(3)温敏二极管、温敏三极管(非线性好)及集成温度传感器) 国际上为了有效的使用热电阻,为其制定了一套标准,标准热电阻在使用时,可通过测量到的电阻值查找分度表来获取温度值。
20、NTC是指负温度系数的热敏电阻。(NTC:电阻随温度增加较均匀的减小,是最常用于温度测量的一种热敏电阻)
NTC热敏电阻,已知在T0时的电阻为R0,且已知B值(常数),则其温度与电阻的关系式为RT?R0e11B(?)TT0。
21、理解NTC热敏电阻的伏安特性曲线,注意使用NTC热敏电阻时,要控制其通路上的电流,电流不能太大,以免自身发热导致的测量误差。
伏安特性:当外界温度不变时,NTC的电压与电流的关系 当所加电流较小时, 由于外界温度不变,NTC的电阻值保持不变,电压与电流关系为线性。 当电流增大时,由于NTC自身温度上升,电阻值下降,U-I关系不再是线性
(NTC热敏电阻优缺点:温度系数大,灵敏度高,结构简单,热惯性小,价格便宜。但仅适合低温测量,互换性差,非线性严重。)
NTC热敏电阻的非线性严重,需要进行非线性补偿。非线性校正的方法有:1、串并联电阻法(结构简单,但灵敏度降低);2、数字校正法(灵活方便,较好保留高灵敏度,但对设备要求高)。
22、热电效应:将两种不同材料的导体A、B,组成一个闭合回路。如果两端点1和2的温度不同,则在闭合回路中会产生电势,这个电势的大小和方向与两种导体的性质和两个端点的温度有关,这一现象称为热电势效应,简称热电效应。热电势由接触电势和温差电势构成。
(热电偶产生热电势的两个条件: (1)热电极由两种不同材料构成 (2)热端和冷端温度不相同)
(一般只有在标准热电偶满足不了要求时才选用非标准热电偶
K型镍铬-镍硅热电偶价格便宜,性能优良,我国已正式决定选用它作为三级测温标准热电偶)
23、热电偶在使用时,由于冷端(T0端)温度不为0(因为分度表是在冷端为0时测量出来
的值),需要做冷端温度补偿。热电偶、补偿导线和测量仪器是使用热电偶进行温度测量的常用组合。热电偶的工作定律不要求,冷端温度补偿的具体方法不要求
24、集成温度传感器是将温敏三级管(差分对管,NPN三极管)及其辅助电路集成在同一个芯片上的温度传感器,其输出电压或电流与温度成正比关系。 热电式传感器应用:测量管道流速、电动机过热保护、热电开关 第八章 光电式传感器
25、几种光电效应及相应的光电器件 (1)外光电效应:光电管和光电倍增管 (2)内光电效应
光电导效应(物体受到光照,产生电子-空穴对,物体的导电性能增强,电阻减小。光线越强,电阻越小,这种现象称为光电导效应):光敏电阻(存在非线性,不宜做测量元件,一般作为开关元件),光敏二极管(线性好,可做测量元件),光敏三极管
光生伏特效应(在光照射下,物体两端产生一定量的电荷分布,输出一定大小的电势,这种现象称为光生伏特效应):光电池
(3)新型光电器件:CCD图像传感器
26、光电式传感器在非接触测量领域占据绝对统治地位。
光照度是指单位时间通过单位面积上的光能量,单位:勒克斯,lux, lx。 光电式传感器的基本组成:光源(热辐射光源如钨丝灯、气体放电光源荧光灯、发光二极管、激光器)、光通路、光电器件(核心器件)、测量电路(放大电信号)。
27、光电效应的定义:光照射到某些物体上,物体吸收光能后转换为物体中电子的能量,而表现出来的电特性的变化,统称为光电效应。有两种光电效应:外光电效应和内光电效应,内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应。
28、产生外光电效应的条件是:入射光的频率大于物质的红限频率波长小于物质的红限波长
v>v0,或者入射光的
l 于制作基于外光电效应的光电器件。 29、光敏二极管应该外加反向电压,使其工作在反向偏置的状态。 根据光电器件的光照特性,适合测量光照强度的光电器件有光敏二极管和光电池(输出短路电流时)。 30、图像传感器(将以光信号形式存在的图像转换为电信号形式存在的图像的装置。常用于照相机和摄像机,功能上相当于人的视网膜)中的光敏元即MOS电容器是以电荷包的形式储存电信号的。 (光电式传感器应用:测量脉搏或血氧饱和度、光度计、光敏二极管、光电管用于火宅检测) 第十章 数字式传感器 31、数字式传感器的三种输出信号形式:1、直接以数字量形式输出,如绝对编码器;2、以脉冲形式输出,如增量编码器;3、以频率形式信号输出,如频率式温度计。 (常用数字是传感器:感应同步器 光栅:光栅尺(包括标尺光栅和指示光栅)、光电转换系统(光源、聚光透镜和光电元件) 编码器:作用是测量旋转角度、位移,距离等。分为绝对编码器、增量编码器) 频率式传感器:由振荡器和信号频率测量仪器组成) 32、描述莫尔条纹的特点和作用:1、标尺光栅和指示光栅水平移动一个栅距W,莫尔条纹纵向移动一个周期B;2、由于栅距W远小于莫尔条纹周期B,因此光栅间的水平微小位移可转化为莫尔条纹的纵向较大位移,具有位移放大作用。可被用于测量微小的水平位移。 33、采用两个光电器件,且位置相距1/4莫尔条纹周期是为了辨别移动方向。 (当位移从左到右时,u2 超前 u1 ,当位移从右到左时, u1 超前 u2 ) n34、绝对编码器的码道数为n时,扇区数为2,测量角度的分辨率为360。 2n 接触式绝对编码器采用二进制码(BCD码)会产生非单值误差(因为当电刷不能同步进入下一个扇区时,会出现错码,产生测量误差),应该采用循环码(格雷码)。 35、增量编码器包含增量码道(由一定数量扇区构成,扇区数决定角度分辨率)、 辨向码道(可用于辨别旋转的方向), 以及零位码道(只包含一个扇区,用于初始复位和记录旋转的圈数)