传感器及其工作原理

传感器及其工作原理

传感器

1 传感器及其工作原理

一、什么是传感器(1)什么是传感器？传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断(2)传感器的作用是什么？传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制

实验：

小盒子A 的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，但是

把磁铁B 放到盒子上面灯泡就发光，把磁铁移走，灯泡熄灭。

盒子里有什么装置？(干簧管)

(1)干簧管

一、什么是传感器非电学量→ 传感器→ 电学量

角度位移速度压力温度湿度声强光照

电压电流传感器

电阻电容

酒精测试仪

自动门

自动干手机

火灾报警器

自动水龙头

二、光敏电阻(1)光敏电阻的电阻率与什么有关？

光敏电阻的电阻率与光照强度有关。(2)光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？光敏电阻受到光照时电阻会变小.是一种半导体材料,无光照时,载流子极少,导电性能不好;随着光照增强,载流子增多,导电性能变好(3)光敏电阻能够将什么量转化为什么量？

光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量

三.热敏电阻和金属热电阻

(1)金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同？不相同半导体材料的导电性能随温度升高而变小金属导体的导电性能随温度升高而降低(2)热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？热敏电阻灵敏度高,但化学稳定性较差,测量范围较小;金属热电阻的化学稳定性较好,测量范围较大,但灵敏度较差(3)热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？将热学量(温度)转化为电阻这个电学量

金属热电阻

金属的电阻率随温度的升高而增大，用金属丝可以制作

温度传感器。常用的一种热电阻是用铂制作的。

R

T

热敏电阻

有些半导体在温度上升时导电能力增强，因此可以用半导体材料制作热敏电阻。有一种热敏电阻是用氧化锰和氧化铜混合烧结而成的。

热敏电阻或金属热电阻能够将热学量转化为电阻这个电学量

4、霍尔元件

在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟)薄片上，制作4个电极，就成了一个霍尔元件。

推导: 载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差. 当达到稳定状态时,洛仑兹力与电场力平衡UqH 电流的微观表达式I nq(bd )vIB IB 1 U H k (其中k ) nqd d nq b

qBv

霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。

霍尔元件

UH

IB nqd

一个确定的霍尔元件的d、n、q为定值，再保持I不变，则UH的变化就与B成正比。这样，霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。

3、电容式传感器 . (1)测定角度θ :θ定片动片导电液体

(2)测定液面高度h:金属芯线

电介质

(3)测定压力F:固定电极

(4)测定位移x:极板

可动电极

电介质

待测压力F

x

极板

如图，被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。物体位移的变化，

就转换成了电容量的变化。

压力传感器

电容式话筒

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：敏感元件转换器件转换电路电学量

非电学量

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)(4)霍尔元件(磁传感器)

课堂总结1. 光敏电阻的阻值随光的强度增大而减小。光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。2. 热敏电阻的阻值随温度的升高不一定减小。有的热敏电阻阻值会随温度的升高而增大。热敏电阻或金属热电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。 3. 霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。

如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻.此光电计数器的基本工作原理是( ) AC

A.当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压

B.当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压

C.信号处理系统每获得一次

低电压就记数一次 D.信号处理系统每获得一次高电压就记数一次