781-第七章 电势型传感器及应用.pptVIP

第七章 电势型传感器及应用 §7-1 热电偶 1.掌握热电偶、热电效应及热端和冷端的定义。 热电偶定义：将两种不同的导体（金属或半导体）A和B组成一个闭和回路 当两导体的两个接点1和2处于不同的温度T和T0时，回路中有一定大小的电流，表明回路中有电势产生，该现象称温差电效应或称塞贝尔效应，统称热电效应。 测量温度时，两个热电极的一个接点置于被测温度场（T），称该点为测量端，也叫工作端或热端；另一个接点置于某个恒定温度（T0）的地方，称参考端或自由端、冷端。 2.掌握热电势的组成及其产生的条件、热电偶的测温原理、中间导体定律 热电势：接触电势（珀尔帖电势）和温差电势（汤姆逊电势） 热电势产生的条件： （1）热电偶两电极材料不同才能产生热电势； （2）两电极的两个接点温度不同才能产生热电势； （3）热电势大小仅与热电极材料的性质、两接点的温度有关，而与热电偶尺寸、形状及温度分布无关。 热电偶的测温原理： 将热电偶置于被测点。热电偶的两个接点，一个称为热端，另一个称为冷端。当它们的温度不同时，热电偶回路产生热电势。 热电偶回路中热电势EAB（T、T0）的大小与两电极材料和两接点温度（T，T0）有关。当热电偶的材料确定后， EAB（T、T0）就仅与两接点温度（T，T0）有关。当冷端温度（ T0）为某个稳态值时， EAB（T、T0）的大小就简单地与热电偶热端温度T成单值函数关系。通过测量EAB（T、T0）值就可以知道被测点的温度T。 中间导体定律：热电偶串接中间导体后，只要中间导体两端的温度相同，就不影响回路中原来的热电势数值，此即热电偶的中间导体定律。 3.掌握 选用热电极材料的规律、选用标准热电偶的优点、热电偶结构划分的种类。 选用热电极材料的规律，选用标准热电偶的优点： ①热电势大； ②热电势与被测温度之间尽量呈线性单值关系； ③测温范围较宽； ④ 元件的性能稳定，不易氧化和耐腐蚀，温度系数小，导电率高。 按热电偶本身结构分：普通热电偶、铠装热电偶、薄膜热电偶。 4.一般了解几种以定型的常用热电偶。 5.了解热电偶按结构的分类。 6.了解热电偶冷端处理的几种方法。掌握其中的电桥补偿和冷端延长法的工作原理。 冷端延长法：用廉价的低温热电极加长昂贵的高温热电极，以便将冷端引到低温且变化小的地点去。该法即不能使冷端温度恒为零，也不能补偿由于冷端温度变化引起热电势的变化。 7.一般了解热电偶的应用。 §7-2 光电池 1.了解光生伏特效应、光电池的定义。 2.掌握硒光电池光谱特性的使用特点。 硒光电池的光谱响应区段为0.3-0.7μm 波长光，跟人眼睛相近，它在可见光范围内能分辨光的强弱。它的最大灵敏度波长与人类正常视觉的最大灵敏度波长非常接近。 3.掌握硅光电池的结构、工作原理、光电特性的特点。 硅光电池的结构：是在N型硅片上渗入P型杂质形成一个大面积PN结而成。 工作原理：当PN结附近受光照射激发出光生电子、空穴对后，由PN结阻挡层的内电场将光生电子、空穴进行分离，使PN结两边的半导体建立电位差，即产生光生电势。 光电特性的特点： 光照度与短路电流呈线性关系，而与开路电压的关系有饱和性。 4.一般了解硒光电池的结构和工作原理及伏安特性，硅光电池的伏安特性和温度特性。 §7-3 压电石英晶体和压电陶瓷 1.掌握压电效应、石英晶体的纵向压电效应的定义。 当某些单晶体或多晶体陶瓷在一定方向上受到外力作用时，在某两个对应的晶面上，会产生符号相反的电荷，当外力取消后，电荷也消失。作用力改变方向（相反）时，两个对应晶面上电荷符号改变，该现象称正压电效应；反之，某些晶体在一定方向上受到电场（加电压）作用时，在一定的晶轴方向上将产生机械变形，外加电场消失，变形也随之，该现象称逆压电效应。 纵向压电效应：沿X轴加压力产生的压电效应。 2.一般了解石英晶体的结构、三个轴及压电效应的解释；了解石英晶体的突出优点；掌握影响石英晶体表面电荷密度大小的因素。 晶体表面产生的电荷密度与作用在晶面上的压力（压强）成正比，而与晶体厚度、面积无关。 3.掌握压电陶瓷的构成、极化处理、工作原理、压电陶瓷式传感器的优点。 压电陶瓷是人工制造的多晶体，是由无数细微的电畴组成。电畴具有自己自发的极化方向。经过极化处理的压电陶瓷才具有压电效应。 工作原理： 极化处理过的压电陶瓷具有良好的压电特性。当它受到沿极化方向的力作用时，因陶瓷变形使电畴的界限发生变化，电畴偏转使其剩余极化强度随之变化，因而在垂直于极化方向的平面上出现极化电荷的变化。这种变化量与压电陶瓷的压电系数和作用力的大小成正比。测量这个电荷的变化，即可知作用力的大小。 采用压电陶瓷制作的传感器灵敏度较高。但石英晶体的稳定性是其它压电材料无法比的。 4.一般了解压电陶瓷材料。 5.掌握压电元件的等效电路和电荷放大器