非电量电测 ----温度电测法

非电量电测知识点总结1. 非电量电测的基本概念非电量电测是以非电参数（温度、压力、位移、速度、流量等）对电信号（电流、电压）进行检测、测量、分析和处理的技术。

通过传感器将非电量转换为电信号，然后再通过电路将电信号进行采集、处理和显示。

非电量电测技术的重点是非电参数与电信号之间的转换与传输。

2. 非电量电测的传感器非电量电测的传感器是将非电参数转换为电信号的装置，它是非电量电测的关键部件。

常见的非电量传感器有温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、流量传感器等。

传感器的选择应根据被测量的非电参数性质和测量要求来确定。

传感器的性能参数包括灵敏度、量程、准确度、稳定性、线性度、响应时间等。

3. 非电量电测的信号调理非电量传感器输出的信号通常是微弱的电压信号，需要经过信号调理电路进行放大、滤波、线性化等处理，以便适应后续的信号处理和显示系统的要求。

常见的信号调理电路有放大电路、滤波电路、线性化电路、补偿电路等。

4. 非电量电测的数据采集非电量电测中常用的数据采集技术包括模数转换（A/D转换）、通信接口（串口、并口、USB接口）、存储器、微处理器等。

模数转换技术是将模拟信号转换为数字信号的技术，常见的模数转换芯片有AD转换器、DA转换器等。

数据采集系统可以将非电量信号转换为数字信号，并用数字方式进行存储和处理，方便后续的数据分析和显示。

5. 非电量电测的数据处理非电量电测的数据处理是通过软件对采集到的数据进行处理和分析，以实现对被测量参数的监测和控制。

数据处理的方法包括数字滤波、数据分析、图像显示、曲线对比、报警控制等。

常用的数据处理软件有Labview、Matlab、C语言等。

6. 非电量电测的应用领域非电量电测技术已广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗仪器、航空航天、军事装备、汽车电子、生物医学工程等领域。

例如，在工业自动化中，非电量电测技术可以实现对生产过程中的各种工艺参数（温度、压力、流量、液位等）的准确测量与控制，提高生产效率并减少资源浪费。

电测法的基本原理一. 原理简介电测应力、应变实验方法（简称电测法），不仅用于验证材料力学的理论、测定材料的机械性能，而且作为一种重要的实验手段为解决工程问题及从事研究工作，提供良好的实验基础。

电测法就是将物理量、力学量、机械量等非电量，通过敏感元件感受下来并转换成电量，然后通过专门的应变测量设备（如电阻应变仪）进行测量的一种实验方法。

二.应变片原理敏感元件的种类很多，其中以电阻应变片（简称电阻片或应变片）最简单、应用最广泛。

1.电阻片的应变-电性能（图1、图2）电阻片分丝式和箔式两大类。

丝绕式电阻片是用0.003mm-0.01mm的合金丝绕成栅状制成的；箔式应变片则是用0.003mm-0.01mm厚的箔材经化学腐蚀制成栅状的，其主体敏感栅实际上是一个电阻。

金属丝的电阻随机械变形而发生变化的现象称为应变-电性能。

电阻片在感受构件的应变时（称做工作片），其电阻同时发生变化。

实验表明，构件被测量部位的应变Δl/l与电阻变化率ΔR/R成正比关系，即：比例系数Ks称为电阻片的灵敏系数。

由于电阻片的敏感栅不是一根直丝，所以Ks不能直接计算，需要在标准应变梁上通过抽样标定来确定。

Ks的数值一般约在2.0 左右。

2.温度补偿片温度改变时，金属丝的长度也会发生变化，从而引起电阻的变化。

因此在温度环境下进行测量，应变片的电阻变化由两部分组成即：ΔR = ΔRε＋ΔRTΔRε-由构件机械变形引起的电阻变化。

ΔRT-由温度变化引起的电阻变化。

要准确地测量构件因变形引起的应变，就要排除温度对电阻变化的影响。

方法之一是，采用温度能够自己补偿的专用电阻片；另一种方法是，把普通应变片，贴在材质与构件相同、但不参与机械变形的一材料上，然后和工作片在同一温度条件下组桥。

电阻变化只与温度有关的电阻片称做温度补偿片。

利用电桥原理，让补偿片和工作片一起合理组桥，就可以消除温度给应力测量带来的影响。

3.应变花（图3）为同时测定一点几个方向的应变，常把几个不同方向的敏感栅固定在同一个基底上，这种应变片称做应变花。

非电量的电测法非电量的电测法就是将各种非电量（如温度、压力、速度、位移、应变、流量、液位等）变换为电量，而后进行测量的方法。

非电量的电测仪器，主要由下列几个主要部分组成:(1) 传感器：将被测非电量变换为与其成肯定比例关系的电量。

(2) 测量电路：将传感器输出的电信号进行处理，使之适合于显示、记录及和微型计算机的联接。

(3) 测录装置：各种电工测量仪表、示波器、自动记录仪、数据处理器及掌握电机等。

一、应变电阻传感器1. 金属电阻丝应变片电阻丝由直径为0.02~0.04mm 的康铜或镍铬合金绕成。

2. 工作原理试件发生的应变通过胶层和纸片传给电阻丝，将电阻丝拉长或缩短，从而转变了它的电阻。

就将机械应变变换为电阻的变化。

二、电感传感器电感传感器能将非电量的变化变换为线圈电感的变化，再由测量电路转换为电压或电流信号。

1. 差动电感传感器两只线圈完全相同，且上下对称排列。

当衔铁在中间位置时，两线圈的电感相同，当衔铁受非电量的作用上下移动时，两个线圈的电感一增一减，发生变化，此即为差动。

2. 工作原理三、电容传感器电容传感器能将非电量的变化变换为电容器电容的变化。

1. 平板电容传感器可见，只要转变e ，S ，d 三者之一，都可使电容转变。

将上极板固定，下极板与被测物体相接触，当运动物体上、下位移（转变d ）或左、右位移（转变S ）时，将引起电容的转变。

2. 工作原理四、热电传感器热电传感器能将温度的变化变换为电动势或电阻的变化。

1. 热电偶热电偶由两根不同的金属丝或合金丝组成。

假如在两根金属丝相联的一端加热，则产生热电动势E t2. 热电阻热电阻传感器将温度的变化转换为电阻的变化。

电阻温度计中的热电阻传感器是绕在云母、石英或塑料骨架上的金属电阻丝。

金属电阻丝的电阻随温度变化的关系为对铜丝：A = 4 ＊10 -3 (1/ oC) ，B = 0 ；铂丝：A =3.98 ＊10 -3 (1/ oC) ，B = –5.84 ＊10 -3 (1/ oC)2 。

实验6-8 半导体温度计的设计一、 实验目的(1)、了解半导体温度计的基本原理并设计半导体温度计。

(2)、了解非平衡电桥的工作原理及其在非电量电测量中的应用。

二、实验原理半导体温度计是利用半导体的电阻随温度的变化而发生急剧变化的特性而制作的。

因而测量半导体温度计的阻值就可以确定其温度，这种测量方法通常叫做非电量电测法。

半导体热敏电阻的阻值与温度的关系为exp(/)Rt A B T ，其中，A 、B 为与半导体热敏电阻有关的常数，T 为绝对温度。

半导体热敏电阻的电阻温度特性曲线为图6-25所示。

图6-25 半导体热敏电阻的电阻－温度曲线 图6-26 半导体热敏电阻的伏安特性曲线 由于采用非电量的电测法测量半导体材料的阻值，因此还需要了解半导体热敏电阻的伏安特性，其伏安特性曲线如图6-26所示。

其中在刚开始的一段特性曲线a 是线性的。

这是因为电流小时，在半导体材料上消耗的功率不足以显著的改变热敏电阻的温度，因而，这一段符合欧姆定律，当电流增加到使热敏电阻的温度高于周围介质的温度时，其阻值就下降，于是伏安特性曲线是bc 段。

要使热敏电阻用于温度测量，必须要求其阻值只随外界温度的改变而变化，与通过它的电流无关。

因此，其工作区域必须在伏安曲线的直线部分。

实验电路如图6-27所示。

图6-27 实验电路原理图图中G为微安计，R t为热敏电阻。

当电桥平衡时，微安计读数为零，此时满足R1/R2=R3/R t.。

若取R1＝R2，则R3的数值就等于R t的数值。

电桥平衡后，其中若某一臂的电阻发生变化（如R t），则平衡将受到破坏，微安计中将会有电流通过。

若电桥电压、微安计的内阻R g、电桥各臂电阻（R1、R2、R3）固定，则可以根据微安计的读数I g的大小计算出R t，再根据热敏电阻的电阻－温度特性曲线测量其对应的温度值，实现对温度的测量。

因此，为使半导体热敏电阻阻值标志温度值，试验中首先要选定电路中E、R1、R2、R3各量，选定方法如下：根据所设计的半导体温度计的测温范围t1～t2，由热敏电阻－温度曲线，查出对应的热敏电阻阻值的下限值R t1和上限值R t2，当热敏电阻阻值为R T1时，使电桥处于平衡状态（I g＝0）；若取R1＝R2、R3＝R T1，则R3就是热敏电阻处于测温量程下限温度的电阻值。

非电量电测技术课程设计一、前言非电量电测技术是指利用非电量的信号，如应力、声波、光学、温度等测量物理量。

在实际工程应用中，非电量电测技术已经成为了一项重要的技术。

在本次课程设计中，我们将结合实例，介绍非电量电测技术的基本原理、应用方法和实现过程。

二、课程内容2.1 基本原理非电量电测技术是利用物理量与电量的相互转换关系，通过测量电量实现对物理量的测量。

其中最关键的一步就是将物理量转化为电信号。

这里需要注意的是，不同的物理量转换为的电信号与测量方式有关；同时，电信号的大小和时间特性也与测量方式有关。

2.2 应用方法在非电量电测技术的应用中，我们需要结合具体的问题进行分析。

在实际应用中，不同的问题常常需要采取不同的测量方法。

下面我们就举两个例子。

例1：利用热电偶测量温度热电偶是利用热电效应（即温差电势）来测量温度的一种传感器。

热电偶的原理是在两种不同金属之间，根据瞬时的温度差产生一个电势差。

测量时，将热电偶的两端连接到测量器上，即可获得电势差，从而得到温度。

例2：利用振动传感器测量机械腔体压力振动传感器是一种测量机械腔体压力的传感器。

其原理是利用腔体内气体分子运动引起的振动来产生感应电动势。

在测量时，将振动传感器放置在机械腔体中，随着气体的压缩和膨胀，振动频率会变化，从而产生相应的电信号。

2.3 实现过程在具体实现过程中，我们需要选取适合的电路，选择合适的传感器，并且需要精确的调节各个参数，以获得准确的测量结果。

下面我们将介绍两个实现过程的例子。

例1：实现热电偶温度测量系统（1）硬件设计：选用电阻率较小时，耐蚀性强、良好导电性的热电偶，选择合适的放大器和滤波器，以获得准确的温度测量结果。

（2）软件设计：通过编程实现温度的读取和控制。

同时，需要设置温度的报警值和报警方式，以便在发生故障时及时进行处理。

例2：实现振动传感器测量系统（1）硬件设计：选用高精度的振动传感器，选择合适的放大器和滤波器，以获得准确的测量结果。