图书信息1

内容简介

目录

图书信息2

内容简介

前言

目录

部分章节

图书信息1

作　者：侯国章 编著

出 版 社：哈尔滨工业大学出版社

出版时间：2009-1-1

版　次：3页　数：274字　数：396000印刷时间：2009-1-1开　本：16开纸　张：胶版纸印　次：5I S B N：9787560313610包　装：平装

内容简介

本书内容是以数、理、化为基础，集机、电、光知识于一体的一门综合性应用技术。全书共分12个章节，主要以集成化物性型传感器为重点，详细介绍了各类物理量测试系统，具体内容包括电阻式传感器、压电式传感器、光传感器、超声传感器等。它对培养学生的实践能力十分重要。

目录

绪论

第一章 敏感材料

第一节 敏感材料转换功能

第二节 半导体敏感材料

第三节 陶瓷敏感材料

第四节 有机敏感材料

第二章 电阻式传感器

第一节 金属应变片

第二节 应变式力传感器

第三节 压阻式传感器

第三章 电容式传感器

第一节 电容式传感器

第二节 电容式传感器输出电路

第三节 电容式压力传感器

第四章 电感式传感器

第一节 自感式传感器

第二节 差动变压器式传感器

第三节 感应同步器

第四节 压磁式传感器

第五章 压电式传感器

第一节 压电转换器件

第二节 压电式传感器输出电路

第三节 压电式力学量传感器

第六章 磁电式传感器

第一节 磁电感应式传感器

第二节 强磁性金属磁敏器件

第三节 磁头与磁栅

第四节 霍尔传感器

第五节 半导体磁阻器件

第七章 光传感器

第一节 内光电效应器件

第二节 光量子型红外传感器

第三节 电荷耦合器件(CCD)

第四节 光栅

第五节 光电码盘

第八章 温度传感器

第一节 热电偶

第二节 热敏电阻

第三节 半导体温度传感器

第四节 热电型红外传感器

第九章 超声传感器

第一节 超声换能器

第二节 超声流量传感器

第三节 超声位移传感器

第四节 超声温度传感器

第五节 超声探伤传感器

第六节 超声传感器电路

第十章 光纤传感器

第一节 光导纤维

第二节 光纤位移传感器

第三节 光纤压力传感器

第四节 光纤温度传感器

第十一章 触觉传感器

第一节 指端应变式触觉传感器

第二节 多功能触觉传感器

第三节 压阻式阵列触觉传感器

第四节 PVDF触觉传感器

第五节 人工皮肤触觉

第六节 接近觉传感器

第十二章 信号转换电路

第一节 A/D转换器

第二节 U/F转换器

第三节 D/A转换器

第四节 频率电压转换

第五节 逻辑电平转换

第六节 电压电流转换

参考书目

图书信息2

书名：测试与传感技术

书号：9787302245247

作者：沈艳

定价：26元

出版日期：2011-2-1

出版社：清华大学出版社

内容简介

本书以测试流程为主线，着重介绍测试系统的基本知识，内容主要包括测试系统的组成及基本特性、常用传感器以及一些新型传感器的原理及应用、信号变换与调理、信号分析与处理、现代测试技术以及测试技术在工程中的应用。

本书文字简练，条理清晰，列举大量的实例，避免了繁杂的数学推导，便于教学和自学。

本书可作为机械类、仪器仪表类、机电类等相关专业的教材，也可供高等学校相关专业教师和从事测试技术工作的工程技术人员参考。

前言

以社会市场对人才的需求为导向，实际工程为背景，工程技术为主线，紧跟测控领域的最新发展趋势，以培养具有理论基础扎实和工程实践能力强的人才为目标，在贯彻“拓宽学科基础”、“夯实专业基础”以及“理论与实践紧密结合”的原则下，作者总结了多年的教学经验，参考了国内外有关书籍和文献，编写了本教材。本教材收录了一定数量的工程实例以及运用Matlab软件研究测试的方法，在内容编排上力求精练严谨、循序渐进，在叙述方法上，力求深入浅出、突出重点，便于读者更好地掌握本课程的基本理论和学习方法。

本书按照典型的测试系统所完成的测试过程安排内容，共7章，第1章简要介绍测试技术与传感器技术的适用范围及发展趋势；第2章讨论测试系统的基本特性；第3章介绍常用传感器以及一些新型传感器的原理及应用；第4章介绍信号的变换及调理；第5章介绍信号的分析与处理；第6章介绍现代测试技术；第7章介绍了振动、温度和噪声的具体测试方法以及测量系统的方案选择与调试，此章可以看作是测试与传感器技术基础知识的应用举例。

本书由沈艳编写第2、3、4、5章和7.1节、7.2节，郭兵编写第6章，杨平编写第1章、7.3节、7.4节及附录，由沈艳统稿。本书由巨辉教授主审，他仔细审阅了书稿，提出了许多建设性意见和宝贵的建议，在此向他表示诚挚的谢意！

本教材在编写过程中，得到了古天祥教授、姚伯威教授、习友宝教授、陈亮老师、梁巍老师的指导和帮助，为本书提出了很好的建议。同时，本书吸取了许多兄弟院校测试与传感技术教材的优点，得到了许多老师的帮助，在此致以衷心的感谢！

限于编者水平，书中难免存在错误与不妥之处，殷切希望广大读者及同行批评指正。

编 者

2010年12月

目录

目 录CONTENTS第1章 绪论1

1.1 测试的含义1

1.2 测试基本原理及过程2

1.3 测试技术的典型应用3

1.4 测试技术的发展动向4

1.5 课程的性质和任务5

小结6

习题6

第2章 测试系统的基本特性7

2.1 测试系统概述7

2.2 测试系统的静态特性9

2.3 测试系统的动态特性13

2.3.1 传递函数14

2.3.2 频率响应函数14

2.3.3 脉冲响应函数17

2.3.4 动态特性参数的测定18

2.4 测试系统不失真测试条件及分析22

2.4.1 不失真测试条件22

2.4.2 不失真测试分析23

2.5 Matlab编程实验25

小结26

习题26

第3章 传感器及其应用28

3.1 概述28

3.2 电阻传感器30

3.2.1 电位器30

3.2.2 电阻应变式传感器31

3.2.3 热电阻式传感器35测试与传感技术目 录3.2.4 光敏电阻传感器37

3.2.5 湿敏电阻传感器38

3.2.6 气敏电阻传感器38

3.3 电容传感器39

3.3.1 电容传感器的工作原理和分类39

3.3.2 电容传感器应用实例42

3.4 电感传感器43

3.4.1 自感式传感器43

3.4.2 差动变压器式电感传感器46

3.4.3 涡流式电感传感器46

3.4.4 电感传感器应用实例49

3.5 磁电传感器50

3.5.1 动圈式磁电传感器51

3.5.2 磁阻式磁电传感器52

3.5.3 磁电传感器应用实例52

3.6 压电传感器54

3.6.1 压电效应54

3.6.2 压电元件及其等效电路56

3.6.3 压电传感器应用实例60

3.7 光电传感器61

3.7.1 光电效应61

3.7.2 光电池62

3.7.3 光敏二极管和光敏三极管62

3.7.4 光电传感器应用实例63

3.8 热电传感器64

3.8.1 工作原理65

3.8.2 基本定律66

3.8.3 热电偶的冷端温度处理67

3.8.4 热电偶应用实例69

3.9 磁敏传感器70

3.9.1 霍尔传感器70

3.9.2 磁敏电阻传感器71

3.9.3 磁敏传感器应用实例72

3.10 其他新型传感器73

3.10.1 光栅传感器73

3.10.2 编码式传感器79

3.10.3 CCD传感器81

3.10.4 光纤传感器83

3.10.5 超声传感器85

3.10.6 集成传感器及智能传感器87

小结88

习题88

第4章 信号变换及调理90

4.1 电桥90

4.1.1 直流电桥90

4.1.2 交流电桥92

4.1.3 变压器式电桥93

4.2 调制与解调94

4.2.1 调幅与解调95

4.2.2 调频与解调101

4.3 滤波器103

4.3.1 滤波器的分类103

4.3.2 滤波器特性及参数104

4.3.3 实际滤波器的应用110

4.4 A/D转换114

4.4.1 采样114

4.4.2 量化和量化误差117

4.4.3 编码119

4.4.4 常用A/D转换器转换原理119

4.4.5 A/D转换器主要技术指标120

4.5 MATLAB编程实验121

小结122

习题123

第5章 信号分析与处理124

5.1 信号的分类与描述124

5.1.1 信号的分类124

5.1.2 信号的描述129

5.2 周期信号130

5.2.1 周期信号的时域描述130

5.2.2 周期信号的频域描述130

5.2.3 周期信号的强度表述137

5.3 非周期信号138

5.3.1 非周期信号的时域描述138

5.3.2 非周期信号的频域描述139

5.4 随机信号146

5.4.1 随机信号的主要特征参数146

5.4.2 随机信号的强度特征146

5.4.3 概率密度函数147

5.4.4 随机信号的相关分析148

5.4.5 随机信号的功率谱分析154

5.5 数字信号处理基础159

5.5.1 截断、泄漏和窗函数159

5.5.2 快速傅里叶变换163

5.6 MATLAB编程实验170

小结172

习题172

第6章 现代测试技术174

6.1 概述174

6.2 现代测试系统的概念和特点174

6.3 测试总线与接口技术177

6.4 虚拟仪器179

6.4.1 虚拟仪器的特点179

6.4.2 虚拟仪器的组成180

6.4.3 虚拟仪器开发平台183

6.4.4 虚拟仪器的应用184

小结186

习题186

第7章 测试技术在工程中的应用187

7.1 振动测试187

7.2 温度测试195

7.3 噪声测试198

7.4 测量系统的选择与调试202

小结209

习题209

附录 常见信号分析210

参考文献213

部分章节

第3章 传感器及其应用 传感器是一种获取被测信号的装置，是测试系统的首要环节。传感器性能的优劣将直接影响整个测试系统的工作特性，从而影响整个测试任务的完成。传感器的种类很多，而且不同类型传感器的性能特点、测量范围以及工作要求不同。本章主要讨论常用传感器以及一些新型传感器的原理及应用。3.1 概 述人体有眼、耳、舌、鼻、手5种感觉器官，它们分别用来感知外部世界的变化。眼用于看，耳用于听，舌用于品尝，鼻用于闻，手用于触摸。这5种感觉器官是人类获取信息的主要途径，在人类活动中起着至关重要的作用。传感器是生物体感官的工程模拟物，是人类感官的延伸，借助传感器，人们可探索无法用感官器官获取的信息。例如，用超声波探测器探测海水的深度，用红外遥感器从高空探测地球上的植被和污染情况等。美国参联会副主席欧文斯上将曾经指出： "……改变那种认为军事力量主要是军舰、坦克和飞机的概念，把我们的注意力放在思考信息和电信技术所能提供的军事力量上来。这场军事革命标志着一种转变，即从重视军舰、坦克和飞机，转为重视诸如传感器这类东西的作用。陆军、海军、空军都将只不过是历史的产物……你也许将成立一个把所有的图3.1 人体系统与机器系统的关系传感器放在一起的军种（可称为传感器军）用于观察战场……" 。因此，传感器不仅是现代测量与自动控制的首要环节，而且其发展水平是衡量一个国家综合实力的重要标志，也是判断一个国家科学技术现代化程度与生产水平高低的重要依据。人体系统与机器系统的关系如图3.1所示。 1. 传感器的定义根据国家标准(GB/T 7665-1987)《传感器通用术语》,传感器的定义为: “能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或者装置”. 传感器的定义包括4层含义: (1) 传感器是测量装置，能完成检测任务。 (2) 从传感器的输入端看，一个指定的传感器只能感受或响应规定的被测量，被测量既可以是电量也可以是非电量。 (3) 按一定规律转换成易于传输和处理的信号，而且这种规律是可复现的。 (4) 从传感器的输出端看，传感器的输出信号中不仅承载着待测的原始信号，而且是能够被传输并成为便于后继检测环节接收和进一步处理的信号形式，例如气、光、电信号，主要是电信号。2. 传感器的组成传感器通常由敏感元件、转换元件和信号调节和转换电路组成，如图3.2所示。敏感元件指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输和测量的电信号部分；信号调节和转换电路可以对微弱电信号进行放大、运算调制等。此外，信号调节和转换电路在工作时必须有辅助电源。测试与传感技术第3章 传感器及其应用图3.2 传感器组成框图随着集成电路制造技术的发展，信号调节和转换电路可安装在传感器壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上，构成集成式传感器，甚至与微处理器的结合，形成智能传感器。3. 传感器的分类由于被测物理量的多样性，测量范围广，传感技术借以变换的物理现象和定律很多，所处的工作环境又有很大的不同，所以传感器的品种、规格十分繁杂。同时，具有不同功能、结构、特性和用途的新型传感器被不断地研究出来，每年以上千种新的类型出现。为了便于研究、开发和选用，必须对传感器进行科学分类，其分类方法如表3.1所示。当前，传感器技术发展的速度很快。随着各行各业对测量任务的需求不断增长，新的传感器层出不穷。同时，新材料、微型加工技术和计算机技术的飞速发展，使传感器朝小型化、集成化和智能化的方向发展。传感器已经不再是传统概念上的传感器。近年来出现的智能传感器是一种带有微处理器并兼有监测和信息处理功能的传感器，传感器智能化是当前传感器技术的主要发展方向之一。传感器技术和智能化技术的结合，使传感器由单一功能、单一检测对象向多功能和多变量检测发展，也使传感器由被动进行信号转换向主动控制传感器特性和主动进行信息处理发展，使传感器由孤立的元器件向系统化、网络化方向发展。表3.1 传感器分类方法分 类 方 法说 明示 例按被测物理量该分类方法体现传感器的功能，便于实际使用者选用，但该分类方法把用途相同而变换原理不同的传感器归为一类，因此，要研究一种用途的传感器，必须研究多种传感元件和传感机理温度、位移、加速度、流量传感器等按传感器工作原理这种分类方法是基于各种物理的、化学的以及生物的现象或效应，便于学习和研究电阻、电感、电容传感器等按能量传递方式能量控制型也称电参量式传感器，依靠外部辅助电源，在感受被测量以后，改变自身的电参数(如电阻、电感、电容等)，并将电参数进一步转换成电量(如电压或电流)。这类传感器本身不起换能的作用，但能对传感器提供的能量起控制作用电阻、电感、电容传感器等能量转换型也称发电式传感器，直接将被测的物理量(如速度、加速度等)转换成电量(如电流或电压)输出，而不需借助外加辅助电源磁电式、压电式、热电式传感器等按内部物理结构结构型通过传感器本身内部结构参数的变化来实现信号转换电容式传感器、电感式传感器物性型利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号转换热电阻、光电传感器按输出信号特征模拟式传感器和数字式传感器。前者是以连续变化信号作输出量，后者是以数字量作为输出量3.2 电阻传感器电阻传感器是根据欧姆定律，将被测物理量的变化转化为电阻元件的电阻值变化的装置。电阻传感器种类繁多，应用广泛，主要有电位器式、电阻应变式、热敏电阻式、光敏式、气敏式以及湿敏式传感器等，如图3.3所示。图3.3 电阻传感器3.2.1 电位器电位器又称为变阻器式传感器，它通过改变电位器触头位置，将位移转换为电阻的变化。传统的滑线式电阻器使用电阻材料导线覆以绝缘涂层后排绕而成，在工作表面上磨去绝缘层。弹性导体制成的电刷在工作表面上滑动，随着电刷位移的变化而引起电阻值的变化。常用的变阻器式传感器有直线位移型、角位移型以及非线性型等，其结构如图3.4所示。可调电位器在输入量变化时，其电阻值可由零变化到一个相当于原电阻值很大百分比的值，甚至可在全部阻值范围内变化。图3.4 电位器变阻器式传感器后接电路一般采用分压电路，如图3.5所示。考虑负载效应后，传感器的输出电压可按图3.5所示的电阻分图3.5 电阻分压电路压关系确定，即??e??o?=e??i?x??p?x+R??p?R??L?1-xx??p???式中，R??p?为变阻器总电阻；x??p?为变阻器总长度；R??L?为负载电阻，应使R??L??R??p?. 变阻器式传感器结构简单，性能稳定，使用方便。但因受电阻丝直径的限制，分辨率很难优于20?μm。触点和电阻丝由于接触表面磨损、尘埃附着等原因，将使触点移动中的接触电阻发生不规则的变化，产生噪声。3.2.2 电阻应变式传感器1. 工作原理--应变效应 所谓“应变效应”是指金属导体或半导体在外力作用下产生机械变形而引起导体或半导体的电阻值发生变化的物理现象。电阻应变片传感器的敏感元件是电阻应变片。电阻应变片的工作原理基于应变效应，完成“力→应变→电阻变化”三个基本转换环节。图3.6 轴向和横向的应变的定义根据欧姆定律，导体的电阻R与其电阻率ρ及长度l成正比，与截面积A成反比的关系，即??R=ρlA (3-1)?? 当应变片随弹性结构受力变形后，如图3.6所示，应变片的长度l、截面积A以及电阻率ρ都发生变化。l, A, ρ三个因素的变化必然导致电阻值R的变化，设其变化为?d?R。设电阻丝是半径为r，则圆形截面A=?π?r?2，则???d?R=?R?l?d?l+?R?A?d?A+?R?ρ?d?ρ=ρ?π?r?2?d?l-2ρ?l?π?r?3?d?r+l?π?r?2?d?ρ=R?d?ll-2?d?rr+?d?ρρ??电阻的相对变化量为???d?RR=?d?ll-2?d?rr+?d?ρρ (3-2)??式中，?d?ll=ε为导体轴向相对变形，称为轴向应变，即单位长度上的变化量；?d?rr为导体径向相对变形，称为径向应变。当导体轴向伸长时，其径向必然缩小，它们之间的关系为???d?rr=-v?d?ll=-v?ε??式中，v为泊桑系数；?d?ρρ为导体电阻率相对变化，与导体所受的轴向正应力有关。???d?ρρ=λ?σ=λEε??式中，E为导线材料的弹性模量；λ为压阻系数，与材质有关。则式(3-2)可改写成???d?RR=ε+2v?ε+λEε=(1+2v+λE)ε??上式中，(1+2v)ε是由于电阻丝的几何尺寸变化而引起的电阻相对变化量；λE项是由于电阻丝材料导电率因材料变形而引起电阻的相对变化。通常定义应变片的灵敏度为??S=?d?R/Rε=(1+2v+λE)??2. 应变片的结构和种类应变片主要分为金属电阻应变片和半导体应变片两类。1) 金属电阻应变片常用的金属电阻应变片有丝式、箔式和薄膜式三种。前两种为粘接式应变片，如图3.7所示。它由绝缘的基片、覆盖层和具有高电阻系数的金属敏感栅及引出线4部分组成。图3.7 粘接式应变片金属丝式应变片使用最早，有纸基、胶基之分。由于金属丝式应变片蠕变较大，金属丝易脱胶，逐渐被金属箔式应变片所取代，但其价格便宜，多用于要求不高的应变、应力的大批量、一次性试验。图3.8 应变花金属箔式应变片的箔栅采用光刻、腐蚀等工艺制成，这种工艺适合于大量生产。其厚度一般为0.001～0.005?mm。由于薄而面积大，有利于散热，因此稳定性好，因此，目前大多使用金属箔式应变片。图3.8是用来测量两个方向、三个方向以至多个方向应变的应变片，常称应变花。随着光刻工艺的发展，不断有更新的图样或分层，或更为微小的结构问世，以适应不同行业的需要。金属薄膜式应变片是采用真空镀膜(如蒸发或沉积等)方式，将金属材料在基底材料上制成一层膜厚在0.1?μm以下的敏感电阻而构成的一种应变片。其优点是应变灵敏度系数高，允许电流密度大，易于实现工业化生产，是一种很有前途的新型应变片。2) 半导体应变片半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。所谓压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率随之发生变化的现象。 半导体应变片主要有体型、薄膜型和扩散型。体型是利用半导体材料的体电阻制成粘贴式应变片；薄膜型是利用真空沉积技术将半导体材料沉积在带有绝缘层的基底上而制成的；扩散型是在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成扩散电阻，作为测量传感元件。半导体应变片的结构和使用方法与金属应变片相同，即粘贴在弹性元件或被测物体上，随被测试件的变形器电阻发生相应变化。半导体应变片的优点是体积小，灵敏度高，灵敏度在100～175之间，较之金属应变片要大数十倍，频率响应范围宽。其缺点是应变灵敏度随温度变化较大，大应变下的非线性以及安装不方便等，因此其使用范围受到一定限制。3. 应变片的测量电路常用的测量电路是电桥电路，其电阻的相对变化转换为电压或电流的变化。可采用电桥的一个桥臂为一片金属应变片，其他桥臂为固定电阻的方法；也可以采用在电桥上用2片或4片金属应变片组成的桥路结构，或采用具有温度补偿功能的金属应变片，提高传感器的测量精度。关于电桥电路的输出特性详见第4章。4. 应用实例电阻应变式传感器，可以用于测力、扭矩、压力、位移、加速度等。这类传感器主要有两种应用方式: 一种是直接用于测定被测物体的应力或应变；另一种是将应变片贴于弹性元件上进行测量。 在生产实际中，为了对机械装置、桥梁、建筑物等结构件进行工作状态下的受力、变形等情况分析，提供实验数据或诊断信息，常采用第一种方式，即直接将应变片贴在结构件受力变形的位置，以测得其所受力、力矩、应变等参数。如图3.9所示，其中(a)图为水压机立柱压力测试；(b)图为桥梁构件应力测试。图3.9 构件应力测试电阻应变式传感器多采用第二种方式，即将应变片贴于弹性元件进行测量。常用的弹性元件有柱(筒)式、梁式、环式等，如图3.10所示。在工作时，弹性元件随被测量的变化而产生不同的应变，贴于弹性元件上的应变片也随之发生应变，并转换为电阻的变化。典型应用如图3.11所示。图3.10 弹性元件结构图3.11 应变式电阻传感器应用举例应变式加速度传感器的结构如图3.11(?a?)所示，由端部固定并带有惯性质量块m的悬臂梁及贴在梁根部的应变片、基座及外壳等组成。测量时，根据所测振动体加速度的方向，把传感器基座固定在振动体上。当被测点的加速度沿图中箭头所示方向时，振动加速度使质量块产生惯性力，向箭头相反的方向相对于基座运动，悬臂梁的自由端受质量块的惯性力F=ma的作用而产生弯曲变形，应变片电阻也发生相应的变化，产生输出信号，输出信号的大小与加速度成正比。图(?b?)是质量传感器： 质量引起金属盒的弹性变形，贴在盒上的应变片也随之变形，从而引起其电阻变化。图(?c?)是压力传感器： 被测外力通过螺纹作用在弹性圆筒上，圆筒变形，应变片电阻变化，接线座将信号引出，其电阻的变化与被测外力成正比。图(?d?)是位移传感器： 将应变片贴在悬臂梁（弹性元件）上，当被测物移动，测杆移动，弹簧伸长，使悬臂梁变形，从而引起应变片电阻变化。3.2.3 热电阻式传感器热电阻式传感器的工作原理基于热-电阻效应，即利用导电物体电阻率随温度变化而变化的特性。按材料的不同，分为金属丝热电阻传感器和热敏电阻传感器。1. 金属丝热电阻传感器金属丝热电阻传感器的传感元件采用不同材料的电阻丝，常用的材料有铂、铜、镍、铟、锰、铁等，它们都具有正的温度系数，即在一定温度范围内，其电阻值随温度的升高而增加。图3.12是几种金属热电阻传感器的结构。图3.12 金属丝热电阻传感器结构铂电阻适于测量较高的温度，其性能稳定，复现性好，在0～961.78℃范围内被规定为基准温度计。铂电阻的缺点是电阻温度系数较小，价格昂贵。目前我国规定工业用铂热电阻有?R??0=10?Ω和?R??0=100?Ω两种，它们的分度号分别为Pt?10和Pt?100，其中以Pt?100最为常用。在一些测量精度要求不高且温度较低的场合，多采用铜电阻进行测温。铜电阻物理和化学性能稳定，特别在-30～100℃范围内性能很好，热阻特性基本成线性关系，测量精度高，成本低。铜热电阻的缺点是易氧化，不适宜在腐蚀性介质或高温下工作。铜热电阻的两种分度号为Cu?50(?R??0=50?Ω)和Cu?100(?R??0=100?Ω). 图3.13 热敏电阻的结构及符号1-热敏探头； 2-引线； 3-壳体由于金属丝热电阻传感器的电阻丝将温度(热量)的变化转变成电阻的变化。因此它们必须接入信号转换调理电路中，将电阻的变化转换成电流或电压的变化，再进行后续测量。在工业上广泛应用的金属丝热电阻传感器适用于低温(-200～500℃)测量(测高温时常用热电偶传感器，详见3.8节). 2. 热敏电阻传感器 热敏电阻传感器的传感元件是热敏电阻。它由锰、镍、铜、钴、铁等金属氧化物粉料按一定配方压制成形，经1000～1500℃高温烧结而成，其引出线一般是银线。热敏电阻的结构和符号如图3.13所示，其结构形式如图3.14所示。图3.14 热敏电阻的结构形式根据热敏电阻温度特性的不同，可将热敏电阻分为以下三种类型: (1) 负温度系数热敏电阻(NTC)，其电阻值随温度升高而下降。(2) 正温度系数热敏电阻(PTC)，其电阻值当温度超过某一温度后随温度升高而增大。图3.15 NTC、PTC、CTR热敏电阻的温度特性(3) 突变型负温度系数热敏电阻(CTR)，其电阻值当温度超过某一温度后减少。这三种热敏电阻的温度特性曲线，如图3.15所示。热敏电阻是非线性元件，它的温度-电阻关系是指数关系，通过热敏电阻的电流及其两端的电压不服从欧姆定律。热敏电阻的电阻温度系数大、形小体轻、热惯性大、结构简单、价格经济，同时，热敏电阻对于特定的温度点的检测十分灵敏，因此热敏电阻可用做检测元件、电路保护元件等。例如，当热敏电阻中流过电流时就会发热，若超过急变的温度，电阻就变大，电流变小而发热量减小，用于恒温器上能保持一定的内部温度，装于干燥器上可起到温度开关的作用。此外，热敏电阻被广泛用作温度补偿元件、限流开关、 温度报警及定温加热器等。3.2.4 光敏电阻传感器光敏电阻传感器的工作原理是基于内光电效应或光导效应，即某些半导体材料受到光线照射时，吸收一部分能量，激发出电子-空穴对，增大了导电性能，电阻降低；光照停止，自由电子与空穴逐渐复合，又恢复原电阻值。图3.16(a)为金属封装的硫化镉光敏电阻的结构图。在玻璃底板上均匀地涂上一层薄薄的半导体物质，称为光导层。半导体的两端装有金属电极，金属电极与引出线端相连接，光敏电阻通过引出线端接入电路。为了提高灵敏度，光敏电阻的电极一般采用梳状图案，如图3.16(b)所示。图3.16(c)为光敏电阻的接线图。 图3.16 热敏电阻的连接方法光敏电阻的主要参数有暗电阻、暗电流、亮电阻、亮电流、光电流等。光敏电阻不受光照射时的阻值为暗电阻，此时流过的电流为暗电流；光敏电阻在受到光照射时的阻值为亮电