电气维修方法论第十九篇(电气元件的功能用途)

为缩小故障查找的范围，电气元件需要从功能用途的角度进行分类并掌握其本质特征和规律，有利于判断在线电气元件是否正常工作外因。电气元件功能用途包含电气功能和使用效能、工作条件和适用范围等因素。

通电在线状态下判断电气元件的好坏，用专业仪器检测其端口伏安特性，与相同正常电路或技术资料参数作对比，结合其功能用途推测其是否正常工作。

电气功能和使用效能

电气元件种类繁多、功能用途各异。电气元件主要用途是根据电路需要通过组合连接构建闭合电路实现需要的电气功能。在其它辅助电气元件配合下，核心电气元件才能在适用范围内稳定可靠地实现电路主要功能。在设计生产时根据电路用途选择满足功能的电气元件，在使用维护时根据电气元件的输入输出物理量判断其是否正常工作。描述电气元件功能的主要参数有额定电压、电流、功率、温度、转速、频率等。

电气元件能量变换功能的主要用途是电磁能的生产、存储、传输、分配和使用，还用于和其它能量(如机械能、热能、光能和化学能)相互转换，信号采样和输出控制。对电信号变换、计算、比较、转换等功能的主要用途是信号的传输、分配、处理和保存，还用于人机交互、检测保护和无线传输等。

工作条件和适用范围

电气元件在外因、内因和人为因素都正常时才能实现其功能。通常外因有：需要由外界电源提供额定电压或电流(可用于控制其起停)，其它元件提供需要的偏置条件，正确的输入信号、控制信号、地址信号和时钟信号，是否在适用范围内等;内因是电气元件自身完好;人为因素是人的正常干涉行为。

外部条件在额定范围内电气元件才能保证长期稳定的工作，额定条件通常有电源电压或电流、输入输出信号电压或电流、输出功率、工作频率、承受温差、保护电路保护范围。针对不同电气元件的不同参数，其额定值误差范围大小不一。

(一)基础功能元件类

具有基本电气功能的电气元件称为基础元件，包括电阻、电容、电感、晶体二极管、晶体三极管、场效应管、恒压源和恒流源，也是所有形式电路的基础。基础元件本质特征和规律是只具有单一电气功能，根据不同用途，既能作核心元件，也能作辅助元件。

电阻的功能用途

电阻按结构分为固定电阻和可调电阻;按类型分为线绕电阻、薄膜电阻(碳膜电阻、金属膜电阻、化学沉积膜电阻、玻璃釉膜电阻)、保险电阻、敏感电阻等。

电阻具有限制电流和产生热能的基本功能。利用电阻能够降低电压或分配电流的特征和规律制做出偏置电阻，具有为其它电路提供偏置电压的功能，作为辅助元件广泛应用于各类模拟电路中;利用可调电阻能够线性分配电压的特征和规律制做出电压调节器，具有为其它电路提供连续可调电压的功能，作为输入元件广泛应用于各类控制电路中;利用大功率电阻将电能转换为热能的特征和规律制做出电热元件(电热片、电热丝等)，具有制热功能，作为核心元件广泛应用于各类加热电路中;利用电阻限制通过其电流的特征和规律制作出限流电阻，具有避免因电流过大冲击重要元件的功能，作为核心元件广泛应用于各类保护电路中;利用微阻值精密电阻两端电压测算通过电流的特征和规律制作出取样电阻，具有精确反馈电流值的功能，作为保护元件广泛应用于各类电流检测和保护电路中;利用特殊电阻阻值随外界环境(温度、亮度、压力、湿度和特殊气体等)而变化的特征和规律制做出敏感电阻(温敏电阻、光敏电阻、压敏电阻、湿敏电阻和气敏电阻等)，具有检测外部环境变化的功能，作为传感元件广泛应用于各类采样输入电路中。

电阻属于无源元件，只要两端存在电位差就有电流通过电阻。电阻主要性能参数是阻值和额定功率，针对不同用途电阻阻值从mΩ到MΩ、额定功率从mW到kW的范围内广泛分布。如果通过电流超过其额定功率容易烧毁电阻，两端电压过高容易击穿电阻。在电路通电状态下，通过测量电阻两端电压差和通过电流值是否异常判断其是否正常工作。

电容的功能用途

电容按结构分为固定电容器、可变电容器和微调电容器;按极性分为有极性电容器(如电解电容)和无极性电容器;按电解质分为有机介质电容、无机介质电容、电解电容和空气介质电容器;按介质或极板材质分为铝电解电容、钽电解电容、薄膜电容、瓷介电容、独石电容、纸质电容、陶瓷电容、玻璃釉电容、云母和聚苯乙烯介质电容。

电容具有存储电场能和产生电压惯性的基本功能。利用电容能够保存电场能的特征和规律制做出储能电容，具有类似电池为其它电路提供电能的功能，作为核心元件广泛应用于各类储能电路中;利用电容保持电压惯性的频率特征和规律(通交流、阻直流)制做出滤波电容，具有过滤掉或筛选出电信号中部分频率段的功能(如高通和高阻、低通和低阻、带通和带阻等)，作为核心元件广泛应用于各类耦合、隔离、旁路和滤波等电路中。

电容属于无源元件，只要两端存在交变电压就有电流通过电容。电容的主要性能参数是电容量和额定耐压值，针对不同用途电容值从uF到F、耐压值从V到kV的范围内广泛分布。如果端电压超过额定耐压值容易击穿电容。在电路通电状态下，通过测量电容两端的交流电压差是否异常判断其是否正常工作。

电感的功能用途

电感按结构分为固定电感、可变电感和微调电感;按绕线结构分为单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈;按导磁体材质分为空芯线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈;按工作用途分为电磁铁线圈、变压器线圈、天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转线圈。

电感具有存储磁场能和产生电流惯性的基本功能。利用电感能够保存磁场能的特征和规律制做出储能线圈，具有类似永磁体的功能，作为核心元件广泛应用于各类机电部件中;利用电感保持电流惯性的频率特征和规律(通直流、阻交流)制做出电感线圈或变压器，具有过滤掉或筛选出电信号中部分频率段的功能(如高通和高阻、低通和低阻、带通和带阻等)，作为核心元件广泛应用于各类耦合、隔离、旁路和滤波等电路中。

电感属于无源元件，只要有电流通过在两端就会产生感应电压。电感的主要性能参数是电感量和额定电流，针对不同用途电感值从uH到H、额定电流从mA到A的范围内广泛分布。如果超过额定电流值容易烧毁电感。在电路通电状态下，通过测量电感两端的电压差和通过电流值是否异常判断其是否正常工作。

恒压源的功能用途

常用恒压源有化学电池、直流发电机、开关电压源部件等。

恒压源具有在额定功率范围内能够输出恒定直流电压的功能。利用恒压源输出恒定电压的特征和规律制做出恒压电源，具有为不同电路提供电压恒定、电流随负载而变的功能，作为供能元件广泛应用于各类电路中。

恒压源提供电能，主要性能参数是输出电压和额定功率，针对不同用途输出电压从V到kV、额定功率从W到kW的范围内广泛分布。如果输出电流超过额定值容易烧毁恒压源。通过测量恒压源输出端电压和输出电流是否异常判断其是否正常工作。

恒流源的功能用途

常用恒流源有光伏电池、开关电流源部件等。

恒流源具有在额定功率范围内能够输出恒定直流电流的功能。利用恒流源输出恒定电流的特征和规律制做出恒流电源，具有为不同电路提供电流恒定、电压随负载而变的功能，作为供能元件广泛应用于各类电路中。

恒流源提供电能，主要性能参数是输出电流和额定功率，针对不同用途输出电压从mA到kA、额定功率从mW到kW的范围内广泛分布。如果输出电压超过额定值容易烧毁恒流源。通过测量恒流源输出电流和端电压是否异常判断其是否正常工作。

恒压源串联电阻可转换为恒流源，恒流源并联电阻可转换为恒压源。

二极管的功能用途

二极管分为整流二极管、稳压二极管、开关二极管、变容二极管、发光二极管等。

二极管具有单向导通的基本功能。利用单向导通的特征和规律制做出整流二极管，具有将交流电转换为直流电的功能，作为核心元件广泛应用于各类整流电路中;利用二极管反向击穿后通过电流变化时其两端的电压保持稳定的特征和规律制做出稳压二极管，具有稳定直流电压的功能，作为核心元件广泛应用于各类稳压电路中;利用二极管PN结电容随反向偏压变化而改变的特征和规律制作出变容二极管，具有可调电容的功能，作为核心元件广泛应用于高频调谐电路中;利用电致发光的特征和规律制作出发光二极管，具有指示照明的功能，作为核心元件广泛应用于信息输出或照明电路中。

二极管属于无源元件，只要两端电压满足要求就能实现单向导通。二极管的主要性能参数是额定电流和反向耐压值，如果超过额定电流或反向耐压值容易烧毁二极管。在电路通电状态下，通过测量二极管两端的电压差是否异常判断其是否正常工作。

三极管的功能用途

三极管按用途分为功率三极管、开关三极管、光敏三极管、阻尼三极管等。

三极管具有用基极电流控制集电极电流大小的基本功能。利用三极管能够电流放大的特征和规律制做出放大管，具有放大电信号的功能，作为核心元件广泛应用于各类放大电路中;利用三极管截止和饱和的特征和规律制做出开关管，具有电信号关断和导通的功能，作为核心元件广泛应用于各类开关电路中;利用三极管输入和输出信号相位相反的特征和规律制做出反相管，具有改变电信号相位的功能，作为核心元件广泛应用于各类反相或震荡电路中。

三极管属于有源元件，三个端口之间要保持对应的电位差才能实现不同的功能。三极管的主要性能参数是放大系数、额定电流值和反向耐压值。如果超过额定电流值和反向耐压值容易烧毁三极管。在电路通电状态下，通过测量三极管三端电压差是否异常判断其是否正常工作。

场效应管的功能用途

场效应管按用途分为功率场效应极管、开关场效应极管等。

场效应管具有用栅极电压控制漏极电流大小的基本功能。利用场效应管能够电压放大的特征和规律制做出放大管，具有放大电信号的功能，作为核心元件广泛应用于各类放大电路中;利用场效应管截止和饱和的特征和规律制做出开关管，具有电信号关断和导通的功能，作为核心元件广泛应用于各类开关电路中;利用场效应管输入和输出信号相位相反的特征和规律制做出反相管，具有改变电信号相位的功能，作为核心元件广泛应用于各类反相或震荡电路中。

场效应管属于有源元件，三个端口之间要保持对应的电位差才能实现不同的功能。场效应管的主要性能参数是额定电流值和反向耐压值。如果超过额定电流值和反向耐压值容易烧毁场效应管。在电路通电状态下，通过测量场效应管三端电压差是否异常判断其是否正常工作。

(二)能量转换元件类

发电元件的功能用途

发电元件按工作原理分为机械发电、化学发电、热能发电和光能发电等;按电能输出形式分为直流发电和交流发电;按电源形式分为恒压源和恒流源。

发电元件具有将其它能源转换为电能的基本功能。利用机械能转换电能的特征和规律制做出机械发电机，具有提供交流或直流电压的功能，作为电源广泛应用于发电电路中;利用热能转换电能的特征和规律制做出温差发电机，具有提供稳定直流电压的功能，作为恒压源广泛应用于发电电路中;利用化学能转换电能的特征和规律制做出化学电池，具有提供稳定直流电压的功能，作为恒压源广泛应用于各用电电路中;利用光能转换电能的特征和规律制做出光伏电池，具有提供稳定直流电流的功能，作为恒流源广泛应用于各用电电路中。

发电元件属于供能元件，需要其它能源具备时才能工作。发电元件的主要参数是输出功率、额定电压、额定电流和转换效率，通常输出功率越大，发电元件功率越大。在电路通电状态下，通过测量通发电元件输出端的电压和电流值是否异常判断其是否正常工作。

电能传输和分配元件的功能用途

电能传输和分配元件的功能是将电能安全和高效传输或分配到需要的空间位置，通常通过导线进行线路连接。

变压器：变压器由铁芯和多个绕在绝缘骨架上的铜线圈线构成，用内阻很大的铁磁性材料制作铁芯增强线圈的电感量，线圈中间用绝缘材料分隔为输入线圈和输出线圈。根据能量守恒原理，在传输功率和导线截面相同的情况下，电压等级越高，电流越小，导线电阻损耗越低，电能传输距离越远，但安全风险越高，否则反之。

变压器按类型分为升压变压器和降压变压器，按相数分为单相变压器和三相变压器，按散热方式分为干式变压器和油浸式变压器，按用途分为电力变压器、仪表变压器、试验变压器、特种变压器和自耦变电器等。

变压器具有从输入绕组向输出线圈传输电能的基本功能。利用提升电压变换能减少线路损耗的特性和规律制作出升压变压器，具有远距离传输电能的功能，作为升压元件广泛应用于各类电能传输电路中;利用降压能变换能获得大电流的特征和规律制作出升压变压器，具有大电流驱动功能，作为电源元件广泛应用于各类用电电路中;利用交流电信号才能产生电磁感应的特征和规律制作出耦合变压器，具有通交流隔直流信号的功能，广泛应用于各类信号耦合电路中;利用输入线圈和输出线圈绝缘隔离的特征和规律制作出隔离变压器，具有隔离多个电路电气关联的功能，广泛应用于各类隔离电路中;利用输入输出阻抗比是输入输出线圈匝数比平方的特征和规律制作出阻抗匹配器，具有提高信号输出效率的功能，广泛应用于各类信号传输匹配电路中。

变压器属于无源元件，只要输入端交流电压和电流满足要求就能实现变压功能。变压器的主要性能参数是输入输出额定电压、额定功率和输入输出线圈匝数比。如果超过额定电压或额定功率容易烧毁变压器。

当变压器分离断电时，用万用表电阻档分别测量输入和输出线圈电阻是否正常(如果阻值无穷大证明线圈已开路)，再测量所有线圈之间、线圈和铁芯之间绝缘阻值是否达到耐压要求，判断其好坏。当变压器在线通电时，用万用表电压档和电流档测量其输入输出电压和电流是否达到额定值判断其是否正常工作。

断路器：断路器按极数分为单极、二极、三极和四极等，按安装方式分为插入式、固定式和抽屉式等，按灭弧介质分为空气断路器(空气开关)、真空断路器、油断路器、SF6断路器、磁吹断路器等。

利用分断灭弧能力强、过载响应速度快的特征和规律制做出断路器，具有在正常状态时手动通断电路和异常状态时规定时间内自动分断电路的开关电路功能，作为手动分断元件广泛应用于各类电路通断、电能分配和用电电路中。

断路器属于无源元件，只要输入端电压和电流满足要求就能实现分断功能。断路器的主要性能参数是额定电流和额定电压。如果超过额定电流容易烧毁断路器。当断路器分离断电时，用万用表电阻档分别测量输入端和输出端之间阻值是否正常(正常阻值很低)判断其好坏。当断路器在线通电时，用万用表电压档测量输出端电压是否达到额定值判断其是否正常工作。

接触器：接触器分为直流接触器和交流接触器，专门用于控制电信号的小型接触器称为继电器。

利用间接控制通断、分断灭弧能力强的特征和规律制做出接触器，具有通过控制电磁铁吸合电气触头、间接实现控制电路通断的功能，作为间接分断元件广泛应用于各类分配电能、自动控制和用电电路中。

接触器属于有源元件，只有输入端和控制端电压和电流都满足要求才能实现分断功能。接触器的主要性能参数是额定电压、通断电流和线圈电压。如果超过额定电流容易烧毁接触器。

当接触器分离断电时，用万用表电阻档测量吸合线圈阻值是否在正常范围内，手动压合后分断触点间阻值是否正常(正常阻值很低)判断其好坏。当接触器在线通电时，用万用表电压档测量吸合线圈端电压是否正常，再观察动触点是否吸合断开判断其是否正常工作。

用电元件的功能用途

将电能转换为其它能源的电气元件。

电机元件：常用电机元件有直线电动机、旋转电动机、往复电机和摆动电机等。利用铁芯线圈能极大增强磁场间同极相斥、异极相吸作用力的特征和规律制作出电机，具有将电能转换为直线、旋转、震动和摆动等机械运动的功能，作为机械动力元件广泛应用于各类驱动电路中。机械元件的主要性能参数是速度和作用力，速度和作用力过大容易损坏机械元件。因为机械运动比较直观，所以在电路通电状态下用眼睛观察直接判断电机是否正常工作。

电声元件：常用发声元件有扬声器、电铃和蜂鸣器等。利用交流电流驱动震动零件产生空气震动的特征和规律制作出电声元件，具有将电能转换为声能的功能，作为发声元件广泛应用于等各类人机交互电路中。发声元件的主要性能参数是声压和频率，声压和频率过大容易损坏发声元件。因为声能比较直观，所以在电路通电状态下用耳朵聆听直接判断扬声器是否正常工作。

电热元件：常用电热元件有电热丝、电阻、PTC电热元件、电热膜等。利用电子撞击下原子震动加剧的特征和规律制作出电热元件，具有将电能转换为热能的功能，作为制热元件广泛应用于等各类发热电路中。发热元件的主要性能参数是温度和功率，温度和功率过大容易损坏发热元件。因为热能比较直观，所以在电路通电状态下用皮肤直接感知发热元件是否正常工作。

电光元件：常用发光元件有白炽灯、荧光灯、发光LED等。利用电子撞击时原子能级跃迁辐射出光子的特征和规律制作出电光元件，具有将电能转换为光能的功能，作为发光元件广泛应用于等各类照明电路中。发光元件的主要性能参数是亮度和功率，亮度和功率过大容易损坏发光元件。因为光能比较直观，所以在电路通电状态下用眼睛直接观察电灯是否正常工作。

电化元件：常用化学元件有充电电池(镍镉电池、镍氢电池和锂电池)等。利用电场作用下正负离子分离后形成电位差的特征和规律制作出电化元件，具有将电能转换为化学能的功能，作为电池广泛应用于等各类储能电路中。化学元件的功能是。充电电池主要性能参数是充电电压和容量，充电电压过高容易损坏充电电池。在电路通电状态下，通常用万用表电压档测量电化元件两端电压变化判断其是否正常工作。

(三)信号处理元件类

晶体振荡器的功能用途

按材质分为石英晶振和陶瓷晶振，按工作性质分为有源晶振和无源晶振。利用能够产生高精度和高稳定度交流电信号的特征和规律制作出晶体振荡器，具有提供基准信号的功能，作为时钟元件广泛应用于各类数字电路或震荡电路中。晶体振荡器主要性能参数是振荡频率和有源晶振电源电压。在电路通电状态下，通常用万用表频率档测量频率判断晶体振荡器是否正常工作。

放大元件的功能用途

常用放大元件有三极管、场效应管和运算放大器等。利用小电流和电压改变半导体PN结厚度进而影响其导电性能的特征和规律制作出放大元件，具有放大、导通或关断电信号的功能，作为核心元件广泛应用于各类电信号功率放大、导通和关断等电路中。放大元件属于有源元件，要为其提供工作电源才能正常工作。放大元件类主要性能参数是放大倍数和导通电流。在电路通电状态下，通常用万用表二极管档结合三极管档测量三极管或场效应管是否正常工作。

移相元件的功能用途

常用移相元件有电容和电感。利用电容和电感的阻抗和电信号的频率成反比、电容使电压相位滞后于电流和电感使电压相位滞后于电流的特征和规律制作出移相元件，具有改变电信号电压和电流之间相位的功能，作为调相元件广泛应用于各类低通、高通、带通和带阻滤波器等电路中。移相元件属于无源元件。移相元件类主要性能参数是电容值和电感量。在电路通电状态下，通常用万用表电容档和电感档测量电容或电感是否正常工作。

整流元件的功能用途

常用整流元件有二极管。利用二极管单向导通的特征和规律制作出整流元件，具有将交流电整流为直流电的功能，作为核心元件广泛应用于各类整流或改变信号波形等电路中。整流元件属于无源元件。整流元件类主要性能参数是导通电流和反向耐压。在电路通电状态下，通常用万用表二极管档测量二极管是否正常工作。

模拟信号处理元件的功能用途

通常模拟信号处理元件主要是运算放大器，运算放大器属于封装尺寸较小集成电路，在电路中作为独立元件使用。利用具有“虚短(同向输入端和反向输入端电位相近)”和“虚断(输入端输入电流很小)”以及对输入信号无限放大的特征和规律制作出运算放大器，具有能进行模拟信号放大、比较等的功能，作为放大器或比较器广泛应用于各类模拟信号处理电路中。运算放大器属于有源元件，要为其提供工作电源才能正常工作。运算放大器主要性能参数是输入输出阻抗和电压增益。

在电路通电状态下，通常采用替换法或专用测试仪判断运算放大器是否正常工作。先分辨运算放大器在电路中是作为放大器还是比较器。通常有闭环负反馈(反馈电阻Rf较小)为放大器，没有闭环负反馈(反馈电阻Rf很大)为比较器。

运算放大器为放大器正常工作时，同向输入端和反向输入端电位相近，电位差低于0.2V。如果大于0.5V放大器没有正常工作。

运算放大器为比较器正常工作时，如果同向输入端电位高于反向输入端，那么输出端电位接近正工作电压;如果同向输入端电位低于反向输入端，那么输出端电位接近0V(单电源)或负工作电压(双电源)。否则比较器没有正常工作。

数字信号处理元件的功能用途

常用的数字信号处理元件有74和54系列数字集成电路。利用放大元件饱和截止状态代替逻辑运算中0和1、进而实现与、或、非门等基本逻辑运算的特征和规律制作出数字信号处理元件，具有用门电路和触发器结合实现各类逻辑运算的功能，作为门电路广泛应用于各类组合逻辑和时序逻辑等电路中。数字信号处理元件属于有源元件，要为其提供工作电源才能正常工作。数字信号处理元件主要性能参数是工作电压和响应速度。在电路通电状态下，通常采用替换法或专用测试仪判断数字集成电路是否正常工作。

模数转换元件的功能用途

常用模数转换元件分成间接双积分型、直接并联比较型和逐次逼近型，数模转换器DAC分为电阻型和电容型。利用数字信号按位数开关倍数递减电阻网络电阻获得模拟信号和对模拟信号按时间片分割量化后获得数字信号的特征和规律制作出模数转换元件，具有将模拟和数字信号相互转换(模数A/D转换和数模D/A)的功能，作为信号转换元件广泛应用于各类模拟、数字信号混合等电路中。模数转换元件属于有源元件，要为其提供工作电源才能正常工作。模数转换元件主要性能参数是转换精度和速度。在电路通电状态下，通常采用替换法或专用测试仪判断模数转换元件是否正常工作。

(四)传感器元件类

传感器按用途通常分为压电元件、力敏元件、温敏元件、光敏元件、气敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等，属于能弥补人自身感知器官不足的检测元件，常用于采集各种物理信号(电、力、热、光、磁和声等)、化学信号和生物信号(基于酶、抗体、和激素等)并转换为电信号，是传感器电路的源头，让电路具有触觉、嗅觉和听觉等功能，目前正朝着微型化、多功能化、数字智能化、系统网络化方向发展。

传感器频率响应范围决定不失真测量范围，通常传感器要在30%～70%量程内保证一定测量精度，线性范围越宽量程越大。按照被测对象和测量要求选择传感器类型、量程、灵敏度、准确度、体积、接触方式和信息输出方式。通常采用替换法或专用测试仪判断传感器是否正常工作。

压敏传感器的功能用途

分为电阻应变式传感器和压阻式传感器。电阻应变式传感器中的电阻应变片具有在外力作用下产生机械形变的应变效应，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片有金属和半导体两类，金属应变片分为丝式、箔式、薄膜式，灵敏度低。半导体应变片灵敏度高、横向效应小。压阻式传感器是根据半导体压阻效应，用半导体材料的扩散电阻在基片内接成电桥形式，基片受到外力作用而产生应变时，电桥各扩散电阻值发生变化产生不平衡输出，基片材料主要为硅片或锗片。压敏传感器具有将外界压力转换为电信号的功能，广泛应用于各类机械压力检测电路中。

位移传感器的功能用途

位移传感器属于金属感应的线性器件，按工作原理分为电感式位移传感器、电容式位移传感器、光电式位移传感器、超声波式位移传感器、霍尔式位移传感器等。按被测量变换形式分为模拟式和数字式两种，模拟式结构包括电位器式位移传感器、 电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等，数字式位移传感器输出数字信号。位移传感器具有将空间相对位移转换为电信号的功能，广泛应用于各类速度测量电路中。

霍尔传感器的功能用途

霍尔传感器分为线性型和开关型，线性型由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，输出模拟信息;开关型由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，输出数字信息。霍尔传感器具有利用霍尔电压随磁场强度而变化特征和规律将磁场强度转换为电信号的功能，广泛应用于各类磁场强度检测电路中。

温度传感器的功能用途

温度传感器分为热电阻和热电偶。热电阻材料有铂、铜、镍等，分为PTC热电阻传感器(此类传感器为正温度系数传感器，阻值随温度升高而增大)和NTC热电阻传感器(此类传感器为负温度系数传感器，阻值随温度升高而减小)，具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、精度高和温度范围宽等特点。热电偶分为铂铑热电偶、镍铬热电偶、镍铜热电偶、康铜热电偶等。温度传感器具有利用电阻值随温度而变化特征和规律将外界温度转换为电信号的功能，广泛应用于各类温度检测电路中。

光敏传感器的功能用途

光敏传感器种类繁多，分为光电管、光敏电阻、光敏三极管、红外线传感器、紫外线传感器、色彩传感器等。光敏传感器具有利用敏感光波照射下改变半导体导电性能特征和规律将光信号转换为电信号的功能，广泛应用于各类光强检测电路中。

图像传感器的功能用途

通常以像素数量作为分辨率来衡量图像的清晰和细腻度。常用图像传感器有CCD和CMOS，前者分辨率高于后者。图像传感器具有利用感光二极管阵列对入射光线进行光电转换、将整幅图像转换为大量像素数据组成数字阵列的功能，广泛应用于各类图像检测和对比等电路中。

激光传感器的功能用途

激光传感器由激光器、激光检测器和测量电路组成，工作时先由激光器对准目标发射激光脉冲，被目标反射返回到光学系统成像后雪崩光电二极管将返回弱光信号转化为电信号。激光传感器具有利用亮度高、颜色纯、方向直、距离远、相干性好和抗光电干扰能力强特征和规律能高精度、非接触测量的功能，广泛应用于长度、距离、振动、速度、方位等非电测量电路中。

超声波传感器的功能用途

超声波传感器分为电致伸缩的压电晶体(锆钛酸铅(PZT)和磁致伸缩的镍铁铝合金两类，压电晶体既能产生超声波(发送器)又能接受检测超声波(接收器)。超声波传感器具有利用超声波为媒介扑捉发射和接收时间差能准确、非接触、防腐蚀和低成本检测到目标物距离的功能，广泛应用于距离、遥控、防盗、液位和物位等非电测量电路中。

雷达传感器的功能用途

雷达传感器按辐射源种类分为有源雷达和无源雷达，按照波形分为脉冲雷达和连续波雷达，按工作波长分为分米波雷达、厘米波雷达和毫米波雷达等，按扫描方式分为机械扫描雷达和电扫描雷达。雷达传感器具有利用天线发射高频微波再用微平面天线接受返回高频微波，获得物体距离、方向和运动速度信息的功能，具有体积小、灵敏度高、质量轻和性能稳定等优点，广泛应用于智能交通、安防、体育运动、智能家居等测量电路中。

化学传感器的功能用途

化学传感器分为酸浓度传感器、碱浓度传感器和盐浓度传感器。酸、碱、盐浓度传感器具有利用在一定范围内酸碱溶液浓度与其电导率成比例工作原理来确定酸、碱、盐浓度的功能，广泛应用于化工、医疗等检测电路中。

(五)人机交互元件类

音频提示元件的功能用途

音频提示元件属于信息输出元件，如蜂鸣器、扬声器等。蜂鸣器只能发出抽象数字音频信息，扬声器能发出模拟语音信息。利用电致发音的特征和规律制作出音频提示元件，具有用声信号向人耳传递信息的功能，作为音频信息发布元件应用于人机交互电路中。

视频显示元件的功能用途

视频显示元件属于信息输出元件，如指示灯、数码管和显示屏等。指示灯和数码管只能显示数字图形信息，显示屏能显示模拟图像信息。利用电致发光的特征和规律制作出视频显示元件，具有用光信号向人眼传递信息的功能，作为视频信息发布元件应用于人机交互电路中。

命令元件的功能用途

命令元件属于信息输入元件，如按钮、摇柄、滑杆、旋钮、键盘、触摸屏等。按钮和摇柄只能输入独立数字命令。滑杆和旋钮能输入连续模拟命令。键盘能构成输入矩阵，可输入组合命令。触摸屏能设置成多种矩阵，可输入多种组合命令。利用可调电阻、可调电容、可调电感、变容二极管或拾音器等参数可调的电气元件将输入命令转换为电信号的特征和规律制作出命令元件，具有将各种命令转换为电信号的功能，作为信息输入元件应用于人机交互电路中。

(六)无线传输元件类

天线的功能用途

天线按工作性质可分为发射天线和接收天线，按用途可分为通信天线、广播电视天线、雷达天线等，按方向性可分为全向天线和定向天线等，按工作波长可分为长波天线、中波天线、短波天线、微波天线等，按结构形式和工作原理可分为线天线和面天线等。天线、发射机和接收机都是无线电设备重要组成部分。因为发射或接收基本相同，所以同一天线既能作发射天线，也能作接收天线。利用将高频电流变换为电磁波或者相反变换的特征和规律制作出天线，具有提高发射机或接收机传播无线电波效率的功能，作为无线传输元件广泛用于无线通信、广播电视、雷达导航、电子对抗、遥感测量和无线充电等电路中。天线主要物理参数是方向性系数、增益、输入阻抗、辐射效率、极化和频宽等。

(七)保护元件类

保护元件具有保护电路的重要核心或高价值电气元件免受损坏的基本功能。按保护方式分为直接保护和间接保护，直接保护将检测和执行整合，响应快、保护类型少。间接保护将检测和执行分开，响应慢、保护类型多。分为使用后只能报废和可重复使用两类。

保险元件的功能用途

保险元件由普通电阻串联低熔点金属密封后组成，分为一次式和可复式，通常与被保护对象串联使用。在一定时间内通过电流持续超过其额定电流数倍时保险元件熔断，其响应时间快、分断能力强。利用低熔点金属过热后熔化断开的特征和规律制作出保险元件，具有过流熔断直接保护重要元件免受过流冲击的功能，作为保护元件广泛应用于各种大功率电路的主回路中。保险元件的主要物理参数是额定电流、分断电流和额定电压等。

压敏元件的功能用途

压敏元件属于一次式直接保护元件，通常与被保护对象并联使用，响应时间快(纳秒级)。压敏元件按结构分为结型压敏电阻器、体型压敏电阻器、单颗粒层压敏电阻器和薄膜度压敏电阻器等，按材料分为氧化锌压敏电阻器、碳化硅压敏电阻器、金属氧化物压敏电阻器、锗(硅)压敏电阻器、钛酸钡压敏电阻器等，按伏安特性分为对称型压敏电阻器(无极性)和非对称型压敏电阻器(有极性)。利用浪涌电流出现时呈非线性导电特征和规律制作出压敏元件，具有通过快速降低其阻值钳住两端电压、保护重要元件免受过压冲击的功能，作为保护元件广泛应用于过压保护、防雷、吸收尖峰脉冲、抑制浪涌电流、限幅、高压灭弧等电路中。压敏元件的主要物理参数是限制电压、通流容量、额定功率等。

(八)连接固定元件类

基底衬板的功能用途

常用基底衬板有铁板和绝缘板等。其基本功能是安装固定电气元件，电气元件端口之间采用导线进行连接。电气元件要先安装固定在基底衬板上，再用导线连接各电气元件端口(通常采用机械压接)。因为采用手工制作，所以成本高、体积大和精度低，适用于小批量生产的大功率电路。

PCB板的功能用途

基本特征是将基底衬板和导线整合，既可以固定电气元件，还能进行电气连接。PCB板分为单层板、双层板和多层板。单面板中电源线、公共线和信号线都在同一层中，电气元件分布密度低，适用于比较简单电路。双层板中电源线、公共线和信号线合理分布在顶层和底层，相互间用过孔连接，电气元件分布密度较高，适用于复杂电路。多层板中电源线、公共线和信号线合理分布在不同层中，相互间用过孔连接，电气元件分布密度高，适用于特别复杂电路。PCB板上电气元件采用热熔锡焊进行固定连接。因为采用批量化生产，所以成本低、体积小和精度高，适用于大批量生产的小功率电路。

为了掌握电路板包含的线路分布信息，需要从电路板关键元件入手，根据其端口连接线路走向，逆向推导出电路的接线图。为了提高推导效率，先扫描和照相获得电路板的元件分布图，再拆除所有元件后获得每层(多层板需要逐层解剖)的清晰数字图片，多张数字图片重叠进行异或运算后(反面图片先镜像处理)获得电路的PCB图。在PCB图上用不同颜色矢量线条对不同线路用进行覆盖，再把电气元件更换为相应元件符号并编号，最后将矢量线条连接到元件符号各端口，就获得电路工作原理图。

通常PCB板上敷铜线条越宽通过电流越大。常用敷铜线条用途有电源线路、公共线路、接地线路、信号线路和总线线路等。电源线路和工作电源的正负电压端直接相连，向电路板分配电流，电路板有一条或多条电源线路，其线条较宽或面积较大，连接多个电气元件的端口，通常和有源元件电源端口直接相连;公共线路和工作电源的公共端直接相连，从电路板汇集电流，通常电路板只有一条公共线路，其线条较宽或面积较大，连接多个电气元件的端口，通常和有源元件公共端口直接相连;接地线路通常和市电地线直接相连，通常也直接相连电气设备外壳，用于保护用户用电安全;信号线路连接多个电气元件的端口，用于传输或分配数据、地址和控制等信息，电路板有多条信号线路，其线条较窄，高频信号线路通常用公共线路作屏蔽包裹。总线线路连接多个具有总线端口的电气元件，用于传输或分配多路同类信息，由多根并行排布的线条组成，其线条较窄。

接插件的功能用途

接插件通过机械压力接触产生电气连接，其配合接口具有可分离性，可以增加电路设计灵活性、提高生产效率、方便更换零件。其基本特征是连接和固定各类电气元件，将分布在不同空间位置电气元件有机连接形成闭合电路，适用于需要经常拆装电气元件的电路板中。

接插件分为插件和连接件。插件包括配套插头和插座，插头和插座针对不同设备、电路或电气元件，封装形式和可靠等级不同。连接件分为单芯、多芯导线、屏蔽线和排线等。插座、插头和连接线必须紧密连接，保证连接可靠性。主要物理参数有：电气性能包括接触电阻、绝缘电阻、耐压强度、特性阻抗和屏蔽效果;机械性能就是插拔力;环境性能包括耐温、耐湿、耐盐雾、抗振动和冲击等。接插件要在额定电流和频率范围内才能正常工作，否则使其处于不能正常工作的异态。通常用万用表电阻档判断元件接插件好坏。

接插件由连接器、插头、插座、连接电缆组成，用于连接或延长电路。广泛应用于信号连接、高速信号连接、电源连接、高压电源连接、光纤连接、车用连接、航空连接等。按其形状体积分为圆形连接器、D型连接器、条形连接器和矩形连接器等。按其结构强度分为螺纹连接器、卡锁连接器、推拉式连接器和直插式连接器等。

元件接插件是电路板上接线或安装电气元件的接插件，分为通用接插件和PCB元件插座。通用接插件用于连接不同的电路板。PCB元件插座固定在PCB板上，将电气元件的安装固定和电气连接整合，方便多端口电气元件(如CPU、内存、显卡等元件插座)的固定、拆装和测量。

(九)电气元件等级类

电气元件根据稳定性和耐用性要求分为民用级、工业级和军工级。民用级电气元件和工业级电气元件在封装和标识上没有区别，军工级电气元件的封装和标识有别于民用级和工业级电气元件。

民用级电气元件

主要应用于民用电气产品中，易购实用，价格便宜，对参数指标、精密度要求低。民用级电气元件的工作温度范围是0℃~+70℃。

工业级电气元件

主要应用于工业用电气产品中，稳定耐用，价格中等，其参数指标、精密度高于民用级电气元件。工业级电气元件的工作温度范围是-40℃~+85℃。

军工级电气元件

主要应用于军工用电气产品和军事装备中，技术最先进，稳定要求极高，价格昂贵，采购难度大，其参数指标、精密度高于民用级和工业级电气元件。军工级电气元件的工作温度范围是-55℃~+150℃。

审核编辑：汤梓红