《机械工程测试技术》课程教学资源（教案讲义）常用传感器原理讲课提纲

第五章常见传感器的原理与应用一、电位器式传感器1、含义电位器是一种将机械位移（线位移或角位移）转换的为与其成一定函数关系的电阻或电压的机电传感元件。又称电位差计或变阻器式传感器。电位器的基本作用有二：其一，作变阻器用：其二，作分压器用。2、组成电位器电刷（活动触点机构）和电阻器（含电阻丝、骨架）两部分组成。3、工作原理在机械位移作用下，使电刷在变阻器上移动，将被测位移量转换为电阻值的变化，当变阻器中通过一定电流时，则在电刷所在位置处即可得到与被测量成一定函数关系的电压输出。工作原理：通过改变电路中电阻值的大小，实现将位移转换为电阻的变化。4、应用主要用于线位移、角位移的测量，还可用于角度（转角）、压力、加速度、液位、高度等物理量的测量。二、电阻应变式传感器1、概述电阻应变传感器是将被测非电量通过应变片所产生的弹性变形转换成电阻变化的敏感元件。电阻应变传感器由电阻应变片、测量线路及弹性元件等部分组成。2、电阻应变片电阻应变片（简称应变片或电阻片），文称为电阻应变计、粘贴式电阻变换器等。1）组成常用的电阻丝式应变片由敏感栅（电阻丝）、基底和盖片、引线、粘结剂

第五章 常见传感器的原理与应用 一、电位器式传感器 1、含义 电位器是一种将机械位移（线位移或角位移）转换的为与其成一定函数关 系的电阻或电压的机电传感元件。 又称电位差计或变阻器式传感器。 电位器的基本作用有二：其一，作变阻器用；其二，作分压器用。 2、组成 电位器电刷（活动触点机构）和电阻器（含电阻丝、骨架）两部分组成。 3、工作原理 在机械位移作用下，使电刷在变阻器上移动，将被测位移量转换为电阻值 的变化，当变阻器中通过一定电流时，则在电刷所在位置处即可得到与被测量 成一定函数关系的电压输出。 工作原理：通过改变电路中电阻值的大小，实现将位移转换为电阻的变化。 4、应用 主要用于线位移、角位移的测量，还可用于角度（转角）、压力、加速度、 液位、高度等物理量的测量。 二、电阻应变式传感器 1、概述 电阻应变传感器是将被测非电量通过应变片所产生的弹性变形转换成电阻 变化的敏感元件。 电阻应变传感器由电阻应变片、测量线路及弹性元件等部分组成。 2、电阻应变片 电阻应变片（简称应变片或电阻片），又称为电阻应变计、粘贴式电阻变 换器等。 1）组成 常用的电阻丝式应变片由敏感栅（电阻丝）、基底和盖片、引线、粘结剂

等几个部分组成。2）测量原理电阻丝式应变片测量应变的原理是基于电阻丝的应变效应，即：电阻丝的电阻值随其变形而发生改变的现象称为电阻丝的应变效应。.L可推导出：由R=PA应变和电阻变化之间的数学关系为：AR=K.R式中：K。一一电阻丝的应变灵敏数此式表明了电阻的相对变化率与应变成正比，它们之间呈线性关系。根据电阻丝的应变效应，使用时可将应变片粘贴于被测试件（弹性元件）的表面上，当试件因受力变形时，电阻丝与弹性元件同时变形，引起应变片电阻值发生变化，通过测量应变片阻值的变化就可得知试件的变形量。然后根据被测量与变形量（应变）的比例关系求出被测量的值。3）贴片如何使被测试件表面变形准确地传递给应变片是应变片测量的关键之一。实验表明：贴在试件上的应变片的电阻丝基本上可以和试件一起变形，应变片电阻丝的变形能够真实地反映被测试件的变形。为此，应变片的粘贴质量、粘贴方位很重要。3、应变电测法1）基本原理用应变片将所需测定的非电量转换为电量，然后通过一定的测量电路及仪表对此电量进行测量，测得了该电量，就可知与之成比例的非电量。2）应变电测系统组成“应变电测”法测量系统由应变片、测量电路、放大电路、显示或记录仪表、电源等组成。4、电阻应变式传感器的应用有两种应用方式：（1）直接用来测定结构试件的应变或应力。（2）将应变片贴于弹性元件上，作为测量拉压力、荷重、位移、扭矩或

等几个部分组成。 2）测量原理 电阻丝式应变片测量应变的原理是基于电阻丝的应变效应，即：电阻丝的 电阻值随其变形而发生改变的现象称为电阻丝的应变效应。 由 A L R =  ，可推导出： 应变和电阻变化之间的数学关系为：  K0 R R =  式中： K0——电阻丝的应变灵敏数 此式表明了电阻的相对变化率与应变成正比，它们之间呈线性关系。 根据电阻丝的应变效应，使用时可将应变片粘贴于被测试件（弹性元件） 的表面上，当试件因受力变形时，电阻丝与弹性元件同时变形，引起应变片电 阻值发生变化，通过测量应变片阻值的变化就可得知试件的变形量。 然后根据被测量与变形量（应变）的比例关系求出被测量的值。 3）贴片 如何使被测试件表面变形准确地传递给应变片是应变片测量的关键之一。 实验表明：贴在试件上的应变片的电阻丝基本上可以和试件一起变形，应 变片电阻丝的变形能够真实地反映被测试件的变形。 为此，应变片的粘贴质量、粘贴方位很重要。 3、应变电测法 1）基本原理 用应变片将所需测定的非电量转换为电量，然后通过一定的测量电路及仪 表对此电量进行测量，测得了该电量，就可知与之成比例的非电量。 2）应变电测系统组成 “应变电测”法测量系统由应变片、测量电路、放大电路、显示或记录仪 表、电源等组成。 4、电阻应变式传感器的应用 有两种应用方式： （1）直接用来测定结构试件的应变或应力。 （2）将应变片贴于弹性元件上，作为测量拉压力、荷重、位移、扭矩或

弯矩、加速度等物理参数的传感器。三、光电式传感器1、概述1）含义利用光电器件将光信号转换为电信号的一种传感器称为光电式传感器。若使用这种传感器测量其它非电量时，只要将这些非电量的变化转换成光信号的变化即可。2）光电效应光电式传感器的理论基础是基于光电效应。所谓光电效应就是由于物体吸收了能量为E的光子能量后而产生的电效应。（1）外光电效应光线照射在某些物体上，引起电子从这些物体表面逸出的现象称为外光电效应。也称光电发射，逸出来的电子通称光电子。基于外光电效应的光电元件有：光电管、光电倍增管等。（2）内光电效应。物体受光照射后，其内部的原子释放出电子，这些电子仍留在物体内部，使物体的电阻率发生变化的现象称为内光电效应，文叫光电导效应。基于内光电效应的光电元件有：光敏电阻以及由光敏电阻制成的光导管等。（3）光生伏特效应。在光的作用下使物体内部产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应（或称为阻档层光电效应）。基于内光电效应的光电元件有：光电池、光电晶体管等。2、光电管1）结构

弯矩、加速度等物理参数的传感器。 三、光电式传感器 1、概述 1）含义 利用光电器件将光信号转换为电信号的一种传感器称为光电式传感器。 若使用这种传感器测量其它非电量时，只要将这些非电量的变化转换成光 信号的变化即可。 2）光电效应 光电式传感器的理论基础是基于光电效应。 所谓光电效应就是由于物体吸收了能量为 E 的光子能量后而产生的电效 应。 （1）外光电效应 光线照射在某些物体上，引起电子从这些物体表面逸出的现象称为外光电 效应。 也称光电发射，逸出来的电子通称光电子。 基于外光电效应的光电元件有：光电管、光电倍增管等。 （2）内光电效应。 物体受光照射后，其内部的原子释放出电子，这些电子仍留在物体内部， 使物体的电阻率发生变化的现象称为内光电效应，又叫光电导效应。 基于内光电效应的光电元件有：光敏电阻以及由光敏电阻制成的光导管 等。 （3）光生伏特效应。 在光的作用下使物体内部产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应 （或称为阻档层光电效应）。 基于内光电效应的光电元件有：光电池、光电晶体管等。 2、光电管 1）结构

最简单的真空光电管有阳极、阴极、玻璃外壳以及电极引线等几部分组成。2）工作原理光电管是应用最普遍的一种基于外光电效应的光电器件。使用时将光电管连在电路里，用电池使阳极和阴极间保持一恒定电势差。当光照射到光电管的阴极K时，阴极发射电子，电路里就有电流产生。3）应用可用于记录和测量光的强度，在光信号检测、有声电影制作、自动控制等领域得到应用。3、光敏电阻1）结构光敏电阻由掺杂的半导体薄膜沉积在绝缘基片上而成，纯粹是个电阻，没有极性。光敏电阻的种类较多，除用硅、锗制造外，尚可用硫化镉、硫化铅、硫化铠、硒化钢、硒化镉、化铅等材料制造。将光敏电阻封装起来并引出二个电极即构成光导管。2）检测光的原理将光敏电阻作为一个电阻接入含有电源的电路中，当无光照时，由于光敏电阻值太大使电路中电流很小：当有适当波长范围内的光线照射时，因它的阻值急剧变小，电路中电流也就急剧增加。根据电流表测出电流的变化值，即可推知照射光强的大小。由于光敏电阻的光电特性具有非线性，因此，光敏电阻不适宜作测量元件，一般作开关元件。各光敏电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度，而且对应最大灵敏度的光波长也不相同。因此，在选用光敏电阻时，就应当把元件和光源结合起来考虑，才能获得满意的结果。3）特点及应用光敏电阻具有很高的灵敏度，光谱响应的范围可以从紫外区域到红外区域

最简单的真空光电管有阳极、阴极、玻璃外壳以及电极引线等几部分组成。 2）工作原理 光电管是应用最普遍的一种基于外光电效应的光电器件。 使用时将光电管连在电路里，用电池使阳极和阴极间保持一恒定电势差。 当光照射到光电管的阴极 K 时，阴极发射电子，电路里就有电流产生。 3）应用 可用于记录和测量光的强度，在光信号检测、有声电影制作、自动控制等 领域得到应用。 3、光敏电阻 1）结构 光敏电阻由掺杂的半导体薄膜沉积在绝缘基片上而成，纯粹是个电阻，没 有极性。 光敏电阻的种类较多，除用硅、锗制造外，尚可用硫化镉、硫化铅、硫化 铊、硒化钢、硒化镉、镑化铅等材料制造。 将光敏电阻封装起来并引出二个电极即构成光导管。 2）检测光的原理 将光敏电阻作为一个电阻接入含有电源的电路中，当无光照时，由于光敏 电阻值太大使电路中电流很小；当有适当波长范围内的光线照射时，因它的阻 值急剧变小，电路中电流也就急剧增加。根据电流表测出电流的变化值，即可 推知照射光强的大小。 由于光敏电阻的光电特性具有非线性，因此，光敏电阻不适宜作测量元件， 一般作开关元件。 各光敏电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度，而且对应最大灵敏度的 光波长也不相同。 因此，在选用光敏电阻时，就应当把元件和光源结合起来考虑，才能获得 满意的结果。 3）特点及应用 光敏电阻具有很高的灵敏度，光谱响应的范围可以从紫外区域到红外区域

而且体积小，性能稳定，价格较低。所以被广泛应用在自动检测系统、路灯的自动启闭、冲床、切纸机的光电自动保护装置、红外光电报警器等各种光电自动控制系统。4、光敏二极管1）结构特点光敏二极管的材料和结构与普通半导体二极管类似，它的管芯是一个具有光敏特性的PN结，封装在透明的玻璃壳内。PN结装在管顶部，在上面有一个透镜制成的窗口，以便入射光集中在PN结的敏感面上。2）工作原理光敏二极管接在有电源的电路中，但处于反向工作状态（承受反压）。当无光照射时，像普通二极管一样，电阻很大，电路中仅有很小的反向饱和漏电流，此时相当于光敏二极管截止：当有光照射时，PN结附近受光照射产生光生电子空穴对，这使少数载流子浓度大大地提高，因而反向饱和漏电流大大地增加，形成光电流，这时相当于光敏二极管导通。根据光电流的大小即可知光的有无和光强的大小。由于硅光敏二极和的光电特性的线性度较好，多用它作检测元件。5、光电式传感器的特点及应用1）特点结构简单、可靠性高、响应速度快、精度高、非接触测量等。2）应用光的有无检测、光强大小检测、温度测量、液体、气体的透明度或混浊度测量、表面光洁度测量、测量振动、测量尺寸、转速测量、表面缺陷检测等。四、霍尔式传感器1、霍尔效应金属或半导体薄片，若在它的两端通过控制电流1，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动

而且体积小，性能稳定，价格较低。 所以被广泛应用在自动检测系统、路灯的自动启闭、冲床、切纸机的光电 自动保护装置、红外光电报警器等各种光电自动控制系统。 4、光敏二极管 1）结构特点 光敏二极管的材料和结构与普通半导体二极管类似，它的管芯是一个具有 光敏特性的 PN 结，封装在透明的玻璃壳内。 PN 结装在管顶部，在上面有一个 透镜制成的窗口，以便入射光集中在 PN 结的敏感面上。 2）工作原理 光敏二极管接在有电源的电路中，但处于反向工作状态（承受反压）。 当无光照射时，像普通二极管一样，电阻很大，电路中仅有很小的反向饱 和漏电流，此时相当于光敏二极管截止； 当有光照射时， PN 结附近受光照射产生光生电子空穴对，这使少数载流 子浓度大大地提高，因而反向饱和漏电流大大地增加，形成光电流，这时相当 于光敏二极管导通。 根据光电流的大小即可知光的有无和光强的大小。 由于硅光敏二极和的光电特性的线性度较好，多用它作检测元件。 5、光电式传感器的特点及应用 1）特点 结构简单、可靠性高、响应速度快、精度高、非接触测量等。 2）应用 光的有无检测、光强大小检测、温度测量、液体、气体的透明度或混浊度 测量、表面光洁度测量、测量振动、测量尺寸、转速测量、表面缺陷检测等。 四、霍尔式传感器 1、霍尔效应 金属或半导体薄片，若在它的两端通过控制电流 I ，并在薄片的垂直方向 上施加磁感应强度为 B 的磁场，那么在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动

势UH，这种现象称为霍尔效应。产生的电动势称为霍尔电动势或霍尔电势Un，该金属或半导体薄片称为霍尔元件。霍尔电势大小表示为：OR,IBUn=dUHR——霍尔常数（Ru=二）ned——霍尔元件的厚度霍尔效应示意图令K=Ru/，则：U=KIBo可见霍尔电动势的大小正比于控制电流1和磁感应强度B的乘积。霍尔效应的产生是由于运动电荷受磁场中洛仑磁力作用的结果。当控制电流的方向或磁场的方向改变时，输出电动势的方向也将改变；但当磁场与电流的方向同时改变时，霍尔电动势并不改变原来的方向。2、组成霍尔传感器基本上由两部分组成：一部分是弹性（敏感）元件。如弹簧管、膜盒等，用它来感受非电量，并把它转换成微位移。另一部分是霍尔元件和磁路系统。作用是将位移量转换成电势输出。3、应用在测量技术、自动化技术和信息处理等方面有着广泛的应用。1）在电磁测量中，用它测量恒定的或交变的磁感应强度，有功功率、无功功率、相位、电能等参数。2）在非电量测量中，可用它测量微位移及与微位移有关的非电量，如：力、压力、应变、压差、液位、流量、机械振动、加速度、转速等。五、电容式传感器1、含义

势 UH ，这种现象称为霍尔效应。 产生的电动势称为霍尔电动势或霍尔电势 UH ，该金属或半导体薄片称为 霍尔元件。 霍尔电势大小表示为： d R IB U H H = RH ——霍尔常数（ ne RH 1 = ） d ——霍尔元件的厚度 令 d R K H H = ，则： UH = KH IB 可见霍尔电动势的大小正比于控制电流 I 和磁感应强度 B 的乘积。 霍尔效应的产生是由于运动电荷受磁场中洛仑磁力作用的结果。 当控制电流的方向或磁场的方向改变时，输出电动势的方向也将改变；但 当磁场与电流的方向同时改变时，霍尔电动势并不改变原来的方向。 2、组成 霍尔传感器基本上由两部分组成： 一部分是弹性（敏感）元件。如弹簧管、膜盒等，用它来感受非电量，并 把它转换成微位移。 另一部分是霍尔元件和磁路系统。作用是将位移量转换成电势输出。 3、应用 在测量技术、自动化技术和信息处理等方面有着广泛的应用。 1）在电磁测量中，用它测量恒定的或交变的磁感应强度，有功功率、无 功功率、相位、电能等参数。 2）在非电量测量中，可用它测量微位移及与微位移有关的非电量，如： 力、压力、应变、压差、液位、流量、机械振动、加速度、转速等。 五、电容式传感器 1、含义

以电容器作为敏感元件，将被测物理量的变化转换为电容量的变化的传感器称为电容式传感器。它由固定极板、活动极板和两极板之间的电介质三部分组成。2、工作原理平板电容器的电容量C可表示为：C-E06S_aSdd式中：S极板相互遮盖面积；；8——极板间介质的介电常数；d—两平等极板间距离。由上式可见：在ε、S、d三个参量中，只要保持其中两个不变，改变其中的一个，均可使电容量C改变，这就是电容感器的工作原理。3、类型1）极距变化型优点：可进行动态非接触测量，对被测系统的影响小：灵敏度高：缺点：有非线性误差，传感器的杂散电容也对灵敏度和测量精确度有影响：与传感器配合使用的电子线路也比较复杂。由手这些缺点，其使用范围受到一定限制适用于较小线位移（0.01um~数百微米）的测量。2）面积变化型优点：是输出与输入成线性关系，具有允许输入的直线位移范围大和灵敏度K为常数等优点。缺点：与极距变化型相比，灵敏度较低。适用于较大直线位移及角位移的测量。根据极板形状的不同，有平板、扇形、圆简三种形式。电容式传感器为什么常作成差动形式？极距变化型和面积变化型电容式传感器在实际应用中常做成差动形式。原因：为了提高传感器的灵敏度、线性度以及克服某些外界条件（如电源电压、环境温度等）的变化对测量精确度的影响

以电容器作为敏感元件，将被测物理量的变化转换为电容量的变化的传感 器称为电容式传感器。 它由固定极板、活动极板和两极板之间的电介质三部分组成。 2、工作原理 平板电容器的电容量 C 可表示为： d S d S C   r  = = 0 式中： S ——极板相互遮盖面积；  ——极板间介质的介电常数； d ——两平等极板间距离。 由上式可见：在  、 S 、 d 三个参量中，只要保持其中两个不变，改变其 中的一个，均可使电容量 C 改变，这就是电容感器的工作原理。 3、类型 1）极距变化型 优点：可进行动态非接触测量，对被测系统的影响小；灵敏度高；缺点： 有非线性误差，传感器的杂散电容也对灵敏度和测量精确度有影响；与传感器 配合使用的电子线路也比较复杂。 由于这些缺点，其使用范围受到一定限制。 适用于较小线位移（ 0.01m ~数百微米）的测量。 2）面积变化型 优点：是输出与输入成线性关系，具有允许输入的直线位移范围大和灵敏 度 K 为常数等优点。 缺点：与极距变化型相比，灵敏度较低。 适用于较大直线位移及角位移的测量。 根据极板形状的不同，有平板、扇形、圆筒三种形式。 电容式传感器为什么常作成差动形式？ 极距变化型和面积变化型电容式传感器在实际应用中常做成差动形式。 原因：为了提高传感器的灵敏度、线性度以及克服某些外界条件（如电源 电压、环境温度等）的变化对测量精确度的影响

3）介质变化型原理：因为各种介质的介电常数不同，两电极间加以空气以外的其它介质，当它们之间的介电常数发生变化时，电容量也随之改变。优点：具有线性输入输出特征。可进行一些特殊量的测量，也可用来测量空气的温度、物质中的含水量、非导电材料的厚度、非金属材料涂层等。4、应用自前电容式传感器利用变d和变S可以直接用于测量线位移、角位移的测量，通过其它一些中间转换手段，可用于振动、噪声、压力、压差、荷重、加速度等物理量的测量。变介电常数的检测方法是它明显的特点，是其它方法不可比拟的，因此可导致一些特殊量的测量。可以检测密闭容器中的液位，不导电松散物质的料位，非导电材料的厚度，可用来测量金属的表面状况，距离尺寸，油膜厚度，原油及粮食中的含水量等。六、热电式传感器1、温度与温标温度是物体内部大量分子热运动的总体表现，是用来定量地描述物体冷热程度的物理量。为了定量地表示温度高低，必须对温度的读数起点（零点）以及温度的计量单位作出统一的规定，于是建立了温标。用来衡量物体温度的标尺称为温标。它规定了温度的数值表示方法。各种温度计的刻度值均根据温标来确定。用不同温标所确定的温度数值是不同的。在国际上建立的温标有以下几种：摄氏温标、华氏温标、热力学温标、国际实用温标。摄氏温标t（℃）与华氏温标0（0F）的换算关系为：e=1.8t+32国际实用温标T（K）与摄氏温标t（℃C）的换算关系为：T=t+2732、温度的测量方法

3）介质变化型 原理：因为各种介质的介电常数不同，两电极间加以空气以外的其它介质， 当它们之间的介电常数发生变化时，电容量也随之改变。 优点：具有线性输入输出特征。 可进行一些特殊量的测量，也可用来测量空气的温度、物质中的含水量、 非导电材料的厚度、非金属材料涂层等。 4、应用 目前电容式传感器利用变 d 和变 S 可以直接用于测量线位移、角位移的 测量，通过其它一些中间转换手段，可用于振动、噪声、压力、压差、荷重、 加速度等物理量的测量。 变介电常数的检测方法是它明显的特点，是其它方法不可比拟的，因此可导致一些 特殊量的测量。可以检测密闭容器中的液位，不导电松散物质的料位，非导电材料的厚 度，可用来测量金属的表面状况，距离尺寸，油膜厚度，原油及粮食中的含水量等。 六、热电式传感器 1、温度与温标 温度是物体内部大量分子热运动的总体表现，是用来定量地描述物体冷热 程度的物理量。 为了定量地表示温度高低，必须对温度的读数起点（零点）以及温度的计 量单位作出统一的规定，于是建立了温标。 用来衡量物体温度的标尺称为温标。它规定了温度的数值表示方法。 各种温度计的刻度值均根据温标来确定。用不同温标所确定的温度数值是 不同的。 在国际上建立的温标有以下几种：摄氏温标、华氏温标、热力学温标、国 际实用温标。 摄氏温标 t（℃）与华氏温标（0F）的换算关系为： =1.8t+32 国际实用温标 T（K）与摄氏温标 t（℃）的换算关系为：T=t+273 2、温度的测量方法

1）接触法测温接触法测温的基本工作原理有：（1）基于热膨胀原理测温：（a）液体膨胀式温度计，如水银或酒精玻璃液体温度计：（b）固体膨胀式温度计，如双金属片温度计：（2）基于压力与温度之间的关系测温：如压力式温度计：（3）基于电阻温度效应测温：如热电阻、热敏电阻；（4）基于热电效应测温：如热电偶温度计：（5）其它测温传感器：如电涡流传感器、光纤传感器等。2）非接触法测温基于物体的热辐射现象，即物体受热后，便有一部分热能转换成辐射能并以电磁波的形式向四周辐射。受热物体放出的辐射能的多少与它的温度有一定关系。这种辐射能无需任何媒介物即可在空间传播，因此无需直接接触即可把热能传递给另一物体（例如探测器）。热辐射发出的电磁波包括各种波长，其中波长为0.4S40μm的可见光波和红外线的热辐射能够被物体所吸收，于是采用适当的接收探测器（测温元件）便可收集被测对象发出的热辐射能，并将其转换成便于测量和显示的电信号，就可实现非接触测温。利用物体的热辐射现象来测量其温度的仪表通称为辐射温度计。2）目前比较常见的辐射温度计（1）全辐射高温计：测温元件是热电堆：（2）光学（电）高温计：测温元件是光电敏感元件，如硅光电池、光敏电阻、光电倍增管；（3）红外辐射温度计：测温元件是红外探测器；（4）光纤辐射温度计：测温元件是光导纤维：（5）比色温度计：测温元件是光导纤维、硅光电池。3、热电偶1热电效应将两种不同的导体（金属或半导体）A和B的两端连接在一起组成闭合回

1）接触法测温 接触法测温的基本工作原理有： （1）基于热膨胀原理测温： （a）液体膨胀式温度计，如水银或酒精玻璃液体温度计； （b）固体膨胀式温度计，如双金属片温度计； （2）基于压力与温度之间的关系测温：如压力式温度计； （3）基于电阻温度效应测温：如热电阻、热敏电阻； （4）基于热电效应测温：如热电偶温度计； （5）其它测温传感器：如电涡流传感器、光纤传感器等。 2）非接触法测温 基于物体的热辐射现象，即物体受热后，便有一部分热能转换成辐射能， 并以电磁波的形式向四周辐射。受热物体放出的辐射能的多少与它的温度有一 定关系。这种辐射能无需任何媒介物即可在空间传播，因此无需直接接触即可 把热能传递给另一物体（例如探测器）。热辐射发出的电磁波包括各种波长，其 中波长为 0.4∽40μm 的可见光波和红外线的热辐射能够被物体所吸收，于是采 用适当的接收探测器（测温元件）便可收集被测对象发出的热辐射能，并将其 转换成便于测量和显示的电信号，就可实现非接触测温。 利用物体的热辐射现象来测量其温度的仪表通称为辐射温度计。 2）目前比较常见的辐射温度计 （1）全辐射高温计：测温元件是热电堆； （2）光学（电）高温计：测温元件是光电敏感元件，如硅光电池、光敏电 阻、光电倍增管； （3）红外辐射温度计：测温元件是红外探测器； （4）光纤辐射温度计：测温元件是光导纤维； （5）比色温度计：测温元件是光导纤维、硅光电池。 3、热电偶 1）热电效应 将两种不同的导体（金属或半导体）A 和 B 的两端连接在一起组成闭合回

路，当两导体的两个接点处于不同的温度T和To的热源中时，则在该回路内就会产生热电动势，这一现象称为热电效应。（或称温差电效应，塞贝克效应这样的两种不同导体的组合称为热电偶。导体A、B称为热电极。2）热电偶测温原理：根据热电效应，热电偶的测量端和冷端的温度不同（如T>To）时，热电偶产生热电势。其大小与两热电极材料和两接触点温度有关。当热电极A、B的材料确定后，热电势EAB（T，To）仅与接点温度T和To有关。若使冷端的温度To保持恒定，则热电势仅取决与测量端的温度T，因此，只要测出该热电势的大小，即可知被测温度的高低。这便是热电偶温度计的测温原理。如果冷端温度To固定，则对一定材料的热电偶，其总的热电动势就只与被测温度T成单值函数关系，即EAB(T,To)=(T)它的大小反映了被测温度值，通过测量EAB（T，To）值可知测点温度T。热电偶的热电势与温度之间的关系是非线性的。3）常用热电偶：（1）铂一铂热电偶（2）镍铬一镍硅热电偶（3）镍铬一考铜热电偶（4）铂30一铂6热电偶注意：热电偶的类型是按照热电极材料的化学成分来命名的，其名称由两部分构成：列在前面的是正热电极，列在后面的是负热电极。各种热电偶都具有不同的优缺点，在适用时应根据测温范围、测温状态和介质情况综合考虑等。4）应用热电偶传感器适用于测量500℃以上的高温，对于500℃以下的中、低温的测量就会遇到热电动势小、于扰大和冷端与环境温度引起的误差大等困难。另外，热电偶测温需进行冷端处理，比较麻烦。它被广泛应用于治金、热工、机械及化工等工业中对温度进行测量、调节和控制

路，当两导体的两个接点处于不同的温度 T 和 T0 的热源中时，则在该回路内就 会产生热电动势，这一现象称为热电效应。（或称温差电效应，塞贝克效应） 这样的两种不同导体的组合称为热电偶。导体 A、B 称为热电极。 2）热电偶测温原理： 根据热电效应，热电偶的测量端和冷端的温度不同（如 TT0）时，热电偶 产生热电势。其大小与两热电极材料和两接触点温度有关。当热电极 A、B 的 材料确定后，热电势 EAB（T，T0）仅与接点温度 T 和 T0 有关。若使冷端的温 度 T0 保持恒定，则热电势仅取决与测量端的温度 T，因此，只要测出该热电势 的大小，即可知被测温度的高低。这便是热电偶温度计的测温原理。 如果冷端温度 T0 固定，则对一定材料的热电偶，其总的热电动势就只与被 测温度 T 成单值函数关系，即 EAB（T，T0）=（T） 它的大小反映了被测温度值，通过测量 EAB（T，T0）值可知测点温度 T。 热电偶的热电势与温度之间的关系是非线性的。 3）常用热电偶： （1）铂铑—铂热电偶 （2）镍铬—镍硅热电偶 （3）镍铬—考铜热电偶 （4）铂铑 30—铂铑 6 热电偶 注意：热电偶的类型是按照热电极材料的化学成分来命名的，其名称由两 部分构成：列在前面的是正热电极，列在后面的是负热电极。 各种热电偶都具有不同的优缺点，在适用时应根据测温范围、测温状态和 介质情况综合考虑等。 4）应用 热电偶传感器适用于测量 500℃以上的高温，对于 500℃以下的中、低温的 测量就会遇到热电动势小、干扰大和冷端与环境温度引起的误差大等困难。另 外，热电偶测温需进行冷端处理，比较麻烦。 它被广泛应用于冶金、热工、机械及化工等工业中对温度进行测量、调节 和控制