传感器与机器视觉 课件 第1、2章 认识传感器、温度检测传感器

传感器与机器人视觉第一章认识传感器1.1传感器的外形和作用 1.2传感器的结构、分类和命名1.3传感器的测量误差 1.4传感器的特性指标 1.5选择合适的传感器 目

录1.1传感器的外形和作用

1.2传感器的结构、分类和命名1.3传感器的测量误差 1.4传感器的特性指标 1.5选择合适的传感器 目

录1.无传感不智能在自动控制系统中，传感器技术对系统各项功能的实现起着至关重要的作用，系统的自动化程序越高，对传感器的依赖性也越高。据统计：大型发电机组约有3000台传感器及其配套检测仪表；大型石油工厂约有6000台传感器及其配套检测仪表；钢铁厂约有20000台传感器及其配套检测仪表；电站约有5000台传感器及其配套检测仪表；一架飞机约有3600只传感器及其配套检测仪表；一辆汽车约有30-100只传感器及其配套检测仪表。传感器检测内容检测器件应用视觉平面位置距离形状缺陷ITV摄像机，位置传感器测距器线图像传感器面图像传感器位置决定、控制移动控制物体识别、判别检查、异常检测

触觉接触把握力荷重分布压力多压力力矩滑动限制开关应变计、半导体感压元件簧变位测量器导电橡胶、感压高分子材料应变片、半导体感压元件压阻元件、马达电流计光学旋转检测器动作顺序控制把握力控制张力控制、指压控制姿势、形状判别装配力控制协调控制滑动判定、力控制接近觉接近间隔倾斜光电开关、LED、激光光电晶体管、光电二极管电磁线圈、超声波传感器动作顺序控制障碍物躲避轨迹移动控制、探索听觉声音超声波麦克风超声波传感器语音控制（人机接口）移动控制嗅觉气体成分气体传感器、射线传感器化学成分探测味觉味道离子敏感器、PH计化学成分探测机器人身上的传感器2.传感器外形：千差万别3.传感器作用人类通过感官从外界获取刺激或信息，再将信息输入大脑进行分析判断，由大脑指挥肢体作出相应的动作。传感器在机器系统或自动控制系统中的作用就相当于感官在人体系统中的作用，发挥着信息的收集、信息数据的交换和控制信息的采集。比如空调中的温度传感器的作用就是接收外界温度信息，并将其传送给空调的主控中心，实现温度调节的目的。传感器Transducer：Sensor：感受外界信息，并能按照一定规律将这些信息转换为可用的输出信号的器件或装置。定义4.传感器定义感知外界信息将外界信息转换为可用的信号1.1传感器的外形和作用 1.2传感器的结构、分类和命名1.3传感器的测量误差 1.4传感器的特性指标 1.5选择合适的传感器 目

录1.传感器结构(1)敏感元件：敏感元件是传感器中能直接感受被测量的部分，即直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理或化学量。例如应变式压力传感器中的弹性敏感元件就是敏感元件，它将压力信号转换为位移信号，且压力信号与位移信号之间保持一定的函数关系。(2)转换元件转换元件是传感器中将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。例如，应变式压力传感器中的电阻应变片就是转换元件，它将敏感元件输出的位移信号转换成电阻信号。(3)测量转换电路转换电路将电量参数转换成便于测量的电压、电流、频率等电量信号。例如，应变片式压力传感器中的测量电桥就是转换电路，它将转换元件输出的电阻信号转换为电压信号。关于传感器的结构有几个说明：(1)并不是所有的传感器必须同时包括敏感元件和转换元件。比如：热电偶温度传感器，因为敏感元件直接输出的是电量，它就同时兼为转换元件；又比如压电式传感器，因为转换元件能直接感受被测量而输出与之成一定关系的电量，传感器就没有敏感元件。(2)并不是所有的传感器都能明显分出敏感元件、转换元件和测量转换电路，传感器的三部分也可能是三者合一，随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的各部分可以集成在同一芯片上。例如半导体温度传感器，它们一般都是将感受的被测量直接转化为电信号，没有中间环节，外表上看就是一块小芯片，如图1-3（g）所示。(3)并不是所有的传感器只包含出敏感元件、转换元件和测量转换电路这三部分。比如微机电系统（MEMS，Micro-electroMechanicalSystems）是当今高科技发展的热点之一。MEMS系统主要包括微型传感器、执行器和相应的处理电路三部分。MEMS系统的主要特征之一就是它的微型化结构尺寸，典型尺寸仅几毫米甚至更小，但它并不是传统传感器按比例缩小的产物，功能更加地强大。2.传感器分类按工作原理分电阻式、电容式、电感式、压电式、热电式、光电式………按被测量分温度传感器（第2章）压力传感器（第3章）速度传感器（第4章）位移传感器（第5章）视觉传感器（第6章）………………3.传感器命名及代号国标命名：（国家标准GB/T7666-2005）命名法则：主题词+四级修饰语被测量。

转换原理，一般可后续以“式”字。特征描述：传感器结构、性能、材料特征等，一般可后续以“型”字。

主要技术指标(量程、精确度、灵敏度等)。如：100-160dB电容式声压传感器即“传感器”主题词第一级修饰语——被测量第二级修饰语——转换原理第三级修饰语——特征描述第四级修饰语——技术指标范围（量程、精确度、灵敏度）单位

传感器压力压阻式[单晶]硅0~2.5MPa力应变式[柱式]结构0~100kN重量（称重）应变式[悬臂梁式]结构0~10kN力矩应变式[静扭式]结构0~500N·m速度磁电式--600cm/s加速度电容式[单晶]硅±5g振动磁电式--5~1000Hz流量电磁式插入式[结构]0.5~10m2/h位移电涡流式非接触式[结构]25mm液位压阻式投入式[结构]0-100m厚度超声波式--1.5~99.99mm角度伺服式--±1~±90（度）°密度谐振式--0.3~3.0g/mL温度光纤式--800~2500℃（红外）光光纤式--20mA磁场强度霍尔式砷化镓0~2T电流霍尔式砷化镓或锑化铟0~1200A电压电感式--0~1000V噪声----40~120dB气体电化学--0~25%VOL湿度电容式高分子薄膜-10-90%RH结露----94~100%RHpH--参比电极型-2~+16（pH）注意：（）内的为可替换词，即同义词传感器命名构成传感器代号（国家标准GB/T7666-2005）

－

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自定义d.序号：字母数字国标提供c.转换原理：拼音首字母国标提供b.被测量：国际通用标志或拼音首字母固定a.主称：C（传感器拼音首字母）（共四部分）如：CY-YZ-ST1100：

传感器压力-压阻-ST1100(序号)CZS-HE-SPRKE10000:传感器转速-霍尔-SPRKE10000(序号)习惯命名：工作原理用途如：电容式压力传感器

长光栅位移传感器欧姆龙数字压力传感器E8F2企业命名：欧姆龙传感器命名规则：光电开关是以E3开头

接近开关是以E2开头

温控器是以E5开头

旋转编码器以E6开头压力传感器以E8打头

微型光电是以EE开头………1.1传感器的外形和作用 1.2传感器的结构、分类和命名1.3传感器的测量误差

1.4传感器的特性指标 1.5选择合适的传感器 目

录1.测量误差的表达形式真值L：被测物理量客观存在的实际值（truevalue)，通常取多次测量的平均值；绝对误差（absoluteerror）：测量值与真值之间的差值。实际相对误差（relativeerror）:测量值的绝对误差与其实际真值的百分比。示值（标称）相对误差：测量值的绝对误差与测量值的百分比。例如：某指针式电压表的准确度为2.5级，用它来测量电压时可能产生的引用相对误差为仪表：精度等级与测量量程选择1.5V干电池的电压测量：10V量程、

2.5V量程测量？问示值相对误差哪一个大？(已知仪表精度为1.5)仪表：测量量程选择△x=10X1.5%=0.15V△x=2.5X1.5%=0.0375V仪表：测量量程选择10V量程2.5V量程测量△x=6

℃仪表：精度等级确定例题：某温度计的量程范围为0-500℃，校验时要求该温度计的最大绝对误差为6

℃，试确定该温度计的精度等级。Am=500℃

温度计精度等级为1.52.测量误差来源及分类误差来源：系统误差：固定不变或按一定规律变化的误差，如称偏轻、测量角度误差；随机误差：大小随机变化的误差，如温度变化引起的误差；粗大误差：测量结果明显偏离其实际值的误差；缓变误差：数值随时间缓慢变化的误差，如仪表老化引起的误差；1、如何发现误差并尽量相除呢？2、随机误差可以消除吗？1.1传感器的外形和作用 1.2传感器的结构、分类和命名1.3传感器的测量误差 1.4传感器的特性指标

1.5选择合适的传感器 目

录1.传感器的静态特性传感器基本特性：

传感器的输入、输出关系特性；

可用数字函数、坐标曲线、图表等表示；包含静态特性和动态特性；静态特性：

表征检测系统在被测参量处于稳定状态时的输出－输入关系。

衡量检测系统静态特性的主要参数是指测量范围、精度等级、灵敏度、线性度、迟滞性、重复性、分辨力、可靠性等。测量范围

按规定精度对被测变量进行测量的允许范围。测量范围的最小值和最大值分别称为测量下限和测量上限，简称下限和上限。量程=|测量上限-测量下限|量程相等，测量范围一定相等吗？满量程输出==量程？精密度：随机误差大小的标志，精密度高，意味着随机误差小。准确度：输出值与真值的偏离程度，准确度高则系统误差小。精确度：精密度和准确度两者的总和，常用仪表的基本误差表示。精确度

精度等级为1.0的仪表精确度一定高于精度等级为1.5的仪表？稳定性4.传感器的基本特性稳定度：

规定工作条件范围和时间内，传感器性能保持不变的能力。影响系数：

外界环境变化引起传感器输出值变化的量。稳定度的单位是什么？灵敏度输入增量△x与由它引起的输出增量△y之间的函数关系。即灵敏度S等于传感器输出增量与被测增量之比，它是传感器在稳态输出输入特性曲线上各点的斜率。Δxxyx10切点传感器特性曲线Δy灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为100mV，则其灵敏度应表示为100mV/mm。

灵敏度越高越好吗？

灵敏度高，即灵敏阈值小（分辨率小）。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差，而且费时、费钱。灵敏度域只要小于允许测量绝对误差的三分之一即可。

灵敏度理想静态特性曲线是一条直线，但是实际测的输入输出曲线往往不是直线。线性度反映测量系统实际输出、输入关系曲线与据此拟合的理想直线y(x)=a0+a1x的偏离程度。通常用最大非线性引用误差来表示：线性范围：传感器在线性工作时的可测量范围。非线性误差越小越好线性度传感器或检测系统的正向(输入量增大)和反向(输入量减少)时输出特性的不一致程度。即对应于同一大小的输入信号，传感器或检测系统在正、反行程时的输出信号的数值不相等的程度。迟滞迟滞越小，越不需要考虑被测量的变化方向。规定工作条件和规定时间内具有正常工作性能的能力。可靠度：达到规定性能的概率。平均无故障工作时间：相邻两次故障期间正常工作时间的平均值。平均修复时间：排除故障所花费时间的平均值。失效率或故障率：连续单位时间内发生失效的概率。可靠性实例请解读各特性参数时间常数上升时间调节时间最大超调量震荡次数稳态误差动态特性：动态测量时，输出量与随时间变化的输入量之间的关系。2.传感器的动态特性传感器的标定是利用精度高一级的标准设备对传感器进行定度的过程，从而确定传感器的输出量和输入量之间的对应关系。传感器的标定分静态标定和动态标定。3.传感器的标定静态标定步骤：(1)将传感器的测量范围分成若干个等间距的点。(2)根据传感器测量范围分点情况，由小到大等间距递增方式输入相应的标准量，并记录与各输入值相对应的输出值。(3)将输入值从大到小一点点地递减，同时记录与各输入值相对应的输出值。(4)按照(2)和(3)步骤，对传感器进行正、反行程往复循环多次测试，将得到的输出/输入测试数据用表格列出或绘制成曲线。(5)对测试数据进行必要的整理，根据处理结果就可以计算出传感器的线性度、灵敏度、滞后和重复性等静态特性指标了。静态标定是为了确定传感器的静态特性指标，如精度、灵敏度、稳定度等3.传感器的标定1.动态标定

通常采用正弦变化和阶跃变化的输入信号。采用阶跃输入信号研究传感器时域动态性能时，常用上升时间、响应时间和超调量等参数来描述；采用正弦输入信号研究传感器频域动态性能时，常采用幅频特性和相频特性来描述。2.校准传感器的校准是指通过定期检测传感器的基本性能参数，确定其是否可以继续使用。若能继续使用，则应对其有变化的主要性能指标进行数据修正，以确保传感器的测量精度。传感器的校准与标定的内容基本相同。3.传感器的标定1.1传感器的外形和作用 1.2传感器的结构、分类和命名1.3传感器的测量误差 1.4传感器的特性指标 1.5选择合适的传感器

目

录1.传感器选用原则依据：满足指标参数要求的情况下，成本低廉、工作可靠且容易维修，性价比高。测量目的测量环境测量对象具体考虑因素：测量条件与目的测试的目的被测量的选择测量范围过载发生的概率输入信号的频带测量的精度要求测量时间…传感器性能传感器使用条件精度稳定度响应速度输出型号类型工作寿命定标周期…安装方式安装环境与后续电路或设备的数据传输与连接方式信号传输距离日后维护维修便捷性…【例4】现有0.5级的量程为0~300℃和1.0级的量程为0~100℃的两个温度计，欲测量80℃的温度，试问选用哪一个温度计好?为什么?传感器手册：想一想：要求测温范围为-40~300℃

，绝对误差不超过2℃，请选择合适类型的传感器。2.传感器特性参数表2.传感器特性参数表2.传感器特性参数表本章知识总结继续加油吧！传感器与机器视觉第二章温度检测传感器2.0概述 2.1热电偶温度传感器 2.2热电阻温度传感器 2.3集成温度传感器 2.4红外温度传感器

目

录2.0概述 2.1热电偶温度传感器 2.2热电阻温度传感器 2.3集成温度传感器 2.4红外温度传感器目

录1、温度测量基本概念2、温标

温度数值的表示方法称为温标。目前国际上规定的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标（绝对温标）等。温度标志着物质内部大量分子无规则运动的剧烈程度。温度越高，表示物体内部分子热运动越剧烈。1.温度定义及温标华氏温标：冰的熔点为32F，水的沸点为212F。中间为180等分，每1等分为1华氏。符号为，单位F。3、几种温标的对比摄氏温标：冰的熔点定为0℃，水的沸点100℃；在0℃与100℃之间分100等分，每1等分为1摄氏；符号为t，单位为℃。热力学温标：又称开氏温标，规定分子运动停止时的温度为绝对零度。冰的熔点为273.15K，水的沸点为373.15K。中间为100等分，每1等分为1开氏。符号是T，单位是开尔文（K）。3、几种温标的对比温标间的相互转换摄氏转华氏：摄氏转开氏：温度检测热平衡热辐射接触式非接触式膨胀式电阻式电偶式集成式辐射式水银、煤油-50~600℃简单、方便、便宜，但受玻璃管限制双金属片-80~600℃结构简单，牢靠，精度低，多为开关型液体压力-30~600℃耐振、牢靠、价格低，但精度低，滞后严重气体压力-20~350℃水银温度计双金属温控开关压力温度计2.常见温度传感器温度检测热平衡热辐射接触式非接触式膨胀式电阻式电偶式集成式辐射式热敏电阻-50~350℃体积小、灵敏度高、线性度差金属热电阻-200~500℃（铂）-50~150℃（铜）价格稍贵、非常线性热敏电阻铂热电阻温度检测热平衡热辐射接触式非接触式膨胀式电阻式电偶式集成式辐射式铂铑-铂（R）0~1600℃测量范围大，精度高，但需要冷端补偿镍铬-镍硅（K）-200~1200℃热电偶温度检测热平衡热辐射接触式非接触式膨胀式电阻式电偶式集成式辐射式电流型AD590电流型-50~150℃精度高、使用范围窄，通常与微处理器相连电压型数字型电压型AN6701S数字型DS18B20温度检测热平衡热辐射接触式非接触式膨胀式电阻式电偶式集成式辐射式红外测温仪红外温度传感器红外式-50~3200℃

非接触式、能测高温、不会干扰温度源全辐射式800~3500℃光亮式700~3200℃比色式900~17000℃温度检测热平衡热辐射接触式非接触式膨胀式电阻式电偶式集成式辐射式红外式-50~3200℃全辐射式800~3500℃水银、煤油-50~600℃双金属片-80~600℃液体压力-30~600℃气体压力-20~350℃热敏电阻-50~350℃金属热电阻-200~500℃（铂）-50~150℃（铜）铂铑-铂（R）0~1600℃镍铬-镍硅（K）-200~1200℃电流型50~150℃电压型数字型高温低温低温中温低温2.0概述 2.1热电偶温度传感器 2.2热电阻温度传感器 2.3集成温度传感器 2.4红外温度传感器目

录1.热电偶的结构、种类根据其用途和安装装置不同，它具有多种结构形式，典型的热电偶结构有：普通装配式热电偶铠装热电偶防爆型热电偶薄膜热电偶

普通工业热电偶结构1.热电偶的结构、种类1.热电偶的结构、种类探头式S型热电偶

结构补偿导线引线端子热端冷端套管1.热电偶的结构、种类常见热电偶种类：1.热电偶的结构、种类常见热电偶种类：热电偶名称分度号测温范围℃特点镍铬-镍硅K-270~1370长期使用温度可达1000℃；抗氧化性强，价格便宜，是目前使用量最大的廉金属热电偶；但高温稳定性不够。铂铑10－铂S-50~1768长期使用温度可达1300℃；在所有热电偶中准确度等级最高，通常用作标准或测量较高温度；但价格较贵，机械强度低，不适宜在还原性气氛或有金属蒸汽的条件下使用。镍铬－铜镍E-270~800在常用的热电偶中，其热电势最大，即灵敏度最高；应用范围不及K型偶广泛，但在要求灵敏度高、热导率低、可容许大电阻的条件下，常常被选用。宜用于湿度较高的环境。镍铬硅－镍硅N-270~1370在400～1300℃范围内，Ｎ型热电偶的热电特性的线性比Ｋ型偶要好；但在低温范围内（-200～400℃）的非线性误差较大，同时，材料较硬难于加工铂铑30-铂铑6B0~1800俗称双铂铑热电偶，准确度高，稳定性好，测温温区大。但热电动势小，价格贵，高温下机械强度下降。适用于氧化性或惰性气体中，也可短暂用于真空。不适宜在还原性气氛或有金属蒸汽的条件下使用。铜-铜镍T-270~400常用热电偶中最便宜的，但常用温度一般不超过300℃，尤其适用于低温测量。铂铑13-铂R-50~1768与S型相比，其电动势大15%左右，其他性能基本相同结论：当两个结点温度不相同时，指针偏转，说明回路中产生电动势，并有电流在回路中流动。电流的强弱与两个接点的温差有关。1、热电效应（温差电现象）

AB热电极2.热电偶的原理和定律热端（热接点）T冷端（冷接点）T0热电势：EAB(T,T0)1、热电效应（温差电现象）

2.热电偶的原理和定律接触电动势

两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子的密度不同，在两金属A和B的接触点处会发生自由电子的扩散现象。自由电子从密度大的金属A扩散到密度小的金属B，使A失去电子带正电，B得到电子带负电，从而产生热电势1、热电效应（温差电现象）

2.热电偶的原理和定律AT0TB同一导体两端的温度不同时，由于热敏效应，热端电子较多扩散到冷端，在导体的两端必然会形成一个电位差，这个电位差称为温差电动势。温差电动势1、热电效应（温差电现象）

温差电势接触电势逆时针方向：热电动势组成EAB(t,t0)1、热电效应（温差电现象）

2.热电偶的原理和定律①热电偶必须采用两种不同材料作为电极，否则无论导体截面如何、温度分布如何，回路中的总热电动势恒为零。②若热电偶两接点温度相同，尽管采用了两种不同的金属，回路总电动势恒为零。③热电偶回路总热电动势的大小只与材料和接点温度有关，与热电偶的尺寸、形状无关。热电偶的几个结论：1、热电效应（温差电现象）

2.热电偶的原理和定律在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体和原导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。2.热电偶的原理和定律2、中间导体定律

热电偶在两接点温度T、T0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为T、Tn和Tn、T0时的热电动势的代数和，即

EAB(T，T0)=EAB(T，Tn)+EAB(Tn，T0)当T0=0，Tn=T0时，上式可写成：EAB(T，0)=EAB(T，T0)+EAB(T0，0)当冷端温度t0恒定时，热电偶产生的热电动势只与热端的温度有关。3、中间温度定律

2.热电偶的原理和定律

如果两种导体A、B分别与第三种导体C组成的热电偶所产生的热电动势已知，那么由A、B导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。4、标准电极定律

2.热电偶的原理和定律1.热电偶测量电路测量某点温度的基本电路3.热电偶的使用

将两个同型号的热电偶配用相同的补偿导线，其接线应使两热电势反向串联ET=E1-E2测量两点之间的温度差1.热电偶测量电路3.热电偶的使用

用几个同型号的热电偶依次将正负相连，A′、B′是与被测量热电偶热电性质相同的补偿导线。

输出电势大，可感应较小的信号。只要一个热电偶断路，总的热电势消失，或热电偶短路，将会引起仪表值的下降。ET=E1+E2+E3回路总的热电势为：

测量温度之和3.热电偶的使用

用几个同型号的热电偶(工作在线性段)并联在一起，在每一个热电偶线路中分别串联均衡电阻R，且仪表输入阻抗很大ET=(E1+E2+E3)/3测量设备中的平均温度

回路中总的热电势等于热电偶输出电势之和的平均值3.热电偶的使用3.热电偶的使用2.查分度表热电偶分度表是以冷端温度为0℃时做出的3.热电偶温度补偿由热电偶的工作原理可知，只有当冷端温度恒定时，热电动势才是热端温度的单值函数。由于热电偶分度表是以冷端温度为0℃时做出的，因此在使用时要正确反映热端温度（被测温度），最好设法使冷端温度恒为0℃，否则将产生测量误差。但在实际应用中，热电偶通常靠近被测对象，且受到周围环境温度的影响，其冷端温度不可能恒定不变。为此，必须采取一些相应的措施进行补偿或修正，以消除冷端温度变化和不为0℃所产生的影响。3.热电偶的使用3.热电偶的使用3.热电偶温度补偿冰浴法；导线补偿法；计算修正法；补偿电桥法；显示仪表机械零位调整法软件处理法补偿导线法补偿电桥法计算修正法冷端恒温法仪表机械零点调整法软件处理法导线补偿法热电偶由于受到材料价格的限制一般做得比较短，冷端距测温对象很近，使冷端温度较高且波动较大，采用补偿导线将冷端延伸。3.热电偶的使用两种不同性质的廉价金属材料制成，在0～150℃温度范围内与配接的热电偶具有相同热电特性。补偿导线起到延伸热电极的作用，移动热电偶冷端位置。A’B’屏蔽层保护层导线补偿3.热电偶的使用补偿导线的型号：两个字母组成。补偿导线类型:延伸型（X）和补偿型（C）。延伸型补偿导线：选用的金属材料与热电极材料相同；补偿型补偿导线所选金属材料与热电极材料不同。第一个字母与配用热电偶的型号相对应第二个字母表示补偿导线的类型SCKX导线补偿3.热电偶的使用补偿导线型号配用热电偶补偿导线材料补偿导线绝缘层着色正

极负

极正极负极SCS铜铜镍合金红色绿色KCK铜铜镍合金红色蓝色KXK镍铬合金镍硅合金红色黑色EXE镍硅合金铜镍合金红色棕色JXJ铁铜镍合金红色紫色TXT铜铜镍合金红色白色常用热电偶补偿导线导线补偿3.热电偶的使用导线补偿3、必须在规定范围内使用。4、极性切勿接反。1、两根补偿导线与热电偶两个电极接点温度必须相同；2、各补偿导线只能与相应型号热电偶相配注意问题：3.热电偶的使用计算修正法

在实际应用中，冷端温度并非一定为0℃，必须对温度进行修正。修正公式采用中间温度定律。EAB(t，0)=EAB(t，t0)+EAB(t0，0)

【例】

用镍铬-镍硅热电偶测炉温，当冷端温度为30℃（且为恒定时），测出热端温度为t时的热电动势为39.17

mV，求炉子的真实温度。3.热电偶的使用[解]：设炉子真实温度为t，已知冷端温度t0=30℃，则热电偶测得的热电势为E(t，t0)

=

E(t，30)

=

39.17

mV

查镍铬-镍硅热电偶分度表：E(30，0)

=

1.20

mV根据中间温度定律：

E(t，0)

=

E(t，30)

+

E(30，0)

=

39.17+1.20

=

40.37

mV

再查镍铬-镍硅热电偶分度表可知40.37

mV所对应的温度为977℃，因此炉子真实温度为t=977℃计算修正法3.热电偶的使用练习题：用K型热电偶测量炉温，已知热端温度为800，冷端温度为50，为了进行炉温的调节及显示，要将热电偶产生的热电动势信号送到仪表室，仪表室的温度为20，分别求冷端用铜导线与用补偿导线连接到仪表测得的炉温？并比较结果。3.热电偶的使用补偿电桥法是利用不平衡电桥产生的不平衡电势去补偿因热电偶冷端温度变化而引起的热电动势的变化，它可以自动地将冷端温度校正到补偿电桥的平衡点温度上。

补偿电桥法3.热电偶的使用+-补偿电桥1—热电偶；2—补偿导线；3—铜导线；4—补偿电桥。R1、R2、R3均为由锰铜丝绕制的1

电阻，RCu是用铜导线绕制的温度补偿电阻。3.热电偶的使用其他补偿方法冷端恒温法仪表机械零点调整法软件处理法3.热电偶的使用2.0概述 2.1热电偶温度传感器 2.2热电阻温度传感器

2.3集成温度传感器 2.4红外温度传感器目

录

热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器温度计。热电阻温度传感器分为金属热电阻和半导体热敏电阻两大类。热敏电阻金属热电阻1.热电阻测温原理

随着温度的增高，金属材料的电阻率ρ会随着发生变化，这个电阻率变化的比例我们用一个系数来表示，称为材料的电阻温度系数αt，这种现象我们就称为热电阻效应。

Rt=R0(1+

t)1、金属热电阻热电阻效应优点：非常线性，常用于测量1.热电阻测温原理

Rt=100(1+0.00392t)1、金属热电阻分类铂热电阻：测温范围-200

~

650℃

铜热电阻：测温范围-50~150℃1.热电阻测温原理2、热敏电阻

原理：利用半导体的电阻值随温度显著变化的特性制成的。优点：灵敏度高（约200Ω/°C）、反应快、体积小；缺点：阻值与温度的非线性；易老化，

测量范围：-50~350°C；1.热电阻测温原理1、热敏电阻分类1.热电阻测温原理正温度系数热敏电阻PTC负温度系数热敏电阻NTC临界温度热敏电阻CTR2、热敏电阻分类1.热电阻测温原理CTR：自动控温和报警电路，构成热控制开关，温度低于某一个温度/开，温度高于某一个温度/关，恒温控制箱，中央空调可以用。PTC：恒温控制装置，温度超过某一限定值，实现控制。彩色电视机自动消磁装置；功率型PTC作为发热元件。NTC：构成热测量装置，或者温度补偿。2、热敏电阻分类1.热电阻测温原理1、热电阻测量接线方式：两线制连接导线的电阻Rw造成测量误差控制室现场2.热电阻使用1、热电阻测量接线方式：三线制控制室现场2.热电阻使用三线制接法应用1.热电阻测量接线方式：热电阻导线测量电桥放大电路2.热电阻使用2.热电阻使用三线制热电阻温度测量电路的实例恒流源1.热电阻测量接线方式：四线制接法应用2.热电阻使用2.热电阻使用四线制热电阻温度测量电路的实例2.热电阻使用热电阻管道流量计2.热电阻使用热敏电阻的温度报警器2.0概述 2.1热电偶温度传感器 2.2热电阻温度传感器 2.3集成温度传感器

2.4红外温度传感器目

录

原理：利用半导体PN结的电流电压与温度有关的特性。

优点：输出线性好、测量精度高,、体积非常小、使用方便、价格便宜；

分类：电压输出型：AN6701S；电流输出型：AD590;数字输出型：DS1820;电流型AD590电压型AN6701S数字型DS18B20集成温度传感器原理AD590引脚编号符号功能1U+电源正极2U-电源负极3—金属管外壳，一般不用AD590是美国ADI公司生产的单片集成两端感温电流型集成温度传感器，产生的输出电流与绝对温度成正比.主要特性有：(1)电源电压范围为4V～30V。AD590具有消除电源波动的特性，即使电源在5~15V范围内波动，其电流只在1μA内下作微小变化；可以承受44V正向电压和20V反向电压，因此器件反接也不会被破坏；(2)测温范围为-55℃～+150℃；(3)流过器件的电流(μA)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数，即灵敏度为1μA/K；输出电流以绝对零度为基准（-273℃），每增加1℃，它会增加1μA输出电流。(4)高输出阻抗，适合于远距离测量；(5