传感器与智能检测技术（上篇共上中下3篇）

传感器与智能检测技术课程简介课程考核及教材出勤期末考试作业实验实训单元测试课程内容湿敏传感器磁敏传感器气敏传感器光敏传感器位移传感器力敏传感器温度传感器流量传感器传感器技术基础定义组成

特性参数选用原则

安装调试数据处理

转换电路传感器综合应用：智能家居、工业机器人、智能汽车课程内容传感器技术基础定义组成

特性参数选用原则

安装调试数据处理

转换电路传感器概念、特性及选型课程内容传感器技术基础定义组成

特性参数选用原则

安装调试数据处理

转换电路传感器装调及数据处理课程内容传感器技术综合应用智能家居工业机器人智能汽车课程目标1专业知识1.1学会测量、误差理论及测量数据统计处理等知识1.2能够掌握传感器的静特性、动特性的性能指标概念、定义和分析处理方法1.3能够分析各种常用传感器的基本工作原理、性能特点、适用场合和使用方法1.4学会分析和设计常用传感器的典型信号转换电路1.5能够掌握测量信号处理及抗干扰技术的基本知识1.6学会分析典型检测系统的组成及工作原理2技术技能2.1具备查阅传感器资料、相关国家标准、行业规范以及编制技术文件的能力2.2具备传感器性能判别并依据检测要求实施传感器选型的能力2.3具备典型传感器的信号检测与转换电路设计的能力2.4具备常见传感器的安装、调试与维护的能力2.5具备常见检测仪器的使用及调试能力3.通用能力3.1具备信息查询、资料收集与整理的能力3.2具备独立分析问题、解决问题能力3.3具备良好的学习态度和诚实守信、和谐文明的工作作风3.4具备良好的交往与沟通表达能力和良好的团队合作精神4.职业素养4.1践行社会主义核心价值观，爱国、爱党、爱社会、敬业、诚信4.2遵守职业规范，具有良好的专业精神、职业精神和工匠精神4.3具有质量意识、安全意识、环保意识和求真务实、开拓创新思维学习要求原理特点选型装调数处学习流程感谢观看主讲老师：沈燕卿教授传感器与智能检测技术■1.2.1传感器的定义■1.2.2传感器的组成■1.2.4传感器的表示1.2 传感器的概念及命名010203■1.2.3传感器的分类04

国家标准（GB/T7665—2005）：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。1.2.1传感器（Sensor/Transducer）的定义（3）“某种可用信号输出”；（4）“按一定规律”；（1）传感器是一种测量器件或装置，负责信号的采集与转换；测速发电机、发电机测速探头？（2）“规定的被测量信息”；发电机是不是传感器？物理量化学量生物量按使用的场合不同传感器又称为:

换能器(transducer)、探测器(Detector)、变送器（Transmitter）非电量广义 | 狭义电信号、气压信号机械指示信号光信号、颜色等电量1.2.1传感器（Sensor/Transducer）的定义敏感元件辅助电源传感元件被测量易处理中间量电参量转换电路电量（1）敏感元件：敏感元件是指传感器中直接感受被测量的部分。敏感元件在接受被测量后常常输出一种易于处理的非电量。

（2）传感元件：也叫转换元件，是将敏感元件的输出转换成适于传输或测量的电参数元件。（3）转换电路：也称信号调节/转换电路，是将转换元件输出的电参数进行处理，如放大、滤波、线性化和补偿等，以转换成易于处理的电压、电流或频率参量等。1.2.1传感器（Sensor/Transducer）的典型组成1.2.1传感器（Sensor/Transducer）的典型组成电位器式压力传感器1-弹簧管2-电位器敏感元件：弹簧管，压力p-->角位移α转换电路:电阻R-->Uo传感元件：圆盘式电位器，角位移α-->电阻R1.2.1传感器（Sensor/Transducer）的典型组成1.2.1传感器（Sensor/Transducer）的典型组成是不是所有传感器的结构中都包含这三个部分？TIPS:广义传感器和狭义传感器的联系和区别（被测量，输出量）1.2.1传感器（Sensor/Transducer）的典型组成传感器和仪器仪表的关系？■1.2.1传感器的定义■1.2.2传感器的组成■1.2.4传感器的表示1.2 传感器的概念及命名030204■1.2.3传感器的分类011.2.3传感器的分类位移、速度、温度等传感器分类方法按被测量性质/用途：按工作原理：物理型化学型生物型按能量关系：按输出信号性质：按构成原理：按构成传感器的功能材料：按高新技术：能量转换型能量控制型--事物的多样性是客观的、普遍的存在属性！1.2.3传感器的分类模拟信号数字信号按输出信号性质分类开关信号1.2.3传感器的分类按构成原理分类结构型物性型1.2.3传感器的分类位移、速度、温度等传感器分类方法按被测量性质/用途：按工作原理：物理型化学型生物型按能量关系：按输出信号性质：按构成原理：按构成传感器的功能材料：按高新技术：能量转换型能量控制型模拟式、数字式、开关式传感器结构型、物性型、复合型传感器半导体传感器等集成传感器、智能传感器仿生传感器、机器人传感器等--事物的多样性是客观的、普遍的存在属性！1.2.3传感器的分类国标制定的传感器分类体系表将传感器分为：物理量、化学量、生物量传感器三大门类；含12个小类：力学量、热学量、光学量、磁学量、电学量、声学量、射线、气体、离子、温度传感器以及生化量、生理量传感器。各小类按两个层次又分若干品种1.2.4传感器的表示传感器的命名法（文字）

传感器，被测量，转换原理（式），特征描述(型)，主要技术指标如，“传感器，加速度，压电式，±20g”传感器的代号标记方法（大写字母+数字）主称（传感器）被测量-转换原理-序号如，“CWY-YB-10”传感器命名法及代号GB/T7666-20051.2.4传感器的表示国家标准《传感器分类与代码》GB/T36378.1-2018第2段6位数字表示被测量第三段4位数字表示转换原理传感器的编码方法第1段1位数字表示传感器类型1.2.4传感器的表示传感器的图形表示

国标GB/T14479-93规定传感器图用图形符号表示方法：

正方形表示转换元件；

三角形表示敏感元件；

X

表示被测量符号；

*

表示转换原理。*X几个典型传感器图用图形符号Ｐa电容式压力传感器压电式加速度传感器电位器式压力传感器PM力矩传感器感谢观看主讲老师：沈燕卿教授传感器与智能检测技术■1.3.1传感器的基本特性■1.3.2传感器的静态特性指标

■1.3.4传感器的动态特性指标及其他1.3 传感器的特性与技术指标0103■1.3.3传感器的稳定性及可靠性指标04021.3.1传感器的基本特性1）传感器只敏感特定输入量，输出只对应特定输入；2）传感器的输出量与输入量呈惟一、稳定的对应关系，最好为线性关系；3）传感器的输出量可实时反映输入量的变化。1.理想传感器1.3.1传感器的基本特性2.实际传感器与影响因素1.3.1传感器的基本特性传感器的输入–输出关系特性。数学模型基本特性指标描述方法3.传感器的基本特性1.3.1传感器的基本特性传感器的输入–输出关系特性。静态特性指标；稳定性和可靠性指标；动态特性指标；其它性能指标；数学模型基本特性指标描述方法3.传感器的基本特性1.3.1传感器的基本特性稳定性、可靠性动态特性静态特性其他■1.3.1传感器的基本特性■1.3.2传感器的静态特性指标

■1.3.4传感器的动态特性指标及其他1.3 传感器的特性与技术指标0203■1.3.3传感器的稳定性及可靠性指标04011.3.2传感器的静态特性指标式中：ΔLmax——最大非线性绝对误差；

YFS——满量程输出值，ymax-ymin。传感器的实际输入-输出曲线（校准曲线）与拟合直线之间的吻合（偏离）程度。1.线性度（非线性误差）传感器静态特性指标有：灵敏度、线性度、迟滞、重复性等。1.3.2传感器的静态特性指标2.灵敏度

表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化,用S表示灵敏度，即信噪比：误码率：SER=传输中的误码数/所传输的总码数×100%Δy：输出量增量；Δx：引起输出量增量Δy的相应输入量增量。x理想直线实际曲线y0△y△xS=△y/△x图1.3.1实际曲线和理论直线1.3.2传感器的静态特性指标3.分辨力与分辨率分辨力：指传感器能检出被测信号的最小变化量。对数字仪表而言，如果没有其他附加说明，可以认为该表的最后一位所代表的数值就是它的分辨力。一般地说，分辨力的数值小于仪表的最大绝对误差。右表的分辨力为多少？分辨率：分辨力÷仪表的满量程1.3.2传感器的静态特性指标4.测量范围与量程测量范围：[Amin,Amax]量程：若右表的满量程为100kPa，问：该表的分辨力、分辨率为多少？解：分辨力=0.01kPa分辨率=0.01kPa÷100kPa=0.01%1.3.2传感器的静态特性指标5.准确度与准确度等级准确度等级：一般工业用仪表常用准确度等级：0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0δ定级选用1.3.2传感器的静态特性指标6.精密度

在一定测量条件下，进行等准确度测量所得的测量值和随机误差的分散程度。

1.3.2传感器的静态特性指标7.重复性

指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。重复性误差属于随机误差，常用标准差σ计算，也可用正反行程中最大重复差值计算，即

或1.3.2传感器的静态特性指标8.迟滞

传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。传感器在全量程范围内最大的迟滞差值与满量程之比称为迟滞误差。迟滞误差又称为回差或变差。1.3.1传感器的基本特性2.实际传感器与影响因素1.3.2传感器的静态特性指标8.电磁兼容性(EMC，ElectromagneticCompatibility)EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰(ElectromagneticDisturbance)不能超过一定的限值；另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性(ElectromagneticSusceptibility，即EMS)传感器静态特性指标传感器与智能检测技术量程和测量范围线性度、灵敏度、分辨力、准确度、迟滞、重复性、电磁兼容性感谢观看主讲老师：沈燕卿教授传感器与智能检测技术■1.3.1传感器的基本特性■1.3.2传感器的静态特性指标■1.3.4传感器的动态特性指标及其他1.3 传感器的特性与技术指标0302■1.3.3传感器的稳定性及可靠性指标04011.3.2传感器的稳定性及可靠性指标1.稳定性（1）产生漂移的原因：

一是传感器自身结构参数的变化；

二是周围环境的影响。1)定义：传感器经长期使用后输出特性不发生变化的能力。2)漂移:在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化的现象。温漂：温度稳定性又称为温度漂移，传感器在外界温度发生变化的情况下，输入量不变输出量发出的变化。温漂＝式中Δmax

——输出最大偏差；ΔT——温度变化范围；

YFS

——满量程输出。1.3.3传感器的稳定性和可靠性指标Ø基本精度：±0.04%（最高±0.025%）Ø量

程

比r：≤100:1Ø响应时间：≤90ms（数据刷新时间50ms）Ø测量范围：差压0～100Pa-14MPa

压力0～1kPa-70MPaØ输出信号：4-20mA叠加HART协议通讯（版本HART6.0/HART7.0), PROFIBUS-PA现场总线通讯(版本3.02),

FF现场总线通讯(版本6.1.1)Ø过载极限：差压42MPa，压力105MPaØ静压影响：≤0.03%FS/16MPaØ温度范围：环境温度-40℃～80℃（防爆型温度范围见防爆等级）

过程温度-90℃～700℃LCD温度-35℃～80℃Ø长期漂移：≤±0.1%FS/10年Ø温度影响：≤（0.06*r+0.01）%/28℃（-40℃～80℃）

Ø防爆等级：NEPSI：本安型ExiaIICT4Ga（注1）（适用环境温度-40℃～60℃）

NEPSI：隔爆型ExdIICT6Gb（适用环境温度-40℃～60℃）

NEPSI：粉尘防爆ExtDA21IP67T85℃

IECEx:隔爆ExdbIICT6-T4Ga/Gb智能压力变送器PDS（四联集团）1.3.3传感器的稳定性和可靠性指标（2）输出漂移：

零漂：传感器在长时间工作的情况下，输入量不变(x=0)而输出量y发生的变化，用于指示长时间工作稳定性;零漂＝灵敏度漂移：灵敏度k随时间而产生变化的现象;式中，ΔY0

——最大零点偏差；YFS——满量程输出。怎么处理漂移？1.3.2传感器的稳定性及可靠性指标2.可靠性

反映传感器和检测系统在规定的条件下，在规定的时间内是否耐用的一种综合性的质量指标。包括：

故障平均间隔时间、平均修复时间、故障率或失效率等。浴盆曲线磨合期又称早期失效期稳定期又称偶然失效期失效期又称衰老失效期磨合期稳定期失效期1.3.3传感器的稳定性和可靠性指标“老化”试验：

在检测设备通电的情况下，将之放置于高温环境

低温环境

高温环境……反复循环。老化之后的系统在现场使用时，故障率大为降低。高低温老化试验台1.3.3传感器的稳定性和可靠性指标氙灯老化试验机来源：莱思LESTEST传感器的稳定性和可靠性指标指标传感器与智能检测技术稳定性：

时漂、温漂；可靠性：

故障平均间隔时间、平均修复时间、故障率或失效率等。■1.3.1传感器的基本特性■1.3.2传感器的静态特性指标■1.3.4传感器的动态特性指标及其他1.3 传感器的特性与技术指标0402■1.3.3传感器的稳定性及可靠性指标03011.3.4传感器的动态特性指标及其他1.动态特性及技术指标输入标准信号阶跃响应法（时域）阶跃函数正弦函数指数函数冲击函数频率响应法（频域）研究动态特性可以从时域和频域两个方面采用瞬态响应法和频率响应法来分析。动态特性表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。1.3.4传感器的动态特性指标及其他1.动态特性及技术指标传感器的数学模型A.微分方程描述：B.传递函数描述：s=d/dtC.频域函数描述：D.差分方程描述：1.3.4传感器的动态特性指标及其他1.动态特性指标（1）时域下阶跃响应特性及指标A.零阶传感器：y=kx+bxy1.3.4传感器的动态特性指标及其他1.动态特性及技术指标一阶传感器的时域动态响应曲线热电偶传感器测温响应特性曲线水热电偶B.一阶传感器：1.3.4传感器的动态特性指标及其他1.动态特性指标C.二阶传感器：二阶传感器的时域动态响应曲线1.3.4传感器的动态特性指标及其他1.动态特性及技术指标(a)幅频特性(b)相频特性

图1.3.4一阶传感器的频率特性（2）频域响应特性及指标图1.3.5二阶传感器的频率特性1.3.4传感器的动态特性指标及其他1.动态特性及技术指标频率响应特性指标①频带传感器增益保持在一定值内的频率范围，即对数幅频特性曲线上幅值衰减3dB时所对应的频率范围，称为传感器的频带或通频带，对应有上、下截止频率。②

固有频率ωn

二阶传感器的固有频率ωn表征了其动态特性。③时间常数τ

用时间常数τ来表征一阶传感器的动态特性，τ越小，频带越宽。图1.3.5二阶传感器的频率特性1.3.4传感器的动态特性指标及其他2.其他技术指标

待测的量*

输出特性

电源特性

环境特性

其他特性

间隔目标精确度

稳定度带宽响应时间输出阻抗干扰量变更量本底噪声信号类型（模拟式、数字式或开关式）阻抗若为数字输出，则需编码电压电流有效功率频率(交流电源)稳定度环境温度热冲击温度循环湿度振动、冲击化学试剂爆炸危险灰尘浸溃电磁环境静电放电电离辐射工作寿命过载保护购置费用重量，尺寸适用性电缆敷设要求连接器类型装配要求安装时间出现故障时的状态校准和测试费用维护费用更换费用传感器的技术指标传感器与智能检测技术基本参数指标（静、动态）环境参数指标稳定性与可靠性指标其他指标量程相关指标：量程，测量范围、过载能力等灵敏度相关指标：灵敏度、分辨力、满量程输出等准确度相关指标：精度、误差、线性度、迟滞、重复性、灵敏度误差、稳定性动态性能指标：固有频率、阻尼比、时间常数、频率响应范围、频率特性、临界频率、临界速度、稳定时间等

温度相关指标：工作温度范围、温度误差、温度漂移、温度系数、热滞后等抗冲振相关指标：容许各抗冲振的频率、抗幅及加速度、冲振所引入的误差其他环境参数：抗潮湿、抗介质腐蚀能力、抗电磁场干扰能力等。

稳定性指标：温漂、时飘、零点漂移、灵敏度漂移可靠性指标：工作寿命、平均无故障时间、保险期、疲劳性能、绝缘电阻、耐压级抗飞弧等

使用相关指标：供电方式（直流、交流）频率及波形等。功率。各项分布参数值、电压范围与稳定度等外形尺寸、重量、壳体材质、结构特点等安装方式、馈线电缆等感谢观看主讲老师：沈燕卿教授传感器与智能检测技术■1.4.1真值■1.4.2测量误差的概念及分类1.4 真值与测量误差04020301■1.4.4测量结果的定量表示■1.4.3测量结果的定性表示“君子慎始，差若毫厘，谬以千里。”--《易》1.4 真值与测量误差1.真值（3）相对真值：由某一行业或领域内的权威机构严格按标准方法获得的测量值。

工程上，当上一级标准仪器的误差小于等于下一级检测仪表的1/3（一般测量）或1/10（精密测量）时，可认为前者所测结果是后者的相对真值。相对真值在误差测量中的应用最为广泛。真值是指在一定的时间和空间条件下，能够准确反映某一被测量真实状态和属性的量值。（1）理论真值：在理想情况下表征某一被测量真实状态和属性的量值。(2）约定真值：指人们为了达到某种目的，按照约定的办法所确定的量值。获得约定真值的方法：①由计量基准、标准复现新赋予该特定量的值;

②采用权威组织推荐的值，例如由常数委员会(CODATA)推荐的真空光速、阿伏伽德罗常数等；③用某量的多次测量结果的算术平均值来确定该量的约定真值。1.4 真值与测量误差2.测量误差1）绝对误差和相对误差

1.4 真值与测量误差2.测量误差2）基本误差和附加误差3）静态误差和动态误差（1）基本误差。测量装置在规定使用条件下工作时所产生的误差，又称固有误差。（2）附加误差。测量装置在不在规定使用条件下工作时所产生的误差。（1）静态误差。在测量过程中，被测量稳定不变，所产生的误差。（2）动态误差。在测量过程中，被测量随时间变化，所产生的误差。1.4 真值与测量误差2.测量误差3）系统误差、随机误差和粗大误差系统误差在相同条件下，对同一对象进行多次测量，有一种绝对值和符号不变，或按某一规律变化的误差，称为系统误差。随机误差在相同条件下，对同一物理量进行多次测量，由于各种偶然因素，出现测量值时而偏大，时而偏小的误差现象，这种类型的误差叫做随机误差。误差根据产生的原因及性质分粗大误差明显偏离被测量真值的测量值所对应的误差，成为粗大误差。如何减少误差使测量值接近真实值？真值与测量误差传感器与智能检测技术传感器应用技术真值：

理论真值、约定真值、相对真值；测量误差：

绝对误差、相对误差；

粗大误差、系统误差、随机误差；

基本误差、附加误差；

静态误差、动态误差；感谢观看主讲老师：沈燕卿教授传感器与智能检测技术■1.5.1随机误差的统计特征及处理■1.5.2粗大误差的发现和处理1.5 测量误差分析和数据处理020301■1.5.4测量数据的处理及表示■1.5.3系统误差的发现和处理弘扬求真务实精神，是坚持辩证唯物主义和历史唯物主义的必然要求。041.5.1随机误差的统计特征及处理1.随机误差的统计特征为被测量的真值。为单次测量结果。为随机误差，为标准差或均方根差，误差δ出现的概率密度1.5.1随机误差的统计特征及处理2.正态分布的统计特征（4）抵偿性：随着测量次数的增加，随机误差的代数和趋近于零。（3）有界性：在有限次的测量中，绝对值很大的误差出现的概率近于零。（2）单峰性：绝对值小的误差出现的概率大，绝对值大的出现的概率小。（1）对称性：绝对值相等的正、负误差出现的概率相等。μ↑单峰性1.5.1随机误差的统计特征及处理3.随机误差的处理1）克服偶然误差的数字滤波法（1）限幅滤波法。（2）中值滤波法。2）抑制小幅度高频噪声的平均滤波法（1）算数平均滤波法。（2）加权平均滤波法。3）复合滤波法1.5.2粗大误差的发现和处理1.粗大误差的发现1）物理判别法2）统计判别法当n<10时，此准则就不适用了。当n较小时，此准则的可靠性较差;（1）拉依达法则（3σ准则）（2）格拉布斯准则（3）肖维勒准则n345678910111213141516Pα0.951.151.461.671.821.942.032.112.182.232.282.332.372.412.440.991.161.491.751.942.102.222.322.412.482.552.612.662.702.75n17181920212223242530354050100Pα0.952.482.502.532.562.582.602.622.642.662.742.812.872.963.170.992.782.822.852.882.912.942.962.993.013.103.183.273.343.59n3456789101112Zc(n)1.381.541.651.731.801.861.921.962.002.03n13141516182025304050Zc(n)2.072.102.132.152.202.242.332.392.492.581.5.2粗大误差的发现和处理2.粗大误差的处理注意：在剔除含有粗大误差的数据时，按照准则，每次应剔除数据中vi最大的一个。(1)试验进行中发现，应立即停止试验，分析原因并及时纠正错误；(2)试验结束后发现，应先找出原因，再对数据进行取舍。vi>kσ?随机误差与粗大误差的处理传感器与智能检测技术传感器应用技术随机误差：

正态分布，均值，标准差；

数字滤波，真值，精密度；粗大误差：

坏值、统计判别（三大准则）、分析取舍；

感谢观看主讲老师：沈燕卿教授传感器与智能检测技术■1.5.1随机误差的统计特征及处理■1.5.2粗大误差的发现和处理

1.5 测量误差分析和数据处理020301■1.5.4测量数据的处理及表示■1.5.3系统误差的发现和处理弘扬求真务实精神，是坚持辩证唯物主义和历史唯物主义的必然要求。041.5.3系统误差的发现和处理果：系统误差按确定规律变化；因：仪器误差、理论误差、方法误差、个人误差、

定义误差、环境误差、安装误差；解：对待系统误差的基本措施就是设法发现并消除/减弱它。1.5.3系统误差的发现和处理1.恒定系统误差在测试过程中，误差△0的大小和符号是不变的。表现2、抵消法：设法使其在测量中一次为正，另一次为负，这样在均值中就可以被消除；1、预检法/实验对比法：对测试仪器具作预先检定；4、交换法：平衡法，交换位置重测，取平均。3、替代法：用标准量替代再测，被测量=标准量-差值；发现消减对比检定法（单组测量）均值与标准差比较法（多组测量）t校验法（多组测量）秩和校验法（多组测量）1.5.3系统误差的发现和处理2.变化系统误差残余误差散点图①实验对比法：改变测量条件或方法②残余误差观察法：根据测量数据的各个剩余误差大小和符号的变化规律；③残余误差校核法；④统计准则校验法。发现消减（1）产生根源上消除；（2）引入修正值法：修正曲线或修正公式；（3）改进测量方法：替代法、交换法、抵消法（恒定系统误差）；对称观察法；半周期偶数次观察法；组合测量法。大小和方向随测量的某一个或几个因素（比如测量次数）按确定的函数规律变化。1.5.4测量数据的处理及表示①计算测量列的算术平均值`x；②计算各测量值的残余误差vi；③计算测量列的标准差σ估计值s；④判别是否存在系统误差。利用系统误差判定方法判定测量是否存在系统误差。若存在系统误差则应对测量值进行修正，若无修正值，则设法消除产生系统误差的根源或改进测量方法，重新进行测量；⑤判别是否存在粗大误差。利用坏值判定准则判定是否存在坏值，若有坏值，应将坏值剔除，重新计算算术平均值和标准偏差；⑥计算算术平均值的标准差；⑦取定置信概率p，确定置信因子k，计算不确定度u；⑧写出测量结果表达式1.测量数据的处理1.5.4测量数据的处理及表示2.测量结果的表示不确定度标准不确定度(u)B类标准不确定度(uB)合成不确定度(uC)扩展不确定度（U，曾称总不确定度）A类标准不确定度(uA)(1)定量表示：国标GB/T27418-2017《测量不确定度评定和表示》1.5.4测量数据的处理及表示2.测量结果的表示(2)定性表示：准确度、精密度、精确度接近（真实值）程度，系统误差，平均值（彼此）接近程度，随机误差，标准差准确度+精密度系统误差的处理

及测量结果的表示传感器与智能检测技术传感器应用技术系统误差的发现和处理：

恒定系统误差、变化系统误差；测量结果的处理：

数据处理步骤；测量结果的表示：

定量表示，定性表示；

感谢观看主讲老师：沈燕卿教授传感器与智能检测技术■1.7.1传感器的输出■1.7.2传感器的连接

1.7 传感器的安装与调试020301■1.7.4传感器的通信■1.7.3传感器的标定与校准弘扬求真务实精神，是坚持辩证唯物主义和历史唯物主义的必然要求。041.7.1传感器的输出1.输出类型2.IO关系模拟信号数字信号开关信号1)增量码信号:被测量值与传感器输出信号的变化周期数（脉冲数）成正比；2)绝对码信号:被测对象的状态与传感器输出信号值相对应；3)开关信号:1.7.2传感器的连接1.相关概念3）接线形式：

NPN（NPN三线、NPN四线)，PNP（PNP三线、PNP四线)，DC/AC二线，AC五线（带继电器），接插件型等；2）开关型传感器：

常开型（NO）、常闭型(NC)或复合型(NO+NC)；1）电源：

直流5~30V（大多为5V、12V或24V），交流90~250V（通常

为220V或110V）1.7.2传感器的接线常见传感器接线形式1.7.2传感器的连接2.开关量传感器的接线DC/AC二线制NPN形式PNP形式（a）PNP三线制（NO）（b）PNP三线制（NC）（c）PNP四线制（NO+NC）（a）NPN三线制（NO）（b）NPN三线制（NC）（c）NPN四线制（NO+NC）（a）常开型(NO)（b）常闭型(NC)1.7.2传感器的连接5.其他类型传感器的接线4.继电器输出型传感器的接线3.模拟量传感器和数字量传感器的接线PIN针型AC五线制（a）电流输出型（b）电压输出型接插件型1.7.2传感器的连接6.接线案例：传感器与外部电源和负载（LED指示灯）的连接NPN三线制接线形式？1.7.2传感器的连接6.接线案例：西门子PLC与传感器(NPN和PNP)接线NPN三线制传感器的输出与接线传感器与智能检测技术传感器应用技术传感器的输出：

增量码、绝对码、开关信号；传感器的连接：

接线形式；实物连接

■1.7.1传感器的输出■1.7.2传感器的连接

1.7 传感器的安装与调试020301■1.7.4传感器的通信■1.7.3传感器的标定与校准弘扬求真务实精神，是坚持辩证唯物主义和历史唯物主义的必然要求。041.7.3传感器的标定与校准标定的基本方法雷达与摄像信息校准匹配图1.28传感器的标定与拟合图1.27压电式压力传感器的标定与拟合静态标定动态标定1.7.4传感器的通信通信收发方式仪表通信协议（1）单工通信。数据传输是单向的。（2）半双工通信。（3）全双工通信。双向同时通信。RS232、RS422、RS485ModbusHARTFF、ASIPPIProfibus等。感谢观看主讲老师：沈燕卿教授传感器与智能检测技术■1.8.1智能传感器的概念与发展历程■1.8.2智能传感器的构成及功能

1.8 智能传感器020301■1.8.4智能传感器案例■1.8.3智能传感器的实现途径弘扬求真务实精神，是坚持辩证唯物主义和历史唯物主义的必然要求。041.8.1智能传感器概述2.定义1.概念与发展历程基于人工智能、信息处理技术实现，具有信息检测、信息处理、信息记忆、逻辑思维和判断功能的传感器。利用结构参量（如应变、位移）变化来感受和转换信号利用材料（半导体、电介质、磁性材料等固体元件）的某些特性基于人工智能、信息技术实现物性型传感器智能传感器结构型传感器1.8.2智能传感器的构成及功能1.智能传感器的构成1.8.2智能传感器的构成及功能2.智能传感器的功能自动调零、自校准、自标定1逻辑判断和信息处理2自诊断数据存储和记忆5组态4双向通信631.8.3智能传感器的实现途径1.结构实现（1）模块化实现：将传统的经典传感器（采用非集成化工艺制作、仅具有获取信号的功能）、信号调理电路、带数字总线接口的微处理器组合为一整体而构成的一个智能传感器系统。（2）集成化实现：采用微机械加工技术和大规模集成电路工艺技术，利用硅作为基本材料来制作敏感元件、信号调理电路、微处理器单元，并把它们集成在一块芯片上而构成，故又可称为集成智能传感器（Integratedsmart/intelligentsensor）。(3)混合实现。根据需要，将系统各个集成化环节，如敏感单元、信号调理电路、微处理器单元、数字总线接口，以不同的组合方式集成在两块或三块芯片上，并装在一个外壳里。1.8.3智能传感器的实现途径4.多传感器信息融合技术3.软件实现2.材料实现利用人工智能材料的自适应、自诊断、自修复、自完善、自调节和自学习特性，制造智能传感器。利用计算机软件编程的优势，可以实现对传感器测量数据的信息处理，进而实现传感器的智能化。5.多传感器的网络化通过对多个参数的监测，在一定准则下进行分析、综合、支配和使用，通过它们之间的协调和性能互补，对对象和环境进行更加全面和准确的描述。将智能传感器与通信网络技术相结合，可以形成网络化智能传感器。1.8.4智能传感器案例1.智能压力变送器PPT/PPTR系列智能压力传感器的内部框图智能压力变送器PDS（四联集团）1.8.3智能传感器的实现途径2.智能温湿度传感器SHT11/15温湿度传感器内部电路框图1.8.3智能传感器的实现途径3.智能浑浊度传感器APMS10G浊度传感器的内部框图AMT-ZD300智能传感器简介传感器与智能检测技术传感器应用技术智能传感器的定义、构成及功能：由传感器、微处理器及其外围电路构成；基于人工智能、信息处理技术；具有信息检测、信息处理、信息记忆、逻辑思维和判断功能；智能传感器的实现途径：模块化实现；集成化实现；混合实现智能传感器案例：感谢观看传感器与智能检测技术

在物理学发展的道路上，测量永远是唯一的可以依赖的向导，物理科学大厦是以测量为基础的。

——普朗克温度是确定物质状态的最重要参数之一124输电线路测温实验室温度监控冶金温度测量火箭羽焰温度测量2温度传感器2.1

温标及测温方法2.2膨胀与压力式温度计2.3电阻式温度传感器2.4热电偶传感器2.5

辐射式温度传感器2.6其它测温传感器■2.1.1温标■2.1.2测温方法

2.1温标及测温方法02030104

在物理学发展的道路上，测量永远是唯一的可以依赖的向导，物理科学大厦是以测量为基础的。

——普朗克2.1.1温标温标衡量温度高低、表示温度数值的一套规则。热平衡指同外界接触的物体，其内部各处温度均匀且等于外界温度的状况。两个冷热程度不同的物体相接触后会产生热交换，热交换结束后两物体处于热平衡状态，此时它们的温度相同。热交换热传导、热对流、热辐射温度从能量角度来看，温度是描述系统不同自由度间能量分配状况

的物理量；从热平衡观点来看，温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量；从分子物理学角度来看，温度反映了系统内部分子无规则运动

的剧烈程度。2.1.1温标温标经验温标热力学温标理想气体温标国际实用温标由特定的测温质和测温量确定的温标。华氏温标摄氏温标由热力学第二定律确定的温标。特点：与选用的测温介质的性质无关，克服了经验温标随测温介质而变的缺陷由玻意耳—马略特定律（理想气体状态方程）确定的温标。摄氏温度和华氏温度的关系：2.1.2测温方法1.测温原理利用物体的某一物理性质随温度变化的特性，将其制作成温度敏感元件，通过温度敏感元件与被测对象的热交换，测量相关的物理量，即可间接的获取被测对象的温度值。2.测温方法接触式测温非接触式测温

2.1.2测温方法1）接触式测温优点：测温精确度相对较高；

直观可靠；

测温仪表结构相对简单、价格相对较低。测温元件直接与被测对象相接触，主要依靠传导和对流进行热交换，当传热量相等时，二者温度相等。

缺点：响应慢；

感温元件影响被测温度场的分布；

接触不良会带来测温误差；

具有腐蚀性或温度太高的被测介质对感温元件性能和

寿命会产生不利影响；

不适合测量运动物体。

典型类型：热电偶、热电阻、热膨胀式、集成温度传感器2.1.2测温方法

优点：

不改变被测物体的温度场分布；具有较高的测温上限；

热惯性小，便于测量运动物体的温度及快速变化的温度。

2.非接触式测量感温元件不与被测对象直接接触，而是通过测量被测物体的某个与温度相关的特征量实现温度测量的方法。典型类型：电涡流式、辐射式、超声波式1.8.4智能传感器案例接触式与非接触式测温的特点比较方式

接触式

非接触式（辐射法）

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1200℃以下、热容大、无腐蚀性对象的连续在线测温，对高于l300℃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1000℃以下，测量误差大，能测运动物体和热容小的物体温度

精度

工业用表通常为1.0、0.5、0.2及0.1级，实验室用表可达0.01级通常为1.0、1.5、2.5级

响应速度相对较慢，大多在1秒以上快，通常不高于1秒钟

其它特点

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现温度(需进一步转换)；不易组成测温、控温一体化的温度控制装置2.1.2测温方法测温方式传感器类型测量范围/℃特点接触式热膨胀式水银-38~350简单方便，易损坏(水银污染)双金属-80~600结构紧凑，牢固可靠压力液体-40~200耐振，坚固，价格低廉气体-120~550蒸汽50~200热电阻铂-260~960准确度及灵敏度均较好，需注意环境温度影响铜-50~150热敏电阻-50~350体积小，响应快，灵敏度高，线性差，注意环境温度影响热电偶国际通用的包含B、E、J、K、N、R、S、T八个系列，如B：铂铑30—铂铑6等-270~1800，特殊类型的上限可超过3000种类多，适应性强，结构简单，经济方便，应用广泛；自发电型传感器，测量时可以不需外加电源，可直接驱动动圈式仪表；测温范围广非接触式光学高温计700~3200非接触测温，不干扰被测温场辐射影响小，应用简便；响应快，测温范围大，大多易受外界干扰，标定困难，准确度略低热探测器-50~3200光子（电）探测器0~3500其它示温涂料单/多变色可逆/不可逆示温涂料60~1300用颜色或其他现象变化来指示物体表面温度及温度分布，可用于示温报警或美化生活等温标与测温方法传感器与智能检测技术传感器应用技术温标：温度--热交换--热传导、热对流、热辐射热平衡--摄氏温标、热力学温标；测温方法：接触式--准确度高；非接触式--响应快；感谢观看主讲老师：沈燕卿教授传感器与智能检测技术■2.2.1液体膨胀式温度计■2.2.2固体膨胀式温度计

2.2 热膨胀式温度计020301■2.2.3压力式温度计2.2.1液体膨胀式温度计利用物质热胀冷缩现象，通过测量物质膨胀或收缩量来反映被测温度的温度计。利用液体的热胀冷缩现象典型应用：玻璃管温度计玻璃管温度计是由液体储囊，毛细管，刻度标尺和膨胀室四部分组成。1-液体储囊

2-毛细管

3-刻度标尺

4-膨胀室1.工作原理和结构—液体在温度t1到t2下的平均体膨胀系数V0—液体在0

C时的体积2）玻璃管液体温度计的特点：优点：测量准确、读数直观、结构简单、价格低廉，使用方便,无需电源缺点：易碎、不能远传信号和自动记录等按照基本结构形式不同，玻璃液体温度计可分为：棒式、内标式、外标式；根据所填充的工作液体不同，可分为水银温度计和有机液体温度计两类。1）玻璃管液体温度计的分类：2.分类和特点2.2.1液体膨胀式温度计3.使用注意事项2.2.1液体膨胀式温度计应安装在位于方便读数、安全可靠之处；温度计以垂直安装为宜；倾斜安装时，温度计的插入方向须与流体流动方向相反，以便与流体充分接触，测得真实温度；测量管道内的流体温度时，应使温度计的温包处于管道的中心线位置读数时，要待温度计中的液面高度稳定后才能进行，并且温度计不能离开被测物体，人的视线要跟液柱面相平。1.原理和构成2.2.1固体膨胀式温度计应用固体线膨胀原理测温原理：利用线膨胀系数差别较大的两种金属材料制成双层片状元件，在温度变化时因弯曲变形而使其另一端有明显位移，借此带动指针在温度刻度盘上移动。2.2.2固体膨胀式温度计图2.3恒温箱工作原理图1-外接电源2-外接开关3-指示灯4-双金属片5-定触点6-触头7-电热器1234576图2.2双金属片温度计2.典型应用3.使用注意事项2.2.2固体膨胀式温度计合理选用量程，避免老化影响寿命。双金属温度计保护管浸入被测介质中长度必须大于感温元件的长度，一般浸入长度大于100mm，0~50℃量程的浸入长度大于150mm，以保证测量的准确性。保持表体清洁，以便读数，避免感温部分生锈、腐蚀。双金属温度计在保管、使用安装及运输中，应避免碰撞保护管，切勿使保护管弯曲变形及将表当扳手使用。各类双金属温度计不宜用于测量敞开容器内介质的温度，带电接点温度计不宜在工作震动较大的场合的控制回路中使用，以免影响接点的可靠性。安装前需要进行标定。温度计在正常使用的情况下应定期检验。一般以每隔六个月为宜。2.2.3压力式温度计根据封闭系统的液体或气体受热后压力变化的原理1-温包；2-毛细导管；3-压力计根据工作物质的不同，可分为气体、液体、蒸汽式压力温度计。气体式，一般充氮气，测温上限可达500~550℃，线性刻度，但是温包体积大，热惯性大。液体式，一般充二甲苯、甲醇等，温包小些，测温范围分别为－40℃～200℃和－40℃～170℃，蒸汽式，一般充丙酮、乙醚等，利用低沸点蒸发液体的饱和压力随被测温度而变的原理，用于50℃～200℃。刻度呈非线性关系，温度计刻度是不均匀的。1.原理、构成及分类2.2.3压力式温度计温湿度记录仪应使用在周围空气温度-10~+55℃和相对湿度不大于80%的环境中。温度计应垂直安装在没有震动的安装板上，以减少由于震动所起的附加误差。温包必须全部浸入在被测介质中（并尽可能使温包插入最大深度，以减少由于温包安装螺栓散热引起的误差），被测介质需经常流动。安装时，毛细管应引直、每相隔不大于300毫米的距离用轧头固定起来，毛细管的弯曲半径不应小于50毫米。工作温度应在测量范围的1/2~3/4处。在任何情况下（无论搬运、安装或作用等），温度计应避免震动、碰撞和冲击等。2.使用注意事项热膨胀式温度计典型外形及结构热膨胀式温度计传感器与智能检测技术传感器应用技术工作原理：热胀冷缩类型：液体膨胀式--玻璃管液体温度计固体膨胀式--双金属片温度计压力式--压力式温度计感谢观看主讲老师：沈燕卿教授传感器与智能检测技术■2.3.1金属热电阻传感器■2.3.2半导体热敏电阻传感器

2.3 电阻式温度传感器020301■2.3.3电阻式温度传感器的应用2.3.1金属热电阻传感器根据金属导体的电阻值随温度变化的特性。铜热电阻传感器：测温范围：-50～150℃分度号为Cu50和Cu100。铂热电阻传感器测温范围：-260～960℃

分度号为Pt10和Pt100。1.原理和特性2.3.1金属热电阻传感器普通型装配式热电阻2.3.1金属热电阻传感器铠装热电阻

将铂热电阻感温元件、引线、绝缘粉组装在不锈钢管内再经模具拉伸构成坚实整体。优点：坚实、抗震、线径小、使用安装方便。2.3.1金属热电阻传感器其他类型热电阻汽车用水温传感器及水温表铜热电阻小型铂热电阻薄膜型铂热电阻2.引线方式2.3.1金属热电阻传感器EnRtR3R2R1aRLbdcGrr图2.6二线制转换电路电位差计+_Irr

URt恒流源图2.8四线制转换电路EnRtR3R2R1aRLbdcGrrr图2.7三线制电桥转换电路R1(R3+r)=R2(Rt+r)2.3.2半导体热敏电阻传感器根据金属氧化物半导体的电阻值随温度变化的特性。温度系数：有正、负和临界温度系数三种。温度检测用热敏电阻主要是负温度系数(NTC)热敏电阻;其余两种多用于温度开关器件。图2.10热敏电阻温度特性曲线1-正突变型CTR；2-线性型PTC；3-铂热电阻；4-负指数型NTC；5-负突变型CTR

1

2

345测温范围：典型值-50~300℃。1.温度测量2.3.3电阻式温度传感器的应用图2.12温度测量原理图2.过热保护2.3.3电阻式温度传感器的应用图2.13过热保护原理图热敏继电保护器3.温度补偿2.3.3电阻式温度传感器的应用4.间接测量2.3.3电阻式温度传感器的应用 (b)图2.14流速与流量传感器结构及原理图(a)圆柱形旋涡检测器；(b)三角柱旋涡检测器电阻式温度传感器传感器与智能检测技术传感器应用技术工作原理：（半）导体材料的热效应类型：金属热电阻式--铜、铂半导体热敏电阻式--应用：温度测量，过热保护，温度补偿，流体流速流量测量感谢观看主讲老师：沈燕卿教授传感器与智能检测技术■2.4.1热电偶传感器的工作原理■2.4.2热电偶工作的基本定律2.4 热电偶传感器020301■2.4.6热电偶传感器的应用■2.4.4热电偶传感器的冷端延长■2.4.5热电偶的冷端补偿■2.4.3热电偶种类、结构和特点■2.4.6热电偶传感器的应用■2.4.4热电偶传感器的冷端延长■2.4.5热电偶的冷端补偿2.4.1热电偶传感器的工作原理热电极A另一端称为：自由端（参考端、冷端）

与被测对象接触的端称为：测量端（工作端、热端）

热电极B热电势AB热电效应Thermoelectricityeffect（或塞贝克效应）：将两种不同的导体或半导体A和B连成闭合回路，当两个接点处的温度（T和T0）不同时，回路中将产生热电动势的现象。1.热电效应2.热电势2.4.1热电偶传感器的工作原理闭合回路的热电动势由两种电动势组成：温差电动势（同一导体）和接触电动势（两种不同导体）BAT0T2.4.3热电偶种类、结构和特点热电偶种类：标准化热电偶S型、R型、B型、K型、N型、E型、J型、T型非标准化热电偶贵金属（铂铑系列、铱铑系列，铂-金）贵-廉金属混合式（金铁合金、双铂钼）难熔金属（钨铼合金、钨钼）非金属贵金属廉金属统一的分度表，并统一规定热电极材料、热电性质和允许偏差(表2.3)热电势-温度特性曲线2.4.3热电偶种类、结构和特点热电偶的结构1)普通装配式热电偶结构接线盒保护套管绝缘管热电偶安装固定件引线口工程上使用的热电偶大多是由热电极、绝缘子、保护套管和接线盒等几部分组成。热电偶与显示仪表、记录仪表或计算机等配套使用。典型结构有普通装配式结构和柔性安装的铠装结构等。？与热电阻结构形式有何异同外型相同内部不同：感温元件不同；接线盒内部的接线座不同（热电偶2个，热电阻为了消除引线电阻影响有3个或4个）。2.4.3热电偶种类、结构和特点2）铠装热电偶将热电偶丝、绝缘材料和金属保护套管三者经拉伸加工而成的一种坚实的组合体。结构形式多样：碰底型、不碰底型、露头型、帽型。特点：铠装热电偶具有动态响应快、机械强度高、抗震性好、柔软可弯曲等优点，可安装在狭窄或结构较复杂的装置上。热电极绝缘材料金属套管热电极绝缘材料铠装型热电偶断面结构铠装型热电偶可长达上百米2.4.3热电偶种类、结构和特点

3)薄膜热电偶

测量端既小又薄，具有热容量小，反应速度快等的特点。适用于测量微小面积上的瞬变温度，以及微波的功率的测量等2.4.3热电偶种类、结构和特点4)表面热电偶

主要用于测量各种形状的固体介质表面温度，以及测量液体、气体和橡胶内部的温度

探头有各种形状，以适应不同物体表面测温用。测温范围有0—250℃和0—600℃。2.4.3热电偶种类、结构和特点5)防爆热电偶使用场合：

工业用的隔爆型热电偶多用于化学工业自控系统中（由于在化工生产厂、生产现场常伴有各种易燃、易爆等化学气体或蒸汽，如果用普通热电偶则非常不安全、很容易引起环境气体爆炸）。压铸的接线盒电缆线厚壁保护管2.4.3热电偶种类、结构和特点热电偶的特点名称分度号测温范围/℃100℃时的热电势/mV1000℃时的热电势/mV特点铂铑30-铂铑6①B50~18200.0334.834熔点高，测温上限高，性能稳定，准确度高，100℃以下热电势极小，所以通常不必考虑冷端温度补偿；只适用于高温域的测量；适用于氧化性和惰性气氛中，也可短期用于真空中；价高，热电势小，灵敏度低，高温下机械强度下降，不适用于或含有金属或非金属蒸气气氛中铂铑13-铂R-50~17680.64710.506使用上限较高，准确度高，性能稳定，复现性好；多用于精确测量；缺点同上铂铑10-铂S-50~17680.6469.587优缺点同B、R型，有研究显示性能不如R型热电偶；曾长期作为国际温标的法定标准热电偶镍铬-镍硅K-270~13704.09641.276热电势大，线性好，稳定性好，价廉；但材质较硬，在1000℃以上长期使用会引起热电势漂移；多用于工业测量镍铬硅-镍硅N-270~13002.74436.256是一种新型热电偶，各项性能均比K型热电偶好，适宜于工业测量镍铬-铜镍(锰白铜)E-270~8006.319－热电势比K型热电偶大50%左右，线性好，耐高湿度，价廉；但不能用于还原性气氛；多用于工业测量铁-铜镍(锰白铜)J-210~7605.269－价格低廉，在还原性气体中较稳定；纯铁易被腐蚀和氧化；多用于工业测量铜-铜镍(锰白铜)T-270~4004.279－价廉，加工性能好，离散性小，性能稳定，线性好，准确度高；铜在高温时易被氧化，测温上限低；多用于低温测量，可作-200～0℃的计量标准热电偶传感器传感器与智能检测技术传感器应用技术工作原理：（半）导体材料的热电效应类型：标准热电偶--S型、R型、B型、K型、N型、E型、J型、T型非标热电偶--结构：特点：-270℃~2800℃，性能稳定、准确可靠感谢观看主讲老师：沈燕卿教授传感器与智能检测技术■2.4.1热电偶传感器的工作原理■2.4.2热电偶工作的基本定律2.4 热电偶传感器050604■2.4.6热电偶传感器的应用■2.4.4热电偶传感器的冷端延长■2.4.5热电偶的冷端补偿■2.4.3热电偶种类、结构和特点■2.4.6热电偶传感器的应用■2.4.4热电偶传感器的冷端延长■2.4.5热电偶的冷端补偿022.4.2热电偶工作的基本定律1、

均质导体定律同种均质导体（或半导体）组成的闭合回路，不论导体的截面、长度以及温度分布如何，都不能产生热电势。说明：（1）一种均质材料不能构成热电偶，必须由两种不同材料的均质导体构成；（2）若热电极材料不均匀，由于温度梯度的存在，将产生附加热电动势应用：

检查热电极材料的均匀性（两极用同一种材料）

检验热电极材料成分是否相同2.4.2热电偶工作的基本定律2、中间导体定律在热电偶回路中接入中间均质导体后，只要中间导体两端的温度相同，对热电偶回路的总热电势值没有影响。应用：

采用仪表测量热电偶的热电动势

用热电偶开路测量金属壁温、液态金属温度热电偶回路中还可以加入第四、五种导体，只要加入导体的两接点温度相等，回路的总热电势就与原回路的热电势相同。注意2.4.2热电偶工作的基本定律3、连接导体定律热电偶回路中，如果热电极A、B分别与导体A’、B’相接，接点温度分别为T、Tn、T0，则回路总电动势等于热电偶热电动势和连接导体热电动势的代数和。应用：

热电偶补偿导线2.4.2热电偶工作的基本定律4、中间温度定律两种均质材料A、B构成热电偶，接点温度分别为T、T0，若有一个中间温度Tn，则回路总电动势不受中间温度的影响。等价形式应用：

使用《热电偶分度表》进行冷端补偿，如例2.1/2.4.11812.4.2热电偶工作的基本定律5、标准电极定律如果A、B对标准电极C材料的热电动势已知，则A、B构成热电偶时的热电动势是它们分别对C构成热电偶时产生的热电动势的代数和。说明：只要通过实验获得各电极与标准电极的热电动势，则其中任意两个电极构成的热电偶的热电动势都可通过计算获得一般选择高纯铂丝作为标准电极=+TA

BT0TA

CT0TCBT02.4.4热电偶传感器的冷端延长T0TBAE0温度稳定区域2.4.4热电偶传感器的冷端延长连接导体定律补偿导线的连接线路：A’B’屏蔽层保护层1、各种延长线只能与相应型号的热电偶配用(表2.4)，而且必须在规定的温度范围内使用。2、注意极性，不能接反，否则会造成更大的误差。3、延长线与热电偶连接的两个接点温度必须相同。注意中间导体定律2.4.5热电偶的冷端补偿将参比端置于恒温的容器中。1-冰水混合物；2-保温瓶；3-油类或水银；4-蒸馏水；5-试管；6-盖；7-铜导线；8-热电势测量仪表一般在实验室或校正热电偶传感器中使用。1、参比端恒温法2.4.5热电偶的冷端补偿2、计算修正法E

(T,0)=E

(T,T0)+E

(T0,0)若参比端温度恒为环境温度T0，测出E

(T,T0)，并根据中间温度定律，求：②查表①实测③④查表得实际T中间温度定律2.4.5热电偶的冷端补偿利用不平衡电桥产生电势补偿热电偶由于参比端温度变化而引起的热电势变化。3、冷端补偿器（补偿电桥法）当T0↑↗

↘

→

1-热电偶；2-补偿导线；3-铜导线；4-指示仪表；5-冷端补偿器R1=R2=R3=1

R4=1(平衡点)实际的补偿电桥一般是按T0＝20℃设计。2.4.6热电偶传感器的应用1.热电偶传感器的选型熟悉对象、掌握热电偶特性，结合测量要求（测量范围、准确度等）、使用环境等当t<1000℃时，多选用廉金属热电偶，如K型热电偶，其使用温度范围宽，高温下性能较稳定。当t=-200~300℃时，最好选用T型热电偶，它是廉金属热电偶中准确度最高的;也可选择E型热电偶，它是廉金属中热电势变化率最大、灵敏度最高的。当t=1000~1400℃时，多选用R、S型热电偶。当t=1400~1800℃时，多选用B型热电偶。当t>1800℃时，常选用钨铼热电偶。(1)按使用温度选择氧化性气氛当t<1300℃时，多选用N型或K型热电偶，因为它们是廉金属热电偶中抗氧化性最强的;当t>1300℃时，选用铂铑系热电偶。真空、还原性气氛当t<750℃时，可选用J型热电偶，它既可以在氧化性气氛下工作，又可以在还原性气氛下工作;当t>1600℃时，应选用钨锌热电偶，（2）根据被测介质选择当t<1000℃时，可选用镍钴一镍铝热电偶.其冷端温度在0--300℃时，可忽略其影响。它常被用于飞机尾喷口排气温度的测量;当t>1000℃时，常选用B型热电偶，一般可忽略冷端温度的影响。（3）根据冷端温度的影响选择2.4.6热电偶传感器的应用1.热电偶传感器的选型（4）根据热电极的直径与长度选择（5）根据耐久性及热响应性的选择（6）根据测量对象的性质和状态对热电偶的选择热电偶选型的典型流程：型号--分度号—防爆等级—准确度等级—安装固定形式—保护管材质—长度或插入深度。一般热电偶型号为：WR□□-□□□其中，W----温度仪表；R----热电偶快速反应，必须选用细直径的电极丝，过细，会使测最线路的电阻值增大热电极丝长度的选择是由安装条件.主要是由插入深度决定的。线径大的热电偶耐久性好，但响应较慢一些运动物体、振动物体、高压容器的测温要求机械强度高，有化学污染的气氛要求有保护管，有电气干扰的情况下要求绝缘比较高。要求响应时间快又要求有一定的耐久性，选择铠装偶比较合适。2.4.6热电偶传感器的应用2.热电偶传感器的安装（1）首先应测量