第7章,建筑电气控制技术,何波
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1-塑料骨架；2-铜电阻丝；3-铜引出线
φ7.5
（2）半导体热敏电阻。
金属热电阻阻值随温度的升高而增大，但半导体热敏电阻 却相反，它的电阻值随温度的升高而减小，并呈现非线性
，我们称为负温度系数热敏电阻。
R Rt
R Rt
R
Rt // R
0
t1
t
图7-4 热敏电阻线性化特性曲线
（3）热电阻的测温电路
7.1.2 温度传感器 温度传感器是把温度转换成标准电压或电 流信号的传感器，传感器中的敏感元件利 用物体随着温度变化而发生的体积变化、 电阻变化以及温差电现象等，将测点的温 度变化转换成电信号
1．热电偶温度传感器 热电偶温度传感器是以热电效应为基础的 测温仪表，它将热电偶作为传感器的，把 被测的温度信号转换成电势信号。热电偶 的原理在于两种不同金属组成闭合回路时 ，若两不同金属材料接点处温度不同，回 路就会出现直流热电动势，并产生电流。
r0
0.58r0
εt
εt
R1
R4
R2
R3
p
p
(a)
(b)
6．压电式压力传感器
压电晶体是压电式压力传感器的核心部件。压电晶体具有 压电效应，即在一定的温度范围之内，压电晶体受压产生 电动势。当超过某一个温度值（居里点）时，其压电晶体 的压电效应完全消失
7．压差开关
压差开关是一种用气膜作为弹性元件的空气微压差仪表， 是利用在两个传感孔检测到的压差，当两侧压差大于设定 值时，弹簧承托的薄膜移动并驱动触点通断动作，可用于 检定通风管道内的空气流量、变风量系统最大空气流量控 制等
要实现建筑电气系统的自动控制与监测， 必须对一些直接反映系统性能的物理量， 如温度、湿度、压力、流量、电流、有功 电能等进行检测，其结果或者用于系统的 自动控制，达到使这些性能参数处于最佳 的工作状态的目的；或者用于显示、报警 、记录，供工作人员监测系统的运行状况 。
7.1.1 传感器概述 1．传感器基本概念
C型弹簧管 传动机构
L型导杆
上限位指针
温度指针
电输出端子
下限位指针
刻度盘
感温包 毛细管
连接管
7.1.3 压力、压差传感器
在建筑电气控制系统中，水系统和风系统 经常需要测量、控制压力和压差
1．电接点压力表
弹性元件的弹性变形所产生的弹性力与被 测压力会产生力相平衡，电接点压力表就 是通过测量各种弹性元件的弹性变形量实 现压力测量，目前常用的弹性测压元件主 要包括弹簧管、膜片与膜盒、波纹管等。
传感器是一种能把特定的被测量信息（包 括物理量、化学量、生物量等）按一定规 律转换成某种可用信号输出的器件或装置 ，通常由敏感元件和转换元件组成
2．传感器的分类
（1）按传感器的输入量分类。
压力传感器,位移传感器,温度传感器,速度传感器
（2）按传感器输出信号的性质分类。
模拟传感器和数字传感器。
（3）按传感器的工作原理分类 结构型与物性型 （4）按构成传感器敏感元件的功能材料分类。半导体传 感器、陶瓷传感器、光纤传感器、高分子薄膜传感器等 （5）按传感器的能量转换情况分类 能量控制型传感器和能量转换型传感器
（1）金属热电阻。
目前应用最广泛的金属热电阻材料是铂、铜 ，二者已做成标准化的热电阻。
金属铂和金属铜电阻体的基本结构分别如图 7-2和7-3所示
2
1
I-1剖面
3
4
5 6
图7-2 金属铂电阻体基本结构
1-铂丝；2-铆钉；3-银导线；4-绝缘件；5-夹持件；6-骨架
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3
65 L
图7-3 金属铜电阻体基本结构
U
B
R3
R4
I
C
P
D
R2 A
Rt θ
(a)
U
B
R3
R4
I
C
P
D
R2 A
Rt θ
(b)
U
B
R3
R4
I
C
P
D
R2
RL RL RL
Rt θ
A
(c)
图7-5 桥式热电阻测温电路
(a)平衡电桥 (b)不平衡电桥 (c)三线制接法
3．电触点压力温度计
电触点压力温度计是根据密封在感温包内 的感温介质的压力与温度之间的变化关系 制成的，其结构图如图7-6所示
2．霍尔压力传感器
概括来讲，霍尔压力传感器利用弹簧管作 为压力敏感元件，将压力变化转换成弹簧 管自由端的位移变化，带动霍尔片在磁场 中移动，利用霍尔效应将位移信号转换成 电动势，从而实现压力测量。
3、应变片压力传感器
应变片压力传感器是通过应变片将被测压 力转换成电阻值的变化并传至桥式电路获 得相应的电势输出信号，从而实现压力的 测量。
接电源 1
接温度计
3
2
4 5
图7-13 氯化锂露点式湿度传感器结构示意图
3．传感器的性能指标 （1）量程
（2）精度
（3）重复性
（4）线性 （5）回差 （6）灵敏度 （7）时间常数
4．传感器的选用原则 （1）容量足够大。
（2）灵敏度高，精度适当。 （3）响应速度快，工作稳定、可靠性好。 （4）实用性和适应性强。 （5）使用经济。
5．传感器与控制系统的连接 （1）模拟量输入通道 （2）数字量输入通道
热电偶通常由热电极、绝缘材料、保护管 和接线盒等主要部分组成，常用的热电偶 结构形式有普通型热电偶、铠装热电偶和 薄膜热电偶等，普通型热电偶的基本结构 如图
5
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4
1
Baidu Nhomakorabea
图7-1 普通型热电偶的基本结构示意图
1-热电偶测量端；2-热电极；3-绝缘管；4-保护套管；5-接线盒
2．热电阻温度传感器 分为金属热电阻、半导体热敏电阻两类
4．电容差压传感器
电容差压传感器通过将弹性测量膜片的位 移变化改变电容值的大小，从而获得反映 被测压力的标准电信号输出。
5．压阻式压力传感器
将半导体压敏电阻扩散或印刷到平面膜片上，R1～R4形成 惠斯通电桥，当平面膜片受到压力而变形的时候，R1～R4 也随之变形，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个 与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信 号，具体如图
7.1.4 湿度传感器 1．干湿球湿度传感器 干湿球湿度传感器通过干湿球温度计计算
相对湿度，从而实现湿度的测量，是最常 见的湿度传感器，结构如图
1
2 5
4
3
图7-11 干湿球湿度传感器原理示意图
1-轴流风机；2-热电阻吸风口；3-水杯；4-外壳；5-引线
2．氯化锂湿度传感器
氯化锂是一种吸湿物质，吸收水分，电阻 变小；释放水分，阻值变大。利用这一特 性，可以通过检测电极间的电阻变化来检 测环境的相对湿度
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（2）半导体热敏电阻。
金属热电阻阻值随温度的升高而增大，但半导体热敏电阻 却相反，它的电阻值随温度的升高而减小，并呈现非线性
，我们称为负温度系数热敏电阻。
R Rt
R Rt
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Rt // R
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图7-4 热敏电阻线性化特性曲线
（3）热电阻的测温电路
7.1.2 温度传感器 温度传感器是把温度转换成标准电压或电 流信号的传感器，传感器中的敏感元件利 用物体随着温度变化而发生的体积变化、 电阻变化以及温差电现象等，将测点的温 度变化转换成电信号
1．热电偶温度传感器 热电偶温度传感器是以热电效应为基础的 测温仪表，它将热电偶作为传感器的，把 被测的温度信号转换成电势信号。热电偶 的原理在于两种不同金属组成闭合回路时 ，若两不同金属材料接点处温度不同，回 路就会出现直流热电动势，并产生电流。
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6．压电式压力传感器
压电晶体是压电式压力传感器的核心部件。压电晶体具有 压电效应，即在一定的温度范围之内，压电晶体受压产生 电动势。当超过某一个温度值（居里点）时，其压电晶体 的压电效应完全消失
7．压差开关
压差开关是一种用气膜作为弹性元件的空气微压差仪表， 是利用在两个传感孔检测到的压差，当两侧压差大于设定 值时，弹簧承托的薄膜移动并驱动触点通断动作，可用于 检定通风管道内的空气流量、变风量系统最大空气流量控 制等
要实现建筑电气系统的自动控制与监测， 必须对一些直接反映系统性能的物理量， 如温度、湿度、压力、流量、电流、有功 电能等进行检测，其结果或者用于系统的 自动控制，达到使这些性能参数处于最佳 的工作状态的目的；或者用于显示、报警 、记录，供工作人员监测系统的运行状况 。
7.1.1 传感器概述 1．传感器基本概念
C型弹簧管 传动机构
L型导杆
上限位指针
温度指针
电输出端子
下限位指针
刻度盘
感温包 毛细管
连接管
7.1.3 压力、压差传感器
在建筑电气控制系统中，水系统和风系统 经常需要测量、控制压力和压差
1．电接点压力表
弹性元件的弹性变形所产生的弹性力与被 测压力会产生力相平衡，电接点压力表就 是通过测量各种弹性元件的弹性变形量实 现压力测量，目前常用的弹性测压元件主 要包括弹簧管、膜片与膜盒、波纹管等。
传感器是一种能把特定的被测量信息（包 括物理量、化学量、生物量等）按一定规 律转换成某种可用信号输出的器件或装置 ，通常由敏感元件和转换元件组成
2．传感器的分类
（1）按传感器的输入量分类。
压力传感器,位移传感器,温度传感器,速度传感器
（2）按传感器输出信号的性质分类。
模拟传感器和数字传感器。
（3）按传感器的工作原理分类 结构型与物性型 （4）按构成传感器敏感元件的功能材料分类。半导体传 感器、陶瓷传感器、光纤传感器、高分子薄膜传感器等 （5）按传感器的能量转换情况分类 能量控制型传感器和能量转换型传感器
（1）金属热电阻。
目前应用最广泛的金属热电阻材料是铂、铜 ，二者已做成标准化的热电阻。
金属铂和金属铜电阻体的基本结构分别如图 7-2和7-3所示
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I-1剖面
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图7-2 金属铂电阻体基本结构
1-铂丝；2-铆钉；3-银导线；4-绝缘件；5-夹持件；6-骨架
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图7-3 金属铜电阻体基本结构
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图7-5 桥式热电阻测温电路
(a)平衡电桥 (b)不平衡电桥 (c)三线制接法
3．电触点压力温度计
电触点压力温度计是根据密封在感温包内 的感温介质的压力与温度之间的变化关系 制成的，其结构图如图7-6所示
2．霍尔压力传感器
概括来讲，霍尔压力传感器利用弹簧管作 为压力敏感元件，将压力变化转换成弹簧 管自由端的位移变化，带动霍尔片在磁场 中移动，利用霍尔效应将位移信号转换成 电动势，从而实现压力测量。
3、应变片压力传感器
应变片压力传感器是通过应变片将被测压 力转换成电阻值的变化并传至桥式电路获 得相应的电势输出信号，从而实现压力的 测量。
接电源 1
接温度计
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图7-13 氯化锂露点式湿度传感器结构示意图
3．传感器的性能指标 （1）量程
（2）精度
（3）重复性
（4）线性 （5）回差 （6）灵敏度 （7）时间常数
4．传感器的选用原则 （1）容量足够大。
（2）灵敏度高，精度适当。 （3）响应速度快，工作稳定、可靠性好。 （4）实用性和适应性强。 （5）使用经济。
5．传感器与控制系统的连接 （1）模拟量输入通道 （2）数字量输入通道
热电偶通常由热电极、绝缘材料、保护管 和接线盒等主要部分组成，常用的热电偶 结构形式有普通型热电偶、铠装热电偶和 薄膜热电偶等，普通型热电偶的基本结构 如图
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图7-1 普通型热电偶的基本结构示意图
1-热电偶测量端；2-热电极；3-绝缘管；4-保护套管；5-接线盒
2．热电阻温度传感器 分为金属热电阻、半导体热敏电阻两类
4．电容差压传感器
电容差压传感器通过将弹性测量膜片的位 移变化改变电容值的大小，从而获得反映 被测压力的标准电信号输出。
5．压阻式压力传感器
将半导体压敏电阻扩散或印刷到平面膜片上，R1～R4形成 惠斯通电桥，当平面膜片受到压力而变形的时候，R1～R4 也随之变形，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个 与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信 号，具体如图
7.1.4 湿度传感器 1．干湿球湿度传感器 干湿球湿度传感器通过干湿球温度计计算
相对湿度，从而实现湿度的测量，是最常 见的湿度传感器，结构如图
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图7-11 干湿球湿度传感器原理示意图
1-轴流风机；2-热电阻吸风口；3-水杯；4-外壳；5-引线
2．氯化锂湿度传感器
氯化锂是一种吸湿物质，吸收水分，电阻 变小；释放水分，阻值变大。利用这一特 性，可以通过检测电极间的电阻变化来检 测环境的相对湿度