几种温度传感器教程分析.pptVIP

2.石英温度探测器 　　石英探测器是由传感器和振荡电路组装在一起制成的，适用于检测液体、固体或气体的温度。 3.石英温度传感器的应用 　　石英温度传感器可广泛用于空调、电子工业、食品加工等领域。由于可用数字显示，所以，可作为高稳定性和高分辨率的温度计使用。 若温度为T的实际物体在两个波长下的光谱辐射出射度的比值与温度为Tc的全辐射体在同样两波长下的光谱辐射出射度的比值相等，则把Tc称为实际物体的比色温度。 3、比色温度 实际温度T和比色温度Tc的关系： 对于黑体和灰体， T＝Tc； 对于一般物体 ， T≠Tc。 （多数金属：TcT；非金属：TcT） 四、全辐射高温计 1、测温原理： 依据全辐射定律， 或 　　因为光学系统和探测元件对光谱辐射的响应有选择性，不可能完全接收全波长的辐射，因此全辐射温度计也可称为宽带辐射温度计。它是根据物体的全波长辐射能与温度之间的关系来测量温度的。 　　被测物体向传感器方向发射的辐射经过透镜聚焦到探测元件上，所产生的相应信号可由测量仪表显示或记录。 2、全辐射高温计的结构 若物体在温度为 T 时的总辐射出射度与全辐射体在温度为 Tp 时的总辐射出射度相等，则把 Tp称为实际物体的辐射温度。 3、辐射温度 被测物体实际温度T和辐射温度Tp之间的关系 ： ∵　 0 ε 1， ∴　测到的辐射温度总是低于物体真实温度的，即 Tp T 。 4、影响测量准确度的主要因素 ： （1）非全辐射体（ε）的影响。 （2）中间介质的影响。 （3）热电堆冷端温度的影响。 复习思考题 1、光学、辐射、比色高温计的测温原理（理论依据）？ 2、什么是亮度、辐射、比色温度？与物体真实温度的关系？ 3、各高温计使用注意事项？ 光纤温度传感器 光纤传感器(FOS Fiber Optical Sensor)是20世纪70年代中期发展起来的一种基于光导纤维的新型传感器。 它是光纤和光通信技术迅速发展的产物，它与以电为基础的传感器有本质区别。 光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。 因此，它同时具有光纤及光学测量的特点。 ①电绝缘性能好。 ②抗电磁干扰能力强。 ③非侵入性。 ④高灵敏度。 ⑤容易实现对被测信号的远距离监控。 光纤传感器可测量位移、速度、加速度、液位、应变、压力、流量、振动、温度、电流、电压、磁场等物理量 一、光导纤维导光的基本原理 光是一种电磁波，一般采用波动理论来分析导光的基本原理。然而根据光学理论指出：在尺寸远大于波长而折射率变化缓慢的空间，可以用“光线”即几何光学的方法来分析光波的传播现象,这对于光纤中的多模光纤是完全适用的。为此，采用几何光学的方法来分析。 1、斯乃尔定理（Snells Law） 　　当光由光密物质(折射率大)入射至光疏物质时发生折射，如图(a)，其折射角大于入射角，即n1＞n2时，θr＞θi。 n1 n2 θr θi (a)光的折射示意图 可见，入射角θi增大时，折射角θr也随之增大，且始终θr＞θi。 　　n1、n2、θr、θi之间的数学关系为 n1sinθi=n2sinθr 式中：θi0——临界角 θi0=arcsin(n2/n1) sinθi0=n2/n1 sinθr＝sin90o＝1 n1 n2 θr θi (b)临界状态示意图 　　当θr=90o时，θi仍＜90o，此时，出射光线沿界面传播如图（b），称为临界状态。这时有 　　当θi＞θi0并继续增大时，θr＞90o，这时便发生全反射现象，如图(c) ，其出射光不再折射而全部反射回来。 n1 n2 θr θi (c)光全反射示意图 2、光纤结构 　　分析光纤导光原理，除了应用斯乃尔定理外还须结合光纤结构来说明。光纤呈圆柱形，它由玻璃纤维芯(纤芯)和玻璃包皮(包层)两个同心圆柱的双层结构组成。 纤芯位于光纤的中心部位，光主要在这里传输。纤心折射率n1比包层折射率n2稍大些．两层之间形成良好的光学界面，光线在这个界面上反射传播。 功能型光纤温度传感器 功能型光纤温度传感器 2 非功能性 石英温度传感器 　　利用石英振子具有优良的频率稳定性(10-10) 特性制成的高精度晶振，已广泛应用于通信、检测、控制仪器及微机等领域。石英振子根据需要可切割成各种石英板。 　　主要切割形式有：AT、AC、RS、LC、Y等，其中，AT切割都使用在相对温度频率误差小的切割中。 石英振子的固有振动频率，可用下式表示： 式中：f ——固有频率；n ——谐波次数；t ——振子厚度；ρ——水晶的密度；Cii——弹性常数。 式中的t、ρ、Cii 均是温度的函数。石英温度传感器是利