【正文】 ，有可能產(chǎn)生檢測(cè)誤差的原因有哪些？，需要保持爐內(nèi)溫度基本恒定，一般采用多點(diǎn)溫度檢測(cè)，對(duì)于多路熱電偶檢測(cè)，如何選用數(shù)顯表？（請(qǐng)上網(wǎng)查找有關(guān)多路巡檢儀的資料）。那么在顯像系統(tǒng)的屏幕上便可見(jiàn)到與物體紅外輻射相對(duì)應(yīng)的熱像圖。紅外傳感器首先將物體的輻射轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后把輸出的微弱信號(hào)送入前置放大器放大輸出，然后經(jīng)視頻放大器放大，再去控制顯像管屏幕上射線(xiàn)的強(qiáng)弱。熱像儀的光學(xué)系統(tǒng)為全折射式，物鏡材料為單晶硅。紅外熱像儀原理如圖614所示。目前，主要采用了紅外變像管、紅外攝像管、集成紅外電荷耦合器件三種成像器件，顯示物體紅外輻射的熱像圖。調(diào)制器是由調(diào)制盤(pán)、微電機(jī)等組成。其由光學(xué)系統(tǒng)、調(diào)制器、紅外傳感器、放大器、顯示器等部分組成。當(dāng)光照射在PbS 光敏元件上時(shí)，電極兩端產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)，此電動(dòng)勢(shì)的大小與光照強(qiáng)度成比例。先在玻璃基極上制成金電極，然后蒸鍍PbS薄膜，再引出電極線(xiàn)。圖611 熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路PbS 紅外光敏元件的結(jié)構(gòu)如圖612所示。熱釋電紅外傳感器主要由外殼濾光片、光敏元件PZT、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管FET、電阻、二極管等組成。熱釋電元件常用材料有單晶、壓電陶瓷及高分子薄膜等。三、紅外傳感器熱釋電效應(yīng)是指當(dāng)某些電介物質(zhì)的表面溫度發(fā)生變化時(shí)，在這些電介物質(zhì)的表面上就會(huì)產(chǎn)生電荷的變化。（2）顯示儀表的機(jī)械零位應(yīng)調(diào)整到冷端溫度補(bǔ)償器設(shè)計(jì)時(shí)的平衡溫度，如補(bǔ)償器是按t0=20 ℃時(shí)電橋平衡設(shè)計(jì)的，則儀表機(jī)械零位應(yīng)調(diào)整到20 ℃處。采用補(bǔ)償電橋法必須注意下列幾點(diǎn)。5）補(bǔ)償電橋法當(dāng)熱電偶冷端溫度波動(dòng)較大時(shí)，一般采用補(bǔ)償電橋法。這相當(dāng)于把熱電勢(shì)修正值E(t0, 0)預(yù)先加到了顯示儀表上。補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與熱電偶連接的兩個(gè)接點(diǎn)，其溫度必須相同。各種補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)只能與相應(yīng)型號(hào)的熱電偶配用，而且必須在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)用。補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)一般采用多股廉價(jià)金屬制造，不同的熱電偶采用不同的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)。補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)實(shí)際上是一對(duì)化學(xué)成分不同的導(dǎo)線(xiàn)，在0 ℃～150 ℃溫度范圍內(nèi)與配接的熱電偶有一致的熱電特性，起著延長(zhǎng)熱電偶的作用，這樣就將熱電偶的冷端延伸到溫度恒定的場(chǎng)所，其實(shí)質(zhì)是相當(dāng)于將熱電極延長(zhǎng)。3）補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)法在使用熱電偶測(cè)溫時(shí)，必須使熱電偶的冷端溫度保持恒定，否則在測(cè)溫時(shí)引入的檢測(cè)誤差將是個(gè)變量，影響測(cè)溫的準(zhǔn)確性。圖69 薄膜熱電偶結(jié)構(gòu)1）0 ℃恒溫法將熱電偶的冷端置于裝有冰水混合物的恒溫器內(nèi)，使冷端溫度保持0 ℃不變，它消除了熱端不等于0 ℃而引入的誤差，通常用于試驗(yàn)室或精密的溫度檢測(cè)。我國(guó)現(xiàn)使用的主要有鐵鎳、鐵康銅和銅康銅三種薄膜熱電偶。它的特點(diǎn)是熱容量小，響應(yīng)速度快，特別適用于檢測(cè)瞬變的表面溫度和微小面積上的溫度。圖68 鎧裝熱電偶檢測(cè)端的結(jié)構(gòu)形式3）薄膜熱電偶薄膜熱電偶是用真空蒸鍍的方法，把兩種熱電極材料分別沉積在絕緣基片上形成的一種快速感溫元件。 圖67 普通熱電偶安裝形式2）鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶又稱(chēng)為纜式熱電偶，是由熱電極、絕緣材料（通常為電熔氧化鎂）和金屬保護(hù)管三者經(jīng)拉伸結(jié)合而成的。這種熱電偶主要用于檢測(cè)氣體、蒸氣和流體等介質(zhì)的溫度。（3）接線(xiàn)盒是用來(lái)固定接線(xiàn)座和提供熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)連接用的，它的出線(xiàn)孔和蓋子都用墊圈加以密封，以防污物落入而影響接線(xiàn)的可靠性。保護(hù)套管應(yīng)具有耐高溫、耐腐蝕的性能，要求其導(dǎo)熱性能好，氣密性好。（1）絕緣管是為防止兩根熱電極之間以及熱電極與保護(hù)套之間短路而設(shè)置，形狀一般為圓形、橢圓形，中間開(kāi)有單孔、雙孔、四孔、六孔，材料視其使用的熱電偶類(lèi)型而定。1）普通型熱電偶工業(yè)用普通熱電偶的結(jié)構(gòu)一般由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管和接線(xiàn)盒四部分組成，如圖66所示。（4）易于復(fù)制，工藝性與互換性好，便于制定統(tǒng)一的分度表，材料要有一定的韌性，焊接性能好，以利于制作。（2）能在較寬的溫度范圍內(nèi)應(yīng)用，并且在長(zhǎng)時(shí)間工作后，不會(huì)發(fā)生明顯的化學(xué)及物理性質(zhì)的變化。作為熱電偶回路電極的金屬導(dǎo)體應(yīng)具備以下幾個(gè)特點(diǎn)。當(dāng)熱端與冷端有溫差時(shí)檢測(cè)儀表便能測(cè)出被測(cè)溫度。兩種導(dǎo)體組成的回路稱(chēng)為熱電偶，這兩種導(dǎo)體稱(chēng)為熱電極，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為熱電動(dòng)勢(shì)。二、熱電偶式溫度傳感器1. 熱電效應(yīng)及熱電偶將兩種不同成分的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路，如圖65所示，當(dāng)閉合回路的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于不同的溫度場(chǎng)中，回路中產(chǎn)生一個(gè)方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)的電動(dòng)勢(shì)，這種效應(yīng)稱(chēng)為熱電效應(yīng)。錳電阻在2 K～63 K溫度范圍內(nèi)，電阻隨溫度變化大，靈敏度高；缺點(diǎn)是材料脆，難拉成絲。試驗(yàn)證明， K～15 K 溫度范圍內(nèi)，銦電阻靈敏度比鉑電阻高10倍。因此，一般采用上述材料制作低溫?zé)犭娮鑲鞲衅?。同鉑熱電阻一樣，我國(guó)以R0值在100 Ω或50 Ω條件下制成相應(yīng)分度表作為標(biāo)準(zhǔn)，供使用者查閱。銅熱電阻體的結(jié)構(gòu)如圖62所示。工業(yè)用鉑熱電阻體的結(jié)構(gòu)如圖61所示，～ mm 的純鉑絲繞在平板形支架上，用銀導(dǎo)線(xiàn)作引出線(xiàn)。其結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)實(shí)際使用制作成各種形狀，通常都是將雙線(xiàn)電阻絲繞在用石英、云母、陶瓷和塑料等材料制成的骨架上，可以檢測(cè)200 ℃～500 ℃的溫度。目前應(yīng)用得較多的熱電阻材料有鉑和銅等。能力目標(biāo)： 認(rèn)識(shí)熱電阻式傳感器及其檢測(cè)適應(yīng)性素質(zhì)目標(biāo)： 教學(xué)重點(diǎn)溫度傳感器的應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)溫度傳感器的原理教學(xué)手段理實(shí)一體實(shí)物講解小組討論、協(xié)作教學(xué)學(xué)時(shí)7教 學(xué) 內(nèi) 容 與 教 學(xué) 過(guò) 程 設(shè) 計(jì)注 釋項(xiàng)目六 溫度檢測(cè)系統(tǒng)〖理論學(xué)習(xí)〗任務(wù) 認(rèn)識(shí)溫度傳感器一、熱電阻式溫度傳感器熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而變化的特性檢測(cè)溫度的。掌握壓力傳感器性能指標(biāo)。學(xué)生對(duì)比分析負(fù)壓檢測(cè)壓力和絕壓檢測(cè)壓力。講解壓阻式傳感器原理。教師講解振弦傳感器檢測(cè)原理，與電傳感器或者變壓器式傳感器作比較。熟悉敏感柵具備的幾個(gè)特點(diǎn)?！紝?shí)訓(xùn)〗〖思考與練習(xí)〗。補(bǔ)償溫度范圍是由于施加了溫度補(bǔ)償，精度進(jìn)入額定范圍內(nèi)的溫度范圍。為在室溫下及工作壓力范圍內(nèi)，從最小工作壓力和最大工作壓力趨近某一壓力時(shí)，傳感器輸出之差。損壞壓力是指能夠加工在傳感器上，且不使傳感器元件或傳感器外殼損壞的最大壓力。因此，即使在額定壓力以上連續(xù)使用也不會(huì)被損壞。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)傳感器所測(cè)壓力在該范圍之內(nèi)。三、壓力傳感器性能指標(biāo)壓力傳感器的種類(lèi)繁多，其性能也有較大的差異，如何選擇較為適用的傳感器，做到經(jīng)濟(jì)、合理的使用，主要依靠以下指標(biāo)。%FS，量程為100 kPa，則最大誤差不會(huì)大于177。通常精度包含了非線(xiàn)性誤差、重復(fù)性誤差和遲滯（回復(fù)）誤差。壓力傳感器的精度表示方法是以誤差值的大小來(lái)量度的，一般為177。通常壓力傳感器都要進(jìn)行溫度補(bǔ)償，利用另外一種溫度特性相反的材料抵消溫度引起的變化。溫度漂移是因?yàn)闇囟茸兓鸬膲毫鞲衅鬏敵龅淖兓@種漂移也是由材料的多重特性決定的。在傳感器使用過(guò)程中，由彈性材料引起的漂移根據(jù)材質(zhì)不同各不相同。因此，絕壓傳感器可以檢測(cè)大氣壓的變化，通常檢測(cè)沒(méi)有參考?xì)鈮褐档臍怏w環(huán)境。顯然，如果將大氣環(huán)境換為特定的參考?xì)鈮?，?fù)壓傳感器就成了差壓傳感器。未加壓情況下為調(diào)整零點(diǎn)，并且零點(diǎn)輸出始終一致。圖515 壓阻式傳感器原理壓阻式壓力傳感器廣泛地應(yīng)用于航空航天、航海、石油化工、動(dòng)力機(jī)械、生物醫(yī)學(xué)工程、氣象、地質(zhì)、地震檢測(cè)等各個(gè)領(lǐng)域。硅的壓阻效應(yīng)不同于電阻應(yīng)變片，前者電阻隨壓力的變化主要取決于電阻率的變化，后者電阻的變化則主要取決于幾何尺寸的變化（應(yīng)變），而且前者的靈敏度比后者大50～100倍。任務(wù)二 壓阻式壓力傳感器的應(yīng)用一、壓阻式壓力傳感器當(dāng)力作用于某些硅晶體時(shí)，晶體的晶格產(chǎn)生變形，使載流子從一個(gè)能谷向另一個(gè)能谷散射，引起載流子的遷移率發(fā)生變化，擾動(dòng)了載流子縱向和橫向的平均量，從而使硅的電阻率發(fā)生變化。因此它不僅用于電感和電容參數(shù)的變換，也經(jīng)常用于電阻參數(shù)的變換。 圖59 直流電橋常用電橋形式如圖510所示。如圖59所示，有四個(gè)電阻組成一四邊形電路，其中一組對(duì)角線(xiàn)中接激勵(lì)源（電壓或電流），另一組對(duì)角線(xiàn)接到電橋放大器上。橋路失去平衡是由于作為橋臂的傳感器阻抗隨其輸入（被測(cè)非電量）變化而變化所致，由于不平衡電橋無(wú)反饋和恢復(fù)平衡的過(guò)程，因此對(duì)被測(cè)量的變化反應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但準(zhǔn)確度不如平衡電橋。橋路失去平衡，產(chǎn)生輸出，以此輸出作為反饋，使橋路中作為恢復(fù)平衡用的橋臂阻抗隨之調(diào)整，在橋路恢復(fù)平衡時(shí)，此調(diào)整的橋臂阻抗可反映被測(cè)量。圖58 振弦傳感器檢測(cè)原理四、檢測(cè)電橋1）平衡電橋平衡電橋主要應(yīng)用于靜態(tài)檢測(cè)或在反饋系統(tǒng)中起到比較器的作用。其中主要的區(qū)別是壓磁元件的結(jié)構(gòu)形式。所以，一般傳感器敏感元件作為核心部件，周?chē)贾糜袕椥钥蚣軅鬟f力引起的變形，避免檢測(cè)中的不確定性。這類(lèi)力傳感器的輸出電動(dòng)勢(shì)較大，一般不需經(jīng)過(guò)放大，但需要經(jīng)過(guò)濾波和整流處理。一旦受到外力作用，磁力線(xiàn)發(fā)生變化，部分磁力線(xiàn)和檢測(cè)繞組交聯(lián)，在該繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在外力作用下，磁力線(xiàn)呈橢圓分布，橢圓長(zhǎng)軸與外力方向一致（拉力）。材料受拉時(shí)，導(dǎo)磁率變化則相反。這些因素制約高精度長(zhǎng)壽命應(yīng)變傳感器的質(zhì)量和應(yīng)用，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的應(yīng)變片在精度與壽命上與先進(jìn)國(guó)家相比仍有差距。有金屬絲應(yīng)變片、箔式應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片，如圖54所示。（5）良好的加工性能和焊接性。（3）較小的溫度系數(shù)。（1）較高的電阻系數(shù)，即單位長(zhǎng)度的電阻較大。金屬絲的作用是感受試樣表面的應(yīng)變變化，被稱(chēng)為敏感柵。在一個(gè)圓柱形彈性體的圓柱面上按照徑向和軸向表面的對(duì)稱(chēng)位置上粘貼電阻應(yīng)變片，根據(jù)彈性力學(xué)和材料力學(xué)的知識(shí)可以推斷由于彈性體受力變形，在徑向和軸向會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變，使得兩個(gè)方向上產(chǎn)生伸長(zhǎng)和縮短的效應(yīng)，這時(shí)電阻應(yīng)變片也和彈性體表面一起產(chǎn)生相應(yīng)的變形，從而使得電阻發(fā)生變化。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：熟悉電阻應(yīng)變片式傳感器的使用，了解力檢測(cè)的一般原理和使用條件，掌握力傳感器的一般分類(lèi)、原理和使用方法，能力目標(biāo)： 認(rèn)識(shí)電阻應(yīng)變片傳感器及其檢測(cè)適應(yīng)性素質(zhì)目標(biāo)： 教學(xué)重點(diǎn)壓阻式傳感器的檢測(cè)原理和檢測(cè)方法教學(xué)難點(diǎn)壓阻式傳感器的檢測(cè)原理教學(xué)手段理實(shí)一體實(shí)物講解小組討論、協(xié)作教學(xué)學(xué)時(shí)7教 學(xué) 內(nèi) 容 與 教 學(xué) 過(guò) 程 設(shè) 計(jì)注 釋項(xiàng)目五 力和壓力檢測(cè)系統(tǒng)〖理論學(xué)習(xí)〗任務(wù)一 認(rèn)識(shí)力傳感器一、電阻應(yīng)變片式測(cè)力傳感器電阻應(yīng)變片式測(cè)力傳感器多應(yīng)用于工程檢測(cè)上，如水壩、橋梁、涵洞等結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力監(jiān)測(cè)，也應(yīng)用于變形測(cè)試和振動(dòng)檢測(cè)等行業(yè)中，在稱(chēng)重檢測(cè)中也得到了廣泛的應(yīng)用。講解壓電元件等效電路及電荷放大器等效電路。同學(xué)分組討論減少測(cè)速發(fā)電機(jī)的非線(xiàn)性的措施，教師總結(jié)。教師講解影響直流測(cè)速發(fā)電機(jī)誤差的因素，學(xué)生分組討論解決辦法。圖422 動(dòng)圈式傳感器原理，加速度測(cè)量頭安置在鐵板中哪一部分?jǐn)?shù)顯表顯示值最大？為什么？了解對(duì)測(cè)速發(fā)電機(jī)傳感器的要求。圖中線(xiàn)圈環(huán)繞一個(gè)磁鐵，當(dāng)磁鐵上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，在電路回路中的電阻R會(huì)產(chǎn)生電流。附加質(zhì)量在振動(dòng)結(jié)構(gòu)上安裝的加速度傳感器的質(zhì)量要小于被測(cè)點(diǎn)的自身動(dòng)態(tài)質(zhì)量的1/10即可，認(rèn)為此時(shí)對(duì)被測(cè)信號(hào)的影響可以忽略。沒(méi)有特殊要求且干擾不大的工況，可用絕緣型加速度傳感器，而永久型監(jiān)測(cè)或干擾大的工況則應(yīng)采用浮地型加速度傳感器。對(duì)磁電場(chǎng)較強(qiáng)的測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)選擇特殊外殼材料的加速度傳感器和專(zhuān)用導(dǎo)線(xiàn)，此類(lèi)研究國(guó)內(nèi)罕見(jiàn)。對(duì)于不能觸及的部位，可使用手持式加速度傳感器（帶長(zhǎng)探針）。加速度傳感器永久安裝在現(xiàn)場(chǎng)會(huì)受到人為碰撞，應(yīng)選擇工業(yè)型長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)加速度傳感器，它采用外加防護(hù)罩，三角法蘭安裝，具有對(duì)地絕緣、防塵的作用。多數(shù)廠(chǎng)商給出的傳感器溫度范圍為可用值，而不是高溫狀況的靈敏度，實(shí)際上，高溫時(shí)靈敏度偏差較大，特殊用戶(hù)應(yīng)向廠(chǎng)商索取專(zhuān)用的高溫時(shí)的靈敏度指標(biāo)，靈敏度指標(biāo)是保證測(cè)試準(zhǔn)確的關(guān)鍵。防水有兩個(gè)概念，淺層防水和深層防水，尤以深層防水為難，如三峽工程永久船閘閘門(mén)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)，水深近百米，它涉及地回路干擾、高壓滲水、導(dǎo)線(xiàn)防護(hù)、長(zhǎng)期可靠性等諸多問(wèn)題。具體考慮環(huán)境因素如下。外形與硬幣工業(yè)中應(yīng)用的加速度計(jì)一般多為壓電晶體傳感器，除了壓電式以外，還有電容式或電感式加速度計(jì)。二、加速度計(jì)簡(jiǎn)介與選型現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展使得加速度計(jì)日趨小型化，微機(jī)械加速度計(jì)的外形比硬幣要小，并且已經(jīng)集成到芯片上，而檢測(cè)精度也普遍顯著提高，如市場(chǎng)上流行的智能手機(jī)中也應(yīng)用了類(lèi)似的加速度計(jì)，作為重力下控制顯示方向的開(kāi)關(guān)。電荷放大器常作為壓電傳感器的輸入電路，它由一個(gè)帶有反饋電容Cf的高增益運(yùn)算放大器構(gòu)成。使用電壓放大器會(huì)給測(cè)量帶來(lái)不穩(wěn)定因素，影響傳感器的靈敏度。前置放大器的作用是：一方面把傳感器的高輸出阻抗變換為低輸出阻抗，另一方面是放大傳感器輸出的微弱信號(hào)。為了解決這一矛盾，通常需要將傳感器的輸出接入