传感器和检测技术课后习题答案省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第第0 0章章|0.10.1答：传感器处于研究对象与测试系统接口位置，即检答：传感器处于研究对象与测试系统接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息窗测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取信息都口，一切科学研究与自动化生产过程要获取信息都要经过传感器获取并经过它转换成轻易传输与处理要经过传感器获取并经过它转换成轻易传输与处理电信号，其作用与地位尤其主要。电信号，其作用与地位尤其主要。下页下页返回返回图库图库第1页第第0 0章章|0.20.2答：答：敏感元件：指传感器中直接感受被测量部分。敏感元件：指传感器中直接感受被测量部分。传感器：能感受要求被测量并按照一定规传感器：能感受要求被测量并按照一定规 律律转换成可用输出信号器件或装置转换成可用输出信号器件或装置,通常由敏感元件和通常由敏感元件和转换元件组成。转换元件组成。信号调理器：对于输入和输出信号进行转换信号调理器：对于输入和输出信号进行转换 装置。装置。变送器：能输出标准信号传感器。变送器：能输出标准信号传感器。下页下页上页上页返回返回图库图库第2页第第1 1章章|1.11.1解：解：|1.21.2解：解：下页下页上页上页返回返回图库图库第3页第第1 1章章|1.31.3解：解：带入数据得：带入数据得：下页下页上页上页返回返回图库图库第4页第第1 1章章|1.31.3 拟合直线灵敏度拟合直线灵敏度 0.68,0.68,线性度线性度 7%7%下页下页上页上页返回返回图库图库第5页第第1 1章章|1.41.4解：设温差为解：设温差为R,R,测此温度传感器受幅度为测此温度传感器受幅度为R R阶跃响应为阶跃响应为(动态方程不考虑初态动态方程不考虑初态)下页下页上页上页返回返回图库图库第6页第第1 1章章|1.51.5解：此题与炉温试验测飞升曲线类似解：此题与炉温试验测飞升曲线类似:|1.61.6解：解：下页下页上页上页返回返回图库图库第7页第第1 1章章|1.71.7解：解：所求幅值误差为所求幅值误差为1.109,1.109,相位滞后相位滞后 下页下页上页上页返回返回图库图库第8页第第1 1章章|1.81.8答：静特征是当输入量为常数或改变极慢时，传感器答：静特征是当输入量为常数或改变极慢时，传感器输入输出特征，其主要指标有线性度、迟滞、重复输入输出特征，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。定性。|1.91.9答：传感器静特征由静特征曲线反应出来，静特征曲答：传感器静特征由静特征曲线反应出来，静特征曲线由实际测绘中取得。线由实际测绘中取得。|1.101.10答：人们依据传感器静特征来选择适当传感器。答：人们依据传感器静特征来选择适当传感器。下页下页上页上页返回返回图库图库第9页第第1 1章章|1.111.11解：解：理论线性度：理论线性度：端点线性度：端点线性度：由两端点做拟和直线由两端点做拟和直线 中间四点与拟合直线误差：中间四点与拟合直线误差：0.17 0.16 0.11 0.080.17 0.16 0.11 0.08 所以，所以，下页下页上页上页返回返回图库图库第10页第第1 1章章|1.111.11最小二乘线性度：最小二乘线性度：所以，所以，下页下页上页上页返回返回图库图库第11页第第1 1章章|1.111.11下页下页上页上页返回返回图库图库第12页第第1 1章章|1.121.12解：解：下页下页上页上页返回返回图库图库第13页第第1 1章章|1.131.13解：质量块解：质量块(质量质量m),m),弹簧弹簧(刚度刚度c),c),阻尼器阻尼器(阻尼系数阻尼系数b)b)依据达朗贝尔原理：依据达朗贝尔原理：下页下页上页上页返回返回图库图库第14页第第2 2章章|2.12.1解：解：|2.22.2证：证：略去略去 第二项，即可得第二项，即可得下页下页上页上页返回返回图库图库第15页第第2 2章章|2.32.3答：答：金属电阻应变片由四部分组成：敏感栅、基底、金属电阻应变片由四部分组成：敏感栅、基底、盖层、粘结剂、引线。分为金属丝式和箔式。盖层、粘结剂、引线。分为金属丝式和箔式。其主要特征参数：灵敏系数、横向效应、机械其主要特征参数：灵敏系数、横向效应、机械滞后、零漂及蠕变、温度效应、应变极限、疲劳寿滞后、零漂及蠕变、温度效应、应变极限、疲劳寿命、绝缘电阻、最大工作电流、动态响应特征。命、绝缘电阻、最大工作电流、动态响应特征。|2.42.4答：答：下页下页上页上页返回返回图库图库第16页第第2 2章章|2.52.5解：解：下页下页上页上页返回返回图库图库第17页第第2 2章章|2.52.5下页下页上页上页返回返回图库图库第18页第第2 2章章|2.52.5满量程时：满量程时：下页下页上页上页返回返回图库图库第19页第第2 2章章|2.62.6解：解：下页下页上页上页返回返回图库图库第20页第第2 2章章|2.62.6|2.7 2.7 略略下页下页上页上页返回返回图库图库第21页第第2 2章章|2.82.8解：解：下页下页上页上页返回返回图库图库第22页第第2 2章章|2.92.9答：答：下页下页上页上页返回返回图库图库第23页第第2 2章章|2.102.10解：解：下页下页上页上页返回返回图库图库第24页第第2 2章章|2.112.11解：解：下页下页上页上页返回返回图库图库第25页第第3 3章章|3.13.1答：答：种类：自感式、涡流式、差动式、变压式、压种类：自感式、涡流式、差动式、变压式、压磁式、感应同时器磁式、感应同时器 原理：自感、互感、涡流、压磁原理：自感、互感、涡流、压磁|3.23.2答：答：差动式灵敏度：差动式灵敏度：下页下页上页上页返回返回图库图库第26页第第3 3章章|3.23.2单极式传感器灵敏度：单极式传感器灵敏度：比较后可见灵敏度提升一倍，非线性大大降低。比较后可见灵敏度提升一倍，非线性大大降低。|3.33.3答：相敏检测电路原理是经过判别相位来区分位移方答：相敏检测电路原理是经过判别相位来区分位移方向，即差分变压器输出调幅波经相敏检波后，便能向，即差分变压器输出调幅波经相敏检波后，便能输出既反应位移大小，又反应位移极性测量信号。输出既反应位移大小，又反应位移极性测量信号。经过相敏检波电路，正位移输出正电压，负位移输经过相敏检波电路，正位移输出正电压，负位移输出负电压，电压值大小表明位移大小，电压正负表出负电压，电压值大小表明位移大小，电压正负表明位移方向。明位移方向。下页下页上页上页返回返回图库图库第27页第第3 3章章|3.43.4答：答：原因是改变了空气隙长度原因是改变了空气隙长度 改进方法是让初始空气隙距离尽可能小，同时改进方法是让初始空气隙距离尽可能小，同时灵敏度非线性也将增加，这么话最好使用差动式传灵敏度非线性也将增加，这么话最好使用差动式传感器，感器，其灵敏度增加非线性降低。其灵敏度增加非线性降低。下页下页上页上页返回返回图库图库第28页第第3 3章章|3.53.5解：解：下页下页上页上页返回返回图库图库第29页第第3 3章章|3.53.5下页下页上页上页返回返回图库图库第30页第第3 3章章|3.63.6解：设解：设 重写表格以下重写表格以下:最小二乘法做直线拟和：最小二乘法做直线拟和：下页下页上页上页返回返回图库图库第31页第第3 3章章|3.63.6 工作特征方程：工作特征方程：下页下页上页上页返回返回图库图库第32页第第3 3章章|3.73.7答：应用场所有低频透射涡流测厚仪，探伤，描述转答：应用场所有低频透射涡流测厚仪，探伤，描述转轴运动轨迹轨迹仪。轴运动轨迹轨迹仪。|3.83.8答：答：压磁效应：一些铁磁物质在外界机械力作用下，压磁效应：一些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械应力，从而引发磁导率改变现象。其内部产生机械应力，从而引发磁导率改变现象。只有在一定条件下压磁效应才有单位特征，但不是只有在一定条件下压磁效应才有单位特征，但不是线性关系。线性关系。应变效应：导体产生机械变形时，它电阻值对应变效应：导体产生机械变形时，它电阻值对应发生改变。在电阻丝拉伸百分比极限内，电阻相应发生改变。在电阻丝拉伸百分比极限内，电阻相对改变与应变成正比。对改变与应变成正比。下页下页上页上页返回返回图库图库第33页第第4 4章章|4.14.1解：差动式电容传感器灵敏度解：差动式电容传感器灵敏度:单极式电容传感器：单极式电容传感器：可见差动式电容传感器灵敏度比单极式提升一倍，而可见差动式电容传感器灵敏度比单极式提升一倍，而且非线性也大为减小。且非线性也大为减小。下页下页上页上页返回返回图库图库第34页第第4 4章章|4.24.2答：原理：由物理学知，两个平行金属极板组成电容答：原理：由物理学知，两个平行金属极板组成电容器。假如不考虑其边缘效应，其电容为器。假如不考虑其边缘效应，其电容为C=S/D C=S/D 式式中中为两个极板间介质介电常数，为两个极板间介质介电常数，S S为两个极板对有为两个极板对有效面积，效面积，D D为两个极板间距离。由此式知，改变电容为两个极板间距离。由此式知，改变电容C C方法有三：方法有三：其一为改变介质介电常数；其二为改变形成电容其一为改变介质介电常数；其二为改变形成电容有效面积；其三为改变各极板间距离，而得到电参有效面积；其三为改变各极板间距离，而得到电参数输出为电容值增量数输出为电容值增量 这就组成了电容式传感器。这就组成了电容式传感器。下页下页上页上页返回返回图库图库第35页第第4 4章章|4.24.2 类型：变极距型电容传感器、变面积型电容传感类型：变极距型电容传感器、变面积型电容传感器、变介电常数型电容传感器。器、变介电常数型电容传感器。电容传感器可用来测量直线位移、角位移、振动电容传感器可用来测量直线位移、角位移、振动振幅。尤其适合测温、高频振动振幅、精密轴系回振幅。尤其适合测温、高频振动振幅、精密轴系回转精度、加速度等机械量。还可用来测量压力、差转精度、加速度等机械量。还可用来测量压力、差压力、液位、料面、粮食中水分含量、非金属材料压力、液位、料面、粮食中水分含量、非金属材料涂层、油膜厚度、测量电介质湿度、密度、厚度等涂层、油膜厚度、测量电介质湿度、密度、厚度等 下页下页上页上页返回返回图库图库第36页第第4 4章章|4.34.3答：可选取差分式电容压力传感器，经过测量筒内水答：可选取差分式电容压力传感器，经过测量筒内水重力，来控制注水数量。或者选取应变片式液径传重力，来控制注水数量。或者选取应变片式液径传感器。感器。|4.44.4答：答：优点：优点：a a温度稳定性好温度稳定性好 b b结构简单、适应性强结构简单、适应性强 c c动响应好动响应好 缺点：缺点：a a能够实现非接触测量，含有平均效应能够实现非接触测量，含有平均效应 b b输出阻抗高、负载能力差输出阻抗高、负载能力差 c c寄生电容影响大寄生电容影响大下页下页上页上页返回返回图库图库第37页第第4 4章章|4.44.4输出特征非线性：输出特征非线性：电容传感器作为频响宽、应用广、非接触测量一电容传感器作为频响宽、应用广、非接触测量一个传感器，在位移、压力、厚度、物位、湿度、振个传感器，在位移、压力、厚度、物位、湿度、振动、转速、流量及成份分析测量等方面得到了广泛动、转速、流量及成份分析测量等方面得到了广泛应用。应用。使用时要注意保护绝缘材料绝缘性能；消除和减使用时要注意保护绝缘材料绝缘性能；消除和减小边缘效应；消除和减小寄生电容影响；预防和减小边缘效应；消除和减小寄生电容影响；预防和减小外界干扰。小外界干扰。|4.54.5解：解：下页下页上页上页下页下页上页上页返回返回图库图库第38页第第4 4章章|4.6 4.6 略略|4.7 4.7 答：工作原理：假设传感器处于初始状态，即答：工作原理：假设传感器处于初始状态，即且且A A点为高电平，即点为高电平，即Ua=U;Ua=U;而而B B点为低电平，即点为低电平，即Ub=0Ub=0差分脉冲调宽型电路特点就在于它线性变换特征。差分脉冲调宽型电路特点就在于它线性变换特征。下页下页上页上页返回返回图库图库第39页第第5 5章章|5.15.1答：磁电式传感器是经过磁电作用将被测量转换为电答：磁电式传感器是经过磁电作用将被测量转换为电信号一个传感器。信号一个传感器。电感式传感器是利用线圈自感或互感改变来测量电感式传感器是利用线圈自感或互感改变来测量一个装置。一个装置。磁电式传感器含有频响宽、动态范围大特点。而磁电式传感器含有频响宽、动态范围大特点。而电感式传感器存在交流零位信号，不宜于高频动态电感式传感器存在交流零位信号，不宜于高频动态信号检测；其响应速度较慢，也不宜做快速动态测信号检测；其响应速度较慢，也不宜做快速动态测量。量。磁电式传感器测量物理参数有：磁场、电流、位磁电式传感器测量物理参数有：磁场、电流、位移、压力、振动、转速。移、压力、振动、转速。下页下页上页上页返回返回图库图库第40页第第5 5章章|5.25.2答：霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、答：霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。转速等。霍尔组件不等位电势是霍尔组件在额定控制电流霍尔组件不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间空载电作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间空载电势，可用输出电压表示。势，可用输出电压表示。温度赔偿方法：温度赔偿方法：a a分流电阻法：分流电阻法：适合用于恒流源供给控制电流情况。适合用于恒流源供给控制电流情况。b b电桥赔偿法电桥赔偿法 下页下页上页上页返回返回图库图库第41页第第5 5章章|5.35.3答：一块长为答：一块长为l l、宽为、宽为d d半导体薄片置于磁感应强度为半导体薄片置于磁感应强度为磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流I I流过时，流过时，在垂直于电流和磁场方向上将产生电动势在垂直于电流和磁场方向上将产生电动势UhUh。这种。这种现象称为霍尔效应。霍尔组件多用现象称为霍尔效应。霍尔组件多用N N型半导体材料，型半导体材料，且比较薄。且比较薄。霍尔式传感器转换效率较低，受温度影响大，但霍尔式传感器转换效率较低，受温度影响大，但其结构简单、体积小、坚固、频率响应宽、动态范其结构简单、体积小、坚固、频率响应宽、动态范围（输出电势改变）大、无触点，使用寿命长、可围（输出电势改变）大、无触点，使用寿命长、可靠性高、易微型化和集成电路化，所以在测量技术、靠性高、易微型化和集成电路化，所以在测量技术、自动控制、电磁测量、计算装置以及当代军事技术自动控制、电磁测量、计算装置以及当代军事技术等领域中得到广泛应用。等领域中得到广泛应用。下页下页上页上页返回返回图库图库第42页第第6 6章章|6.16.1答：一些电介质在沿一定方向受到外力作用变形时，答：一些电介质在沿一定方向受到外力作用变形时，因为内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相因为内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反电荷，当外力去掉后，恢复到不带电状态；而看反电荷，当外力去掉后，恢复到不带电状态；而看成用力方向改变时，电荷极性伴随改变。晶体受力成用力方向改变时，电荷极性伴随改变。晶体受力所产生电荷量与外力大小成正比。这种现象称为正所产生电荷量与外力大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之，如对晶体施加一定变电场，晶体压电效应。反之，如对晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。失，称为逆压电效应。压电材料有：石英晶体、一系列单晶硅、多晶陶压电材料有：石英晶体、一系列单晶硅、多晶陶瓷、有机高分子聚合材料瓷、有机高分子聚合材料下页下页上页上页返回返回图库图库第43页第第6 6章章|6.16.1结构和应用特点：结构和应用特点：在压电式传感器中，为了提升灵敏度，往往采取在压电式传感器中，为了提升灵敏度，往往采取多片压电芯片组成一个压电组件。其中最惯用是两多片压电芯片组成一个压电组件。其中最惯用是两片结构；依据两片压电芯片连接关系，可分为串联片结构；依据两片压电芯片连接关系，可分为串联和并联连接，惯用是并联连接，能够增大输出电荷，和并联连接，惯用是并联连接，能够增大输出电荷，提升灵敏度。提升灵敏度。使用时，两片压电芯片上必须有一定预紧力，以使用时，两片压电芯片上必须有一定预紧力，以确保压电组件在工作中一直受到压力作用，同时可确保压电组件在工作中一直受到压力作用，同时可消除两片压电芯片因接触不良而引发非线性误差，消除两片压电芯片因接触不良而引发非线性误差，确保输出信号与输入作用力间线性关系确保输出信号与输入作用力间线性关系下页下页上页上页返回返回图库图库第44页第第6 6章章|6.16.1 所以需要测量电路含有没有限大输入阻抗。但实所以需要测量电路含有没有限大输入阻抗。但实际上这是不可能，所以压电传感器不宜作静态测量，际上这是不可能，所以压电传感器不宜作静态测量，只能在其上加交变力，电荷才能不停得到补充，并只能在其上加交变力，电荷才能不停得到补充，并给测量电路一定电流。故压电传感器只能作动态测给测量电路一定电流。故压电传感器只能作动态测量。量。|6.26.2答：如作用在压电组件上力是静态力，则电荷会泄露，答：如作用在压电组件上力是静态力，则电荷会泄露，无法进行测量。所以压电传感器通常都用来测量动无法进行测量。所以压电传感器通常都用来测量动态或瞬态参量。态或瞬态参量。下页下页上页上页返回返回图库图库第45页第第6 6章章|6.36.3答：石英晶体整个晶体是中性，受外力作用而变形时，答：石英晶体整个晶体是中性，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它含有良好厚度变形和没有体积变形压电效应，但它含有良好厚度变形和长度变形压电效应。压电陶瓷是一个多晶铁电体。长度变形压电效应。压电陶瓷是一个多晶铁电体。原始压电陶瓷材料并不含有压电性，必须在一定温原始压电陶瓷材料并不含有压电性，必须在一定温度下做极化处理，才能使其展现出压电性。所谓极度下做极化处理，才能使其展现出压电性。所谓极化，就是以强电场使化，就是以强电场使“电畴电畴”规则排列，而电畴在规则排列，而电畴在极化电场除去后基本保持不变，留下了很强剩下极极化电场除去后基本保持不变，留下了很强剩下极化。化。当极化后铁电体受到外力作用时，其剩下极化强当极化后铁电体受到外力作用时，其剩下极化强度将随之发生改变，从而使一定表面分别产生正负度将随之发生改变，从而使一定表面分别产生正负电荷。电荷。下页下页上页上页返回返回图库图库第46页第第6 6章章|6.36.3 在极化方向上压电效应最显著。铁电体参数也会在极化方向上压电效应最显著。铁电体参数也会随时间发生改变随时间发生改变老化，铁电体老化将使压电效应老化，铁电体老化将使压电效应减弱。减弱。|6.46.4答：基本考虑点是怎样更加好改变传感器频率特征，答：基本考虑点是怎样更加好改变传感器频率特征，以使传感器能用于更广泛领域。以使传感器能用于更广泛领域。|6.5 6.5 略略下页下页上页上页返回返回图库图库第47页第第7 7章章|7.17.1答：当用光照射物体时，物体受到一连串含有能量光答：当用光照射物体时，物体受到一连串含有能量光子轰击，于是物体材料中电子吸收光子能量而发生子轰击，于是物体材料中电子吸收光子能量而发生对应电效应（如电阻率改变、发射电子或产生电动对应电效应（如电阻率改变、发射电子或产生电动势等）。这种现象称为光电效应。势等）。这种现象称为光电效应。|7.27.2答：答：吸收性损耗：吸收损耗与组成光纤材料中子受吸收性损耗：吸收损耗与组成光纤材料中子受激和分子共振相关，当光频率与分子振动频率靠近激和分子共振相关，当光频率与分子振动频率靠近或相等时，会发生共振，并大量吸收光能量，引发或相等时，会发生共振，并大量吸收光能量，引发能量损耗。能量损耗。散射性损耗：是因为材料密度微观改变、成散射性损耗：是因为材料密度微观改变、成下页下页上页上页返回返回图库图库第48页第第7 7章章|7.27.2 分起伏，以及在制造过程中产生结构上不均匀性或分起伏，以及在制造过程中产生结构上不均匀性或缺点引发。一部分光就会散射到各个方向去，不能缺点引发。一部分光就会散射到各个方向去，不能传输到终点，从而造成散射性损耗。传输到终点，从而造成散射性损耗。辐射性损耗：当光纤受到含有一定曲率半径弯辐射性损耗：当光纤受到含有一定曲率半径弯曲时，就会产生辐射磁粒。曲时，就会产生辐射磁粒。a a弯曲半径比光纤直径大很多弯曲弯曲半径比光纤直径大很多弯曲 b b微弯曲：当把光纤组合成光缆时，可能使光纤轴微弯曲：当把光纤组合成光缆时，可能使光纤轴线产生随机性微曲。线产生随机性微曲。下页下页上页上页返回返回图库图库第49页第第7 7章章|7.37.3答：光导纤维工作基础是光全内反射，当射入光线入答：光导纤维工作基础是光全内反射，当射入光线入射角大于纤维包层间临界角时，就会在光纤接口上射角大于纤维包层间临界角时，就会在光纤接口上产生全内反射，并在光纤内部以后角度重复逐次反产生全内反射，并在光纤内部以后角度重复逐次反射，直至传递到另一端面。射，直至传递到另一端面。优点：优点：a a含有优良传旋光性能，传导损耗小含有优良传旋光性能，传导损耗小 b b频带宽，可进行超高速测量，灵敏度和线性度好频带宽，可进行超高速测量，灵敏度和线性度好 c c能在恶劣环境下工作，能进行远距离信号传送能在恶劣环境下工作，能进行远距离信号传送下页下页上页上页返回返回图库图库第50页第第7 7章章|7.37.3 功效型光纤传感器其光纤不但作为光传输波导，功效型光纤传感器其光纤不但作为光传输波导，而且含有测量功效。它能够利用外界物理原因改变而且含有测量功效。它能够利用外界物理原因改变光纤中光强度、相位、偏振态或波长，从而对外界光纤中光强度、相位、偏振态或波长，从而对外界原因进行测量和数据传输。原因进行测量和数据传输。下页下页上页上页返回返回图库图库第51页第第7 7章章|7.47.4答：答：CCDCCD是一个半导体器件，在是一个半导体器件，在N N型或型或P P型硅衬底上生长型硅衬底上生长一层很薄一层很薄SiO2SiO2，再在，再在SiO2SiO2薄层上依次序沉积金属电薄层上依次序沉积金属电极，这种规则排列极，这种规则排列MOSMOS电容数组再加上两端输入及输电容数组再加上两端输入及输出二极管就组成了出二极管就组成了CCDCCD芯片芯片 CCD CCD能够把光信号转换成电脉冲信号。每一个脉冲能够把光信号转换成电脉冲信号。每一个脉冲只反应一个光敏元受光情况，脉冲幅度高低反应该只反应一个光敏元受光情况，脉冲幅度高低反应该光敏元受光强弱，输出脉冲次序能够反应光敏元位光敏元受光强弱，输出脉冲次序能够反应光敏元位置，这就起到图像传感器作用。置，这就起到图像传感器作用。下页下页上页上页返回返回图库图库第52页第第8 8章章|8.18.1答：热电阻传感器分为以下几个类型：答：热电阻传感器分为以下几个类型：铂电阻传感器：特点是精度高、稳定性好、性铂电阻传感器：特点是精度高、稳定性好、性能可靠。主要作为标准电阻温度计使用，也常被用能可靠。主要作为标准电阻温度计使用，也常被用在工业测量中。另外，还被广泛地应用于温度基准、在工业测量中。另外，还被广泛地应用于温度基准、标准传递，是当前测温复现性最好一个。标准传递，是当前测温复现性最好一个。铜电阻传感器：价钱较铂金属廉价。在测温范铜电阻传感器：价钱较铂金属廉价。在测温范围比较小情况下，有很好稳定性。温度系数比较大，围比较小情况下，有很好稳定性。温度系数比较大，电阻值与温度之间靠近线性关系。材料轻易提纯，电阻值与温度之间靠近线性关系。材料轻易提纯，价格廉价。不足之处是测量精度较铂电阻稍低、电价格廉价。不足之处是测量精度较铂电阻稍低、电阻率小。阻率小。下页下页上页上页返回返回图库图库第53页第第8 8章章|8.18.1 铁电阻和镍电阻：铁和镍两种金属电阻温度系铁电阻和镍电阻：铁和镍两种金属电阻温度系数较高、电阻率较大，故可作成体积小、灵敏度高数较高、电阻率较大，故可作成体积小、灵敏度高电阻温度计，其缺点是轻易氧化，化学稳定性差，电阻温度计，其缺点是轻易氧化，化学稳定性差，不易提纯，复制性差，而且电阻值与温度线性关系不易提纯，复制性差，而且电阻值与温度线性关系差。当前应用不多差。当前应用不多下页下页上页上页返回返回图库图库第54页第第8 8章章|8.28.2答：答：热电动势：两种不一样材料导体（或半导体）热电动势：两种不一样材料导体（或半导体）A A、B B串接成一个闭合回路，并使两个结点处于不一样温串接成一个闭合回路，并使两个结点处于不一样温度下，那么回路中就会存在热电势。有电流产生对度下，那么回路中就会存在热电势。有电流产生对应热电势称为温差电势或塞贝克电势，通称热电势。应热电势称为温差电势或塞贝克电势，通称热电势。接触电动势：接触电势是由两种不一样导体自接触电动势：接触电势是由两种不一样导体自由电子，其密度不一样而在接触处形成热电势。它由电子，其密度不一样而在接触处形成热电势。它大小取决于两导体性质及接触点温度，而与导体形大小取决于两导体性质及接触点温度，而与导体形状和尺寸无关。状和尺寸无关。温差电动势：是在同一根导体中，因为两端温温差电动势：是在同一根导体中，因为两端温度不一样而产生一个电势。度不一样而产生一个电势。下页下页上页上页返回返回图库图库第55页第第8 8章章|8.28.2 热电偶测温原理：热电偶测温原理基于物理热电偶测温原理：热电偶测温原理基于物理 热电热电效应效应。所谓热电效应，就是当不一样材料导体组成一。所谓热电效应，就是当不一样材料导体组成一个闭合回路时，若两个结点温度不一样，那么在回路个闭合回路时，若两个结点温度不一样，那么在回路中将会产生电动势现象。中将会产生电动势现象。两点间温差越大，产生电动势就越大。引入适当测两点间温差越大，产生电动势就越大。引入适当测量电路测量电动势大小，就可测得温度大小。量电路测量电动势大小，就可测得温度大小。热电偶三定律：热电偶三定律：a a 中间导体定律：中间导体定律：热电偶测温时，若在回路中插入中间导体，只要中热电偶测温时，若在回路中插入中间导体，只要中间导体两端温度相同，则对热电偶回路总热电势不产间导体两端温度相同，则对热电偶回路总热电势不产生影响。在用热电偶测温时，连接导线及显示一起等生影响。在用热电偶测温时，连接导线及显示一起等均可看成中间导体。均可看成中间导体。下页下页上页上页返回返回图库图库第56页第第8 8章章|8.28.2 b b 中间温度定律：中间温度定律：任何两种均匀材料组成热电偶，热端为任何两种均匀材料组成热电偶，热端为T T，冷端为，冷端为T T 时热电势等于该热电偶热端为时热电势等于该热电偶热端为T T冷端为冷端为TnTn时热电势时热电势与同一热电偶热端为与同一热电偶热端为TnTn，冷端为，冷端为T T0 0 时热电势代数和。时热电势代数和。应用：对热电偶冷端不为应用：对热电偶冷端不为0 0度时，可用中间温度定度时，可用中间温度定律加以修正。热电偶长度不够时，可依据中间温度律加以修正。热电偶长度不够时，可依据中间温度定律选取适当赔偿线路。定律选取适当赔偿线路。c c参考电极定律：参考电极定律：假如假如A A、B B两种导体（热电极）分别与第三种导体两种导体（热电极）分别与第三种导体C C下页下页上页上页返回返回图库图库第57页第第8 8章章|8.28.2（参考电极）组成热电偶在结点温度为（参考电极）组成热电偶在结点温度为（T T，T T0 0 ）时分）时分别为别为 和和 ，那么受相同温度下，又，那么受相同温度下，又A A、B B两热电极配对后热电势为两热电极配对后热电势为 实用价值：可大大简化热电偶选配工作。在实际实用价值：可大大简化热电偶选配工作。在实际工作中，只要取得相关热电极与标准铂电极配正确工作中，只要取得相关热电极与标准铂电极配正确热电势，那么由这两种热电极配对组成热电偶热电热电势，那么由这两种热电极配对组成热电偶热电势便可由上式求得，而不需逐一进行测定。势便可由上式求得，而不需逐一进行测定。误差原因：参考端温度受周围环境影响误差原因：参考端温度受周围环境影响 下页下页上页上页返回返回图库图库第58页第第8 8章章|8.28.2减小误差办法有：减小误差办法有：a 0 a 0o oC C恒温法恒温法 b b 计算修正法（冷端温度修正法）计算修正法（冷端温度修正法）c c 仪表机械零点调整法仪表机械零点调整法 d d 热电偶赔偿法热电偶赔偿法 e e 电桥赔偿法电桥赔偿法 f f 冷端延长线法冷端延长线法|8.3 8.3 见见8.28.2下页下页上页上页返回返回图库图库第59页第第8 8章章|8.48.4答：电阻温度计利用电阻随温度改变特征来测量温度。答：电阻温度计利用电阻随温度改变特征来测量温度。热电偶温度计是依据热电效应原理设计而成。前者热电偶温度计是依据热电效应原理设计而成。前者将温度转换为电阻值大小，后者将温度转换为电势将温度转换为电阻值大小，后者将温度转换为电势大小。大小。相同点：都是测温传感器，精度及性能都与传感相同点：都是测温传感器，精度及性能都与传感器材料特征相关。器材料特征相关。下页下页上页上页返回返回图库图库第60页第第8 8章章|8.58.5答：在不平衡电桥中，答：在不平衡电桥中，检流计检流计 改称为改称为 电流计电流计，其，其作用而不是检验有没有电流而是测量电流大小。可作用而不是检验有没有电流而是测量电流大小。可见，不平衡电桥和平衡电桥测量原理有标准上见，不平衡电桥和平衡电桥测量原理有标准上 区分。利用电桥除可准确测量电阻外，还可测量一区分。利用电桥除可准确测量电阻外，还可测量一些非电学量。比如，为了测量温度改变，只需用一些非电学量。比如，为了测量温度改变，只需用一个个 热敏组件热敏组件 把它转化为电阻改变，然后用电桥测把它转化为电阻改变，然后用电桥测量。不平衡电桥往往用于测量非电学量，另外还可量。不平衡电桥往往用于测量非电学量，另外还可用于自动控制和远距离联动机构中。用于自动控制和远距离联动机构中。下页下页上页上页返回返回图库图库第61页第第8 8章章|8.68.6答：伏安特征表征热敏电阻在恒温介质下流过电流答：伏安特征表征热敏电阻在恒温介质下流过电流I I与与其上电压降其上电压降U U之间关系。当电流很小时不足以引发本之间关系。当电流很小时不足以引发本身发烧，阻值保持恒定，电压降与电流间符合欧姆身发烧，阻值保持恒定，电压降与电流间符合欧姆定律。当电流定律。当电流IIsIIs时，伴随电流增加，功耗增时，伴随电流增加，功耗增 大，产生自热，阻值随电流增加而减小，电压降增大，产生自热，阻值随电流增加而减小，电压降增加速度逐步减慢，因而出现非线性正阻区加速度逐步减慢，因而出现非线性正阻区abab。电流。电流增大到增大到IsIs时，电压降到达最大值时，电压降到达最大值UmUm。今后，电流继。今后，电流继续增大时，自热更为强烈，因为热敏电阻电阻温度续增大时，自热更为强烈，因为热敏电阻电阻温度系数大，阻值随电流增加而减小速度大于电压降增系数大，阻值随电流增加而减小速度大于电压降增加速度，于是就出现负阻区加速度，于是就出现负阻区bcbc段。段。下页下页上页上页返回返回图库图库第62页第第8 8章章|8.68.6 研究伏安特征，有利于正确选择热敏电阻工作研究伏安特征，有利于正确选择热敏电阻工作状态。对于测温、控温和温度赔偿，应工作于伏安状态。对于测温、控温和温度赔偿，应工作于伏安特征线性区，这么就能够忽略自热影响，使电阻值特征线性区，这么就能够忽略自热影响，使电阻值仅取决于被测温度。对于利用热敏电阻耗散仅取决于被测温度。对于利用热敏电阻耗散 原理工作场所，比如测量风速、流量、真空等，则原理工作场所，比如测量风速、流量、真空等，则应工作于伏安特征负阻区。应工作于伏安特征负阻区。|8.7 8.7 略略|8.8 8.8 略略下页下页上页上页返回返回图库图库第63页第第9 9章章|9.19.1答：核辐射传感器是基于射线经过物质时产生电离作答：核辐射传感器是基于射线经过物质时产生电离作用，或利用射线能使一些物质产生荧光，再配以光用，或利用射线能使一些物质产生荧光，再配以光电组件，将光信号转变为电信号传感器。电组件，将光信号转变为电信号传感器。|9.29.2答：核辐射传感器能够实现气体成份、材料厚度、物答：核辐射传感器能够实现气体成份、材料厚度、物质密度、物位、材料内伤等测量。不过要注意放射质密度、物位、材料内伤等测量。不过要注意放射性辐射防护。性辐射防护。|9.39.3答：可用来检测厚度、液位、物位、转速、材料密度、答：可用来检测厚度、液位、物位、转速、材料密度、重量、气体压力、流速、温度及湿度等参数。重量、气体压力、流速、温度及湿度等参数。下页下页上页上页返回返回图库图库第64页第第9 9章章|9.49.4答：尽可能减小辐射强度，也要考虑辐射类型和性质。答：尽可能减小辐射强度，也要考虑辐射类型和性质。在实际工作中要采取各种方式来降低射线照射强度在实际工作中要采取各种方式来降低射线照射强度和照射时间，如采取屏蔽层，利用辅助工具，或是和照射时间，如采取屏蔽层，利用辅助工具，或是增加与辐射源距离等各种办法。增加与辐射源距离等各种办法。下页下页上页上页返回返回图库图库第65页第第1010章章|10.110.1答：智能传感器集信息采集，信息记忆、区分、存放、答：智能传感器集信息采集，信息记忆、区分、存放、处理于一体，是一个将普通传感器与微处理器一体处理于一体，是一个将普通传感器与微处理器一体化，兼有检测和信息处理功效新型传感器，含有一化，兼有检测和信息处理功效新型传感器，含有一定自适应能力。定自适应能力。|10.210.2答：答：功效分为：功效分为：a a 自赔偿功效：如非线性、温度误差响应时间等自赔偿功效：如非线性、温度误差响应时间等赔偿赔偿 b b 自诊疗功效：如在接通电源时自检自诊疗功效：如在接通电源时自检下页下页上页上页返回返回图库图库第66页第第1010章章|10.210.2 c c 微处理器和基本传感器之间含有双向通信功效，微处理器和基本传感器之间含有双向通信功效，组成一死循环工作系统组成一死循环工作系统 d d 信息存放和记忆功效信息存放和记忆功效 e e 数字量输出和显示数字量输出和显示 优点有：优点有：a a 精度高，可经过软件来修正非线性，赔偿温度精度高，可经过软件来修正非线性，赔偿温度等系统误差，还可赔偿随机误差，从而使精度大为等系统误差，还可赔偿随机误差，从而使精度大为提升。提升。b b 有一定可编程自动化能力。包含指令和数据存有一定可编程自动化能力。包含指令和数据存放、自动调零、自检等。放、自动调零、自检等。下页下页上页上页返回返回图库图库第67页第第1010章章|10.210.2 c c 功效广。智能传感器能够有各种形式输出，经功效广。智能传感器能够有各种形式输出，经过串口、并口、面板数字控制数或过串口、并口、面板数字控制数或CRTCRT显示，并配打显示，并配打印机保留资料。印机保留资料。d d 功效价格比大。在相同精度条件下，多功效智功效价格比大。在相同精度条件下，多功效智能传感器比单功效普通传感器性能价格比大。能传感器比单功效普通传感器性能价格比大。|10.310.3答：三条路径：非集成化实现、集成化实现和混合实答：三条路径：非集成化实现、集成化实现和混合实现。现。下页下页上页上页返回返回图库图库第68页第第1010章章|10.410.4答：包含以下内容：答：包含以下内容：资料搜集：聚集所需要信息资料搜集：聚集所需要信息 资料转换：把信息转换成适合用于微处理器使资料转换：把信息转换成适合用于微处理器使用方式用方式 资料分组：按相关信息进行有效分组资料分组：按相关信息进行