對光照強度變化有一個滯后時間。 輻射式實例：光電比色高溫計 （ 被測量是光源 ） 把被測量轉(zhuǎn)化成連續(xù)變化的光電流 。 蘭州理工大學機電工程學院 光纖傳感器 第 3章 常用傳感器和敏感元件 一、概述 光纖結構： 光纖是用光透射率高的電介質(zhì) (如石英、玻璃、塑料等 )構成的光通路。因此光纖具有 “ 傳 ” 和“ 感 ” 的功能。 蘭州理工大學機電工程學院 光纖傳感器 第 3章 常用傳感器和敏感元件 二、光纖分類 結構型（非功能型）光纖傳感器 結構型光纖傳感器是由光檢測元件與光纖傳輸回路及測量電路所組成的測量系統(tǒng)。其振幅的變化與流速成正比。 案例 蘭州理工大學機電工程學院 光纖傳感器 第 3章 常用傳感器和敏感元件 三、光纖傳感器應用 該系統(tǒng)主要由激光光源、分光器、光接收器、頻率檢測器及振動物體等部分組成。 蘭州理工大學機電工程學院 半導體傳感器 蘭州理工大學機電工程學院 半導體傳感器 半導體對 光、熱、力、磁、濕、氣體 等量敏感，這種敏感特性可以實現(xiàn)非電量到電信號的轉(zhuǎn)變。 磁阻效用：霍爾元件處于磁場中，會產(chǎn)生載流子偏移，引起傳導電流分配不均，表現(xiàn)為電流方向的電阻變化。從而使氣敏元件電阻值隨被測氣體的濃度改變而變化。 ? (5) 體積小 ,重量輕 。 按照 光受被測對象的調(diào)制形式 可分為 強度調(diào)制型、偏振調(diào)制型、頻率調(diào)制型、相位調(diào)制型。 一、概述 蘭州理工大學機電工程學院 紅外測試系統(tǒng) 第 3章 。 1 霍爾元件 2 熱敏傳感器 3 氣敏傳感器 4 濕敏傳感器 5 CCD視覺傳感器 蘭州理工大學機電工程學院 GREY = RED* + GREEG* + BLUE* 數(shù)碼相機 CCD固態(tài)圖象傳感器 半導體傳感器 蘭州理工大學機電工程學院 智能傳感器 傳感器一般指能夠感知某種物理量（如電、光、磁等）、化學量（如濃度、 PH值等）、生物量（如細菌等）等的信息，并將該信息轉(zhuǎn)化為電信息的裝置。 ? (7) 受被測物體以外的光的影響 . ? 應用 : ? (1) 寬度測量 。 半導體傳感器 蘭州理工大學機電工程學院 CCD固態(tài)圖象傳感器 MOS(Metal Oxide Semiconductor)光敏元的結構是在半導體 (P型硅 )基片上形成一種氧化物 (如二氧化硅 )，在氧化物上再沉積一層金屬電極，以此形成一個金屬 氧化物 半導體結構元 (MOS)。電阻值隨著溫度的升高而下降。 缺點： 對溫度變化敏感，且非線性強。當單色光束人射到運動體上某點時，光波在該點被運動體散射，散射光頻率與入射光頻率相比，產(chǎn)生了正比于物體運動速度的頻率偏移，稱為 多普勒頻移 。 圖所示為基于全內(nèi)反射原理研制的液位傳感器。 蘭州理工大學機電工程學院 光纖傳感器 第 3章 常用傳感器和敏感元件 二、光纖分類 結構型（非功能型）光纖傳感器 在非功能型傳感器中， 光纖不是敏感元件，即只 “ 傳 ” 不“ 感 ” 。此類傳感器的優(yōu)點是結構緊湊、靈敏度高，但是，它需用特殊光纖和先進的檢測技術，因此成本高。 蘭州理工大學機電工程學院 光纖傳感器 第 3章 常用傳感器和敏感元件 二、光纖分類 按照 光從纖芯到包層的折射率的變化規(guī)律 ，光纖可分為階躍型、漸變型和單模型三種。 ?精度高 ?數(shù)字化 ?量程大 ?安裝方便、維護簡單 蘭州理工大學機電工程學院 開關量光電傳感器應用 脈沖盤式角度 數(shù)字編碼器 工作原理 通過計數(shù)器反應圓盤轉(zhuǎn)過的角度 蘭州理工大學機電工程學院 開關量光電傳感器應用 碼盤式開關量光電傳感器 工作原理 碼盤式數(shù)字編碼器：光電式、接觸式、電磁式 蘭州理工大學機電工程學院 案例：光電轉(zhuǎn)速計工作原理 開關量光電傳感器應用 蘭州理工大學機電工程學院 案例：光電轉(zhuǎn)速計工作原理 開關量光電傳感器應用 蘭州理工大學機電工程學院 案例：明渠水位測量工作原理 開關量光電傳感器應用 蘭州理工大學機電工程學院 案例：明渠水位測量工作原理 開關量光電傳感器應用 蘭州理工大學機電工程學院 案例： 光電鼠標就是利用 LED與光敏晶體管組合來 測量位移。 蘭州理工大學機電工程學院 傳感器原理 照相機自動測光 光控燈 工業(yè)控制 蘭州理工大學機電工程學院 亮度傳感器： 通過檢測周圍環(huán)境的亮度，再與內(nèi)部設定值相比較，調(diào)整光源的亮度和分布，有效利用自然光線，達到節(jié)約電能的目的。 光敏電阻接在電路上，亮電流（大）與暗電流（?。┲畋环Q為 光電流 。） v E 半導體材料的電導率 σ=neu 在入射光的照射下，產(chǎn)生光生載流子，濃度增加， 電導率增加，電阻減小。 光電測量就是利用光與能量的關系，即利用光電效應實現(xiàn)測量。也就是具有波粒二象性。 熱電式傳感器 三、熱電阻 金屬熱電阻 :結構 蘭州理工大學機電工程學院 熱電式傳感器 三、熱電阻 半導體熱電阻 定義： 利用半導體的電阻值隨溫度顯著變化的特性制成由金屬氧化物和化合物按不同的配方比例燒結。 蘭州理工大學機電工程學院 熱電式傳感器 三、熱電阻 金屬熱電阻 ⑴ 鉑熱電阻 鉑絲 的 電 阻 值與溫 度之 間 的 關 系，即特性方程如下： 當溫 度 t在－ 200℃≤ t ≤0℃ 時 ： 當溫 度 t在 0℃≤ t ≤650℃ 時 ： 國內(nèi)統(tǒng)一設計的工業(yè)用標準鉑電阻， R0分為 10Ω、 100Ω和 1000Ω三種 (0℃ 時 )，分度號分別為 Pt Pt100和 Pt1000。 蘭州理工大學機電工程學院 熱電式傳感器 三、熱電阻 金屬熱電阻 金屬熱電阻傳感器： 由電阻體（感溫元件為金屬），絕緣套管和接線盒組成。 蘭州理工大學機電工程學院 熱電式傳感器 二、熱電偶 熱電偶的冷端補償 常用的幾 種 冷端 處 理和 補償 方法有： ? 冷端溫度恒溫法 ? 計算修正法 ? 硬件電路補償法 ? 軟件補償法 蘭州理工大學機電工程學院 熱電式傳感器 二、熱電偶 熱電偶的冷端補償：冷端溫度恒溫法 適用于實驗室中的精確測量和檢定熱電偶時使用。 蘭州理工大學機電工程學院 熱電式傳感器 二、熱電偶 熱電偶的結構 保護套管： 熱電偶的熱電極 (包括絕緣管 )裝在保護套管中。 蘭州理工大學機電工程學院 分度號 熱電極材料 E(100,0)(mv) 測溫范圍（度） 正極 負極 平常 短期 S 鉑銠 10 純鉑 01300 1600 R 鉑銠 13 純鉑 01300 1600 B 鉑銠 30 鉑銠 6 01600 1800 K 鎳鉻 鎳硅 01200 1300 T 純銅 銅鎳 200350 400 J 鐵 銅鎳 40600 750 N 鎳鉻硅 鎳硅 2001200 1300 E 鎳鉻 銅鎳 200760 850 二、熱電偶 常見熱電偶：標準化熱電偶 熱電式傳感器 蘭州理工大學機電工程學院 二、熱電偶 常見熱電偶：標準化熱電偶 熱電式傳感器 分度號 優(yōu)點 缺點 R鉑銠 13/純鉑、 S鉑銠10/純鉑 精度高、穩(wěn)定性好，不易劣化；抗氧化、耐化學腐蝕；可作標準 靈敏度低；不適用于還原性氣氛 (尤其是 H金屬蒸氣 )；熱電動勢的線性不好；價格高 B鉑銠 30/鉑銠 6 適于測量 1000℃ 以上的高溫；常溫下熱電動勢極小，可不用補償導線；抗氧化、耐化學腐蝕 在中低溫領域熱電動勢小，不能用于 600℃ 以下；靈敏度低；熱電動勢的線性不好 K鎳鉻 /鎳硅 熱電動勢線性好； 1000℃ 下抗氧化性能良好；在廉金屬熱電偶中穩(wěn)定性更好 不適用于還原性氣氛；同貴金屬熱電偶相比時效變化大；因短程有序結構變化而產(chǎn)生誤差 T純銅 /銅鎳 熱電動勢線性好；低溫特性好；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性好；可用于還原性氣氛 使用溫度低；銅正極易氧化；熱傳導誤差大 J鐵 /銅鎳 可用于還原性氣氛；熱電動勢較 K型高 20%左右 鐵正極易生銹；熱電特性漂移大 N鎳鉻硅 /鎳硅 熱電動勢線性好； 1200℃ 以下抗氧化性能良好；短程有序結構變化影響小 不適用于還原性氣氛；同貴金屬勢電偶相比時效變化大 E鎳鉻 /銅鎳 在現(xiàn)有的熱電偶中，靈敏度最高；同 J型相比，耐熱性能良好；兩極非磁性 不適用于還原性氣氛；熱導率低具有微滯后現(xiàn)象 蘭州理工大學機電工程學院 熱電式傳感器 二、熱電偶 常見熱電偶：標準化熱電偶熱電動勢與溫度的關系 蘭州理工大學機電工程學院 熱電式傳感器 二、熱電偶 常見熱電偶：非標準化熱電偶 名稱 熱電極材料 使用溫度 范圍 (℃) 過熱使用溫度 范圍 (℃) 特征 正極 負極 鎢萊系 Wre Wre3 Wre2 Wre25 0～ 2300 3000 適用于還原性、 H2及惰性氣體。 即 B B A T2 T1 T3 A A B EAB（ T1, T3） =EAB（ T1, T2） +EAB（ T2, T3） 蘭州理工大學機電工程學院 磁電、壓電、熱電傳感器 熱電傳感器 熱電偶