度保持恒定 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 冰点槽法 计算修正法 补正系数法 零点迁移法 冷端补偿器法 软件处理法 3、热敏电阻温度传感器 热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随温度变化而 变化的性质制成的。 在温度传感器中应用最多的有热电偶、热电阻(如铂、铜 电阻温度计等)和热敏电阻。热敏电阻发展最为迅速,由于其 性能得到不断改进,稳定性已大为提高,在许多场合下(-40~ 350℃)热敏电阻已逐渐取代传统的温度传感器。 A)热敏电阻的特点 1.电阻温度系数的范围甚宽 2.材料加工容易、性能好 3.阻值在1~10M之间可供自由选择 4.稳定性好 5.原料资源丰富,价格低廉 B)热敏电阻的分类 1.正温度系数热敏电阻器(PTC) 2.负温度系数热敏电阻器(NTC) 3.突变型负温度系数热敏电阻器(CTR C)热敏电阻器的应用 检测用的热敏电阻在仪表中的应用 伏安特性的位置 在仪器仪表中的应用 Um的左边温度计、温度差计、温度补偿、微小温度 检测、温度报警、温度继电器、湿度计、 分子量测定、水分计、热计、红外探测器、 热传导测定、比热测定 的附近液位测定、液位检测 Um的右边流速计、流量计、气体分析仪、真空计 热导分析 旁热型 风速计、液面计、真空计 热敏电阻器 (Um—峰值电压) 电路元件热敏电阻器在仪表中应用分类 伏安特性的位置 在仪器仪表中的应用
度保持恒定； ⚫ 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 ◆ 冰点槽法 ◆ 计算修正法 ◆ 补正系数法 ◆ 零点迁移法 ◆ 冷端补偿器法 ◆ 软件处理法 3、热敏电阻温度传感器 热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随温度变化而 变化的性质制成的。 在温度传感器中应用最多的有热电偶、热电阻（如铂、铜 电阻温度计等）和热敏电阻。热敏电阻发展最为迅速，由于其 性能得到不断改进，稳定性已大为提高，在许多场合下（-40～ ＋350℃）热敏电阻已逐渐取代传统的温度传感器。 A）热敏电阻的特点 1．电阻温度系数的范围甚宽 2．材料加工容易、性能好 3．阻值在 1～10M 之间可供自由选择 4．稳定性好 5．原料资源丰富，价格低廉 B）热敏电阻的分类 1．正温度系数热敏电阻器（PTC） 2．负温度系数热敏电阻器（NTC） 3．突变型负温度系数热敏电阻器（CTR C）热敏电阻器的应用 检测用的热敏电阻在仪表中的应用 伏安特性的位置 在仪器仪表中的应用 U m 的左边 温度计、温度差计、温度补偿、微小温度 检测、温度报警、温度继电器、湿度计、 分子量测定、水分计、热计、红外探测器、 热传导测定、比热测定 U m 的附近 液位测定、液位检测 U m 的右边 流速计、流量计、气体分析仪、真空计、 热导分析 旁热型 热敏电阻器 风速计、液面计、真空计 （U m—峰值电压） 电路元件热敏电阻器在仪表中应用分类 伏安特性的位置 在仪器仪表中的应用
Um的左边 偏置线图的温度补偿、仪表温度补偿、 热电偶温度补偿、晶体管温度补偿 Um的附近 恒压电路、延迟电路、保护电路 Um的右边 自动增益控制电路、RC振荡器、振幅 稳定电路 测温用的热敏电阻器,其工作点的选取,由热敏电阻的伏 安特性决定。 4、其他温度传感器 A)铂电阻温度传感器 利用纯铂丝电阻随温度的变换而变化的原理设计研制成 的。可测量和控制-200℃~650℃范围内的温度,也可作对其 他变量(如:流量、导电率、pH值等)测量电路中的温度补偿。 有时用它来测量介质的温差和平均温度。它具有比其他元件良 好的稳定性和互换性。目前,铂电阻上限温度达850℃。 B)水晶温度传感器 水晶振子具有优良的频率稳定性。利用这种特性制成的高 精度晶振,已广泛应用于通信、检测、控制仪器及微机等领域 水晶振子根据需要可切割成各种水晶板。主要切割形式有:AT AC、RS、LC、Y等,其中,AT切割都使用在相对温度频率误 差小的切割中。水晶振子的固有振动频率,可用下式表示: 式中∫—固有频率;n——谐波次数;1—振子厚度 p——水晶的密度;Ci—弹性常数。 式中的1、、Cⅱi均是温度的函数。水晶温度传感器就是利用 水晶振子的振动频率随温度变化的特性制成的。 作业 思考题:1.试分析分析实践台通用放大器电路的各级放大器的 作用。 2.热电偶、热电阻用同一个放大器电路是否可以? 3.热敏电阻为什么要采用差动放大电路? 课后分析 本次课检测电路是一个难点,要注意结合已有知识和实际给学生讲 授清楚。 引入新课 简要回顾上次的有关内容,引入本次将学习的内容 新课教学
U m 的左边 偏置线图的温度补偿、仪表温度补偿、 热电偶温度补偿、晶体管温度补偿 U m 的附近 恒压电路、延迟电路、保护电路 U m 的右边 自动增益控制电路、RC 振荡器、振幅 稳定电路 测温用的热敏电阻器，其工作点的选取，由热敏电阻的伏 安特性决定。 4、其他温度传感器 A）铂电阻温度传感器 利用纯铂丝电阻随温度的变换而变化的原理设计研制成 的。可测量和控制–200℃～650℃范围内的温度，也可作对其 他变量(如：流量、导电率、pH 值等)测量电路中的温度补偿。 有时用它来测量介质的温差和平均温度。它具有比其他元件良 好的稳定性和互换性。目前，铂电阻上限温度达 850℃。 B）水晶温度传感器 水晶振子具有优良的频率稳定性。利用这种特性制成的高 精度晶振，已广泛应用于通信、检测、控制仪器及微机等领域。 水晶振子根据需要可切割成各种水晶板。主要切割形式有：AT、 AC、RS、LC、Y 等，其中，AT 切割都使用在相对温度频率误 差小的切割中。水晶振子的固有振动频率，可用下式表示： 式中 f——固有频率；n——谐波次数；t——振子厚度 ρ——水晶的密度；Cii——弹性常数。 式中的 t、ρ、Cii 均是温度的函数。水晶温度传感器就是利用 水晶振子的振动频率随温度变化的特性制成的。 作 业 思考题：1.试分析分析实践台通用放大器电路的各级放大器的 作用。 2．热电偶、热电阻用同一个放大器电路是否可以？ 3.热敏电阻为什么要采用差动放大电路? 课后分析 本次课检测电路是一个难点，要注意结合已有知识和实际给学生讲 授清楚。 引入新课 简要回顾上次的有关内容，引入本次将学习的内容。 新课教学
第三讲传感器的选用原则及检测电路 传感器的选用原则 传感器选用必须考虑如下因素 1、与测量条件有关的因素 (1)测量的目的 (2)被测试量的选择; (3)测量范围; (4)输入信号的幅值,频带宽度 (5)精度要求 (6)测量所需要的时间。 2、与传感器有关的技术指标 (1)精度 (2)稳定度; 1 0min (3)响应特性; (4)模拟量与数字量 (5)输出幅值; (6)对被测物体产生的负载效应 (7)校正周期; (8)超标准过大的输入信号保护 3、与使用环境条件有关的因素 (1)安装现场条件及情况; (2)环境条件(湿度、温度、振动等) (3)信号传输距离 (4)所需现场提供的功率容量 4、与购买和维修有关的因素 (1)价格 (2)零配件的储备 (3)服务与维修制度,保修时间; (4)交货日期。 使用有关指标: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。 二、检测电路 传感器的典型检测电路如下: 1、同相比例放大器 增益Au=1十Ri/R2 输入阻抗ri+=ri(1十AF)
第三讲 传感器的选用原则及检测电路 一、传感器的选用原则 传感器选用必须考虑如下因素： 1、与测量条件有关的因素 (1)测量的目的； (2)被测试量的选择； (3)测量范围； (4)输入信号的幅值，频带宽度； (5)精度要求； (6)测量所需要的时间。 2、与传感器有关的技术指标 (1)精度； (2)稳定度； (3)响应特性； (4)模拟量与数字量； (5)输出幅值； (6)对被测物体产生的负载效应； (7)校正周期； (8)超标准过大的输入信号保护。 3、与使用环境条件有关的因素 (1)安装现场条件及情况； (2)环境条件(湿度、温度、振动等)； (3)信号传输距离； (4)所需现场提供的功率容量。 4、与购买和维修有关的因素 (1)价格； (2)零配件的储备； (3)服务与维修制度，保修时间； (4)交货日期。 使用有关指标：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。 二、检测电路 传感器的典型检测电路如下： 1、同相比例放大器 增益 Au=1 十 Ri／R2 输入阻抗 ri+= ri (1 十 AF) 10min
运放的开环输入阻抗 A——运放的开环增益 电路的反馈系数 2、反相比例放大器 15min 增益Au=-Rf/R1 特点:性能稳定,但输入阻抗较低 注意:在实际电路中,由于电阻的最大值不能超过10MΩ, 如果要提高反相放大器的输入阻抗,电路的增益要受到限 3、电流电压变换放大器 增益U0=-Rfis 放大电路的精度取决于Rf的稳定性 4、差动放大器 增益 特点:提高电路共模抑制比,减小温度漂移。 5、自举型高输入阻抗放大器 6、斩波稳零放大器 A)闭环状态斩波稳零放大器 电路的工作分两个阶段,由时钟控制开关完成。 第一阶段为误差检测与寄存 第二阶段为动态校零和放大 B)开环状态斩波稳零放大器(失调误差逐级存储放大器 实验表明,采用斩波稳零后,总失调电压可减小两个数 量级,且温度稳定性很好。 在实际电路中,采用差动式失调逐级存储斩波稳零放大10min 器,可进一步改善失调和漂移,这种电路常见于大规模MOS 模拟集成电路之中,如用作A/D(模/数)转换器或比较器
ri——运放的开环输入阻抗 A——运放的开环增益 F——电路的反馈系数 2、 反相比例放大器 增益 Au=–Rf/R1 特点：性能稳定，但输入阻抗较低 注意：在实际电路中，由于电阻的最大值不能超过 10MΩ， R 如果要提高反相放大器的输入阻抗，电路的增益要受到限 制。 3、 电流电压变换放大器 增益 U0=―Rf·is 放大电路的精度取决于 Rf 的稳定性 4、 差动放大器 增益 特点：提高电路共模抑制比，减小温度漂移。 5、 自举型高输入阻抗放大器 ； ； ； ； ； 6、 斩波稳零放大器 A）闭环状态斩波稳零放大器 电路的工作分两个阶段，由时钟控制开关完成。 第一阶段为误差检测与寄存 第二阶段为动态校零和放大 B）开环状态斩波稳零放大器(失调误差逐级存储放大器) 实验表明，采用斩波稳零后，总失调电压可减小两个数 量级，且温度稳定性很好。 在实际电路中，采用差动式失调逐级存储斩波稳零放大 器，可进一步改善失调和漂移，这种电路常见于大规模 MOS 模拟集成电路之中，如用作 A／D(模／数)转换器或比较器。 15min 10min
、仪用放大器 测量放大器由两级组成,两个对称的同相放大器构成第 一级,第二级为差动放大器——减法器 8、隔离放大电路 指前级放大器与后级放大器之间没有电的联系,而是利用 光或磁来耦合信号。 硅光敏二极管:传输线性良好和线性范围宽,传输增益最 小;硅光敏三极管:有一定传输增益,但小电流与大电流增益 严重不一致,传输线性较差;达林顿型:由于经过两次电流放 大,故传输增益最大,但传输线性最差。一般使用硅光敏三极 管或达林顿型光电耦合器作模拟信号传输时,应合理地选择工 作点,并将其工作范围限制在近似的线性传输区。在要求低失 真和宽频带的髙性能传输时,宜用光敏二极管型,这时可采用 外接放大器来弥补其传输增益低的缺点 注意:光电隔离放大器的前、后级之间不能有任何电的连 接。即使是“地线”也不能连接在一起,前、后级也不能共用电 源,否则就失去了隔离的意义。一般前级放大器可以采用电池 供电,或采用DC/DC变换器供电 业 思考题:试分析温度控制系统的主要误差来源 课后分析 本次课热电偶传感器是一个重点,要注意结合已有知识和实际给学 生讲授清楚。 引入新课 简要复习上次课知识,引入本次课将学习的电感式传感器 5r mIn 知识。 新课教学 50min 第四讲电感式传感器 定义:是一种利用线圈自感和互感的变化实现非电量电测的装 感测量:位移、振动、压力、应变、流量、比重等。 种类:根据转换原理,分自感式和互感式两种 根据结构型式,分气隙型、面积型和螺管型。 优点 ①结构简单、可靠,测量力小 衔铁为0.5~200×10-N时,磁吸力为(1~10)×10-5N
7、 仪用放大器 测量放大器由两级组成，两个对称的同相放大器构成第 一级，第二级为差动放大器——减法器。 8、 隔离放大电路 指前级放大器与后级放大器之间没有电的联系，而是利用 光或磁来耦合信号。 硅光敏二极管：传输线性良好和线性范围宽，传输增益最 小；硅光敏三极管：有一定传输增益，但小电流与大电流增益 严重不一致，传输线性较差；达林顿型：由于经过两次电流放 大，故传输增益最大，但传输线性最差。一般使用硅光敏三极 管或达林顿型光电耦合器作模拟信号传输时，应合理地选择工 作点，并将其工作范围限制在近似的线性传输区。在要求低失 真和宽频带的高性能传输时，宜用光敏二极管型，这时可采用 外接放大器来弥补其传输增益低的缺点。 注意：光电隔离放大器的前、后级之间不能有任何电的连 接。即使是“地线”也不能连接在一起，前、后级也不能共用电 源，否则就失去了隔离的意义。一般前级放大器可以采用电池 供电，或采用 DC/DC 变换器供电。 作 业 思考题：试分析温度控制系统的主要误差来源。 课后分析 本次课热电偶传感器是一个重点，要注意结合已有知识和实际给学 生讲授清楚。 引入新课 简要复习上次课知识，引入本次课将学习的电感式传感器 知识。 新课教学 第四讲 电感式传感器 定义：是一种利用线圈自感和互感的变化实现非电量电测的装 置。 感测量：位移、振动、压力、应变、流量、比重等。 种类：根据转换原理，分自感式和互感式两种； 根据结构型式，分气隙型、面积型和螺管型。 优点： ①结构简单、可靠，测量力小 衔铁为 0.5～200×10-5N 时，磁吸力为(1~10)×10-5N。 5min 50min