传感器的应用与调试高职全套教学课件

认识传感器《传感器技术与应用》全套可编辑PPT课件目录一、传感器的定义及作用二、传感器的组成与分类传感器的定义及作用国家标准（GB7665-87）中传感器（Transducer/Sensor）定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，

传感器又称为变换器、换能器、探测器、检知器等。被测量可用输出信号传感器传感器的定义及作用传感器是检测器件或测量装置，能完成检测任务，其作用是将来自外界的各

种信号转换成电信号；输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等；输出量是某种物理量，便于传输、转换、处理、显示等，可以是气、光、电

量，主要是电量；输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度；根据字义可以理解传感器为一感二传，即感受信息并传递出去。传感器的定义及作用人与机器系统对比结构示意图人通过五官（视、听、嗅、味、触）接受外界的信息，经过大脑对信息处理后，控制肢体作出相应的动作。机器系统利用传感器来接收外界信息，经过控制器的处理分析控制执行器做出相应的动作。可以说电子计算机相当于人的大脑（一般俗称电脑），而传感器则相当于人的五官部分（“电五官”），是获取自然领域中信息的主要途径与手段。从功能上讲，传感器通常由敏感元件、转换元件及转换电路组成。传感器的组成与分类

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传感器的组成被测非电量输出电量敏感元件转换元件测量电路辅助电源传感器的组成结构图传感器的组成与分类

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传感器的组成敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。如：应变式压力传感器的敏感元件是弹性膜片，其作用是将压力转换成膜片的变形。弹性膜片敏感元件—波纹管被测量某一物理量压力变形传感器的组成与分类

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传感器的组成转换元件：将敏感元件的输出转换成电路参量。如：应变式压力传感器的转换元件是应变片，其作用是将弹性膜片的变形转换为电阻值的变化。变形电阻值变化应变片传感器的组成与分类

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传感器的组成测量电路：将转换元件输出电路参量变换成可直接利用的电信号（电压或电流）。电路参量电信号测量电路传感器的组成与分类最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换元件)组成，它感受被测量时直接输

出电量，如热电偶。有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电路，如压电式加速度传

感器，其中质量块是敏感元件，压电片（块）是转换元件。有些传感器，转换元件不只一个，要经过若干次转换。

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传感器的组成热电偶压电式加速度传感器传感器的组成与分类

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传感器的分类◆按工作机理（检测范畴）：物理型、化学型、生物型等。化学型传感器物理型传感器生物型传感器传感器的组成与分类

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传感器的分类◆按能量转换情况：能量控制型、能量转换型。能量控制型-电阻应变式传感器能量转换型-热电偶传感器的组成与分类

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传感器的分类◆按构成原理：结构型、物性型。

以转换元件结构参数变化实现信号转换的属于结构型传感器，比如电容传感器；以转换元件本身物理特性变化实现信号转化的属于物性型传感器，比如热电偶。结构型传感器-电容传感器物性型传感器-热电偶传感器的组成与分类

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传感器的分类◆按工作原理：电容式、电感式、热电式、光电式、电阻式、压电式、磁电式、光纤式。电容式传感器电感式传感器热电式传感器光电式传感器电阻式传感器压电式传感器磁电式传感器光纤式传感器传感器的组成与分类

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传感器的分类◆按传感器用途：位移、压力、振动、温度传感器等。位移传感器压力传感器振动传感器温度传感器传感器的组成与分类

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传感器的分类◆按转换过程可逆与否：单向和双向传感器。单向传感器双向传感器传感器的组成与分类

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传感器的分类◆按输出信号：模拟信号和数字信号传感器。◆按是否需外接电源：有源传感器和无源传感器。模拟传感器数字传感器有源传感器无源传感器传感器的组成与分类

常用传感器外形压电式压力传感器温度传感器超声波传感器热电偶气敏传感器

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传感器的分类（一）传感器的定义与作用

（二）传感器的组成与分类知识小结谢谢观看传感器的应用发展《传感器技术与应用》目录一、传感器的应用二、传感器的发展传感器的应用显示与记录设备输出接口计算机控制设备控制对象自动控制系统的基本组成图输入接口传感器传感器是任何一个自动控制系统必不可少的环节。传感器技术在工业自动化、军事国防和以宇宙开发、海洋开发为代表的尖端科学与工程等重要领域有广泛应用。工业自动化军事国防宇宙开发海洋开发传感器的应用同时，它正以自己的巨大潜力，向着与人们生活密切相关的方面渗透：比如生物工程、医疗卫生、环境保护、安全防范、智能家居等方面。生物工程医疗卫生环境保护安全防范智能家居传感器的应用

环境传感器是通过感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用信号，从而对环境目标进行监测、识别环境质量状况的一种装置。现如今，环境传感器在大气环境、土壤温度、降雨量等多方领域发挥着重要的作用。

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传感器与环境保护环境传感器机器人上安装了触觉传感器、视觉传感器、力觉传感器、接近传感器、超声波传感器和听觉传感器，使其能够更充分地完成复杂的工作。传感器的应用

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传感器与工业机器人工业机器人触觉传感器视觉传感器力觉传感器接近传感器超声波传感器听觉传感器传感器的应用智能家居传感器是家居中的“眼鼻耳”，智能家居领域需要使用传感器来测量、分析与控制系统设置，家中使用的智能设备涉及位置传感器、接近传感器、液位传感器、流量和速度控制、环境监测、安防感应等传感器技术。

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传感器与智能家居智能家居传感器传感器的应用医用传感器可以对人体的表面和内部温度、血压及腔内压力、血液及呼吸流量、肿瘤、血液的分析、脉波及心音、心脑电波等进行高难度的诊断。

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传感器在医学上的应用医用传感器传感器的应用

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传感器与物联网物联网是物与物、人与物之间的信息传递与控制，在物联网应用中有三项关键技术其中就包括传感器技术。传感器是整个物联网系统工作的基础，正是因为有了传感器，物联网系统才有内容传递给“大脑”。物联网传感器基础传感器在军事上的应用极为广泛，可以说无时不用、无处不用，大到星体、两弹、飞机、舰船、坦克、火炮等装备系统，小到单兵作战武器。传感器技术与计算机技术已在高技术武器和军用装备中共同起到“军力倍增器”的作用，而且随着现代电子战的需求和发展，传感器技术在研制新一代高技术武器和军用装备中将发挥越来越重要作用。传感器的应用

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传感器在军事上的应用星体两弹舰船飞机坦克火炮传感器的发展

（1）传感器技术的发展过程发展过程结构型传感器(结构参量变化)物性型传感器(材料性质变化)智能型传感器(微计算机技术)物性型传感器(材料性质变化)智能型传感器(微计算机技术)传感技术的发展分为两个方面：

■提高与改善传感器的技术性能；

■寻找新原理、新材料、新工艺及新功能等。传感器的发展智能化：两种发展轨迹齐头并进。一个方向是多种传感功能与数据处理、存储、双向通信等的集成，另一个方向是软传感技术，即智能传感器与人工智能相结合。

（2）传感器的发展趋势通过开展新理论研究，采用新技术、新材料、新工艺，实现传感器的“五化”发展，即传感器的智能化、可移动化、微型化、集成化、多样化。智能传感器传感器的发展可移动化：无线传感网技术应用加快。无线传感网技术的关键是克服节点资源限制，并满足传感器网络扩展性、容错性等要求。

（2）传感器的发展趋势无线传感器网络节点资源限制扩展性、容错性克服满足传感器的发展微型化：传感器研发异军突起。随着集成微电子机械加工技术的日趋成熟，传感器将半导体加工工艺引入传感器的生产制造，实现了规模化生产，并为传感器微型化发展提供了重要的技术支撑。

（2）传感器的发展趋势传感器微型化发展传感器的发展集成化：多功能一体化传感器受到广泛关注。传感器集成化包括两类：一种是同类型多个传感器的集成，即同一功能的多个传感元件用集成工艺在同一平面上排列，组成线性传感器。另一种是多功能一体化，几种不同的敏感元器件制作在同一硅片上，制成集成化多功能传感器，是当前传感器集成化发展的主要方向。

（2）传感器的发展趋势传感器集成化线性传感器集成化多功能传感器传感器的发展多样化：新材料技术的突破加快了多种新型传感器的涌现。新型敏感材料是传感器的技术基础，材料技术研发是提升性能、降低成本和技术升级的重要手段。

（2）传感器的发展趋势多种新型传感器新型敏感材料（一）传感器的应用（二）传感器的发展知识小结谢谢观看《传感器技术与应用》传感器的误差理论目录一、测量术语二、误差的分类与特性测量术语误差理论是检测技术中十分重要的基础知识，是对实际测量值进行科学地、准确地评价的理论。掌握误差理论的分析方法可以对所获得的测量结果进行正确的分析和处理，确认测试精度、误差大小和类型，评价测量结果的可信程度，并通过分析测量误差形成的原因采取相应的补偿措施。测量术语■真值：就是在一定的时间和空间环境条件下，被测量本身所具有的真实值。它是一个理想的概念，一般是无法得到的。所以在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。■约定真值：一个接近真值的值，并可用来代替真值的值。实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量平均值即可作为约定真值。■实际值：实际测量时，在每一级的比较中，都以高一级标准所体现的值当作准确无误的值，也叫作相对真值。■示值：由测量仪器读数装置所显示出的被测量的量值，也称测量值，它包括数值和单位。■误差：用测量仪表对被测量进行测量时，测量的结果与被测量的约定真值之间的差值。误差的分类与特性按表示方法可分为三类：

绝对误差相对误差引用误差按性质可分为三类：

随机误差(偶然误差)系统误差粗大误差误差的分类与特性上式中约定真值x0在实际应用时，常用精度高一级的标准器具的指示值作为实际值代替真实值。

测量结果x减去被测量的约定真值x0所得的差值。绝对误差有符号和单位，它的单位与被测量相同。￭绝对误差误差的分类与特性￭绝对误差测量仪器的修正值：就是与绝对误差大小相等、符号相反的量，用C表示。则，于是被测量的约定真值。注意：修正值必须在仪器检定的有效期内使用，否则要重新检定，以获得准确的修正值。误差的分类与特性￭绝对误差绝对误差愈小，说明指示值愈接近真值，测量精度愈高。但这一结论只适用于被测量值相同的情况，而不能说明不同值的测量精度。案例：某测量长度的仪器，测量10mm的长度，绝对误差为0.001mm；另一仪器测量200mm长度，绝对误差为0.01mm。这就很难按绝对误差的大小来判断测量精度高低了，这是因为后者的绝对误差虽然比前者大，但它相对于被测量的值却显得较小，为此引入相对误差的概念。误差的分类与特性￭相对误差

绝对误差与被测量真值的比值，常用百分数表示，即显然，后一种长度测量仪表更精确。

相对误差比绝对误差能更好地说明测量的精确程度，在上面的例子中：误差的分类与特性￭相对误差使用相对误差评定测量精度，也有局限性。它只能说明不同测量结果的准确程度，但不适用于衡量测量仪表本身的精度。因为同一台仪表在整个测量范围内的相对误差不是定值，随着被测量的减小x↓相对误差变大δ↑。为了更合理地评价仪表质量，采用了引用误差的概念。误差的分类与特性￭引用误差以仪表的绝对误差与仪表量程之比的百分数表示。通常以最大引用误差来定义测量仪表的精度等级，即：误差的分类与特性￭引用误差测量仪表一般采用最大引用误差不能超过的允许值作为划分精度等级的尺度。工业仪表常见的精度等级有0.1级，0.2级，0.5级，1.0级，1.5级，2.0级，2.5级，5.0级。精度等级为1.0级的仪表，在使用时它的最大引用误差不超过±1.0％，也就是说，在整个量程内它的绝对误差最大值不会超过其量程的±1％。在具体测量某个量值时，相对误差可以根据精度等级所确定的最大绝对误差和仪表指示值进行计算。误差的分类与特性￭引用误差例：一台测量仪表，其标尺范围为0-400℃，已知其绝对误差最大值，求其引用误差。例：一台仪表的最大引用误差为0.45％，则我们就说该仪表的精度为0.5级。由此可以看到，最大引用误差只能用来作为判断仪表精度的尺度，而不能直接用引用误差的大小来表示仪表的精度，因为仪表的精度等级国家是有统一规定的。误差的分类与特性精度等级表示方法：1级表示为1.0，1.5级表示为1.5。一般都标注在仪表表盘上。精度的表达通常是以仪表最大引用误差去掉百分号的数字，向上归整的相应精度等级来表达。所谓1.0级仪表，即指该表的最大引用误差强调指出：前例中的，其仪表精度等级即为1.5级。

1.51.5误差的分类与特性￭随机误差定义：在实际相同条件下，对同一被测量进行多次等精度测量时，由于各种随机因素（如温度、湿度、电源电压波动、磁场等）的影响，各次测量值之间存在一定差异这种差异就是随机误差。特点：随机误差表示了测量结果偏离其真实值的分散情况。一般分布形式接近于正态分布。消除方法：可采用在同一条件下，对被测量进行足够多次重复测量，取其算术平均值作为测量结果的方法。误差的分类与特性￭系统误差定义：分析过程中某些确定的、经常性的因素引起的误差。（可测误差）计算：在重复测量条件下对同一被测量进行无限多次测量结果的平均值减去真值。

特点：（1）重现性即重复测定重复出现（2）单向性即误差或大、或小、或正、或负（3）可测性即误差恒定，可以校正（计算公式）误差的分类与特性￭系统误差系统误差是指服从于某一确定规律（定值或规律性变化值）的测量误差。具有这种特性的误差通常是由下述四方面原因造成的：①测试环境没有达到标准（环境误差）；②测试仪表不够完善（仪表误差）；③测试电路的搭接或系统的安装不正确（方法误差）；④测量人员的不良操作或视觉偏差（人员误差）。上述这些因素都是可以预知的，可以通过比较法、修正值法等来进行消除。误差的分类与特性￭粗大误差定义：在相同条件下，对同一被测量进行多次等精度测量时，有个别测量结果的误差远远大于规定条件下的预计值。这类误差一般由于测量者粗心大意或测量仪器突然出现故障等造成。称之为粗大误差（或寄生误差）。消除方法：凡粗大误差应予以剔除，不参于测量结果精度的评价，因而用于评价测量精度的误差只有系统误差和随机误差。（一）测量术语（二）误差的分类与特性知识小结谢谢观看

传感器的基本特性《传感器技术与应用》目录一、传感器的基本特性二、传感器的静态特性三、传感器的动态特性传感器的基本特性传感器的基本特性

传感器的输出与输入具有确定的对应关系最好呈线性关系。一般情况下，输出与输入是不符合所要求的线性关系，同时由于存在迟滞、蠕变、摩擦、间隙和松动等各种因素以及外界条件的影响，使输出输入对应关系的唯一确定性也不能实现。传感器的基本特性是指输出与输入之间的关系。静态特性：被测量不随时间变化或随时间缓慢变化时，输出与输入间的对应关系。动态特性：被测量随时间快速变化时，传感器输出与输入间的关系。静态特性动态特性传感器的静态特性式中：

x为输入量，y为输出量；

a0为零输入时的输出，也叫零位输出；

a1为传感器线性项系数也称线性灵敏度，常用K或S表示；

a2,a3,···,an为非线性项系数，其数值由具体传感器非线性特性决定。上述各项系数的取值，决定了传感器测量结果的特性曲线的具体形式。传感器静态测量的数学模型可用N次多项式来表示：传感器的静态特性灵敏度线性度分辨力和阈值迟滞精确度重复性稳定性测量范围和量程传感器的静态特性性能指标漂移传感器的静态特性（1）测量范围(measuringrange)

传感器所能测量到的最小输入量xmin与最大输入量xmax之间的范围。

（2）量程(span)

传感器测量范围的上限值与下限值的代数差。

例如：某温度计测量的温度下限是-20℃，上限是100℃，那它的量程就是100-（-20）=120℃，而测量范围是-20～100℃。

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测量范围与量程测量范围与量程传感器的静态特性

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线性度线性度定义：传感器输出量与输入量之间数量关系的线性程度，又称非线性误差。（传感器的校准曲线与选定的拟合直线之间的偏离程度）

校准曲线是利用一定等级的标准设备，对传感器进行反复测试所得各种输出、输入数据绘成的曲线；

拟合直线是反映校准曲线的变化趋势且使误差的绝对值为最小的直线。传感器输出特性曲线传感器的静态特性

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线性度线性度是指在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值之比的百分数。最大输出值最小输出值

全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值—最大非线性绝对误差满量程输出值传感器输出特性曲线传感器的静态特性

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灵敏度灵敏度定义：传感器在稳态下输出量的增量非线性传感器的灵敏度灵敏度是一个随工作点变化而变化的变量，并不是常数，每一个点的灵敏度等于该点的导数值。用S表示灵敏度，即与输入量的增量的比值。线性传感器，其灵敏度应该是一个常数，也就是它的静态特性的斜率K。a)线性输出传感器b)非线性输出传感器传感器的静态特性

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重复性

重复性：传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次测试时，所得输出与输入特性曲线不重合的程度，它是反映传感器精密度的一个指标，重合性越好，误差越小。输出最大不重复误差满量程输出值不重复性的极限误差正向测量反向测量传感器的静态特性

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迟滞性迟滞：传感器在正(输入量增大)、反行程(输入量减小)期间，输出—输入特性曲线不重合的程度。也就是说对于同一个大小的输入信号，传感器的正、反行程输出信号大小不相等，这个差值为迟滞差值。全量程范围内最大迟滞差值满量程输出值迟滞误差传感器的静态特性精度：又叫精确度，是传感器的输出指示值与被测量约定真值的一致程度，是反映传感器测量准确度和精密度的综合偏差程度。精密度：说明测量传感器输出值的分散性，即对某一稳定的被测量，由同一个测量者，用同一个传感器，在相当短的时间内连续重复测量多次，其测量结果的分散程度。精密度是随机误差大小的标志，精密度高，意味着随机误差小。注意：精密度高不一定准确度高。准确度：说明传感器输出值与真值的偏离程度。如,某流量传感器的准确度为0.3m3/s，表示该传感器的输出值与真值偏离0.3m3/s。准确度是系统误差大小的标志，准确度高意味着系统误差小。同样，准确度高不一定精密度高。

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精度

精确度：是精密度与准确度两者的总和，精确度高表示精密度和准确度都比较高。在最简单的情况下，可取两者的代数和。传感器的静态特性

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精度（a）准确度高而精密度低（b）准确度低而精密度高（c）精确度高在测量中我们希望得到精确度高的结果传感器的静态特性分辨力：实际测量时，传感器的输入输出关系不可能保持绝对连续。有时输入量开始变化，但输出量并不立刻随之变化，而是输入量变化到某一程度时输出才突然产生一小的阶跃变化。因此，定义在规定测量范围内所能检测的输入量的最小变化量△Xmin叫分辨力（有量纲）。

（7）分辨力和阈值传感器的静态特性

阈值通常又称为死区、失灵区、灵敏限、灵敏阈、钝感区，是输入量由零变化到使输出量开始发生可观变化的输入量的值，即图中的

值。

（7）分辨力和阈值在传感器输入零点附近的分辨力称为阈值。传感器的静态特性稳定性有短期稳定性和长期稳定性之分。传感器常用长期稳定性表示，它是指在室温条件下,经过相当长的时间间隔，如一天、一月或一年，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异（稳定性误差）。

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稳定性综合来讲：在规定的条件下一定的时间内保持其测量的性能参数恒定不变的能力。传感器的静态特性

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漂移传感器的漂移----外界的干扰下，输出量发生与输入量无关的不需要的变化。温度漂移温度零点漂移：环境温度变化引起零点发生的变化。温度灵敏度漂移：环境温度变化引起灵敏度发生的变化。传感器的动态特性在测量动态(快速变化)的输入信号情况下，要求传感器不仅能精确地测量信号的幅值大小，而且能测量出信号变化的过程。这就要求传感器能迅速准确地响应和再现被测信号的变化。传感器要有良好的动态特性。具体研究传感器的动态特性时，通常从时域和频域两方面采用瞬态响应法和频率响应法来分析。在时域内研究响应特性时，通常研究特定的输入时间函数，如阶跃函数、脉冲函数等；在频域内研究响应特性时，一般采用正弦函数。阶跃函数脉冲函数正弦函数（一）传感器的基本特性（二）传感器的静态特性（三）传感器的动态特性知识小结谢谢观看初识温敏传感器《传感器技术与应用》目录一、认识温敏传感器二、温敏传感器的应用三、温敏传感器的发展认识温敏传感器温度（temperature）是表示物体冷热程度的物理量，微观上是物体分子热运动的剧烈程度。如何对温度的大小进行测量呢？认识温敏传感器温敏传感器外形图温度传感器（temperaturetransducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。认识温敏传感器

温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。温度传感器材料及元件特性接触式非接触式热电阻热电偶测量方式认识温敏传感器

常用的温度传感器有：热电阻、热敏电阻、热电偶、红外温度传感器、辐射高温计、双金属温度计、液体压力温度计、气体压力温度计等。热电阻热敏电阻热电偶红外温度传感器辐射高温计双金属温度计液体压力温度计气体压力温度计温敏传感器的应用

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感测应用温度传感器是实现温度检测与控制的重要器件，在各类繁多的传感器中，温度传感器是应用最广泛、发展最快的传感器之一。温度传感器的热转换方式经常被用来测量物理量(如流量、气体种类、湿度、气体压力、热化学反应、辐射等)。这些传感器的测量值都是以热形式为媒介并以电信号的方式输出。感测应用传感器温敏传感器的应用

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生物医学应用

生物医学的应用必须使用特殊的温度传感器，其中最重要的特性是要求低功耗、长期稳定性好、可靠性高以及在32-44℃之间，精确度小于0.1℃。生物医学温度传感器温敏传感器的应用

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太空应用

热敏电阻以及硅PN结已经使用于太空温度测量。具有数字输出功能的智能温度传感器可应用于未来的卫星设计中，并能传送与微处理器兼容的数字信息。传感器的太空应用温敏传感器的应用

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工业应用集成温度传感器在自动化和微生物体热检测中应用广泛，对于低成本、长期稳定性和可靠性、强大的数字接口以及通信系统等这些特殊的应用需求，目前的智能温度传感器都可满足。传感器的工业应用温敏传感器的应用

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消费产品应用低成本集成温度传感器与变送器已被应用于消费产品中，如洗衣机、冰箱、空调等。在-20～100℃之间测量精度达到0.5℃。传感器在消费产品中应用温敏传感器的发展◆新型温度传感器正从模拟式向数字式，由集成化向智能化、网络化的方向发展。温度传感器是各种传感器中最为常用的一种，现代温度传感器外形非常小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为人们的生活提供了无数的便利和作用。◆温度传感器技术朝着高精度、高可靠性、宽测量范围、微型化及微功耗方向发展。并不断开发出一些能在特殊环境下工作的温度传感器，如可在高低温(-200～2000℃)、化学腐蚀性强、电磁干扰严重的恶劣环境中工作的光纤温度传感器。光纤温度传感器现代微型温度传感器（一）认识温敏传感器（二）温敏传感器的应用（三）温敏传感器的发展知识小结谢谢观看认识温度传感器《传感器技术与应用》目录一、温度与温标二、温度传感器定义三、温度传感器分类温度与温标温度（temperature）是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲表征了物体分子热运动的剧烈程度。温度定义：温度性质：两个不同温度相接触的物体将会产生热传导和热交换，使两个物体具有相同的温度，并处于热平衡状态，热平衡是温度测量的基础。不同温度的物体会发出不同波长和不同强度热辐射，通过对热辐射强度的测量可准确获得物体温度。温度与温标用来度量物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度读数起点（零点）和测量温度的基本单位。温标定义：温标分类：目前国际上用得较多的温标有：

华氏温标(θ)：单位为华氏度°F摄氏温标（t）：单位为摄氏度°C热力学温标(T)：单位为开尔文K温度与温标把在标准大气压下冰的熔点定为零度（°C），把水的沸点定为100度，两个温度点间划分100份，每份为1摄氏度。符号为t，单位为°C。把在标准大气压下冰的熔点定为32°F，水的沸点定为212°F，两温度点划分180份，每份为1华氏度。符号为θ，单位为°F，它与华氏度的关系为：

（1）摄氏温标（2）华氏温标温度与温标（3）热力学温标热力学温标以水的三相点平衡共存时的温度为基本定点，并规定其温度为273.15K。三相点是指在热力学里，可使一种物质三相（气相，液相，固相）共存的一个温度和压力的数值。开氏温度计上的一度等于摄氏温度计上的一度，水的冰点摄氏温度计为0℃，开氏温度计为273.15K。摄氏温标与热力学温标温度之间的关系如下：t=T-273.15℃温度传感器定义定义温度传感器是一种将温度变化转换为电量变化的传感器，它利用感温元件的电参量随温度变化的特性，并通过测量电信号变化来检测温度。具体来说，就是将温度变化转化为电量变化并输出的装置。例如，将温度变化转化为电阻、电势、磁导等变化，再通过测量电路就可以将这些电参数的变化来表达所测温度的变化。温度传感器分类温度传感器种类繁多，分类方法各异，通常情况下分为：分类定义特点案例接触式温度传感器传感器直接与被测物体接触，被测物体的热量传递给传感器达到热平衡进行测温测量精度较高；在一定测温范围内，可测量物体内部温度分布；但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大测量误差热电阻、热敏电阻、热电偶等非接触式温度传感器利用被测物体热辐射而发出红外线，从而测量物体的温度，可进行遥测不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象的温度场；连续测量不会产生消耗；反应快；制造成本较高，测量精度却较低红外温度传感器、辐射高温计等温度传感器分类按测温原理，通常情况下分为：原理案例物质热膨胀与温度的关系气体温度计、玻璃水银温度计、双金属温度计、液体压力温度计、气体压力温度计金属导体或半导体电阻与温度的关系热电阻、热敏电阻热电效应热电偶温度传感器热、光辐射与温度的关系红外辐射温度计、光学高温计温度传感器分类按测温范围，通常情况下分为：分类特征案例超高温传感器1500℃以上光学高温计、辐射传感器高温传感器1000～1500℃光学高温计、辐射传感器、热电偶中高温传感器500～1000℃光学高温计、辐射传感器、热电偶中温传感器0～500℃热电偶、热敏电阻、金属温度计、压力式温度计、玻璃制温度计、辐射传感器、测温电阻器、石英晶体振动器、晶体管、二极管、半导体集成电路传感器、晶闸管低温传感器-250～0℃晶体管、热敏电阻、压力式玻璃温度计极低温传感器-270～-250℃BaSrTiO3陶瓷温度传感器分类按测温特性，通常情况下分为：分类特征案例线性型测温范围宽、输出小热电偶、压力式温度计、玻璃制温度计、测温电阻器、石英晶体振动器、半导体集成电路传感器、晶闸管指数型函数测温范围窄、输出大热敏电阻开关型特性特定温度、输出大感温铁氧体、双金属温度计（一）温度与温标（二）温度传感器定义（三）温度传感器分类知识小结谢谢观看认识热电阻《传感器技术与应用》目录一、热电阻测温原理二、热电阻种类与特性三、热电阻测量电路热电阻测温原理热电阻主要是利用电阻随温度升高而增大的特性来测量温度的。温度升高，金属内部原子晶格振动加剧，从而使金属内部的自由电子通过金属导体时的阻力增大，宏观上表现出电阻率变大，总电阻值增加。热电阻的阻值与温度的关系为：

Rt=Ro(1+At+Bt2+Ct3+Dt4)式中：Rt为热电阻在t℃时的电阻值；R0为热电阻在0℃时的电阻值；A、B、C、D为温度系数。热电阻的工作原理热电阻测温原理热电阻感温材料一般有：铂、铜、铁和镍，最常用的是铂和铜。（1）材料的电阻温度系数要大（2）在测温范围内，材料的物理、化学性质稳定（3）在测温范围内，电阻温度系数保持为常数，便于实现温度表的线性刻度特性（4）具有较大的电阻率，较小的热容量，较快的响应速度（5）良好的可加工性，特性复现性好，容易复制且价格便宜热电阻对感温元件材料的要求热电阻种类与特性一、铂电阻(WZP型号）常用热电阻：铂电阻和铜电阻主要作为标准电阻温度计，广泛应用于温度基准、标准的传递。常用测温范围-200~850℃。目前中国常用的铂电阻有两种，分度号Ptl00和Ptl0，最常用的是Ptl00。分度号：是指0℃时的阻值，Ptl00是指R(0℃)=100.00Ω，Ptl0是指R(0℃)=10.00Ω。铂热电阻热电阻种类与特性一、铂电阻(WZP型号）Pt100热电阻的分度表热电阻种类与特性二、铜电阻(WZC型号）在介质温度不高、腐蚀性不强、测温元件体积不受限制的条件大都采用铜热电阻，测量范围一般为-50～150℃。目前我国工业上用的铜电阻分度号为Cu50和Cul00。铜热电阻热电阻测量电路三线制接线法测量精度高于两线制，在工业检测中应用最广。G为检流计，R1、R2、R3为固定电阻，Ra为零位调节电阻，Rt为热电阻。在热电阻Rt根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线，这种方式就称为三线制。通常与电桥配套使用，可以消除内引线电阻(r1、r2、r3)对电路的影响，提高热电阻的精度。热电阻测量电路分三线制和四线制两种方式

（1）

三线制

G—检流计R1，R2，R3—固定电阻Ra—零位调节电阻Rt—热电阻热电阻测量电路四线制是指在热电阻感温元件的两端各连两根引线，其中，两根引线为热电阻提供恒定电流I，并把热电阻RT转换成电压信号U，再通过另两根引线把电压U引至二次测量仪表。此种引线方式对引线没有等阻值的要求，且真正意义上完全消除引线电阻对温度测量的影响，主要适用于高精度的温度检测。

（2）

四线制

G—检流计R1，R2，R3—固定电阻Ra—零位调节电阻Rt—热电阻（一）热电阻测温原理（二）热电阻种类与特性（三）热电阻测量电路知识小结谢谢观看认识热敏电阻《传感器技术与应用》目录一、电阻式温度传感器二、热敏电阻种类与特性三、热敏电阻结构四、热敏电阻主要参数五、热敏电阻应用分析电阻式温度传感器电阻式温度传感器利用导体或半导体的电阻随温度变化而变化的原理进行测温度的温度传感器。用仪表测量出热电阻的阻值变化，经过查表换算即可得到与电阻值对应的温度值。定义：分类：智能型传感器(微计算机技术)电阻式温度传感器金属热电阻传感器—称为热电阻半导体热电阻传感器—称为热敏电阻热敏电阻种类与特性热敏电阻种类热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随温度变化而变化的特质制成的温度敏感元件，属于半导体测温元件。定义：分类：热敏电阻的种类很多，按阻值与温度关系特性可分为：热敏电阻正温系数热敏电阻（PTC）物性型传感器(材料性质变化)智能型传感器(微计算机技术)负温系数热敏电阻（NTC）临界温度系数（CTR）热敏电阻种类与特性(1)正温度系数热敏电阻器（PTC）电阻值随温度升高而增大的电阻器，简称PTC热敏阻器，适用于一定范围内的温度测量，在电子线路中多起限流、保护作用。最高温度一般不超过140℃。(2)负温度系数热敏电阻器（NTC）电阻值随温度升高而下降的热敏电阻器简称NTC热敏电阻器，广泛应用于需要定点测温的自动控制电路中，如冰箱、空调等。一般用于-50～300℃温度测量。(3)临界温度系数热敏电阻器（CTR)该类电阻器的电阻值在某特定温度范围内随温度升高而降低3-4个数量级，即具有很大负温度系数，主要用于温度开关类的控制。热敏电阻特性热敏电阻是由一些金属氧化物粉末按一定比例混合烧结而成的半导体。通过不同的材质组合，能得到热敏电阻不同的电阻值及不同的温度特性。热敏电阻主要由热敏探头、引线、壳体等构成。热敏电阻结构

（1）

热敏电阻结构热敏电阻的结构及符号热敏电阻热敏电阻一般做成二端器件，但也有做成三端或四端器件的。二端和三端器件为直热式，即热敏电阻直接由连接的电路中获得功率，四端器件则为旁热式。根据不同的使用要求，圆片形、圆柱形和薄片形等不同形状和结构。热敏电阻结构

（2）

热敏电阻外形结构圆片形(片状)圆柱形和圆圈形薄片形热敏电阻主要参数热敏电阻主要参数包括：(1)标称电阻R25（冷阻）

标称电阻值是热敏电阻在25±0.2℃时的阻值。(2)电阻温度系数（%/℃）

热敏电阻的温度变化1℃时电阻值的变化率。(3)最高工作温度Tmax

热敏电阻器在规定技术条件下长期连续工作所允许最高温度：

T0—环境温度；PE—环境温度为T0时的额定功率；H—耗散系数(4)转变点温度Tc

热敏电阻器的电阻—温度特性曲线上的拐点温度，主要指正电阻温度系数热敏电阻和临界温度热敏电阻。热敏电阻主要参数热敏电阻主要参数包括：(5)额定功率PE

热敏电阻器在规定的条件下，长期连续负荷工作所允许的消耗功率。在此功率下,它自身温度不应超过Tmax。(6)测量功率P0

热敏电阻器在规定的环境温度下,受到测量电流加热而引起的电阻值变化不超过0.1％时所消耗的功率。(7)工作点电阻RG

在规定温度和正常气候条件下，施加一定功率后使电阻器自热而达到某一给定的电阻值。

热敏电阻应用分析案例：对于启动时需要较大功率，运动时功率又较小的这类单相电动机（冰箱压缩机、空调机等），采用PTC热敏电阻作为启动线圈实现无触点开关的自动通断功能。原理：当电动机刚启动时，PTC热敏电阻尚未发热，阻值很小，位于电路右侧的启动绕组和左侧的工作绕组都处于通路状态，对启动电流几乎没有影响。启动后，热敏电阻自身发热，温度迅速上升，阻值增大，当阻值远大于启动线圈L2的阻抗时，切断启动线圈，此时，只有工作线圈L1正常工作，电动机启动完毕，进入单相运行状态。这种采用PTC热敏电阻作为启动线圈的控制方式，效果更好，寿命更长。系统运行原理图（一）电阻式温度传感器（二）热敏电阻种类与特性（三）热敏电阻结构（四）热敏电阻主要参数（五）热敏电阻应用分析知识小结谢谢观看热电偶温度传感器原理及结构《传感器技术与应用》目录一、热电偶的测温原理二、热电偶的结构与分类热电偶的测温原理两种不同材料的导体（或半导体）组成一个闭合回路时，如果两接点温度不同，则在该回路中就会产生电动势和回路电流。这种现象称为热电效应，热电效应引起的电动势和电流称热电动势和热电流。热电偶就是基于热电效应的测温装置。

（1）

热电效应——塞贝克效应（1821/德国）热电偶的测温原理

（2）接触电动势

定义：由于两种不同导体自由电子密度不同而在接触处形成的电动势。接触电动势的大小与两种不同导体的材料特性和接触点的温度有关，而与导体的直径、长度、几何形状等无关。接触电动势原理图热电偶的测温原理

（2）接触电动势原理：设NA和NB分别为两种导体的自由电子浓度，且NA>NB。两导体相接触时将产生自由电子的扩散现象。在同一瞬间，由A扩散到B中去的电子比由B扩散到A中去的多，从而使导体A失去电子而带正电；B因得到电子带负电，在接触面就形成了电场。此电场阻止电子进一步扩散，达到动态平衡时，在A、B之间形成稳定的电位差，即接触电势EAB（t）。接触电动势形成原理热电偶的测温原理

（2）接触电动势计算公式：热端接触电动势-EAB（T）冷端接触电动势-EAB（T0）

EAB(T/T0)：A、B结点在温度T时形成的接触电动势；q：电子电荷(1.602x10-19C)；k：玻尔兹曼常数，1.38×10-23J/K；T：热端温度；T0：冷端温度；NA、NB：A、B在温度为T/T0时候的自由电子密度。接触电势大小与温度高低及自由电子密度有关。温度越高，两种导体电子密度比值越大，接触电势越大。热电偶的测温原理

（3）温差电动势

定义：同一导体两端因其温度不同而产生的一种电动势。温差电动势原理图热电偶的测温原理

（3）温差电动势原理：单一导体两端温度分别为t和t0，高温端的电子能量要比低温端的电子能量大，从高温端运动到低温端的电子数比从低温端移动到高温端的要多，高温端因失去电子而带正电，低温端因获得多余的电子而带负电，在导体两端便形成单一导体的温差电动势。温差电动势形成原理热电偶的测温原理

（3）温差电动势计算公式：导体A温差电动势-EA（T，T0）导体B温差电动势-EB（T，T0）、：导体A和B的汤姆逊系数，即导体A、B两端温度差为1℃时，所产生的温差电动势。其大小与材料性质和导体两端的平均温度有关。T、T0：高低端的绝对温度。温差电动势的大小与材料性质和导体两端的平均温度有关。热电偶的测温原理接触电势远大于温差电势，温差电势可忽略不计，热电势可表示为：

（4）

回路总电动势式中：EAB(T,T0):热电偶回路中的总电动势；

eAB(T):热端接触电势；

eB(T,T0):B导体温差电势；eAB(T0):冷端接触电势；

eA(T,T0):A导体温差电势。

势电偶回路中产生的总热电势，由图可知：EAB(T,T0)=eAB(T)+eB(T,T0)-eAB(T0)-eA(T,T0)

回路总电动势构成热电偶的测温原理

（4）

回路总电动势显然，当热电偶导体A和B材料一定时，回路总电势成为热端和冷端的温度函数。在实际测量中，总是把冷端T0置于某一恒定温度下，此时冷端接触电势为一常量。即EAB(T0)=C为常数,则热电偶的热电势可表示为：此时，总电势只与热端接触电势有关，即只与热端温度有关，两者之间是单值的线性的函数关系，因而可以用热电偶测现场温度。热电偶结构与分类热电偶的结构形式有普通型热电偶、铠装型热电偶、薄膜热电偶和隔爆热电偶。（1）普通型热电偶

普通型结构热电偶工业上使用最多，它一般由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成。普通型热电偶结构热电偶结构与分类固定螺纹连接活动法兰连接无固定装置

普通型热电偶按其安装时的连接形式可分为固定螺纹连接、固定法兰连接、活动法兰连接、无固定装置等多种形式。固定法兰连接热电偶结构与分类

（2）

铠装热电偶1—接线盒2—金属套管3—固定装置4—绝缘材料5—热电极铠装型热电偶又称套管热电偶。它是由是由接线盒、金属套管、固定装置、绝缘材料、热电极等部分构成。它可以做得很细很长，使用中随需要能任意弯曲。

铠装型热电偶的主要优点是动态响应快，机械强度高，挠性好，可安装在结构复杂的装置上，因此被广泛用在许多工业部门中。热电偶结构与分类用真空蒸镀、化学涂层等工艺，将热电极材料沉积在绝缘基板上形成的一层金属薄膜。热电偶测量端既小又薄（厚度可达0.01～0.1μm），反应快，可用于测量瞬变的表面温度和微小面积上的温度。测温范围为−200～5300℃。

（3）薄膜热电偶薄膜热电偶热电偶结构与分类

（4）隔爆型热电偶结构特点：

隔爆热电偶的接线盒在设计时采用防爆的特殊结构，它的接线盒是经过压铸而成的，有一定的厚度、隔爆空间，机构强度较高；采用螺纹隔爆接合面，并采用密封圈进行密封，因此，当接线盒内一旦放弧时，不会与外界环境的危险气体传爆，能达到预期的防爆、隔爆效果。使用场合：

工业用的隔爆型热电偶多用于化学工业自控系统中，这是因为这种系统处于的环境常伴有各种易燃、易爆现象的发生。隔爆型热电偶热电偶结构与分类

（5）热电偶分类从材料上可分为标准化热电偶和非标准化热电偶，经国际电工委员会（IEC）认证的热电偶为标准热电偶，未经IEC认证的的热电偶为非标准热电偶。目前，IEC对标准化热电偶推荐了8种类型，即T型、E型、J型、K型、N型、B型、R型和S型。分度号材质特点K镍铬-镍硅抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，使用最为广泛，测温范围0-1200℃E镍铬-铜镍在常用热电偶中，其热电动势最大，即灵敏度最高。使用温度0-800℃J铁-铜镍既可用于氧化性气氛，也可用于还原性气氛，多用于炼油及化工，测温范围-200-750T纯铜-铜镍在所有廉金属热电偶中精确度等级最高，通常用来测300℃以下温度B铂铑30-铂铑6可在氧化性或中性气氛中使用，也可在真空条件下短期使用，测温范围0-1700℃R铂铑13-纯铂与S分度号相比除热电动势大15%左右，其它性能几乎完全相同，测温范围0-1300℃S铂铑10-纯铂抗氧化性能强，在氧化性、惰性气氛中连续使用，精度等级最高，用作标准热电偶，测温范围0-1600℃N镍铬硅-镍硅高温抗氧化能力强，热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好，耐核辐照及耐低温性能也好，测温范围0-1200℃一、热电偶的测温原理（一）热电效应（二）接触电动势（三）温差电动势（四）回路总电动势二、热电偶的结构与分类知识小结谢谢观看热电偶温度传感器基本定律《传感器技术与应用》目录一、热电偶基本定律二、分度表的查询热电偶的基本定律均质导体定律：由一种均质导体(A=B)组成的闭合回路，不论其导体是否存在温度梯度，回路中没有电流(即不产生电动势)；反之，如果有电流流动，此材料则一定是非均质(A≠B)的，即热电偶必须采用两种不同材料作为电极。

应用：在实际生产热电偶材料的过程中，常使热电极处于不均匀的温度场中。若有电势产生，则说明热电极材料是不均匀的；产生的电势愈大，不均匀性愈严重；产生的电势愈小，材料的均匀性愈好。因此，该定律为检查热电极不均匀性，提供了理论根据。eAB(T，T0)=0A=BeAB(T，T0)≠0A≠B均质导体定律示意图热电偶的基本定律中间导体定律：在热电偶回路中接入中间导体（第三导体C），只要中间导体两端温度相同（T1=T1），中间导体的引入对热电偶回路总电势没有影响。EAB（T，T0）=EABC（T，T0）注意：公式成立的前提条件是第三种导体C两端的温度相同。中间导体定律示意图热电偶的基本定律应用：可以在回路中接入电气测量仪表，可采用任意方法焊接热电偶，也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊接在金属表面进行温度测量。任意方法焊接热电偶热电偶两端直接插入液态金属回路中接入电气测量仪表热电偶的基本定律参考电极定律：如果两种导体分别与第三种导体(C)组成的热电偶所产生的热电动势已知(EAC（T，T0）、EBC（T，T0）)，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知(EAB（T，T0）)。参考电极定律示意图热电偶的基本定律导体A、B与标准电极C组成的热电偶，产生的热电动势已知，分别为EAC（T，T0）和EBC（T，T0），A与B组成的热电偶热电动势为：EAB（T，T0）=EAC（T，T0）-EBC（T，T0）应用：通常选用高纯铂作为标准电极，当各种金属与纯铂组成热电偶的热电动势已知，则各种金属组合而成的热电偶的热电动势就可计算出来。参考电极定律示意图热电偶的基本定律中间温度定律(制定分度表的理论依据)：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时的相应热电动势的代数和，即:

应用：中间温度定律为补偿导线的使用和分度表的制定提供了理论基础。当冷端温度t0不为0℃，可通过上式及分度表的查询求得工作温度t。中间温度定律示意图分度表的查询◆实际应用中，热电偶的热电势与温度之间的关系是通过热电偶分度表来确定。◆分度表是在参考端温度为0℃时，通过实验建立起来的热电势与工作端温度之间的数值对应关系。◆思考：当冷端温度恒定不为0℃时，应该如何求解被测温度？

（1）

分度表定义（1）利用中间温度定律，计算出参考端温度为0℃时的电动势（2）查询分度表，即可获得对应的被测温度分度表的查询

（2）

分度表查询分度表中第一列和第一行为温度数据，中间的数据为温度对应的电动势。分度表中找到对应电动势，该电动势对应的行和列温度相加即为被测温度；K型热电偶的部分分度表分度表的查询

（2）

分度表查询若电动势正好位于分度表中两个已知电动势之间，则认为该两点之间的温度和电动势为线性关系，进行线性计算，即可得被测温度。K型热电偶的部分分度表电动势-温度线性关系图一、热电偶的基本定律（一)均质导体定律（二)中间导体定律（三)参考电极定律（四)中间温度定律二、分度表查询知识小结谢谢观看热电偶冷端温度补偿《传感器技术与应用》目录一、热电偶冷端补偿方法二、热电偶冷端补偿原理热电偶冷端补偿方法原因：

1.热电偶热电势的大小是热端和冷端电势的函数差，为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定；

2.热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0℃为依据，否则会产生误差。方法：1.补偿导线法2.热电偶冷端温度恒温法3.计算修正法4.冷端补偿电桥法定义：在实际测温中，热电偶置于所测温度场中，指示仪表往往距离被测温度场很远，若采用贵金属的热电偶材料作为连接线造成本大幅提高。故采用价格便宜的补偿导线完成远距离的连接，此连接线称为参考端补偿导线或延长线。热电偶冷端补偿原理

（1）

补偿导线法补偿导线法原理图功能：

（1）实现了冷端迁移；（2）降低了电路成本。性能：在一定温度范围（0-150℃）补偿导线热性能与对应热电偶热性能相同，但使用补偿导线仅能延长热电偶的自由端，对温度补偿不起任何作用。热电偶冷端补偿原理

（1）

补偿导线法补偿导线热电偶冷端补偿原理

（1）

补偿导线法注意问题：（1）补偿导线只能用在规定的温度范围内（0-150℃）；（2）热电偶和补偿导线的两个接点处要保持温度相同（t0）；（3）不同型号的热电偶配有不同的补偿导线；（4）补偿导线正、负极需分别与热电偶正、负极相连；（5）补偿导线的作用是对热电偶冷端延长。补偿导线选用表补偿导线法原理图热电偶冷端补偿原理

（2）

热电偶冷端温度恒温法（冰浴法）1－被测流体管道；2－热电偶（测温结点）；3－接线盒；4－补偿导线；5－铜导线；6－毫伏表；7－冰瓶；8－冰水混合物；9－试管；10－新冷端（基准结点）定义：将热电偶的冷端延长到装有冰水混合液的容器中，基准结点与连接热电偶补偿导线和计量仪器导线接在一起。由于冰水保持热平衡，因此，基准结点保持在冰点（0℃），它消除了t0不等于0℃而引入的误差。场合：这种办法仅限于科学实验中使用。为了避免冰水导电引起两个连接点短路，必须把连接点分别置于两个玻璃试管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘。冰浴法原理图热电偶冷端补偿原理

（3）

计算修正法定义：在实际应用中，热电偶的参比端往往不是0℃，而是环境温度，这时测量出的回路热电势要小，因此必须加上环境温度与冰点之间温差所产生的热电势后才能符合热电偶分度表的要求。步骤：（1）可用室温计测出环境温度T1，从分度表中查出的E(T1,0)值；（2）加上热电偶回路热电势E(T,T1)，利用上面公式计算即得E(T,0)值；（3）反查分度表即可得到准确的被测温度值T。热电偶冷端补偿原理

（3）

计算修正法案例：用铜-康铜热电偶测某一温度T，参比端在室温环境TH中，测得热电动势EAB(T，TH)=1.999mV，又用室温计测出TH=21℃，查此种热电偶的分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV，求被测温度T。根据计算修正法公式，并结合已知的数据可得:EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，T0)=1.999+0.832=2.831(mV)再次查分度表，与2.831mV对应的热端温度T=68℃。注意:既不能只按1.999mV查表，认为T=49℃，也不能把49℃加上21℃，认为T=70℃。热电偶冷端补偿原理

（4）

冷端补偿电桥法利用不平衡电桥产生热电势补偿热电偶因冷端温度变化引起热电势变化值。不平衡电桥由R1、R2、R3(锰铜丝绕制)、RCu(铜丝绕制)四个桥臂和桥路电源组成。设计时，在0℃下电桥平衡(R1=R2=R3=RCu)，此时Uab=0

，电桥对仪表读数无影响。注意：不同的热电偶所配冷端补偿器的限流电阻R不同，互换时必须重新调整；桥臂RCu必须和热电偶的冷端靠近，处于同一温度之下。t0↑→EAB(t,t0)↓→RCU

↑→Uab↑

→EAB(t,t0)↑冷端补偿电桥法原理图知识小结（1）

补偿导线法（2）

热电偶冷端温度恒温法（3）

计算修正法（4）

冷端补偿电桥法一、热电偶冷端补偿方法二、热电偶冷端补偿原理谢谢观看认识集成温度传感器《传感器技术与应用》目录一、集成温度传感器结构与分类二、集成温度传感器的工作原理集成温度传感器结构与分类在一块极小的半导体芯片上集成了包括温度敏感器件、信号放大电路、温度补偿电路、基准电源电路等在内的各个单元，它使传感器和集成电路融为一体。集成温度传感器（一）集成温度传感器结构集成温度传感器结构与分类按输出信号不同可分为：模拟式集成温度传感器、数字式集成温度传感器。模拟式集成温度传感器分为：电流型、电压型。数字型集成温度传感器分为：开关输出型、并行输出型、串行输出型等几种不同的形式。（二）集成温度传感器分类集成温度传感器结构与分类特点：集成温度传感器与传统的热电阻、热电偶温度计相比最大的优点是，线性度好、灵敏度高、输出信号大，且规范化、标准化。

典型的电流型集成电路温度传感器：AD590，LM134等。典型的电压型集成电路温度传感器：LM35，AN670l等。典型的数字输出型传感器：DS1B820，ETC-800等。（二）集成温度传感器分类AD590LM134LM35AN670lDS1B820ETC-800集成温度传感器的工作原理AD590输出电流与环境绝对温度成正比，可以直接制成绝对温度仪。AD590灵敏度1μA/K，有I、J、K、L、M等型号系列。采用金属管壳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。

（1）

电流型集成温度传感器——AD590系列电路符号与应用电路封装形式AD590温度传感器集成温度传感器的工作原理◆AN6701S是电压型集成温度传感器，其输出电压U0和温度成正比。◆采用塑料封装，共有4个引脚(1-4)，其中，1脚为电源正端，2脚为电压输出端，3脚为接地端，4脚外接电阻Rc，调整25℃下的输出电压使其等于5V。Rc阻值一般在3-30kΩ，此时的灵敏度可达109-110mV/℃。

（2）

电压型集成温度传感器——AN6701S塑料封装AN6701S接线方式集成温度传感器的工作原理LM35是电压型集成温度传感器，可直接制成摄氏温度测量仪，输出电压与摄氏温度成正比，灵敏度为10mV/℃。输出电压与摄氏温标关系为：

（3）

电压型集成温度传感器——LM35系列在0℃时LM35输出为0V，每升高1℃，输出电压增加10mV。LM35温度传感器集成温度传感器的工作原理

（3）

电压型集成温度传感器——LM35系列◆由于LM35温度传感器输出电压0-1000mV，所以它的输出端可以直接插入数字显示表，具体连接如图所示。TO-92封装输出端连接图◆LM35温度传感器有多种不同封装形式，TO-92封装有电源端VS、输出电压端VOUT、接地端GND三个端口，常温下不需要额外的校准处理即可达到±0.25℃准确率。集成温度传感器的工作原理DS18B20“一线总线”数字化温度传感器，支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55～125℃，在-10～85℃范围内,精度为±0.5℃。

（4）

数字集成温度传感器——DS18B20DS18B20有3个引脚，分别为：GND：接地端；

VDD：电源电压；DQ：数据输入/输出脚(单线接口，可作寄生供电)。DS18B20DS18B20引脚知识小结二、集成温度传感器的工作原理一、集成温度传感器结构与分类谢谢观看初识力敏传感器《传感器技术与应用》目录一、认识力敏传感器二、力敏传感器的应用认识力敏传感器力敏传感器是支撑工业过程自动化的四大传感器之一，力敏传感器是指能够将应力、重力、压力、力矩、压强等力学量转换成电信号的转换器件。力敏传感器认识力敏传感器

力敏传感器的种类很多，有直接将力变换为电量的如压电式、压阻式等，有经弹性敏感元件转换后再转换成电量的如电阻式、电容式和电感式等。压电式传感器压阻式传感器电阻式传感器电容式传感器电感式传感器认识力敏传感器

（1）压阻式传感器压阻式传感器是通过扩散工艺将四个半导体应变电阻制作在同一硅片上，利用半导体材料的压阻效应制成的传感器。

由于工艺一致性好、灵敏度相等，因此漂移抵消，迟滞、蠕变非常小，动态响应快，测量精度高、稳定性好、温度范围宽、易小型化、能批量生产和使用方便。压阻式传感器认识力敏传感器

（2）压电式传感器◆它是基于某些材料受力后在其表面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器。◆它是一种典型的有源传感器，又称自发电式传感器。◆它具有体积小，重量轻，频率宽，灵敏度高，结构简单，工作可靠等特点。压电式传感器认识力敏传感器

它是把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。电阻式应变传感器与相应的测量电路组成测力、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表。电阻应变式传感器具有精度高，测量范围广，寿命长，结构简单，频率特性好，能在恶劣条件下工作，易于实现小型化、整体化和品种