3-1传感器

例题：
如图是一火警报警的一部分电路示意图。 其中R2为用半导体热敏材料（其阻值随温度的 升高而迅速增大）制成的传感器，电流表为值 班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器 R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器 两端的电压U的变化情况是（ ） A
A. I 变大，U 变大
C. I 变小，U 变大
固定电极 膜片电极
待测压力F
强化练习
传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示 为测定压力的电容式传感器，A为固定电极，B为 可动电极，组成一个电容大小可变的电容器。可 动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上 时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电 容。现将此电容式传感器与零刻度在中央的灵敏 电流计和电源串联成闭合电路，已知电流从电流 计正接线柱流入时指针向右偏转，当待测压力增 大时（ D ） A．电容器的电容将减小 B．电容器的电量将减小 C．灵敏电流计指针向左偏转 D．灵敏电流计指针向右偏转
（4）霍尔元件 （磁传感器）
传感器的作用
非电信息
（运算、处理） （运算、处理）
电信息
敏感元件
（运算、处理）
处理电路
（运算、处理）
2、敏感元件
常见敏感元件：力敏元件、光敏元件、 热敏元件、磁敏元件、气敏元件等。
3、处理电路
将敏感元件输出的微小进行放大，并除 去干扰信号，使敏感元件输出的信号转变 成便于显示、记录、处理和控制的电学量。
根据热敏电阻的温度参数，在允许范围内 选取不同的温度点，通过添加冷水、热水或酒 精灯加热的方式达到各点温度，把观测数据填 入下表中，并画出电阻随温度变化的曲线，分 析你用的热敏电阻随温度的升高，电阻是变大 了还是变小了。
次数 温度t/℃ 电阻R/Ω 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
结果分析：
小结：
1、传感器的概念： 传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、 声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换 为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。 2、传感器的工作原理：
非电学量
敏感元件
转换器件
转换电路
电学量
3、敏感元件： （1）光敏电阻 （光电传感器）
（2）热敏电阻和热电阻 （ 温度传感器） （3）电容式传感器 （位移传感器）
第三章 传感器
选修 3-2 教科版
荣县玉章高中高二年级物理组
自动门与自动扶梯
干 手 器
水龙头
一 、传感器
人的体力劳动
感官
（视、听、嗅、味、触觉）
信息
大脑
（运算、处理）
肌体动作
（手、足、口等执行任务）
自动化机器的工作
传感器
（运算、处理）
电信号
计算机
（电脑）
执行器
（运算、处理）
1、传感器
传感器通常是把被测的非电信息，按一 定规律转化成与之对应的电信息的器件或装置。
A.该传感器是根据电流的磁效应工作的
B.该传感器是根据电磁感应原理工作的
C.膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D.膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势
2、电容式话筒：
原理:Q是绝缘支架 , 薄金 属膜
薄金属膜M 和固定电极
N 形成一个电容器,被直 流电源充电.当声波使膜 片振动时,电容发生变化, 电路中形成变化的电流,
扬声器的线圈中通过交变电流时，线圈切割磁力线（扬 声器有由磁铁等构成的恒磁场），线圈将产生运动，运动的 方向和大小根据输入信号的方向和大小而变化。线圈运动， 就带动鼓膜振动，而动鼓膜振动，将压缩或拉伸空气，从而 传播声波，所以我们就听到扬声器发出的声音了。
练习 (2003上海试题)唱卡拉OK用的话筒,内有 传感器.其中有一种是动圈式的,它的工作原 理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线 圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片 前后振动时,就将声音信号转变为电信号.下 列说法正确的是( B )
离子感烟器
明火探测器
温度传感器
二 敏感元件的原理
物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应
敏感元件
化学类：基于化学反应的原理
生物类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能
大多数传感器是以物理中的各种效应和规律为基础工作的。
实验探究 半导体热敏电阻的热敏特性
按图所示，将半导体热敏电阻连入电路中，多 用表的选择开关置于欧姆挡，把两只表笔分别与 热敏电阻的两端相连。将热敏电阻 放入盛有适量冷水并插有温度计的 烧杯中，在欧姆挡上选择适当的倍 率观察热敏电阻的阻值，然后分几 次向烧杯中倒入少量冷水，观察不 同温度下热敏电阻的阻值。
对于正温度系数的热敏电阻，它的电阻值随温度 的升高而增大；对于负温度系数的热敏电阻，它的电 阻值随温度的升高而减小。
R/Ω
R/Ω
0 t/℃
0 t/℃
负温度系数的热敏电阻
正温度系数的热敏电阻
观察思考
盒子里面有什么装置？
Fra Baidu bibliotek
简介
干簧管（Reed Switch）也称舌簧管或磁簧开关，干簧管是一种能 感知磁场的敏感元件（特殊开关），是干簧继电器和接近开关的主要部 件。它通常有两个软磁性材料做成的、无磁时断开的金属簧片触点，有 的还有第三个作为常闭触点的簧片。这些簧片触点被封装在充有惰性气 体(如氮、氦等)或真空的玻璃管里，玻璃管内平行封装的簧片端部重叠， 并留有一定间隙或相互接触以构成开关的常开或常闭触点。干簧管比一 般机械开关结构简单、体积小、速度高、工作寿命长；而与电子开关相 比，它又有抗负载冲击能力强等特点，工作可靠性很高。
工作原理
当永久磁铁靠近干簧管或绕在干簧管 上的线圈通电形成的磁场使簧片磁化时， 簧片的触点部分就会被磁力吸引，当吸 引力大于簧片的弹力时，常开接点就会 吸合；当磁力减小到一定程度时，接点 被簧片的弹力打开。串联在电路中时就 成为一种磁场控制的开关。
三 电容式传感器
（1）测定角度θ ：
动片
（2）测定液面高度h：
于是电阻两端就输出了
绝缘 支架 固定 电极 与声音变化规律相同的
电压.
优点：保真度好
练习：电容式话筒将声音信号被话 筒转化为电信号，其中导致电容变化 的原因可能是容器两板间的( A ) A.距离变化 B.正对面积变化 C.介质变化 D.电压变化
例题：
传感器是一种采集信号的重要器件，如图是一种 测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动 膜片产生变形，引起电容的变化，若将电容器、灵敏 电流计和电源串联接成闭合电路，那么（B D ） A．当F向上压膜片电极时，电容将减小 B．当F向上压膜片电极时，电容将增大 C．若电流计有示数，则压力F发生变化 D．若电流计有示数，则压力F不发生变化
金属芯线
θ
定片 导电 液体
电介质
（3）测定压力F：
固定电极 可动电极
（4）测定位移x：
极板 电介质
待测压力F
X
极板
声传感器的应用——话筒
1、动圈式话筒： 金属膜片
永久 磁铁
工作原理:电磁 感应.
音圈 膜片在声波下振动，使得与膜片相连的线圈 中产生随声波变化的感应电流。
动圈式话筒—法拉第电磁感应现象原理制成 动圈式扬声器—左手定则（电流磁效应）
a E r b
B. I 变小，U 变小
D. I 变大，U 变小
A R2
R1
R3
强化练习
如图所示是一火警报警器的部分电路示意图， 其中R2为半导体热敏材料制成的传感器，其电阻 R2随温度t变化的图线如图所示。电流表为值班室 的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在 处出现火情时，显示器的电流I和报警器两端的电 压U的变化情况是 D A．I变大，U变大 B．I变大，U变小 C．I变小，U变大 D．I变小，U变小