传感器及检测技术课件.ppt

2.4光學量測量和光纖感測器2.4.1光學量測量方法和感測器1、測量方法和類型光源光路光/電測量電路xxxy（1）輻射式光源本身X對光源作用（2）位移式（4）微彎式（3）插入式被測x反射的光線量光線穿透x的出射量穿過x的部分光線量光線被x分成二態不同光強Φ1Φ2Φ5IE0I0Φ光強或光通量0SSmlml（c）伏安特性（d）光(電)照特性（e）光譜特性或U光RIU0+-光電池（b)光電勢型-IU0R+光敏電阻光(a)光電導型E2、光電感測器應用舉例(1)光電耦合器（EOE器件）(2)光電開關器件光電信號輸入U0JJ1光敏電阻+-EM電機(3)熱釋電元件（晶體）(4)CCD圖像感測器GS濾光片紅外線++__US晶體電子勢阱金屬電極氧化物(SiO2)半導體(P型矽)光線+正偏壓纖芯直徑約為5單模傳感功能型纖芯直徑≥50多模傳光非功能型2.4.2光纖感測器1、光纖結構和傳光原理（1）光纖結構導光纖芯折射率為n1qqfn1n2外套入射光源入射光源n0包層出射光線qqfn0纖芯周圍包層折射率為n2n1層外空氣折射率為n0＝12、光纖感測器的工作類型（2）光纖位移式（1）輻射式橫向SD縱向SD角度SD差動SΔDDDU+V光源傳光光纖ABt熱電偶2.1溫度檢測攝氏數值華氏數值列氏數值0F0C0R感測器及檢測技術溫度錶征冷熱程度，能量分佈和分子運動烈度2.1.1溫標溫標給出溫度數值、單位和計算規則1、經驗溫標計算規則單位2、國際溫標T=T0+C絕對溫度273Kt=00C時，T=T0（水三相點溫度）T=0K時，C=-2730C冷到極點，分子不動，能量為零。間隔10C=1K(開爾文)2.1.2溫度感測器的介紹型式（輸出量）敏感材料或元器件膨脹式（可用非電量）水銀、紅酒精（常見）雙金屬、液壓、氣壓（三態位移）熱阻式（間接電量）熱電阻（金屬、穩定）熱敏電阻熱電式（電量）積體電路熱電偶（金屬、有源）輻射式（電量）光學高溫計紅外測溫儀其他（有用信號）微波感測器光纖感測器（示教、實訓）非接觸式（半導體、靈敏）重點介紹：半導體、熱電偶、紅外測溫儀1、半導體溫度感測器半導體具有熱敏性、光敏性和參雜性,可構成高靈敏度溫度感測器熱敏效應，改變半導體或PN結的電阻小範圍的阻溫關係:（1）熱敏電阻40601201600107101102103104105106ρT(Ω.cm)溫度(oC)NTCCTRPTC非線性、測量範圍窄、複現性和互換性差靈敏度高、體小價廉、使用方便，多用於:溫度測量:△R由電橋變成△U溫度補償:NTC型與正溫度係數元器件串、並聯溫度控制：與繼電器或開關元器件串、並聯過限保護：串或併入保護器件中書中圖2.2、2.3為其中一例(2).集成溫度感測器以PN結作為敏感元件，與放大器、電橋和補償電路等集成化，並把它們封裝在同一殼體裏改善了半導體的缺點：測溫範圍增大複現性和互換性較好保持了半導體的優點：靈敏度高體小價廉使用方便書中圖2.4為AD590用法之一：I0與T成正比參考(冷)端tt(+A)(－B)t0t0測量(熱)端B(-)熱電勢靈敏度被測溫度參考溫度兩種金屬兩端溫差2、熱電偶溫度計（1）工作原理缺點:要求冷端溫度t0=0℃或恒定t0優點:穩定性好，溫度範圍大UABRaRbRTRSABtU0t0Et0R（2）主要應用一個測點溫，冷端要補償t02ABt1t01ABt2ABt1BAtnt01Bt1At02Bt2At03Bt3AR1R2R3二個測溫差，同極串電錶三個相並聯，三點平均值多個相串聯，多點溫度和3、紅外線熱輻射的檢測（1）紅外線（l