【文章內容簡介】 感溫元件體積小、準確度高、復現(xiàn)性和穩(wěn)定23性好。利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計的一種感溫元件，可用于測量～300K范圍內的溫度。非接觸式它的敏感元件與被測對象互不接觸，又稱非接觸式測溫儀表。這種儀表可用來測量運動物體、小目標和熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對象的表面溫度，也可用于測量溫度場的溫度分布。最常用的非接觸式測溫儀表基于黑體輻射的基本定律，稱為輻射測溫儀表。輻射測溫法包括亮度法（見光學高溫計）、輻射法（見輻射高溫計）和比色法（見比色溫度計）。各類輻射測溫方法只能測出對應的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有對黑體（吸收全部輻射并不反射光的物體）所測溫度才是真實溫度。如欲測定物體的真實溫度，則必須進行材料表面發(fā)射率的修正。而材料表面發(fā)射率不僅取決于溫度和波長，而且還與表面狀態(tài)、涂膜和微觀組織等有關，因此很難精確測量。在自動化生產(chǎn)中往往需要利用輻射測溫法來測量或控制某些物體的表面溫度，如冶金中的鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度。在這些具體情況下，物體表面發(fā)射率的測量是相當困難的。對于固體表面溫度自動測量和控制，可以采用附加的反射鏡使與被測表面一起組成黑體空腔。附加輻射的影響能提高被測表面的有效輻射和有效發(fā)射系數(shù)。利用有效發(fā)射系數(shù)通過儀表對實測24溫度進行相應的修正，最終可得到被測表面的真實溫度。最為典型的附加反射鏡是半球反射鏡。球中心附近被測表面的漫射輻射能受半球鏡反射回到表面而形成附加輻射，從而提高有效發(fā)射系數(shù)式中ε為材料表面發(fā)射率，ρ為反射鏡的反射率。至于氣體和液體介質真實溫度的輻射測量，則可以用插入耐熱材料管至一定深度以形成黑體空腔的方法。通過計算求出與介質達到熱平衡后的圓筒空腔的有效發(fā)射系數(shù)。在自動測量和控制中就可以用此值對所測腔底溫度（即介質溫度）進行修正而得到介質的真實溫度。非接觸測溫優(yōu)點：測量上限不受感溫元件耐溫程度的限制，因而對最高可測溫度原則上沒有限制。對于1800℃以上的高溫，主要采用非接觸測溫方法。隨著紅外技術的發(fā)展，輻射測溫逐漸由可見光向紅外線擴展，700℃以下直至常溫都已采用，且分辨率很高。25第六節(jié)家電常用傳感器溫度傳感器工作原理金屬膨脹原理設計的傳感器金屬在環(huán)境溫度變化后會產(chǎn)生一個相應的延伸，因此傳感器可以以不同方式對這種反應進行信號轉換。雙金屬片式傳感器雙金屬片由兩片不同膨脹系數(shù)的金屬貼在一起而組成，隨著溫度變化，材料A比另外一種金屬膨脹程度要高，引起金屬片彎曲。彎曲的曲率可以轉換成一個輸出信號。雙金屬桿和金屬管傳感器隨著溫度升高，金屬管（材料A）長度增加，而不膨脹鋼桿（金屬B）的長度并不增加，這樣由于位置的改變，金屬管的線性膨脹就可以進行傳遞。反過來，這種線性膨脹可以轉換成一個輸出信號。液體和氣體的變形曲線設計的傳感器在溫度變化時，液體和氣體同樣會相應產(chǎn)生體積的變化。多種類型的結構可以把這種膨脹的變化轉換成位置的變化，這樣產(chǎn)生位置的變化輸出（電位計、感應偏差、擋流板等等）。電阻傳感器金屬隨著溫度變化，其電阻值也發(fā)生變化。26對于不同金屬來說，溫度每變化一度，電阻值變化是不同的，而電阻值又可以直接作為輸出信號。電阻共有兩種變化類型正溫度系數(shù)溫度升高=阻值增加溫度降低=阻值減少負溫度系數(shù)溫度升高=阻值減少溫度降低=阻值增加熱電偶傳感器熱電偶由兩個不同材料的金屬線組成，在末端焊接在一起。對這個連接點加熱，在它們不加熱的部位就會出現(xiàn)電位差。這個電位差的數(shù)值與不加熱部位測量點的溫度有關，和這兩種導體的材質有關。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內出現(xiàn)，如果精確測量這個電位差，再測出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質的導體，所以稱之為熱電偶。不同材質做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點溫度變化1℃時，輸出電位差的變化量。對于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言，這個數(shù)值大約在5～40微伏/℃之間。27熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測量微小的溫度變化。由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無關，用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細微的測溫元件有極高的響應速度，可以測量快速變化的過程。28第六節(jié)家電常用傳感器氣體傳感器氣體傳感器是一種將某種氣體體積分數(shù)轉化成對應電信號的轉換器。探測頭通過氣體傳感器對氣體樣品進行調理，通常包括濾除雜質和干擾氣體、干燥或制冷處理儀表顯示部分特性氣體傳感器是化學傳感器的一大門類。從工作原理、特性分析到測量技術，從所用材料到制造工藝，從檢測對象到應用領域，都可以構成獨立的分類標準，衍生出一個個紛繁龐雜的分類體系，尤其在分類標準的問題上目前還沒有統(tǒng)一，要對其進行嚴格的系統(tǒng)分類難度頗大。接下來了解一下氣體傳感器的主要特性：穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指傳感器在整個工作時間內基本響應的穩(wěn)定性，取決于零點漂移和區(qū)間漂移。零點漂移是指在沒有目標氣體時，整個工作時間內傳感器輸出響應的變化。區(qū)間漂移是指傳感器連續(xù)置于目標氣體中的輸出響應變化，表現(xiàn)為傳感器輸出信號在工作時間內的降低。理想情況下，一個傳感器在連續(xù)工作條件下，每年零點漂移小于10%。靈敏度29靈敏度是指傳感器輸出變化量與被測輸入變化量之比，主要依賴于傳感器結構所使用的技術。大多數(shù)氣體傳感器的設計原理都采用生物化學、電化學、物理和光學。首先要考慮的是選擇一種敏感技術，它對目標氣體的閥限制 （ TLVthresholdlimitvalue ） 或 最 低 爆 炸 限（LELlowerexplosivelimit）的百分比的檢測要有足夠的靈敏性。選擇性選擇性也被稱為交叉靈敏度?？梢酝ㄟ^測量由某一種濃度的干擾氣體所產(chǎn)生的傳感器響應來確定。這個響應等價于一定濃度的目標氣體所產(chǎn)生的傳感器響應。這種特性在追蹤多種氣體的應用中是非常重要的，因為交叉靈敏度會降低測量的重復性和可靠性，理想傳感器應具有高靈敏度和高選擇性?？垢g性抗腐蝕性是指傳感器暴露于高體積分數(shù)目標氣體中的能力。在氣體大量泄漏時，探頭應能夠承受期望氣體體積分數(shù)10~20倍。在返回正常工作條件下，傳感器漂移和零點校正值應盡可能小。氣體傳感器的基本特征，即靈敏度、選擇性以及穩(wěn)定性等，主要通過材料的選擇來確定。選擇適當?shù)牟牧虾烷_發(fā)新材料，使氣體傳感器的敏感特性達到最優(yōu)。30第六節(jié)家電常用傳感器光傳感器現(xiàn)代電測技術日趨成熟，由于具有精度高、便于微機相連實現(xiàn)自動實時處理等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應用在電氣量和非電氣量的測量中。然而電測法容易受到干擾，在交流測量時，頻率響應不夠寬及對耐壓、絕緣方面有一定要求，在激光技術迅速發(fā)展的今天，已經(jīng)能夠解決上述的問題。磁光效應傳感器就是利用激光技術發(fā)展而成的高性能傳感器。激光，是本世紀60年代初迅速發(fā)展起來的又一新技術，它的出現(xiàn)標志著人們掌握和利用光波進入了一個新的階段。由于以往普通光源單色度低，故很多重要的應用受到限制，而激光的出現(xiàn)，使無線電技術和光學技術突飛猛進、相互滲透、相互補充。利用激光已經(jīng)制成了許多傳感器，解決了許多以前不能解決的技術難題，使它適用于煤礦、石油、天然氣貯存等危險、易燃的場所。比如說用激光制成的光導纖維傳感器，能測量原油噴射、石油大罐龜裂的情況參數(shù)。在實測地點，不必電源供電，這對于安全防爆措施要求很嚴格的石油化工設備群尤為適用，也可用來在大型鋼鐵廠的某些環(huán)節(jié)實現(xiàn)光學方法的遙測化學技術。磁光效應傳感器的原理主要是利用光的偏振狀態(tài)來實現(xiàn)傳感器的功能。當一束偏振光通過介質時，若在光束傳播方向存在著一個外磁場，那么光通過偏振面將旋轉一個角度，這就是磁光效應。也就是可以通過旋轉的角度來31測量外加的磁場。在特定的試驗裝置下，偏轉的角度和輸出的光強成正比，通過輸出光照射激光二極管LD，就可以獲得數(shù)字化的光強，用來測量特定的物理量。環(huán)境光傳感器環(huán)境光傳感器可以感知周圍光線情況，并告知處理芯片自動調節(jié)顯示器背光亮度，降低產(chǎn)品的功耗。例如，在手機、筆記本等移動應用中，顯示器消耗的電量高達電池總電量的30%，采用環(huán)境光傳感器可以最大限度地延長電池的工作時間。另一方面，環(huán)境光傳感器有助于顯示器提供柔和的畫面。當環(huán)境亮度較高時，使用環(huán)境光傳感器的液晶顯示器會自動調成高亮度。當外界環(huán)境較暗時，顯示器就會調成低亮度，實現(xiàn)自動調節(jié)亮度。環(huán)境光傳感器需要在芯片上貼一個紅外截止膜，甚至直接在硅片上鍍制圖形化的紅外截止膜。紅外光傳感器該紅外光傳感器使用充電的熱電堆與溴碘化鉈（KRS5）窗口來感應580到40000nm的波長。該傳感器使得學生可以自己測量一系列現(xiàn)象，包括自己手掌的紅外輻射。太陽光傳感器1.太陽傳感器。它可識別水平，垂直各360度。太陽所在的位置，識別，陰天，多云天，半陰天，晴天及晚上白天。跟蹤方位識別。322.識別電路處理和侍服驅動。采用數(shù)字芯片完成以上各信息的處理。可侍服各種普通電機，步進電機。整機功耗電流3mA，芯片工作電壓5V。國際先進的太陽跟蹤設備，采用的是電腦數(shù)據(jù)理論，需要地球經(jīng)緯度地區(qū)的的數(shù)據(jù)和設定。電路原理、設備技術復雜。智能太陽跟蹤儀采用識別理論技術，電路簡單元件少，沒有經(jīng)緯度和數(shù)據(jù)信息的理論。一年四季太陽運行的路線不用考慮。太陽從哪個方向升起，到哪個方向落下，它都會準確無誤的識別太陽升起和落下的位置。如果把他安放在行走的車或船上，不論向何方行駛，跟蹤儀都能正對太陽。紫外光傳感器該紫外光傳感器使用一個過濾片測量紫外光波段（315nm400nm）。除去濾光片，傳感器可同時感應可見光。傳感器包括紫外光濾光片，一個瞄準儀，和傳感器手柄。33第六節(jié)家電常用傳感器簡單原理自60年代末開始，RCLecraw提出有關磁光效應的研究報告后，引起大家的重視。日本，蘇聯(lián)等國家均開展了研究，國內也有學者進行探索。磁光效應的傳感器具有優(yōu)良的電絕緣性能和抗干擾、頻響寬、響應快、安全防爆等特性，因此對一些特殊場合電磁參數(shù)的測量，有獨特的功效，尤其在電力系統(tǒng)中高壓大電流的測量方面、更顯示它潛在的優(yōu)勢。同時通過開發(fā)處理系統(tǒng)的軟件和硬件，也可以實現(xiàn)電焊機和機器人控制系統(tǒng)的自動實時測量。在磁光效應傳感器的使用中，最重要的是選擇磁光介質和激光器，不同的器件在靈敏度、工作范圍方面都有不同的能力。隨著近幾十年來的高性能激光器和新型的磁光介質的出現(xiàn)，磁光效應傳感器的性能越來越強，應用也越來越廣泛。磁光效應傳感器做為一種特定用途的傳感器，能夠在特定的環(huán)境中發(fā)揮自己的功能，也是一種非常重要的工業(yè)傳感器。在電子防盜探測器領域，被動紅外探測器的應用非常廣泛，因其價格低廉、技術性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。但隨著入侵者的反偵測技術手段的提高，從而對探頭的要求也越來越高，普通被動紅外探頭的局限性也越來越明顯，這樣，新一代的被動紅外探頭也應運而生。因為加拿大的PARADOXSUCURITYSYSTEMSLTD的楓葉牌探頭采用了很多最新技術，使用也較為廣泛。所以，下面就結34合該產(chǎn)品的技術特性來闡述被動紅外探頭的最新技術。反射式光傳感器的工作原理及特性反射式光傳感器是靠探測人體發(fā)射的紅外線而進行工作的。探頭收集外界的紅外輻射通過聚集到紅外感應源上面。紅外感應源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收了紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會向外釋放電荷，檢測處理后產(chǎn)生報警。1)這種探頭是以探測人體輻射為目標的。所以輻射敏感元件對波長為10UM左右的紅外輻射必須敏感。2)為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。3)被動紅外探頭，其傳感器包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元。而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射