电工仪表与测量(第四版)第九章

热电偶测温系统简图
实验证明：热电动势Et与热电偶两端的温度差 （T－T0）成比例，即 Et＝K（T－T0） 式中的K与导体的电子浓度有关。
热电偶的材料
• 目前常用的热电偶材料主要有：镍铬－铜镍 （分度号E）、铂铑10－铂（分度号S）、铂铑 30－铂铑6（分度号B）和镍铬－镍硅（分度号 K）四种。通常写在前面的材料为正极，写在 后面的材料为负极。 • 热电偶的热电动势与温度的关系表，称为分度 表。通过查表，可以由热电偶的热电动势得到 相应的温度值。
离心式转速表的使用
1．转速表在使用前应加润滑油。 2．合理选择调速盘的挡位。 3 3．转速表轴上的探头与被测转轴接触时，应使两轴 心对准，动作要缓慢，以两轴接触时不产生相对 滑动为准。同时尽量使两轴保持在一条直线上。 4．若调速盘的位置在I、Ⅲ、V挡，则测得的转速应 为分度盘外圈数值再分别乘以10、100、1 000；若 调速盘的位置在Ⅱ、Ⅳ挡，测得的转速应为分度 盘内圈数值再分别乘以10、100即可。
铠装热电偶
薄膜热电偶特别适用于快速测量物体壁面的温度。安 装时用粘结剂将它粘结在被测物体壁面上即可。
薄膜热电偶
思考与练习
• 热电阻传感器一般由哪几部分组成？常 用的铂热电阻有哪几种？分度号如何表 示？ • 热电偶的原理是什么？按照结构形式主 要分为几类？ • 集成温度传感器为什么不能测量150℃以 上的高温？
二、光电式传感器
• 光电式传感器的用途：将光信号的变化 转换为电信号。 • 光电式传感器的优点：结构简单、非接 触、反应快、精度高、不容易受电磁干 扰。 • 光电式传感器的缺点：易受外界光干扰， 对光信号的检测处理比较困难，不能用 于高温环境。
光电器件
• 当光照射到物体上时，物体吸收了 光的能量而产生电的物理现象，称 为光电效应。利用光电效应可制成 各种光电转换器件，即光电式传感 器。
热电阻的温度特性
• 铂电阻的阻值与温度之间的关系接近于线性， 当温度t在－200～0℃的范围内时，其关系式为
Rt = R0 1 + At + Bt 2 + Ct 3 (t − 100)
[
]
• t在0～850℃的温度范围内时，其关系式为 Rt = R0 (1 + At + Bt 2 ) • 上式中的Rt是t℃时的铂电阻值；R0是0℃时的 铂电阻值；A、B和C为常数。
输入轴 调速盘 转速表
探头
离心式转速表外形图
离心式转速表的工作原理
• 当离心器旋转时，重锤随着旋转所产生的离
心力通过连杆使活动套环向上移动并压缩弹簧。 • 当转速一定时，活动套环向上的作用力与弹簧 的反作用力相平衡，套环将停在相应位置。 • 同时，活动套环的移动通过传动机构的扇形齿 轮传递给指针，在表盘上指示出被测转速值。 • 转速表指针的偏转与被测轴旋转方向无关。
返回章目录
第三节
温度的测量
• 接触式测量使用的温度传感器具有结构 简单，工作稳定可靠及测量精度高等优 点。 • 非接触式测量使用的温度传感器，具有 测量温度高，不干扰被测物温度等优点， 但测量精度不高。如红外高温传感器、 光纤高温传感器等。
一、热电阻温度传感器
• 金属热电阻传感器（热电阻传感器)利用金属导 体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温。
思考与练习
• • • 测量非电量时为什么要先将它转换成电 量后才能测量？ 传感器一般由哪几部分组成？在热电偶 传感器中，这几部分分别是什么？ 实际中传感器的分类方法有哪两种？
返回章目录
第二节
转速的测量
一、离心式转速表
• 转速表的用途：测量各种旋转机械转速 的仪表 • 转速表的分类：按其结构分为离心式和 数字式两大类 • 离心式转速表的优点：成本低、坚固耐 用。
常用的热电偶和热电阻
一、热电阻温度传感器
• 热电阻广泛用来测量－220～850℃范围 内的温度，少数情况下，低温可测量至 －272℃，高温可测量至1000℃。金属热 电阻大都由纯金属材料制成，目前主要 采用的材料是铂和铜，也有用锰、铑、 碳等材料制作热电阻的。
Rt
显 示 仪 表
金属热电阻传感器测量示意图
• 热电偶由于具有构造简单，使用方便， 测温范围宽，并且有较高的精确度和稳 定性等特点，在工矿企业温度的测量中 应用十分广泛。
热电偶测温原理
• 热电偶的原理基于热电效应。 • 当A、B两种不同材料的导体组成一个闭合电 路时，若两接点T、 T0的温度不同，则在该电 路中会产生电动势并形成电流，这种现象称为 热电效应，该电动势称为热电动势。
热电偶的分类
• 按结构形式，热电偶通常分为三类： 普通型热电偶 铠装式热电偶 薄膜热电偶
普通热电偶主要应用于工业上 测量液体、气体等介质的温度。
普通型热电偶
这类热电偶的突出优 点是可小型化（直径 可以从12mm小至0.25 mm）、使用方便、寿 命长、热惯性小。此 外，这类传感器还具 有强度高、耐压、耐 振动和冲击等优点， 并可根据需要制成不 同长度，最长可达 100 m。
光电式数字转速表
• 电机的转速 n 与频率 f 的关系为：
60 f n= N
式中：N 为白色条纹或调制盘孔数。
数字式转速表
思考与练习
• 离心式转速表的量程为什么要分成几段？ 如用低量程测量高转速，会产生什么后 果？ • 光敏二极管与一般二极管的区别是什么？ 在电路中应如何连接？ • 简述光电式数字转速表的工作原理。
• 接口电路的作用是把转换元件输出的电 信号变换成便于处理、显示、记录和控 制的有效电信号。其电路的类型视转换 元件的不同而定，经常采用的有电桥电 路和其他特殊电路，例如高阻抗输入电 路、脉冲电路、振荡电路等。 • 电源的作用是供给转换能量。应注意， 有的传感器并不需要外加电源就能工作， 例如压电晶体等。
第九章
非电量的电气测量
第一节
第二节
第三节
第一节
概
述
一、非电量测量的对象
• 根据物质的电特性，可分为电量和非电 量两类。 • 非电量是指除电量之外的一些参数，例 如温度、湿度、压力、流量、尺寸、位 移量、重量、力、速度、加速度、转速、 气体等等。
非电量测量技术的优点
• 测量精度高、功能齐全、并能自动、连续地进 行测量； • 可以测量微小信号，并将转换的电信号进行远 距离传输，便于远距离操作和控制； • 反应速度快，可以测量非电量的瞬时值及变化 过程。 • 输出的电信号易于与计算机连接，便于实现实 时测量。
返回章目录
• 传感器的作用是将被测的非电物理 量转换成与其有一定关系的电信号， 它获得的信号正确与否，直接关系 到整个测量系统的精度。
二、非电量测量系统的组成
• 传感器 传感器——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。
敏感元件——能直接感受或响应被测量的部分 转换元件——能将敏感元件感受或响应的被测量 转换成适于传输或测量的电信号的部分。
• 我国规定工业用铂热电阻有R0＝10 和R0 ＝100 两种，并将电阻值Rt与温度t的相 应关系统一列成表格，称其为铂电阻分 度表，分度号分别用Pt10和Pt100表示。 • 在实际测量中，只要测得热电阻的阻值 Rt，便能从分度表上查出对应的温度值。
热电阻传感器结构
热电阻传感器结构
感温体结构
二、热电偶及应用
光敏电阻
原理图
外形图
图形符号
常见的光敏电阻
光敏二极管
符号
应用电路
光敏二极管结构
常见的光敏二极管
光敏三极管
Baidu Nhomakorabea符号
应用电路
3DU7型光敏三极管
光电池
硅光电池结构示意图
图形符号
常见的光电池
光电池组
光电池
光电池
光电式数字转速表工作原理图
光敏三极管 发光二极管
光电式数字转速表
• 当电机转轴转动时，黑色与白色交替出现，所以 光电元件间断的接收光的反射信号，输出电脉冲。 再经过放大整形电路，输出整齐的方波信号，由 数字式频率计测量出电机的转速。