传感器及其工作原理1
传感器及其工作原理
传感器及其工作原理传感器是一种可以感知和测量环境中物理量的装置。
它通过获取并转化环境中的物理量为电信号或其他可读取的形式，从而实现对环境信息的检测、分析和控制。
传感器广泛应用于工业生产、环境监测、医疗健康、安全防护等领域。
传感器的工作原理主要包括以下几个方面：1.电阻型传感器：电阻型传感器是利用物体对电流的阻力变化来实现测量的。
它由感应元件、改变元件和信号处理电路组成。
当物体与感应部分接触时，感应元件的电阻发生变化，进而改变电流通过改变元件的阻值，从而在电阻上产生电压变化。
信号处理电路通过测量这个电压变化来获得物体的信息。
2.电容型传感器：电容型传感器是利用物体之间的电容变化来实现测量的。
它由两个电极或电容板组成，当物体靠近电容板时，物体之间的电容变化会导致电容器中储存的电荷量和电压发生变化。
通过测量这个电荷量或电压变化，可以得到物体与电容器之间的距离或其他信息。
3.磁感应型传感器：磁感应型传感器是利用磁场的变化来实现测量的。
它由感应元件和信号处理电路组成。
感应元件可以是磁致伸缩材料、霍尔元件、磁电阻元件等，当磁场的强度发生变化时，感应元件的电磁特性也会发生变化，进而变化了其电阻、电感或电容等物理量。
信号处理电路通过测量这个电磁特性的变化来获取物体的信息。
4.光电型传感器：光电型传感器是利用光的特性来实现测量的。
它由光源、光敏元件和信号处理电路组成。
光源发出的光线照射到光敏元件上，当光线受到物体的遮挡或反射时，光敏元件会发生电流或电压的变化，信号处理电路通过测量这个电流或电压的变化来获取物体的信息。
除了以上几种常见的传感器工作原理外，还有一些其他类型的传感器，如压力传感器、温度传感器、湿度传感器、加速度传感器等。
它们的工作原理各不相同，但都是基于物理量的变化来实现测量的。
总之，传感器是一种将物理量转化为电信号或其他可读取形式的装置，不同类型的传感器有着不同的工作原理，但都能够通过测量和分析环境中的物理量来获取相关信息。
传感器及其工作原理
传感器
1.定义 传感器是这样一类元件：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，或转化为电路的 通断．
2．工作原理
传感器的工作原理 1．工作过程： 非电学量 → 敏感元件 → 转换元件 → 转换电路 → 电学量 2．敏感元件：相当于人的感觉器官，是传感器的核心 部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、 力敏、湿敏等)制成的．
IB 3．霍尔电压： UH＝ k d ， d为薄片厚度， k为霍尔系
数．一个霍尔元件的 d、 k为定值，若保持I恒定，则 UH的 变化就与 B成 正 比． 4．作用：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．
3．作用：光敏电阻能够把 光照强弱 这个光学量转 换为 电阻 这个电学量.
热敏电阻和金属热电阻
氧化锰热敏电阻
金属热电阻
电阻率随温度的升高而 电阻率随温度的 特点 减小 升高而 增大
氧化锰热敏电阻 制作材料
金属热电阻
半导体
金属 ________
化学稳定性好，测温
优点 将
灵敏度好
范围大
这个热学量转换为 电阻
3．转换元件：是传感器中能将敏感元件输出的，与 被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元 件． 4．转换电路：是将转换元件输出的不易测量的电学 量转换成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等．
光敏电阻
1.特点：电阻值随光照增强而减小 ． 2．原因分析：光敏电阻由半导体材料制成，无光照 时，载流子 极少 强，载流子 增多 ，导电性能 不好 ，导电性 变好 ． ；随着光照的增
温度
作用
传感器及其工作原理
传感器及其工作原理传感器是一种将物理量转换为可测量的电信号的装置。
它们在各种领域中发挥着关键的作用，如工业自动化、环境监测、医疗诊断和智能手机等。
传感器的工作原理基于物质与物质相互作用的基本原理，通过使用不同的物理效应来测量和检测所感兴趣的物理量。
下面将介绍几种常见的传感器及其工作原理。
1.温度传感器温度传感器是用于测量温度变化的设备，常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶和红外测温传感器等。
其中，热敏电阻是最常见的温度传感器之一，它的工作原理基于材料的电阻随着温度的变化而变化。
当温度升高时，传感器中的电阻值降低，反之亦然。
2.压力传感器压力传感器用于测量气体或液体的压力。
电阻式压力传感器是最常见的一种，它借助于物理量与电阻值的线性关系来测量压力。
压力传感器具有薄膜或弹性元件，其电阻值会随着外部压力的变化而发生变化。
通过测量电阻值的变化，可以确定外部压力的大小。
3.光传感器光传感器用于检测光线的强度和频率。
最常见的光传感器是光敏电阻和光电二极管。
光敏电阻基于光线的照射产生电阻的变化，光电二极管则利用光线照射在半导体材料上产生的电流来测量光强度。
光传感器在自动照明、光电开关和光学通信等领域有广泛的应用。
4.加速度传感器加速度传感器用于测量物体的加速度或振动。
其中，最常见的是MEMS加速度传感器。
它利用微机电系统技术制造出微小的机械加速度计件，通过测量件的微小位移或电容的变化来判断物体的加速度。
MEMS加速度传感器在汽车安全系统、智能手机和运动监测等领域中得到广泛应用。
5.湿度传感器湿度传感器用于测量空气中的湿度或水分含量。
热电阻湿度传感器是一种常见的湿度传感器，它利用湿度的变化导致传感器加热元件温度的变化来测量湿度。
传感器中的温度变化将与湿度成正比。
总结起来，传感器通过利用不同的物理效应来测量感兴趣的物理量，如温度、压力、光强度、加速度和湿度等。
它们在各个领域中发挥着关键作用，实现了自动控制、环境监测和数据采集等功能。
传感器的工作原理及应用场景
传感器的工作原理及应用场景传感器是指能将某一物理量或化学量转变为可读取或可控制的信号输出的传感器件。
传感器是现代科技快速发展的重要组成部分，目前已广泛应用于各个领域，如环保、医疗、交通、工业等。
本文主要介绍传感器的工作原理及其应用场景。
一、传感器的工作原理传感器的工作原理基本上都是根据一个参数的变化来将其转换为电信号输出，从而实现检测和控制。
传感器的核心就是敏感元件，而敏感元件的选择要根据不同的应用场景来选择。
常见的传感器类型如下：1.压力传感器压力传感器广泛应用于工业制造、航空航天、汽车、医疗等领域。
传感器的基本架构包括压阻、金属箔应力、压电效应等，通过测量被测量对象力的大小来进行工作。
2.温度传感器温度传感器主要分为接触式和非接触式两类。
接触式温度传感器使用热电偶、热电阻等方式来感知温度变化；而非接触式温度传感器则可以使用红外线或激光来探测之前的物体表面温度，并通过计算来得到其温度。
3.光学传感器光学传感器一般采用光电或光阻效应，用于检测环境光线的变化。
常见的应用场景包括测量胶印等工业制造、光学测距、光学编码器和自动化控制。
4.气体传感器气体传感器可以感知环境中不同气体的浓度变化，常用于工业污染源检测、室内空气质量检测等领域。
同样，该类型的传感器也有接触式和非接触式之分。
二、传感器的应用场景传感器被广泛应用于各个领域，下面列举几个常见的应用场景：1.工业制造传感器在工业制造中发挥着重要作用，如生产线中的检测、自动化控制等。
例如，在润滑油的添加过程中，可使用嵌入式压力传感器检测液压油的泵入工况，在正确泵入的同时避免加油过多或过少。
2.环境监测传感器在环境监测中也是非常重要的。
例如，在城市交通中可运用悬挂式磁场强度传感器来监测车辆的行驶轨迹，以及酷暑天气下的车辆散热情况。
3.医疗行业传感器在医疗行业中的应用也是越来越普遍，如心源性猝死的预警装置、体征监测装置、有限空间下的呼吸氧浓度检测等。
它们可以很好地提高医疗设备的效率，提供更好的诊断结果。
传感器及其工作原理
H H6.1 传感器及其工作原理一. 传感器的原理 传感器是这样一类元件：它能够感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并能把它们转换成电学量〔电压、电流等〕,或转换为电路的通断.这样就可以更方便地进行传输、测量、处理了.二. 传感器的分类1. 光电传感器—光敏电阻 半导体,光照越强,电阻越小.2. 温度传感器—热敏电阻和金属热电阻.〔1〕热敏电阻： 半导体,温度越高,电阻越小.〔2〕金属热电阻： 金属,温度越高,电阻越大.3. 电容式位移传感器 位移转换成电容器电容的变化.4. 霍尔元件 把磁学量转换成电学量〔1〕霍尔电压：矩形半导体薄片,通电流I ,垂直方向加磁场B ,那么在两侧出现电压H IB U k d. k —霍尔系数. 与薄片材料有关； d —霍尔元件厚度 〔2〕原理： 载流子运动,受洛伦兹力作用,在两侧累积电荷,形成电压.〔3〕霍尔元件〔磁敏元件〕：H U 与B 成正比.把B 转换成电压信号.三． 例题分析例1. 如图所示,1R ,2R 为定值电阻,L 为小灯泡,3R 为光敏电阻,当照射光强度增大时〔 〕A. 电压表的示数增大B. 2R 中电流减小C. 小灯泡的功率增大D. 电路的路端电压增大例2. 如图所示,1R 为定值电阻,2R 为负温度系数的热敏电阻,L 为小灯泡,当温度降低时〔 〕A. 1RC. 小灯泡的亮度变强D. 小灯泡的亮度变弱例3. 传感器是一种采集信息的重要器件.如图所示是一种测定压力的电容式传感器.当待测压力F 作用于可动膜片电极时,可使膜片产生形变,引起电容的变化,将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路,那么〔 〕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,那么压力F 发生变化D 、 若电流计有示数,那么压力F 不发生变化例4. 图是霍尔元件的工作原理示意图,用d 表示薄片的厚度,k 为霍尔系数,对于一个霍尔元件d 、k 为定值,如果保持I 恒定,那么可以验证U H 随B 的变化情况.以下说法中正确的是〔 〕A. 将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面,U H 将变大B. 在测定地球两极的磁场强弱时,霍尔元件的工作面应保持水平C. 在测定地球赤道上的磁场强弱时,霍尔元件的工作面应保持水平D. 改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角,U H 将发生变化例5. 如图为一热敏电阻的I —U 关系曲线图.〔1〕为了通过测量得到I —U 关系的完整曲线,在图甲和图乙两个电路中应选择的是图；简要说明理由.〔电源电动势9V ,内阻不计,滑动变阻器0～100Ω〕〔2〕在右图所示电路中,电源电压恒为9V ,电流表读数为70mA,定值电阻1250R =Ω,由热敏电阻的I —U 关系曲线图可知,热敏电阻两端的电压为V,电阻2R 的阻值为Ω[例题答案]例1. ABC ；例2. C ； 例3. BC ； 例4. ABD ；例 5. 〔1〕甲；甲图电压调节X 围大,可从0调到所需电压.〔2〕1190.036 A 250U I R ===,210.070.0360.034 A I I I =-=-=,查表知=5.2 V U 热敏, 那么29 5.2 3.8 V U U U =-=-=热敏,222111.8 ΩU R I ==。
传感器及其工作原理课件
(2)工作原理： 在E、F间通入恒定的电流I, 同时外加与薄片垂直的 磁场B，则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向 着与电流和磁场都 垂直 的方向漂移，使M、N间出现 了电压，称为霍尔电压UH。
(3)霍尔电压： IB
UH＝ k d ①其中 d 为 薄片 的厚度，k 为 霍尔 系数，其大小与薄 片的材料有关。
图6－1－4
如图6－1－4(2)所示是测定液面高度h的电容式传感器。 液面高度h发生变化时，引起正对面积发生变化。
如图6－1－4(3)所示是测定压力F的电容式传感器。压 力变化，d发生变化，引起电容的变化。
如图6－1－4(4)所示是测定位移x的电容式传感器。由 图可以看出随着电介质进入极板间长度的变化电容C也变化， 从而推知x的变化情况。
2．光敏电阻 (1)特点：在被光照时 电阻 发生变化。 (2)原因：无光照时，载流子少，导电性能不好；随着 光照的增强，载流子 增多 ，导电性变好。 (3)作用：把 光照强弱 这个光学量转换为 电阻 这 个电学量。
3．热敏电阻和金属热电阻
氧化锰热敏电阻
金属热电阻
电阻率随温度的升高 特点
电阻率随温度的升高而 增大
3．关于光敏电阻，下列说法不. 正确的是
()
A．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻
这个电学量
B．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子
极少，导电性能不好
C．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子
较少，导电性能良好
D．半导体材料的硫化镉，随着光照的增强，载流子
增多，导电性能变好
解析：对光敏电阻，光照强度变化时，电阻值随之变化，A 对；对半导体材料的硫化镉，无光照射时载流子极少，导 电性能差，光照增强时，载流子明显增多，导电性能变好， B、D对，C错。 答案： C
传感器及其工作原理
什么是传感器 （以干簧管为例引入）
半导体光敏电阻 半导体热敏电阻和金属热电阻 霍尔元件
1
1. 什么是传感器？
能够感受非电学量并将它按照一定的规律转化成 电学量的一类元件或组件。
举例（演示）：干簧管（开关型磁传感器）
磁感应强度的变化
簧片的磁化和去磁
电路的通断
干簧继电器的应用事例：实验电源的过载保护(无 需保险丝)
温度高低
电阻的大小
灵敏度高，温度系数 3 ~ 4% ，比金属大一个数量级
分类和材料
NTC型（负温度系数）──氧化锰和氧化铜混合烧结
PTC型（正温度系数）──钛酸钡为主要材料
原理（NTC型）
温度升高
半导体材料中的载流子（自由电子和
空穴）浓度增加
材料的电阻率减小
结构（热敏材料、电极、引线、外防护层）
2
么么么么方面
Sds绝对是假的
2. 光敏电阻
特性
光照强弱（光通量） 电阻的大小
原理
光照增强
半导体材料中的载流子（自
由电子和空穴）浓度增加
材料的电
阻率减小
材料
CdS──对可见光灵敏
PbS ──对红外线灵敏
结构(绝缘基板、光敏材料层、电极、引线)
随堂小实验
4
3. 热敏电阻（温敏电阻）
特性随堂小实验5源自4. 霍尔元件特性
磁感应强度B 的大小和方向 大小 和方向
材料
硅、锗、砷化铟
原理
霍尔效应 UH = KH B I 结构(材料薄片、电极、
引线、外封装) 可做演示
I = 10mA , B = 5 ~ 15mT， 测UH用数字表200mV档 霍尔集成电路
霍尔电压UH 的
6
6-1传感器及其工作原理
(2)传感器的工作原理 传感器感受的通常是非电学量，如压力、 温度、位移、浓度、酸碱度等，而它输出 的通常是电学量，如电压值、电流值、电 荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通 常要经过放大后，再送给控制系统产生各 种控制动作．传感器原理如下图所示．
现代信息技术与自动控制中为什么要将非 电学量转换成电学量？ 答案：电学量具有便于控制、便于处理(放 大、衰减和波形整理等)，便于显示和储存， 也便于远距离传输等技术方面的优点．尤 其是将电学量与计算机技术结合，可以方 便地实现信息的采集、处理、输出的自动 化和智能化，所以把非电学量转换成电学 量进行信息收集.
※ 知道什么是传感器
知道什么是光敏电阻，热敏电阻， ※ 金属热电阻以及霍尔元件 ※ 了解传感器的工作原理
遥感卫星能在高空一览无遗地观测地貌植 被；计算机的显示屏上能实时显示远隔千 里的画面；机器人能替代人完成各种复杂 的劳动．这些现代化设备，有的复杂庞大， 有的简单精巧，但它们都需要一种装置—— 传感器来获取信息．那么，什么是传感器？ 它为什么能获取信息，工作原理又是什么 呢？
1．干簧管是一种________的传感器． 2．传感器是一种能够感受诸如力、温度、 光、声、化学成分等________，并能把它 们按照一定的规律转换为电压 、电流等 ________ ， 或 转 换 为 ________ 的 一 类 元 件． 3 ． 光 敏 电 阻 能 够 把 ________ 转 换 为 ________． 4．热敏电阻或金属热电阻能够把 ________转换为________这个电学量． 5 ． 霍 尔 元 件 能 够 把 ________ 转 换 为
解析：本题考查考生对基本电路的了解和 基本仪器的使用，考查推理能力、实验与 探究能力、实际应用能力． (1)如图所示
传感器工作原理
传感器工作原理传感器是一种能够感知和测量物理量，并将其转化为可供人们理解和利用的电信号或其他形式的信号的设备。
传感器在各个领域中起着至关重要的作用，如工业生产、医疗设备、环境监测等。
本文将详细介绍传感器的工作原理及其分类。
一、传感器的工作原理传感器的工作原理基于物理效应，通过感知和测量物理量来实现。
常见的传感器工作原理包括：1. 电阻变化原理：利用物质电阻随温度、压力、湿度等物理量的变化而发生变化的特性。
例如，温度传感器利用电阻与温度之间的关系来测量温度。
2. 压电效应原理：利用压电材料在受力时产生电荷的效应。
例如，压力传感器利用压电材料的变形来测量压力。
3. 光电效应原理：利用光电材料在光照射下产生电荷的效应。
例如，光敏电阻利用光照强度的变化来测量光照强度。
4. 磁敏效应原理：利用磁敏材料在磁场作用下产生电荷的效应。
例如，磁感应传感器利用磁敏材料的磁阻变化来测量磁场强度。
5. 声波传播原理：利用声波在介质中传播的特性。
例如，声波传感器利用声波的传播时间来测量距离。
二、传感器的分类传感器按照测量的物理量、工作原理和应用领域可以进行分类。
以下是常见的传感器分类：1. 温度传感器：用于测量温度变化，常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻、红外线传感器等。
2. 压力传感器：用于测量气体或液体的压力变化，常见的压力传感器有压电传感器、电容传感器、压力传感膜等。
3. 湿度传感器：用于测量空气中的湿度变化，常见的湿度传感器有电容式湿度传感器、电阻式湿度传感器等。
4. 光照传感器：用于测量光照强度的变化，常见的光照传感器有光敏电阻、光电二极管、光电三极管等。
5. 加速度传感器：用于测量物体的加速度变化，常见的加速度传感器有压电加速度传感器、电容加速度传感器等。
6. 磁场传感器：用于测量磁场强度的变化，常见的磁场传感器有霍尔传感器、磁敏电阻等。
7. 气体传感器：用于测量气体浓度的变化，常见的气体传感器有气体电化学传感器、气体红外传感器等。
第一节 传感器及其工作原理
(3)为了防止火灾的发生，在宾馆房间的 天花板上大多有一个小盒子，当房间失火 时它能感知出现的烟雾，通过电路发出警 报，这个小盒子就是烟雾传感器。 (4)宾馆洗手间的墙壁上干手机的湿度传 感器、电视机里换频道的红外传感器、电 饭锅的温控开关、养鸡场里的孵化器、交 警用来测驾驶员是否酒后开车的酒精气体 测试仪。
如：砷化铟
（2）工作原理图
（3）霍尔电压:
UH
k
IB d
d－－薄片厚度
F N
M EB
UH
霍尔元件
工作原理图
K－－霍尔系数其大小与元件的材料有关。
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
小结：
1、传感器的概念： 非电学量 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
（3）半导体的导电原理：半导体靠其中 的___载__流__子_（自由电子和空穴）来导电
载 流 子
E
光敏电阻能够把光照强弱这个____光__学__量___ 转换为电阻这个电学量
思考、演示： 金属导体的导电性能与光照有关吗？与温 度有关吗？关系如何？
1
2、金属热电阻 （1）材料：金属热电阻是用金属做成的 （2）特性：金属热电阻的阻值会随着温 度的升高而增大，具有正温度系数
列举身边的传感器，并演示。 实验一、光控路灯 实验二、声控路灯 学生观察，描述现象： 在这两个实验中，光照条件和声音都可 以充当电路的开关。 猜想：上述控制系统的转换方式？ 讨论、质疑、总结
结论： 1、光控开关，将光照强弱转变为电阻的 变化，从而控制电路。 2、声控开关是利用声音的变化在传感器 上产生的压力变化，将力的变化转变为 电流的变化，从而控制电路。
【物理】6.1 传感器及其工作原理 课件1(人教版选修3-2)
第六章 传感器
第一节 传感器及其工作原理
列举生活中的一些自动控制实例，
遥控器控制电视开关 日光控制路灯的开关 声音强弱控制走廊照明灯开关等 自动门 等 安检门
一、什么是传感器
（1）什么是传感器？
（以干簧管为例引入）
干簧管可以控制灯的熄灭
磁感应强度的变化 电路的通断
簧片的磁化和去磁
（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化 关系不相同。 金属导体的导电性能随温度升高而降低 半导体材料的导电性能随温度升高而变好 （2）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温度这个热学量转 化电阻量这个电学量。 （4）随着水温升高，多用表的指针偏角逐渐变大
例1、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
例3、 如图所示，有电流I流过长方体金属块， 金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B 的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积 内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面 哪面电势高？电势差是多少？
下。
插入电介质，电容增大 电容式传感器能够把位移这个力学 量转化为电容这个电学量。
四．霍尔元件
一个确定的霍尔元件 的d、k、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。
传感器及其工作原理
3.(热敏电阻的特性)(2020·如东中学阶段性检测)某温控电路的原理如图10
所示，RM是负温度系数的热敏电阻，R是滑动变阻器，某种仪器要求在 15 ℃～27 ℃的环境中工作.当环境温度偏高或偏低时，控制器会自动启
动降温或升温设备.下列说法正确的是
A.环境温度降低，RM的阻值减小
B.环境温度升高，Uab变大
为光敏电阻，R2为定值电阻.此光电计数器的
图3
基本工作原理是什么？
答案 当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压 减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，
并计数一次.
知识深化
光敏电阻是由半导体材料制成的.它的阻值随光照强度的变化而变化，光 照越强，电阻越小；光照越弱，电阻越大.
例3 (多选)如图4所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，
当入射光强度增大时
√A.电压表的示数增大
√B.R2中电流减小
√C.小灯泡的功率增大
D.电路的路端电压增大
图4
解析 当入射光强度增大时，R3阻值减小，外电路总 电阻随R3的减小而减小，由闭合电路欧姆定律知，干 路电流增大，R1两端电压增大，电压表的示数增大， 同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A项正确， D项错误； 因路端电压减小，且R1两端电压增大，故R2两端电压必减小，则R2中电 流减小，B项正确； 由干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，C 项正确.
图8
C.若霍尔元件的载流子是正电荷，则ab两端电压Uab<0
D.若增大霍尔元件的宽度d，则ab间电压Uab一定增大
解析 霍尔元件宽为d，设霍尔元件厚度为h，则有qUab
传感器的主要作用及工作原理
传感器的主要作用及工作原理传感器是一种能够感知并测量外部环境信号的设备，主要用于从物理、化学、光学、电磁、声音、地质等领域中提取信息。
传感器主要作用是将外部现象转化为可量化的电信号，并通过与之连接的系统进行处理和分析。
它们在许多领域中发挥着重要作用，包括工业生产、农业、医疗保健、环境监测、安全等。
传感器的工作原理根据不同的传感器类型有所不同，下面将详细介绍一些常见的传感器及其工作原理。
1.位移传感器：位移传感器用于测量物体的位移或位置变化。
最常见的位移传感器是电阻式、电容式和感应式传感器。
电阻式传感器利用导电材料的电阻随着位移的变化而改变的特性。
电容式传感器是通过测量电容随着位移的变化而改变的原理。
感应式传感器则利用感应线圈中感应的电压或电流随着位移的变化而改变。
2.压力传感器：压力传感器用于测量气体或液体的压力变化。
常见的压力传感器有压阻式传感器和压电式传感器。
压阻式传感器通过测量导电材料的电阻随着压力的变化而改变的原理工作。
压电式传感器则是利用压电材料在加压条件下产生电荷的特性来测量。
3.温度传感器：温度传感器用于测量物体的温度变化。
常见的温度传感器有热敏电阻传感器和热电偶传感器。
热敏电阻传感器通过测量电阻随着温度的变化而改变的原理工作。
热电偶传感器是利用两种不同金属连接在一起产生温差时产生电压的特性来测量温度。
4.光传感器：光传感器用于测量光线的强度或光线的变化。
常见的光传感器有光电二极管传感器和光敏电阻传感器。
光电二极管传感器通过测量光照射到二极管上产生的电流大小来测量光线的强度。
光敏电阻传感器是利用光敏材料的电阻随着光照强度的变化而改变的原理。
5.加速度传感器：加速度传感器用于测量物体的加速度变化。
常见的加速度传感器有压电式传感器和运动传感器。
压电式传感器是通过测量压电材料在加速度作用下产生的电荷大小来测量加速度。
运动传感器则是通过测量物体的位移或速度的变化来计算加速度。
传感器的工作原理多种多样，但总体来说，它们都是将外部信号转化为电信号，并通过与之连接的系统进行处理和分析。
6.1 传感器及其工作原理1
4、电容式传感器
能把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量
（1）测定角度θ：
动片
θ
（2）测定液面高度h：
金属芯线 电介质
导电液体
定片
（3）测定压力F：
固定电极
（4）测定位移x：
极板 电介质
可动电极
x
极板
待测压力F
5、霍尔元件
把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
IB UH K d
一个霍尔元件的d 和k为定值,再保持I恒 定,则UK的变化就与B 成正比
a E r A R1 R2
R3
b
3、光敏电阻
光照情况 电阻阻值
受光表面暴露 电阻小
受光表面遮住 电阻大
请同学们思考,光敏电阻可以用在哪些地 方?
灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时， （ ABC ） A．电压表的示数增大 B．R2中电流减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压 增大
练习3．如图所示，R1、R2为定值电阻，L是小
练习2：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（ D ）
A.I 变大，U 变大 B. I 变小，U 变小 C.I 变小，U 变大 D. I 变大，U 变小
A
B
A.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元 件一定是热敏电阻 B.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件 一定是定值电阻
C.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这 只元件一定是光敏电阻
D.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元 件一定是定值电阻
四.传感器的工作原理
四．传感器的工作原理
传感器是一种能够感知、检测和测量某种特定物理量并将其转化为可读信号的设备。
传感器的工作原理可以简单描述为接受外部输入、进行转换和输出信号。
在各个领域的应用中，传感器起着至关重要的作用，如自动化控制、环境监测、医疗诊断等。
传感器的工作原理主要包括以下几个步骤：感知、转换和输出。
首先是感知，传感器通过感知器件来感知外部环境的物理量。
感知器件根据不同的物理量有不同的工作原理，如光敏电阻感知光线强度、压力传感器感知压力大小等。
感知器件将感知到的物理量转化为相应的电信号，作为传感器的输入。
接下来是转换，传感器将输入的电信号转换为可用的信号格式。
这一步骤通常通过信号调理电路实现，信号调理电路可以对输入信号进行放大、滤波、线性化等处理，以确保输出信号的准确性和稳定性。
最后是输出，传感器将经过转换处理后的信号输出给控制系统或显示设备。
输出信号的形式多样，可以是模拟信号，也可以是数字信号，甚至是无线信号。
根据不同的应用需求，传感器可以提供不同形式的输出信号，以满足系统对数据的处理和传输要求。
传感器的工作原理基于物理效应或传感器内部结构的特性，不同类型的传感器采用不同的原理来实现对特定物理量的感知和转换。
例
如，温度传感器常用的热敏电阻原理是利用电阻值随温度变化的特性来实现温度测量；压力传感器则是通过测量压阻效应或压电效应来感知压力变化。
除了常见的温度传感器、压力传感器外，还有许多其他类型的传感器，如光敏传感器、加速度传感器、湿度传感器等。
它们在各个领域的应用中发挥着重要作用，为实现自动化控制、监测和检测提供了有效手段。
传感器
第六章传感器第1节传感器及其工作原理一、传感器简介1、什么是传感器干簧管：一种能感知磁场的传感器2、分类二、制作传感器的常用元器件自由电子和空穴都叫做载流子。
当半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的电子或得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电能力明显增强。
1、光敏电阻光敏电阻实物图（1）特性：**当光照时，电子得到能量，自由电子增多，导电能力增强，电阻减小（2）材料：制作光敏电阻的材料一般为半导体。
如：硫化镉（把硫化镉涂敷在绝缘的板上，在其表面再用银浆涂敷两个互不相连的栅状电极）*2、热敏电阻1）材料：半导体2）特性：*热敏电阻R-T关系示意图3、金属热电阻（1）材料：金属热电阻是用金属做成的（2*温度升高，电阻率升高金属热电阻R-T关系示意图*4、电容式位移传感器*向右运动，ε变小，电容减小*向左运动，ε变大，电容变大电容式位移传感器示意图*5、霍尔元件（1）材料：半导体 如：砷化铟（2）工作原理图公式证明过程：''HHf F evB eEU evB e d UIB neS d ====洛电电流的微观解释：I=nevS 带入'''H H H H IBd U neSIBd U nedd IBU nedIBU k d====1k ne = 霍尔系数k 只与元件的材料有关n 是导体每单位体积内的自由电荷数S 是导体的横截面积d’是包片的宽度d 是包片的厚度*（3）霍尔电压: IBH U k d =*K 为比例系数，称为霍尔系数其大小与元件的材料有关。
I 恒定，则U H的变化就与B 成正比。
第2节传感器的应用（一）一般情况下传感器产生的电压（流）等电学物理量的信号值都相当微弱的，难已带动执行机构去实现控制动作，所以一般都是将传感器和各种门电路、放大电路等结合在一起使用的。
传感器应用的一般模式传感器应用实例一、力传感器的应用——电子秤应变片发生形变时其电阻随之发生变化，在恒定电流下，应变片是把形变（力学量）转换为电压（电学量）的元件。
传感器及其工作原理
传感器及其工作原理传感器是一种用来将物理量转换为可读取或可处理数字信号的设备。
传感器在现代工业、农业、医疗和科研等领域扮演着非常重要的角色，它们能够实时监测和记录各种参数，如温度、压力、光强度、湿度、位移等，使得生产、管理和科研过程更加高效和精确。
传感器的工作原理通常包括以下五个方面：1. 效应：这是传感器最重要的部分，因为它是利用效应来将物理量转换成电信号的。
传感器的效应可能有多种，如电压、电流、电阻、电容、磁场和压力等。
2. 传感器信号处理电路：传感器将采集信号转换成电信号后，需要经过一段信号处理电路，这段电路负责对于原始信号进行放大、降噪和增益等操作，使得信号达到更好的质量。
3. 传感器电路的供电：为了保证传感器工作正常，需要提供恰当的电压或电流，以供传感器和信号处理电路工作。
常见的供电方式包括直流电源、电池和太阳能等。
4. 传感器信号输出：当传感器的效应被采集转换成电信号后，需要通过适当的接口输出这些信号。
输出方式可以是模拟输出或数字输出，进一步利用接口进行传输和处理，如USB、RS485和RS232等。
5. 对信号进行解算：在信号处理环节中，需要对信号进行解算。
传感器信号输出的是实际的测量值，但常常需要根据特定的公式和专业知识将数据转换成更有价值的数据分析和处理。
在传感器应用的过程中，可能会遇到一些挑战和难题。
其中最常见的问题有以下几点：一、传感器精度和精确度不足。
传感器检测过程可能受到噪声、温度波动和灵敏度限制等原因的干扰，导致精度和精确度下降。
二、传感器使用环境不适宜。
传感器可能会受到进入环境的气体或粉尘等物质的干扰，甚至会造成传感器故障。
三、传感器寿命不够长。
传感器通常需要长时间工作，在长期使用后可能会出现性能或故障问题。
四、传感器安装困难。
传感器针对不同的应用领域和普遍性计提供不同的安装方案，但在实际应用中，由于外部环境条件和安装条件的限制，可能会使传感器的仿真度和效果受到影响。
传感器工作原理
传感器工作原理传感器是一种能够感知、感应并转换物理量或化学量的设备，广泛应用于各行各业。
本文将介绍传感器的工作原理，帮助读者更好地理解传感器的运行机制。
一、传感器的基本原理传感器的工作原理基于物理或化学现象的变化，通过转换这种变化来获得相应的电信号输出。
传感器分为许多种类，如温度传感器、压力传感器、光敏传感器等，每种传感器都有其独特的原理。
1. 温度传感器温度传感器利用物体的热膨胀原理进行温度测量。
当物体受热时，温度传感器内部的材料也会随之热膨胀，从而改变其电阻、电容或电压等特性，通过检测这些特性的变化，可以确定物体的温度。
2. 压力传感器压力传感器使用压力对传感器内部材料的压缩或拉伸作用进行测量。
当外部施加压力时，传感器内部的弹性元件会发生形变，从而改变电阻、电容或电压等特性，通过测量这些特性的变化，可以确定压力的大小。
3. 光敏传感器光敏传感器利用光辐射对半导体材料电导率的影响进行测量。
当光照射在光敏传感器上时，光子与半导体材料发生相互作用，导致导电能力的改变，通过测量电阻或电流的变化，可以确定光照强度。
二、传感器的工作流程传感器的工作流程可以分为感知、转换和输出三个阶段。
1. 感知阶段传感器的感知阶段是通过感知元件来感知外部环境的变化。
感知元件对于不同的传感器而言有所不同，它可以是温度敏感材料、倾斜开关、光敏元件等。
感知元件的选择与被测量的物理量相关。
2. 转换阶段当感知元件感知到环境变化后，传感器内部会进行相应的物理或化学转换，将外部的变化转化成可测量的电信号。
转换过程中会利用一定的电路设计和工作原理，使信号的变化得以准确地转化为电信号。
3. 输出阶段传感器输出阶段是将转换后的电信号输出给后续系统进行处理或分析。
输出信号可以是电压、电流或数字信号等形式。
传感器的输出通常需要经过放大、滤波等处理，以确保输出信号的准确性和可靠性。
三、传感器的应用领域传感器广泛应用于各个领域，包括工业、农业、医疗、环境监测等。
高中物理 第六章 传感器 第1节 传感器及其工作原理(含解析)2
第1节传感器及其工作原理1．传感器按照一定的规律把非电学量转化为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。
2．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
3．热敏电阻和金属热电阻能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。
4．电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量。
5．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。
一、传感器1．传感器的定义能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物理量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量(通常是电压、电流等电学量)，或转换为电路的通断的元件。
2．非电学量转换为电学量的意义把非电学量转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制。
二、光敏电阻1．特点光照越强，电阻越小。
2．原因无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。
3．作用把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
三、热敏电阻和金属热电阻1．热敏电阻热敏电阻由半导体材料制成，其电阻值随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图所示为某一热敏电阻的电阻值随温度变化的特性曲线。
2．金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。
四、霍尔元件1．霍尔元件如图所示，在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟)薄片上，制作四个电极E 、F 、M 、N ，它就成为一个霍尔元件。
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。
2．霍尔电压U H ＝k IB d(1)其中d 为薄片的厚度，k 为霍尔系数，其大小与薄片的材料有关。
(2)一个霍尔元件的厚度d 、霍尔系数k 为定值，再保持I 恒定，则U H 的变化就与B 成正比，因此霍尔元件又称磁敏元件。
1．自主思考——判一判(1)所有传感器的材料都是由半导体材料做成的。
(×)(2)传感器是把非电学量转换为电学量的元件。
选修3-2 6.1传感器及其工作原理1
3、霍尔元件
1）材料： 半导体 如：砷化铟 2）工作原理图
I N E
UH
F M
B
3）霍尔电压:
IB UH k d
霍尔元件工作原理图
d－－薄片厚度 K－－霍尔系数其大小与元件的材料有关。
磁感应强度 这个磁学量转换为____ 电压 霍尔元件能够把___________ 这个电学量
பைடு நூலகம் 电容式位移传感器
6.1传感器及其工作原理
光电传感器
湿度传感器
机油压力传感器
超声波传感器
风速传感器
色标传感器
电磁流量计
角度位移传感器
1、什么是传感器?
传感器是指这样一些元件：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规律转换为电压、 电流等电学量，或转换为电路的通断。
非电学量
角度 位移 速度 加速度 压力 温度 湿度 声强 光照强度 ………
电容器极板
电介质板
x
被测物体
示意图 电容式位移传感器把力学量（位移） 转换为电学量（电容）。
4、电容式传感器
（1）测定角度θ
动片
θ
（2）测定液面高度h
金属芯线 电介质
导电液体
定片
（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
小结
1、传感器：
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、敏感元件：
传 感 器
电学量
电压
电流
电阻
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例3、有定值电阻、热敏电阻、光敏电 阻三只元件分别接入如图所示电路中 A、B两点后，用黑纸包住元件置入热 水中，观察欧姆表的示数，下列说法 正确的是（ AC ）
湿敏传感器
二氧化碳传感器
酶传感器
半导体热敏电阻的热敏特性
干簧管 干簧管是一种磁敏的特殊开关，也称干簧继电器。 它通常由两个或三个软磁性材料做成的簧片触点， 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。
第三章 传感器
高二年级物理备课组
美国勇气号着陆火星过程大型3D视频演示
光控门
红外线体温计
自 动 干 手 机
自 动 感 应 水 龙 头
离子感烟器
一、传感器
传感器：有时又被称做检测器、探
测器或变换器，在智能化的机器中，它相当 于人的眼、耳、鼻、舌或手指等感官，给机 器提供一些必要的信息。
传感器通常是把被测的非电信息，按一定 规律换成与之对应的电信息的器件或装置
（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）
电容式话筒
电容式传感器
2、工作原理：
非 电 学 量
敏 感 元 件
转 换 器 件
转 换 电 路
电学量
（或电路的通断）
传感器各部分作用如下：
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。 力敏元件：其特征参数随所受外力或应力变化而明显改变 的敏感元件。 光敏元件：特征参数随外界光辐射的变化而明显改变的 敏感元件 热敏元件：对温度敏感的特种电阻元件。通常用铝、钨、 铼钨等金属细丝制成，也有的用半导体制成。 磁敏元件：特性参数随外界磁性量变化而明显变化的 敏感元件。
气敏元件：用半导体材料制成的对可燃气体敏感的元件。
敏感元件的分类
力敏元件Leabharlann 光敏元件光敏电阻实物图
.
热敏电阻
温 度 传 感 器
磁敏元件
气敏元件
离子感烟器
敏感元件的分类
1：物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应。 2：化学类：基于化学反应的原理。 3：生物类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能。
例4：如图是一个温度传感器的原理示意图，Rt是 一个热敏电阻器（热敏电阻随温度的升高阻值而降 低）。试说明传感器是如何把温度值转变为电信号 的，电压表示数怎么变化？ 分析：温度升高RT减少回 路中的电流增大，R两端电 压增大。
E r
Rt° t
Rt
R
R
V V
小
1、传感器的概念：
结：
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 → 量电学 3、敏感元件： （1）光敏电阻 （光电传感器）
干簧管串联 在电路中就 成为一个由 磁场控制的 开关
例1:(2011.江苏高考)美国科学家因电荷耦合器 件的重要发明荣获2009年诺贝尔物理学奖。 CCD是将光学量转换成电学量的传感器。下列器 件可作为传感器的有（ B C ）
A：发光二极管 C：霍尔元件
B：热敏电阻 D：干电池
例2：如图所示为电阻R随温度T变化的 图线，下列说法中正确的是（ BD ）
A.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示 数变化较大，这只元件一定是热敏电阻 B.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示 数不变化，这只元件一定是定值电阻 C.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆
A
B
表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻
D.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆 表示数相同，这只元件一定是定值电阻