[工學(xué)]31-34概述、機(jī)械式和電阻、電容、電容式傳感器(參考版)
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【正文】 3/13/2022 85 2) 金屬熱電阻 (2) 銅電阻 0 ( 1 )tR R t???a. 線性好 、 電阻溫度系數(shù)高 、 價(jià)格便宜 b. 50~150 ℃ c. 電阻率小 ， 低溫場(chǎng)合 (3) 其它低溫?zé)犭娮? a. 銦電阻： ~室溫 ， 精度 177?？煞纸饘贌犭娮韬桶雽?dǎo)體熱電阻（熱敏電阻）。 (3) 靈敏度高、價(jià)格便宜 3/13/2022 83 1. 熱電偶 4) 分類 (3) 鉑銠 30—— 鉑銠 6 正 極：鉑銠 30 負(fù) 極：鉑銠 6 (1) 性能穩(wěn)定，精度高，適于氧化性或中型介質(zhì) (2) 長(zhǎng)期使用溫度為 1600 ℃ ，短期可測(cè) 1800℃ 。 (3) 價(jià)格便宜，是目前用量最大的熱電偶。 １、鉑銠－鉑熱電偶 正極為含銠 10%的鉑銠合金，負(fù)極為純鉑； 3/13/2022 81 1. 熱電偶 4) 分類 (1) 化學(xué)穩(wěn)定性好，適宜在氧化性及惰性氣體中連續(xù)使用， 短期使用溫度為 1200℃ ，長(zhǎng)期使用溫度為 1000℃ 。 3/13/2022 79 1. 熱電偶 4) 分類 (1) 熱電性能穩(wěn)定、抗氧化性強(qiáng)、宜在氧化性氣氛中 連續(xù)使用、長(zhǎng)期使用溫度可達(dá) 1300℃ (2) 精度高，它是在所有熱電偶中，準(zhǔn)確度等級(jí)最高的，通常用作標(biāo)準(zhǔn)或測(cè)量較高的溫度； (3) 使用范圍較廣，均勻性及互換性好； (4) 主要缺點(diǎn)有： 靈敏度較低，熱電動(dòng)勢(shì)較弱；價(jià)格較貴，機(jī)械強(qiáng)度低，不適宜在還原性氣氛或有金屬蒸汽的條件下使用。 (3) EAB只與接點(diǎn)溫度有關(guān) 。 3/13/2022 78 1. 熱電偶 3) 特點(diǎn) (1) 材料相同 ,則 EAB為零 。在接觸面形成電場(chǎng) 。失去電子的導(dǎo)體帶正電 ， 得到電子的導(dǎo)體帶負(fù)電 。 因而在同一導(dǎo)體兩端也產(chǎn)生電位差 ， 并阻止電子從高溫端向低溫端擴(kuò)散 ， 于是電子擴(kuò)散形成動(dòng)平衡 ， 此時(shí)所建立的電位差稱為溫差電勢(shì) 。 3/13/2022 73 總結(jié) 原始 輸入量 變換 原理 物理 現(xiàn)象 能量 關(guān)系 輸出量 力 壓電 效應(yīng) 物性型 轉(zhuǎn)換型 電荷 3/13/2022 74 三 . 熱電式傳感器 基于熱電效應(yīng) ， 將溫度變化轉(zhuǎn)換成電量變化 1. 熱電偶 1) 結(jié)構(gòu) (1) 兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路 (2) 兩端溫度不同 ， 假定 TT0 3/13/2022 75 1. 熱電偶 2) 工作原理 熱電效應(yīng)：閉合回路中產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì) EAB。 3/13/2022 72 特點(diǎn) ： 1. 響應(yīng)速度快，適合于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量。 優(yōu)點(diǎn)：與電纜電容無(wú)關(guān) 缺點(diǎn)： 電路復(fù)雜，價(jià)格昂貴 ff CQCAAQU ????? )1(0fAR C1???3/13/2022 68 5 應(yīng)用 1) 直接測(cè)量作用力 (1) 測(cè)量范圍： 103N~104KN (2)動(dòng)態(tài)范圍： 60dB (3)方向：?jiǎn)蜗?、 或多向 (4)兩種結(jié)構(gòu)形式 a. 膜片式彈性元件承壓 b. 活塞承壓 3/13/2022 69 壓電式單向測(cè)力傳感器 3/13/2022 70 2）壓電式壓力傳感器 3/13/2022 71 3) 壓電式加速度傳感器 大型加速度計(jì)：靈敏度高 ， 靈敏域可達(dá) 106g， 測(cè)量上 限小 ，智能測(cè)弱振動(dòng) 。 3/13/2022 64 兩種等效電路： 內(nèi)部一個(gè)電荷源 Q和一個(gè)電容器 C并聯(lián) ? 電荷等效電路 一個(gè)電壓源 U=q/C和一個(gè)電容器 C串聯(lián) ? 電壓等效電路 3/13/2022 65 4 測(cè)量電路 阻抗變換作用：高阻抗 ?低阻抗 放大傳感器輸出的微弱信號(hào) 電壓放大器 — 高內(nèi)阻的電壓源轉(zhuǎn)換成低內(nèi)阻的電壓源 (阻抗變換器 ) 輸出電壓 ?輸入電壓 電荷放大器 — 高內(nèi)阻的電荷源轉(zhuǎn)換成低內(nèi)阻的電壓源 輸出電壓 ?輸入電荷 前置放大器的作用 前置放大器 壓電傳感器 一般儀器 前置放大器 輸出阻抗很高 輸出阻抗適當(dāng)降低 壓電式傳感器產(chǎn)生的電荷量很微弱，本身內(nèi)阻很大，輸出能量很小。 U’=2U Q’=Q 則 C’=（ 1/2） C 這種聯(lián)接，輸出電荷大，本身電容大，允許被測(cè)對(duì)象變化頻率稍低。 2. 如果負(fù)載不是無(wú)窮大，電路將按指數(shù)規(guī)律放電， 0quC?3/13/2022 63 雙晶片連接形式 雙晶片的總電荷、總電壓取決于兩片的連接方式： 1）并聯(lián)：用于電荷作為輸出量場(chǎng)合，有利于準(zhǔn)靜態(tài)測(cè)量。 3/13/2022 62 3 壓電式傳感器及其等效電路 壓電式傳感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有一定電容的電荷源。 分類 天然物質(zhì)：石英晶體 — 壓電效應(yīng)弱 ， 但穩(wěn)定 ， 可用作標(biāo)準(zhǔn)的加速度計(jì) 人工制造：壓電陶瓷 — 壓電效應(yīng)強(qiáng)，但穩(wěn)定性差， 用作工作時(shí)的加速度計(jì) 3/13/2022 59 石英晶體 結(jié)晶形狀是六角晶柱，它是一個(gè)正六面體，我們用直角坐標(biāo)三個(gè)軸來(lái)表示 縱軸線 z ?? 光軸 穿過(guò)棱線且 ?z軸的 x軸 ?? 電軸 ?棱面的 y軸 ?? 力軸 （ 機(jī)械軸 ） 3/13/2022 60 現(xiàn)象：
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