【正文】 (6)內(nèi)含寄生電源。該器件既可由單線總線供電，亦可選用外部 +～ +5V電源 (允許電壓范圍是 +～ +)，進(jìn)行溫度／數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)的工作電流約為 lmA，待機(jī)電流僅為 ，典型功耗為 +～ +5mW。 (7)具有電源反接保護(hù)電路。當(dāng)電源電壓的極性接反時(shí)，能保護(hù)DSl8B20不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但此時(shí)芯片無(wú)法正常工作。 單線智能溫度傳感器3. DSl8B20的應(yīng)用圖 DS18B20的引腳排列圖 多片 DS18B20與 80C31的接線 熱電式傳感器應(yīng)用舉例熱電式傳感器在實(shí)際中有很多應(yīng)用，這里僅舉幾例。1. 測(cè)溫?zé)犭娕紙D 冷端溫度補(bǔ)償電路原理圖 在鍋爐節(jié)能控制系統(tǒng)中，需對(duì)爐膛、蒸氣、水等的溫度進(jìn)行測(cè)定。可選用熱電偶，并利用 AD590對(duì)熱電偶進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償，在使用中，只需將熱電偶的冷端與集成溫度傳感器 AD590置于同一環(huán)境中，不論環(huán)境溫度如何改變，均可在電路的輸出端得到正比于熱電偶工作端溫度的電壓值。圖 ，圖中 ，三個(gè)集成運(yùn)放構(gòu)成數(shù)據(jù)放大器，以放大熱電偶的熱電勢(shì) E；運(yùn)放 A5是一同相比例運(yùn)算電路，它把 AD590正比于環(huán)境溫度的電流轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào) ；運(yùn)放A4是一反相輸入求和電路，該電路對(duì) 、 求和，抵消隨環(huán)境溫度變化的成分，使輸出電壓 K正比于熱電偶工作端的溫度。 熱電式傳感器應(yīng)用舉例圖 元素分析儀氣體成分分析室示意圖2. 氣體成分分析 圖 分分析室示意圖。它主要由四個(gè)外殼用相同材料制成的分析室組成。分析室 和 為參考室，室內(nèi)充入潔凈的空氣，另外兩個(gè)分析室 和 內(nèi)充入被分析的混合氣體，四個(gè)分析室組成橋路。工作時(shí)先將惰性氣體通入分析室，使電橋達(dá)到平衡，而后使被測(cè)混合氣體進(jìn)入分析室，電橋失去平衡，其不平衡輸出是混合氣體成分的函數(shù)。 氣體的導(dǎo)熱系數(shù)與氣體成分的體積濃度有關(guān)，對(duì)于相互不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的混合氣體，其導(dǎo)熱系數(shù)為各氣體導(dǎo)熱系數(shù)的平均值。設(shè)氫氣的導(dǎo)熱系數(shù)為 、氣體的百分?jǐn)?shù)含量為 ，氮?dú)獾膶?dǎo)熱系數(shù)為 ，兩種混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)為 ，則得下式 (9?29) 氫氣和氮?dú)獾膶?dǎo)熱系數(shù)已知，只要測(cè)出 就可獲得氫氣的百分?jǐn)?shù)含量 ，進(jìn)而獲得氮?dú)獾牡陌俜謹(jǐn)?shù)含量 l－ 。圖 過(guò)熱保護(hù)繼電器 熱電式傳感器應(yīng)用舉例 圖 熱保護(hù)線路。三只特性相同的 RRC6型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 (阻值 20℃ 時(shí)為10 k； 100℃ 時(shí)為 1 k； 110℃ 時(shí)為 k)串聯(lián)在一起，固定在電機(jī)三線繞組附近。當(dāng)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，溫度較低，熱敏電阻阻值較高，三極管不導(dǎo)通，繼電器 J不吸合。當(dāng)電機(jī)過(guò)載或其中一相與地短路時(shí)，電機(jī)繞組溫度劇增，熱敏電阻阻值相應(yīng)減少，三極管導(dǎo)通，繼電器 J吸合，電極電路被斷開(kāi)，起到過(guò)熱保護(hù)作用。 4. AD590溫度傳感器在遠(yuǎn)距離檢測(cè)中的應(yīng)用圖 AD590溫度傳感器遠(yuǎn)距離測(cè)溫示意圖AD590的典型應(yīng)用是用作遠(yuǎn)距離溫度檢測(cè)。圖 距離 300 m內(nèi)某點(diǎn)的溫度，由于使用了屏蔽的絞合電纜及在電纜兩端串、并聯(lián)了電阻 (R=1 k)和電容 (C= )。 小結(jié) 振動(dòng)在彈性介質(zhì)內(nèi)的傳播稱為波動(dòng)，簡(jiǎn)稱波。低于 16 Hz的機(jī)械波，稱為次聲波；其頻率在 16 之間，能為人所聞的機(jī)械波，稱為聲波；高于 2 Hz的機(jī)械波，稱為超聲波；頻率在 Hz（波長(zhǎng)為 1 mm1 m之間）的波，稱為微波；紅外線的波長(zhǎng)為 11 000 m之間。 超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生反射、折射和波形轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象。超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器，能應(yīng)用在測(cè)距、測(cè)厚、測(cè)流量、無(wú)損探傷等場(chǎng)合。 由發(fā)射天線發(fā)出的微波，遇到被測(cè)物時(shí)將被、移動(dòng)物體的速度和距離測(cè)量、濕度測(cè)量、無(wú)損檢測(cè)等。 紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射，紅外輻射在大氣吸收或反射，使功率發(fā)生變化，依據(jù)微波的特點(diǎn)構(gòu)成的微波傳感器?？捎糜谖镂粶y(cè)量、測(cè)厚中傳播時(shí)，由于大氣中氣體分子、水蒸氣以及固體微粒、塵埃等物質(zhì)的吸收和散射作用，使輻射能在傳輸過(guò)程中逐漸衰減。紅外輻射通過(guò)大氣層時(shí)被分割成三個(gè) “ 大氣窗口 ” 。利用紅外傳感器可進(jìn)行非接觸式的紅外測(cè)溫、氣體分析、無(wú)損探傷等。 核輻射式傳感器是根據(jù)被測(cè)物質(zhì)對(duì)核輻射的吸收、反射、散射或核輻射對(duì)被測(cè)物質(zhì)的電離激發(fā)作用而進(jìn)行工作的。核輻射傳感器有多種用途，如測(cè)量檢測(cè)氣體和液體在管道中的流量、利用物質(zhì)對(duì)射線的吸收程度與物質(zhì)厚度有關(guān)的原理在線測(cè)厚、測(cè)量物位、成份分析等。 熱電式傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量變化的傳感器。這里主要介紹了熱電偶、熱電阻、熱敏電阻、 PN結(jié)傳感器、集成溫度傳感器、智能溫度傳感器等，其應(yīng)用條件、信號(hào)形式等各有特點(diǎn)，應(yīng)用時(shí)是具體情況而定。 生物傳感器在醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品工業(yè)等得到了廣泛的應(yīng)用。本章還討論了新型的傳感器（智能傳感器、模糊傳感器、網(wǎng)絡(luò)傳感器、虛擬傳感器）等內(nèi)容，該部分作為理解內(nèi)容。 習(xí)題和思考題 1. 超聲波在介質(zhì)中傳播具有哪些特性 ? 2. 超聲波傳感器的吸收塊作用是什么 ? 3. 超聲波物位測(cè)量有幾種方式 ?各有什么特點(diǎn) ? 4. 簡(jiǎn)述超聲波測(cè)量流量的工作原理，并推導(dǎo)出數(shù)學(xué)表達(dá)式。 5. 已知超聲波傳感器垂直安裝在被測(cè)介質(zhì)底部，超聲波在被測(cè)介質(zhì)中的傳播速度為 1460 m／ s，測(cè)得時(shí)間間隔為 28 ，試求物位高度。 6. 什么是微波 ?其波長(zhǎng)范圍是多少 ? 7. 微波傳感器可分為哪兩種 ?其檢測(cè)原理是什么 ? 8. 試舉出幾個(gè)其他超聲波、微波的應(yīng)用例子 (書(shū)上的除外 )。 9. 查找資料，舉出 3個(gè)利用核輻射傳感器進(jìn)行物位測(cè)量的實(shí)際應(yīng)用的例子。 10. 試設(shè)計(jì)一個(gè)紅外控制的電扇開(kāi)關(guān)自動(dòng)控制電路。并敘述其工作原理。 11. 解釋下列有關(guān)熱電偶的名詞：熱電效應(yīng)、熱電勢(shì)、接觸電勢(shì)、溫差電勢(shì)、熱電極、測(cè)量端、參比端、分度表。 12. 試擬定一個(gè)自動(dòng)測(cè)量某溫度場(chǎng)的方案，繪出其方框圖和線路圖。 13. 熱電偶參考端溫度處理的方法有那幾種 ?分別分析其原理。 14. 試比較熱電偶、熱電阻、熱敏電阻三種熱電式傳感器的特點(diǎn)及其對(duì)測(cè)量線路的要求。 15. 什么叫集成溫度傳感器 ?各有什么特點(diǎn) ? 16. 某熱電偶靈敏度為 mV／ ℃ ，把它放在溫度為 l200℃ 處，若以指示表處溫度 50℃ 為冷端，試求熱電勢(shì)的大小 ? 17. 某熱電偶的熱電勢(shì)在 ℃ 時(shí)， E= mV，若冷端溫度為 0℃時(shí)，測(cè)某爐溫輸出熱電勢(shì) E= mV。試求該加熱爐實(shí)際溫度 T是多少 ? 18. 已知鉑電阻溫度計(jì)， 0℃ 時(shí)電阻為 100Ω ， 100℃ 時(shí)電阻為 139Ω ，當(dāng)它與某熱介質(zhì)接觸時(shí)，電阻值增至 281Ω ，試確定該介質(zhì)溫度。 19. 已知某負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 (NTC)的材料系數(shù) B值為 2900 K，若0℃ 電阻值為 500 kΩ ，試求 100℃ 時(shí)電阻值 ? 20. 用分度號(hào)為 K的鎳鉻一鎳硅熱電偶測(cè)溫度，在未采用冷端溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下，儀表顯示 500℃ ，此時(shí)冷端為 60℃ 。試問(wèn)實(shí)際溫度多少度 ?若熱端溫度不變，設(shè)法使冷端溫度 保持在 20℃ ，此時(shí)顯示儀表指示多少度? 21. 什么是智能傳感器 ?它應(yīng)有哪些功能 ? 22. 實(shí)現(xiàn)智能傳感器的途徑有哪些 ? 23. 智能傳感器由哪些部分構(gòu)成 ? 24. 什么是模糊傳感器 ?它有哪些功能 ? 25. 模糊傳感器由哪些部分構(gòu)成 ? 26. 什么是網(wǎng)絡(luò)傳感器 ? 27. 什么是虛擬傳感器