第3章物理量传感器

1、第3章 物理量传感器物理量传感器 1温度传感器温度传感器 2物位传感器物位传感器 3流量传感器流量传感器 4压力传感器压力传感器1 温度传感器 1.1 温度检测的方法 1.2 接触式温度检测技术 1.3 非接触式温度检测技术 1.1 温度检测的主要方法 （1）利用物质热膨胀与温度关系测温利用物质热膨胀与温度关系测温 用以测温的选择物体可以是固体、气体或液体，其受热用以测温的选择物体可以是固体、气体或液体，其受热后体积膨胀，在一定温度范围内体积变化与温度变化呈后体积膨胀，在一定温度范围内体积变化与温度变化呈连续、单值的关系，且复现性好。连续、单值的关系，且复现性好。 如双金属温度计、压力式温度计

2、和玻璃液体温度计。如双金属温度计、压力式温度计和玻璃液体温度计。 （2）利用热效应测温利用热效应测温 两种不同的导体两端短接形成闭合回路，当两接点处于两种不同的导体两端短接形成闭合回路，当两接点处于不同温度时，回路中出现热电势。不同温度时，回路中出现热电势。 利用这一原理制成生产中广泛使用的利用这一原理制成生产中广泛使用的热电偶温度计热电偶温度计。 （3）利用导体或半导体的电阻与温度关系测温利用导体或半导体的电阻与温度关系测温 对于铂、铜等金属导体或半导体热敏电阻，其阻值随对于铂、铜等金属导体或半导体热敏电阻，其阻值随温度变化发生相应变化，根据温度变化发生相应变化，根据R-t关系测量温度。关系

3、测量温度。 如如铂电阻温度计铂电阻温度计。 （4）利用热辐射原理测温利用热辐射原理测温 物体辐射能随温度而变化，利用这一性质制成选择物物体辐射能随温度而变化，利用这一性质制成选择物质不与被测物质相接触而测温的质不与被测物质相接触而测温的辐射式温度计辐射式温度计。 如如单色辐射高温计、光学高温计和比色高温计单色辐射高温计、光学高温计和比色高温计等。等。 在温度检测系统中，感受温度变化的元件在温度检测系统中，感受温度变化的元件称为称为感温元件感温元件； 将温度转换成电量（如电压、电阻等）输将温度转换成电量（如电压、电阻等）输出的仪表称为出的仪表称为温度传感器温度传感器。 习惯上，按测温范围不同，将

4、习惯上，按测温范围不同，将600以上的以上的测温仪表称为测温仪表称为高温计高温计；把测量；把测量600以下的以下的测温仪表称为测温仪表称为温度计温度计。 根据感温元件与被测物质是否接触，将根据感温元件与被测物质是否接触，将温温度检测仪表分为度检测仪表分为接触式和非接触式接触式和非接触式两大类。两大类。1.2 接触式温度检测技术 接触式测温的方法接触式测温的方法就是使温度敏感元件与被测对象就是使温度敏感元件与被测对象相接触，使其进行充分的热交换，当热交换平衡时，相接触，使其进行充分的热交换，当热交换平衡时，温度敏感元件与被测对象的温度相等；温度敏感元件与被测对象的温度相等； 常用的接触式测温仪表

5、：常用的接触式测温仪表： 有将温度转化为非电量的有将温度转化为非电量的热膨胀式热膨胀式； 将温度转化为电量的将温度转化为电量的热电偶、热电阻和热敏电阻热电偶、热电阻和热敏电阻等。等。 优点：优点：结构简单、工作可靠、测量精度高、稳定性结构简单、工作可靠、测量精度高、稳定性好、价格低；好、价格低； 缺点：缺点：有较大的滞后现象（测温时由于要进行充分有较大的滞后现象（测温时由于要进行充分的热交换），不方便对运动物体进行温度测量，被的热交换），不方便对运动物体进行温度测量，被测对象的温场易受传感器的影响，感温元件材料的测对象的温场易受传感器的影响，感温元件材料的性质决定测温范围等。性质决定测温范围等

6、。1.2.1 热电阻 金属（包括合金）导体或金属氧化物半导体金属（包括合金）导体或金属氧化物半导体的的电阻值随温度变化而改变电阻值随温度变化而改变，通过对其阻值，通过对其阻值的测量可以推算出被测物体的温度的测量可以推算出被测物体的温度 热电阻测温范围热电阻测温范围：-200+850 优点：优点：测量范围宽、精度高、稳定性好等。测量范围宽、精度高、稳定性好等。 常用热电阻 1）铂热电阻。）铂热电阻。 测温范围为-200+850 有Pt10（电阻值为10）和Pt100（电阻值为100）两种。 Pt10热电阻：主要用于650以上测温区。 Pt100热电阻：主要用于650以下测温区。 优点：精度高、线

7、性好、测温范围宽，稳定性和复现性好，但价格高。 2）铜热电阻。）铜热电阻。 使用测温范围为-40+140， 有Cu50（电阻值为10）和Cu100（电阻值为100）两种。 铜热电阻线性好，价格低，但电阻率低，因而体积大，热响应慢。 热电阻感温元件的结构 （a）装配式热电阻 （b）铠装式热电阻（c）热电阻外形（c）热电阻外形 1.2.2 热敏电阻 热敏电阻：是其电阻值随温度变化而显著热敏电阻：是其电阻值随温度变化而显著变化的半导体电阻。变化的半导体电阻。 它与金属热电阻相比，有它与金属热电阻相比，有 电阻温度系数大、灵敏度高（比一般金电阻温度系数大、灵敏度高（比一般金属热电阻大属热电阻大1010

8、0倍）；倍）； 结构简单、体积小，可以测量点温度；结构简单、体积小，可以测量点温度；电阻率高、热惯性小，适宜动态测量；电阻率高、热惯性小，适宜动态测量；阻值与温度变化呈作线性关系；阻值与温度变化呈作线性关系； 稳定性和互换性较差等特点。稳定性和互换性较差等特点。 热敏电阻材料及特性 大部分半导体热敏电阻中的各种氧化物是按一定比例混合的。 多数热敏电阻具有负的温度系数，即当温度升高时，其电阻值下降，同时灵敏度也下降。 目前热敏电阻使用的上限温度约为目前热敏电阻使用的上限温度约为300。热敏电阻各种材料的使用温度范围热敏电阻的种类使用温度范围基本原则NCT热敏电阻超低温1103 K100K低温-1

9、300常温50350中温150750高温500130013002000碳、锗、硅在常用组成中添加铜、降低电阻锰、镍、钴、铁等过渡族金属氧化物的烧结体Al2O3+过渡族金属氧化物的烧结体ZrO2+Y2O3复合烧结体原材料同上，但只能短时测量PTC热敏电阻-50150以BaTiO3为主的烧结体CTR热敏电阻0350BaO、P与B的酸性氧化物，硅的酸性氧化物，MgO、CuO、SrO、B、Pb、La等氧化物，由上述材料构成的烧结体 热敏电阻的外形及应用领域 常用热敏电阻的外形如图 所示 （ a） （ b） （ c） （ d） （ e） 图3-7 常用的热敏电阻的外形（a）玻璃罩式； （b）垫圈式；（c

10、）圆片式；（d）棒状； （e）片式 1.2.3 热电偶 热电偶的工作原理：由两种不同的导体热电偶的工作原理：由两种不同的导体A和和B组成闭合回组成闭合回路构成，如图路构成，如图 所示。所示。 （ b ） 电 位 计 接 入 方 式 2 （ a）电 位 计 接 入 方 式 1 图3-9 热电偶结构示意图 导体导体A和和B称为热电极称为热电极，通常把两热电极的一个端，通常把两热电极的一个端点固定焊接，用于对被测介质进行温度测量，这点固定焊接，用于对被测介质进行温度测量，这一接点称为测量端或工作端，俗称一接点称为测量端或工作端，俗称热端热端；两热电；两热电极另一接点处通常保持为某一恒定温度或室温，极

11、另一接点处通常保持为某一恒定温度或室温，被称作基准点或参考端，俗称被称作基准点或参考端，俗称冷端冷端。 若将热电偶的两端分别放在温度不同的环境中若将热电偶的两端分别放在温度不同的环境中（T0和和T），则在热电偶回路中将产生电流，即可），则在热电偶回路中将产生电流，即可实现温度的测量。热电偶回路中产生的电流所对实现温度的测量。热电偶回路中产生的电流所对应的电动势称为应的电动势称为热电动势热电动势。 这种由两种不同导体组成的热电偶的热电动势一这种由两种不同导体组成的热电偶的热电动势一般情况和两端点温度般情况和两端点温度T、T0都有关。若使都有关。若使T0为给定为给定的恒定温度，如取为的恒定温度，如

12、取为0，则热电动势仅为，则热电动势仅为T端温端温度度T的单值函数。的单值函数。)(0)()()(),(0AB0ABTTfTfTeTTE 热电偶的材料及特性参数 常见的热电偶有铂铑常见的热电偶有铂铑-铂热电偶、镍铬铂热电偶、镍铬-镍铝（镍铬镍铝（镍铬-镍硅）镍硅）热电偶和铜热电偶和铜-康铜热电偶。康铜热电偶。 铂铑铂铑-铂热电偶用于较高温度的测量，测量范围为铂热电偶用于较高温度的测量，测量范围为01800时，误差为时，误差为15。 镍铬镍铬-镍铝（镍铬镍铝（镍铬-镍硅）热电偶是贵重金属热电偶中最稳定镍硅）热电偶是贵重金属热电偶中最稳定的一种，用途很广，可在的一种，用途很广，可在01000（短时间

13、可在（短时间可在1300）下使用，误差不大于）下使用，误差不大于1，其线性度较好。，其线性度较好。 但这种热电偶不易做的均匀，误差比铂铑但这种热电偶不易做的均匀，误差比铂铑-铂大。铜铂大。铜-康铜热康铜热电偶用于较低的温度（电偶用于较低的温度（0400）具有较好的稳定性，）具有较好的稳定性，尤其是在尤其是在0100范围内，误差小于范围内，误差小于0.1。图3-10 热电偶的外形 1.2.4 集成温度传感器 集成温度传感器是集成温度传感器是利用晶体管利用晶体管PN结的正向压降随温度升结的正向压降随温度升高而降低的特性高而降低的特性，将晶体管的，将晶体管的PN结作为感温元件，把敏结作为感温元件，把

14、敏感元件、放大电路和补偿电路等部分集成，并把它们封装感元件、放大电路和补偿电路等部分集成，并把它们封装在同一壳体里的一种在同一壳体里的一种一体化温度检测元件一体化温度检测元件。 优点：体积小、反应快、线性好、性能高、价格低、抗干优点：体积小、反应快、线性好、性能高、价格低、抗干扰能力强等。扰能力强等。 只能用来测只能用来测1500C以下的温度，但在低温测量领域仍得到以下的温度，但在低温测量领域仍得到了广泛的应用。了广泛的应用。 常用的集成温度传感器：常用的集成温度传感器： AD590、LM35和智能温度控制器和智能温度控制器DS18B20的应用。的应用。 AD590及其应用 AD590是美国模

15、拟器件公司生产的单片电流型两端集成温度传感器，其表征为一个输出电流与温度成比例的电流源。 测温范围宽：-55+150； 精度高：0.5（AD590M）； 线性度好：在整个测温范围内非线性误差小于0.3 功耗低：1.5mW+5V+25； 输出阻抗高：710M，用绝缘良好的双绞线连接，可以使器件在距电源25m处正常工作。 器件本身与外壳绝缘。 单电源工作、精度高、抗干扰能力强，特别适于进行运动测量。 AD590的外形和基本测温电路 AD590采用金属壳3脚封装。其中，1脚为电源正端V+，2脚为电流输出端V-，3脚为管壳，一般不用。其外形和符号如图3-23所示。（a）外形 （b）符号 AD590外形

16、与符号 AD590的应用电路 AD590可串联工作也可并联工作。将几个AD590单元串联使用时，显示的是几个被测温度中的最低温度；而并联可获得几个被测温度的平均值。图 AD590的基本应用电路 图 AD590的串并联使用（a）串联使用；（b）并联使用 （1）LM35特性特性 工作电压：直流工作电压：直流430V； 工作电流：小于工作电流：小于133A； 输出电压：输出电压：+6V-1.0V； 输出阻抗：输出阻抗：1mA负载时负载时0.1； 精度：精度：0.5精度（在精度（在+25时）；时）； 漏泄电流：小于漏泄电流：小于60A； 比例因数：线性比例因数：线性+10.0mV/； 非线性值：非线性

17、值：1/4； 校准方式：直接用摄氏温度校准；校准方式：直接用摄氏温度校准； 封装：密封封装：密封TO-46、塑料、塑料TO-92、贴片、贴片SO-8和和TO-220，如图如图3-28所示；所示； 使用温度范围：使用温度范围：-35+150额定范围。额定范围。 LM35及其应用（a）TO-46 （b）TO-92 （c）SO-8 （d）TO-220图 LM35的封装形式 LM35的应用 1）基本应用电路。）基本应用电路。单电源供电时，通过在输出端Vout接一个电阻，在GND引脚对地之间串接两个二极管，就可以得到全量程的温度范围，电路如图 （a）所示。图中，电阻为18k普通电阻，VD1、VD2为1N

18、4148，UO为与温度相应的输出电压。图 采用LM35构成的传感器电路（a）单电源电路；（b）双电源电路 DS18B20智能温度传感器 性能特点：性能特点： 采用单总线专用技术，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，无须经过其它变换电路； 测温范围为-55+125，测量分辨率为0.0625； 内含64位经过激光修正的只读存储器ROM； 适配各种单片机或系统机； 用户可分别设定各路温度的上、下限； 其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生。 DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。 DS18B20的封装及内部结构 DS18B20有3引脚TO-92小体积封装和SOIC封装

19、形式，其管脚排列如图 所示，DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。图 DS18B20的管脚与封装 DS18B20内部结构如图所示，主要由64位光刻ROM、温度传感器和温度传感器的存储单元三部分组成。 图 DS18B20内部结构 DS18B20与单片机的典型接口与单片机的典型接口 以MCS-51系列单片机为例，DS18B20与8031的典型连接如图所示。图中DS18B20采用寄生电源方式，其VDD和GND端均接地。图3-33（b）中DS18B20采用外接电源方式，其VDD端用3V5.5V电源供电。 由于DS18B20的一线工作协议流程

20、是：初始化ROM操作指令存储器操作指令数据传输。所以单片机须编写了三个子程序：初始化子程序，写（命令或数据）子程序，读数据子程序，即可完成温度的测量。 图3-33 DS18B20与8031的典型连接（a）寄生电源方式；（b）外接电源方式3 非接触式温度检测技术 非接触式测温的方法非接触式测温的方法: :利用被测对象的热辐射能量利用被测对象的热辐射能量随其温度的变化而变化的原理，通过随其温度的变化而变化的原理，通过测量一定距测量一定距离处被测物体发出的热辐射强度离处被测物体发出的热辐射强度来确定被测对象来确定被测对象的温度。的温度。 主要应用于：冶金、铸造、热处理以及玻璃、陶主要应用于：冶金、铸

21、造、热处理以及玻璃、陶瓷和耐火材料等工业生产过程中的高温检测。瓷和耐火材料等工业生产过程中的高温检测。 常见的传感器有常见的传感器有: :光学高温计、辐射温度计、光纤光学高温计、辐射温度计、光纤温度传感器、红外温度传感器等。温度传感器、红外温度传感器等。 优点优点: :不存在测量滞后和温度范围的限制，可测高不存在测量滞后和温度范围的限制，可测高温、腐蚀、有毒、运动物体及固体、液体表面的温、腐蚀、有毒、运动物体及固体、液体表面的温度，不影响被测物体的温度场；温度，不影响被测物体的温度场； 缺点缺点: :易受被测对象热辐射率的影响，测量精度低，易受被测对象热辐射率的影响，测量精度低，测量距离和中间

22、介质对测量结果都有较大影响。测量距离和中间介质对测量结果都有较大影响。方式接触式非接触式测量条件感温元件要与被测对象良好接触；感温元件的加入几乎不改变对象的温度；被测温度不超过感温元件能承受的上限温度；被测对象不对感温元件产生腐蚀需准确知道被测对象表面发射率；被测对象的辐射能充分照射到检测元件上测量范围特别适合12000C以下，热容量大，无腐蚀性对象的连续在线测温，对高于13000C以上的温度测量较困难原理上测量范围可以从超低温到极高温，但10000C以下测量误差大，能测运动物体和热容量小的物体温度精度工业用表通常为1.0、0.5、0.2、0.1级，实验室用表可达0.01级通常为1.0、1.5

23、、2.0级响应速度慢，退出为几十秒到几分快，通常为23s其他特点整个测温系统结构简单，体积小，可靠，维护方便，价格低廉；仪表读数直接反映被测物体实际温度；可方便地组成多路集中测量与控制系统整个测温系统结构复杂，体积大，调整麻烦，价格昂贵；仪表读数通常只反映被测物体表面温度（需进一步转换）；不易组成测温、控温一体化的温度控制系统光学高温计(optical pyrometer) 可用来测量8003200 的高温 勒夏特列/勒夏特利埃：法国化学家 根据物体的辐射随着温度上升而变化制成的。直接将物体的颜色和比色表对照就可以判断其温度。 近代的高温计用可调温度的钨丝做参照物。调节钨丝的发光，使得其与被测

24、目标光色融合的时候，两者温度就相同。但钨丝在什么电流下发怎么的光，这需要事先标定。所以精度依然不高。 现代的高温计分析物体热辐射的峰值来判断其温度，不需要参照物，精度进一步提高。WGG2-201型光学高温计WGG2-201型光学高温计图3-34 WGG2-201型光学高温计外形和原理图1物镜；2吸收玻璃；3灯泡；4红色虑光片；5目镜；6指示仪表；7滑线电阻；E电源；R1刻度调整电阻 产品说明： 此光学高温计能在环境温度10-50,相对湿度不大於85%的情况下连续工作 物镜与目标之间的距离不小于700mm 标尺长度不小于90mm 净重约1.8kg 这时在指示仪表这时在指示仪表6 6上指示出灯丝两

25、端的电压上指示出灯丝两端的电压值，利用电压与温度的关系曲线，将表盘值，利用电压与温度的关系曲线，将表盘直接刻度成温度值。直接刻度成温度值。 为了改善刻度的非线性，指针式指示仪表为了改善刻度的非线性，指针式指示仪表的磁钢采用了不均匀磁场的方式。与指示的磁钢采用了不均匀磁场的方式。与指示仪表串联的电阻仪表串联的电阻R R1 1在仪表标定时配置、校在仪表标定时配置、校准，调节它的阻值可以改变仪表的误差。准，调节它的阻值可以改变仪表的误差。 仪表电源采用仪表电源采用3V3V干电池，安装于仪表下部干电池，安装于仪表下部手柄内。手柄内。 辐射温度计 辐射温度计是根据全辐射强度定理：即物体的总辐射强度与物体

26、温度的四次方成正比的关系来进行测量的。 辐射温度计：由辐射感温器和显示仪表两部分组成，它可用来测量4002000的高温，多为现场安装式结构，为适应现场高温环境的要求，可在辐射感温器外加装水冷夹套。 辐射高温计测量的温度称为辐射温度（TF），被测对象为非黑体时，要通过修正才能得到非黑体的真实温度。（a）热电堆结构 （b）自动补偿器图3-36 热电堆结构和补偿光阑（a）：1云母基片；2受热靶面；3热电偶丝；4引出线（b）：1补偿片；2双金属片国产WFT-202型辐射温度计的结构图图3-37 辐射感温器结构图1物镜；2外壳；3补偿光阑；4座架；5热电堆；6接线柱；7穿线套；8盖；9目镜；10校正片；

27、11小齿轮 红外传感器及温度检测红外辐射：俗称红外线红外辐射：俗称红外线 infrared ray 由由德国德国科学家科学家霍胥尔霍胥尔于于1800年发现年发现凡是存在于自然界中的物体，都会辐射出红外线，凡是存在于自然界中的物体，都会辐射出红外线，只是其红外线的波长不同而已。只是其红外线的波长不同而已。如人体温度为如人体温度为3637，所辐射的红外线波长，所辐射的红外线波长为为910m（属于远红外线区），物体被加热到（属于远红外线区），物体被加热到400700时，其所辐射的红外线波长为时，其所辐射的红外线波长为35m（属于中红外线区）。（属于中红外线区）。利用被测物体辐射的红外线实现检测的技术

28、就是利用被测物体辐射的红外线实现检测的技术就是红外检测技术。红外检测技术。电磁波谱图1091071051031011010110102103104 / m / cm / m宇宙射线射线X射线紫外线可见光红外线微波无线电波极远红外211815129630远红外中红外近红外 / m 太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.751000m。 红外线可分为三部分： 近红外线，波长为0.751.50m之间； 中红外线，波长为1.506.0m之间； 远红外线，波长为6.0l000m 之间。 医用红外线可分为两类：医用红外线可分为两类：近红外线与远红外线。近红外线与远红外线。 近红外线或称短波红外线，

29、波长近红外线或称短波红外线，波长0.761.5微微米，穿入人体组织较深米，穿入人体组织较深,约约510毫米；毫米； 远红外线或称长波红外线，波长远红外线或称长波红外线，波长1.5400微米，微米，多被表层皮肤吸收，穿透组织深度小于多被表层皮肤吸收，穿透组织深度小于2毫米。毫米。 红外线的物理特性：1）有热效应2）穿透云雾的能力强 1）红外线的物理本质是热辐射）红外线的物理本质是热辐射 太阳光谱中最大的热效应出现在红外辐射的频率范围内，因此红外辐射成为热辐射。现代物理学称之为热射线。 实验表明：波长为0.1m l000m 的电磁波被物体吸收时，可以显著地转换变为热能。2）穿透云雾的能力强 大气窗

30、口（大气窗口（atmospheric window） 指天体辐射中能穿透大气的一些波段。 由于地球大气中的各种粒子对辐射的吸收和反射，只有某些波段范围内的天体辐射才能到达地面。 红外窗口 ： 22.6m,35m，814m 3)红外辐射源 任何温度高于任何温度高于0K的物体，会向周围空间辐射红外的物体，会向周围空间辐射红外线，可视为线，可视为红外辐射源红外辐射源。 根据辐射源的几何尺寸的大小及距探测器的远近，根据辐射源的几何尺寸的大小及距探测器的远近，分为分为点源和面源点源和面源。 点源点源的辐射强度仅与源面积无关；的辐射强度仅与源面积无关； 面源面源的辐射强度与被照面在面源表面上的位置、的辐射

31、强度与被照面在面源表面上的位置、方向及面源的面积有关。方向及面源的面积有关。 4）红外线的应用 高温杀菌，红外线夜视仪，监控设备，手机的红外口，宾馆的房门卡，汽车、电视机的遥控器、洗手池的红外感应 5红外测温传感器 红外测温传感器就是利用物体的辐射能量随其温度而变化的原理制成的传感器。 （1）红外测温的特点）红外测温的特点 是远距离和非接触测温，特别适合于高速运动物体、带电体、高温及高压物体的温度测量； 红外测温反应速度快。它不需要与物体达到热平衡的过程。反映时间一般都在毫秒级甚至微秒级； 红外测温灵敏度高。因为物体的辐射能量与温度的四次方成正比。物体温度微小的变化，就会引起辐射能量成倍的变化

32、 ； 红外测温准确度较高。其测量准确度可达到0.1以内，甚至更小； 红外测温范围广泛。可测摄氏零下几十度到零上几千度的温度范围。（2）红外测温种类）红外测温种类 1）主动式。主动式。 主动式红外检测是利用红外辐射源对被测物照射。主动式红外检测是利用红外辐射源对被测物照射。 被测物对红外光进行吸收、反射和透射后，使红被测物对红外光进行吸收、反射和透射后，使红外光发生了变化，此变化与被测物的某些参数有外光发生了变化，此变化与被测物的某些参数有关，由此实现检测。关，由此实现检测。 2）被动式。被动式。 被动式红外检测是被测物本身就是红外辐射源，被动式红外检测是被测物本身就是红外辐射源，利用其辐射特性

33、检测红外辐射能实现温度的测量；利用其辐射特性检测红外辐射能实现温度的测量；或把物体各个点辐射能大小转换成热图象；或利或把物体各个点辐射能大小转换成热图象；或利用气体辐射在红外波段有固定的谱线完成气体分用气体辐射在红外波段有固定的谱线完成气体分析等。析等。（3）红外辐射温度计应用 常见的红外辐射温度计的测温范围可以从-30到3000，可根据需要选择不同的规格。（a）表面温度测量示意图 （b）内部原理结构图3-41 红外辐射温度计的外形结构与原理框图1便携式红外辐射温度计；2红色瞄准激光束；3滤光片；4聚焦透镜红外辐射温度计应用实例 红外线气体分析仪：是根据气体对红外线具有选择性的吸收的特性来对气

34、体成分进行分析的。 红外热成像 红外无损探伤 红外检测在军事上的应用 红外线商品导购 红外线节能控制器 红外线防盗报警器 光纤传感器及温度检测 光纤传感器（FOS Fiber Optical Sensor）是20世纪70年代中期发展起来的一种基于光导纤维的新型传感器。 它是光纤和光通信技术迅速发展的产物，它与以电为基础的传感器有本质区别。 2 物位的测量 目录 5.15.15.25.25.35.35.45.45.55.55.65.65.75.75.85.8概述2.1 物位测量的一般概念2.2物位测量的工艺特点和主要问题重点：物位测量的基本概念。重点：液位测量的工艺特点。 难点：料位测量的工艺特

35、点。2.3 物位测量仪表的分类物位检测是对设备和容器中物料储量多少的度量。物位检测是对设备和容器中物料储量多少的度量。物位检物位检测为保证生产过程的正常运行，如调节物料平衡、掌握物料消测为保证生产过程的正常运行，如调节物料平衡、掌握物料消耗数量、确定产品产量等提供可靠依据。在现代工业生产自动耗数量、确定产品产量等提供可靠依据。在现代工业生产自动化过程监测中物位检测占有重要的地位。化过程监测中物位检测占有重要的地位。一、定义：一、定义：物位物位:储物在容器中的积存高度。即液位、料位和界位的位置储物在容器中的积存高度。即液位、料位和界位的位置 统称为物位统称为物位。检测界面计不同液体的界面位置界位

36、料位计固体物料的堆积高度料位液位计表面高低液体介 质液位 物位是液位、料位、界位的总称。对物位进行测量、指示和控制物位是液位、料位、界位的总称。对物位进行测量、指示和控制的仪表，称物位检测仪表。的仪表，称物位检测仪表。2.1物位测量的一般概念2.2物位测量的工艺特点和主要问题 1.液位测量的工艺特点液位测量的工艺特点 液面是一个规则的表面，但当物料流进、流出时，液面是一个规则的表面，但当物料流进、流出时，会有波浪，或者在生产过程中出现沸腾或起泡沫的会有波浪，或者在生产过程中出现沸腾或起泡沫的现象。现象。大型容器中常会出现液体各处温度、密度和粘度等大型容器中常会出现液体各处温度、密度和粘度等物理

37、量不均匀的现象。物理量不均匀的现象。容器中常会有高温、高压，或液体粘度很大，或含容器中常会有高温、高压，或液体粘度很大，或含有大量杂质、悬浮物等。有大量杂质、悬浮物等。2.料位测量的工艺特点料位测量的工艺特点物料自然堆积时，有堆积倾斜角，因此料面是不平的,难以确定料位高度。物料进出时，又存在着滞留区（由于容器结构而使不易流动的死角处，叫做滞留区），影响到物位最低位置的测准。储仓或料斗中，物料内部可能存在大的孔隙，或粉料之中存在小的间隙，前者影响对物料储量的计算，而后者则在振动或压力、湿度变化时物位也随之变化。3.界位测量中最常见的问题界位测量中最常见的问题是界面位置不明显，浑浊段的存在也影响测

38、准。2.2物位测量的工艺特点和主要问题2.3 物位测量仪表的分类 物位测量仪表的种类很多，而且还在不断发展。按其工作原理可归纳为以下几种： 直读式直读式物位测量仪表、浮力式浮力式物位测量仪表、 静压式静压式物位测量仪表、电磁式电磁式物位测量仪表、 电容式电容式物位测量仪表、超声波超声波式物位测量仪表 核辐射核辐射式物位测量仪表等。 此外，还有声学式、称重式、重锤式、旋翼式等。 3 3 流量测量技术流量测量技术3.1 3.1 流量和流量计流量和流量计3.2 3.2 流量测量方法与流量仪表的分类流量测量方法与流量仪表的分类3.3 3.3 流量测量仪表流量测量仪表背景介绍背景介绍： 在工农业生产和科学研究试验中，流量都是一个很重要的参数。例如，在石油化工生产