传感器及其工作原理44316
《传感器及其工作原理》 讲义
《传感器及其工作原理》讲义一、传感器的定义与作用在我们生活的这个科技飞速发展的时代，传感器就像是感知世界的“触角”，默默地在各种设备和系统中发挥着至关重要的作用。
那么，究竟什么是传感器呢？简单来说，传感器是一种能够感受被测量的信息，并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。
它就像是我们人体的感官器官，比如眼睛能感知光线、耳朵能感知声音一样，传感器能够感知温度、压力、湿度、位置、速度等各种物理量和化学量，并将这些信息转化为电信号或其他易于处理和传输的形式。
传感器的作用不可小觑。
在工业生产中，它可以实时监测生产过程中的各种参数，保证生产的高效、稳定和质量；在医疗领域，它能够精确测量人体的生理指标，为疾病的诊断和治疗提供重要依据；在智能家居中，它让我们的生活更加便捷和舒适，比如自动调节室内温度、湿度的智能空调系统；在交通运输领域，传感器帮助实现自动驾驶、车辆故障诊断等功能，提升交通安全和效率。
二、传感器的分类传感器的种类繁多，为了更好地理解和研究它们，可以根据不同的标准进行分类。
按照被测量的物理量分类，传感器可以分为温度传感器、压力传感器、湿度传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、流量传感器等。
如果按照工作原理来分，常见的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器、热电式传感器等。
此外，还可以按照输出信号的类型分为模拟式传感器和数字式传感器；按照使用的材料分为金属传感器、陶瓷传感器、半导体传感器等。
三、常见传感器的工作原理1、电阻式传感器电阻式传感器是利用电阻元件将被测量的变化转换为电阻值的变化。
例如，电阻应变式传感器，它通常由电阻应变片组成。
当应变片受到外力作用时，其电阻值会发生变化，通过测量电阻的变化就能推算出所受外力的大小。
再比如，热电阻温度传感器，它是利用金属导体或半导体的电阻值随温度变化的特性来测量温度的。
温度升高时，电阻值增大或减小，通过测量电阻值就能知道温度的高低。
传感器及其工作原理 课件
【解析】 由题图可知当油箱内液面高度变化时，R 的金属滑片将会移动，从 而引起 R 两端电压的变化，且当 R′≫R 时，UR＝IR 可视为 UR 与 R 成正比， 所以电压表应接在 b、c 两点之间；当油量减少时，电压表示数将增大．
【答案】 b、c 增大
传感器问题的分析思路 不同类型的传感器，其工作原理一般不同，但所有的传感器都是把非电学量的 变化转换为电学量的变化．因此我们可以根据电学量的变化来推测相关量的变 化．
3．分类
工作原理
利用物质的物理性质和物理效 物理传感器
应感知并检测出待测对象信息
化学传感器 利用化学反应识别和检测信息 利用生物化学反应识别和检测
生物传感器 信号
举例 压电传感器、温度传感器、光 电传感器、电感传感器、电容 传感器等 气敏传感器、湿敏传感器等 酶传感器、组织传感器、细胞 传感器等
全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶 和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，某同学自制一种测定油箱油 量多少或变化多少的装置．如图 6-1-3 所示，其中电源电压保持不变，R 是滑动 变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端．该同学在装置中使用了一只电压表(图 中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接 在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电 压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)．
解决含有热敏(光敏)电阻的动态分析问题的思路 (1)应明确热敏(光敏)电阻的电阻特性． (2)根据闭合电路欧姆定律及串、并联电路的性质来分析电路中某一电阻变化而 引起的整个电路中各部分电学量的变化情况． (3)基本流程：R 局→R 总→I 总→U 端→R 局．
传感器工作原理
传感器工作原理一、引言传感器是现代科技中不可或者缺的重要组成部份，广泛应用于各个领域。
本文将详细介绍传感器的工作原理，包括传感器的定义、分类、工作原理、应用等方面的内容。
二、传感器的定义与分类传感器是一种能够将被测量物理量转换为可供测量或者处理的信号的装置。
根据被测量的物理量不同，传感器可以分为多种类型，如温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光传感器等。
三、传感器的工作原理1. 温度传感器工作原理温度传感器是用于测量环境或者物体的温度的传感器。
常见的温度传感器有热电偶和热敏电阻。
热电偶利用两种不同金属的导线连接处产生的热电势来测量温度，而热敏电阻则是利用电阻值随温度变化而变化的特性来测量温度。
2. 压力传感器工作原理压力传感器用于测量气体或者液体的压力。
常见的压力传感器有压阻式传感器和压电式传感器。
压阻式传感器利用电阻值随压力变化而变化的特性来测量压力，而压电式传感器则是利用压电效应将压力转换为电荷或者电压信号来测量压力。
3. 湿度传感器工作原理湿度传感器用于测量环境中的湿度。
常见的湿度传感器有电容式传感器和电阻式传感器。
电容式传感器利用湿度对电容值的影响来测量湿度，而电阻式传感器则是利用湿度对电阻值的影响来测量湿度。
4. 光传感器工作原理光传感器用于测量光的强度或者光的特性。
常见的光传感器有光敏电阻和光电二极管。
光敏电阻是利用光照射时电阻值随之变化的特性来测量光的强度，而光电二极管则是利用光照射时产生的电流来测量光的强度。
四、传感器的应用传感器广泛应用于各个领域，如工业自动化、环境监测、医疗设备、汽车工业等。
在工业自动化中，传感器可以用于测量温度、压力、湿度等参数，实现对生产过程的控制和监测。
在环境监测中，传感器可以用于测量大气中的温度、湿度、气体浓度等，匡助人们了解环境状况并采取相应的措施。
在医疗设备中，传感器可以用于测量患者的体温、心率、血压等，为医生提供准确的数据。
在汽车工业中，传感器可以用于测量车辆的速度、转向角度、轮胎压力等，提高行车安全性。
课件7：6.1传感器及其工作原理
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探究点2、制作传感器需要的一些元器件 (1)光敏电阻 ①特点：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化． ②原因：硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少， 导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好． 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．
(2)热敏电阻和金属热电阻 ①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，称为热电阻(常用的一种热电阻是用 铂制作的)．特点：金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大， 但灵敏度较差． ②热敏电阻：温度上升时，有些半导体的导电能力增强，因 此可以用半导体材料制作热敏电阻(用氧化锰等金属氧化物烧 结而成的)．特点：它的电阻随温度的变化非常明显． ③作用：热敏电阻或金属热电阻能够把温度这个热学量转换 为电阻这个电学量．
第6章 传感器 第1节 传感器及其工作原理
探究点1、什么是传感器 (1)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)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．
答案：左 右
点评：(1)负温度系数热敏电阻是指热敏电阻的阻值随温度的升 高而减小的电阻．
(2)欧姆表的表盘刻度最右侧为0Ω，最左侧为最大值.
题型2、光敏电阻的特性 如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻， 当照射光强度增大时( ) A．电压表的示数增大 B．R2中电流强度减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压降低
传感器及其工作原理课件优选全文
[名师点睛] 按热敏电阻随温度变化的规律，热敏电 阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻， 正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大，负温度系数 的热敏电阻随温度升高电阻减小。
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
图6－1－1
(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。
1．传感器 (1)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 。
(2)温度传感器 ：热敏电阻和金属热电阻。 ①热敏电阻：指用半导体材料制成，其电 阻值随温度的变化非常明显。如图6－1－2所 图6－1－2 示为某热敏电阻的电阻——温度特性曲线。
传感器工作原理
传感器工作原理传感器是一种能够感知环境中各种物理量并将其转化为可用信号的装置。
它在现代科技中起到了至关重要的作用，广泛应用于工业、农业、医疗、交通等领域。
本文将详细介绍传感器的工作原理，包括传感器的分类、传感器的工作原理及其应用。
一、传感器分类传感器根据测量的物理量可以分为多种类型，常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光电传感器、加速度传感器等。
不同类型的传感器具有不同的工作原理，下面将分别介绍几种常见的传感器。
二、温度传感器温度传感器是用于测量环境温度的传感器。
常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻和红外线温度传感器等。
以热敏电阻为例，它的工作原理是通过测量电阻值的变化来反映温度的变化。
当温度升高时，热敏电阻的电阻值减小；当温度降低时，热敏电阻的电阻值增加。
通过测量电阻值的变化，就可以得到环境的温度信息。
三、压力传感器压力传感器是用于测量压力的传感器。
常见的压力传感器有压阻式传感器、电容式传感器和压电式传感器等。
以压阻式传感器为例，它的工作原理是通过测量电阻值的变化来反映压力的变化。
当受到压力作用时，压阻式传感器的电阻值会发生相应的变化。
通过测量电阻值的变化，就可以得到环境的压力信息。
四、湿度传感器湿度传感器是用于测量湿度的传感器。
常见的湿度传感器有电容式传感器、电阻式传感器和共振式传感器等。
以电容式传感器为例，它的工作原理是通过测量电容值的变化来反映湿度的变化。
当湿度升高时，电容式传感器的电容值增加；当湿度降低时，电容式传感器的电容值减小。
通过测量电容值的变化，就可以得到环境的湿度信息。
五、光电传感器光电传感器是用于测量光强度的传感器。
常见的光电传感器有光敏电阻、光电二极管和光电三极管等。
以光敏电阻为例，它的工作原理是通过测量电阻值的变化来反映光强度的变化。
当光强度增加时，光敏电阻的电阻值减小；当光强度减小时，光敏电阻的电阻值增加。
通过测量电阻值的变化，就可以得到环境的光强度信息。
传感器及其工作原理
④
IB UH k d
填空：
力敏传感器 接受 力 信息，并转化为电信号
声敏传感器
.
位移传感器
接受 声 信息，并转化为电信号 接受位置 信息，并转化为 电信号 。
光敏传感器 接受 光 信息，并转化为 电信号 。
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
电容式传感器
1.原理
电容器的电容C取决于极板正对面积S，极板间 距离d及极板间电介质这几个因素，如果某一 物理量(如角度θ、位移x、深度h等)的变化能引 起上述某一因素的变化，从而引起电容的变化， 那么测定电容器的电容就可以确定上述物理量 的变化．
常见电容式传感器
名称 传感器
原理
测定角度 θ 的电容式 传感器
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．用黑纸包住元件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．用黑纸包住元件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
A．距离变化 B．正对面积变化 C．介质变化 D．电压变化
例3
【解析】 平行板电 容器的电容
C∝εrS/d,本例中的介 质没有变
化，正对面积也没有 变化,引起电
容变化的因素是板间 距离d.
【答案】 A
【规律总结】 电容式 传感器是应用了电容器 的电容跟板间距离、正 对面积、电介质及引起 它们改变的因素(如力、 位移、压强、声音等) 的关系，将这些非电学 量转化为电容器的电容 这个电学量．
高中物理选修3-2-传感器及其工作原理
传感器及其工作原理知识元常见传感器的工作原理知识讲解传感器的工作原理1．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．组成：一般由敏感元件、转换元件、转换电路三个部分组成。
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。
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。
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。
3．原理：通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量。
例如，光电传感器利用光敏电阻将光信号转换成电信号；热电传感器利用热敏电阻将温度信号转换成电信号。
4．工作流程：5．类别：最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换器)组成，它感受被测量时，直接输出电学量，如热电偶．有的传感器由敏感元件和转换器件组成，设有转换电路，如光电池、光电管等；有的传感器，转换电路不止一个，要经过若干次转换。
6．传感器的分类：目前对传感器尚无一个统一的分类方法，常用的分类方法有两个：（1）按输入量分类，如输入量分别为温度、压力、位移、速度、加速度等非电学量时，相应的传感器称为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器。
（2）按传感器的工作原理分类，可分为电阻传感器、电容传感器、电感传感器、电压传感器、霍尔传感器、光电传感器、光栅传感器等。
7．传感器的元件：制作传感器时经常使用的元件有光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件等。
例题精讲常见传感器的工作原理例1.传感器是把非电学量转换成电学量的一种元件。
如图所示，乙、丙是两种常见的电容式传感器，现将乙、丙两种传感器分别接到图甲的电路中进行实验（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏），下列实验现象中正确的是（）A．当乙传感器接入电路实验时，若F变小，则电流表指针向右偏转B．当乙传感器接入电路实验时，若F变大，则电流表指针向左偏转C．当丙传感器接入电路实验时，若液体深度h变大，则电流表指针向左偏D．当丙传感器接入电路实验时，若液体深度h变小，则电流表指针向左偏例2.关于传感器，下列说法正确的是（）A．霍尔元件能把光学量转化为电学量B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C．话筒中的传感器将电信号转化成声音信号D．传感器是把非电信号转换为电信号的主要元件例3.利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况。
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。
传感器及其工作原理
传感器及其工作原理传感器是一种能够检测、感知外界物理量或信号，并将其转换为可读取的电信号或其他形式信号的装置。
它们广泛应用于各种领域，如工业自动化、医疗设备、环境监测、汽车安全等。
传感器的工作原理根据其类型不同而有所不同。
以下是一些常见的传感器及其工作原理的介绍。
1.光敏传感器：光敏传感器根据光的强度、频率或波长变化来检测外界光信号。
其中最常见的是光敏电阻（LDR）和光电二极管（LED）。
LDR 根据光照调节其电阻，从而实现光的测量。
LED是一种能够将光转化为电流的半导体器件。
2.温度传感器：温度传感器用于测量物体的温度。
其中常见的是热敏电阻（RTD）、热电偶和半导体温度传感器。
RTD基于电阻随温度变化的原理，热电偶利用两个不同金属连接处的温差产生电势差，半导体温度传感器利用半导体材料的电阻随温度变化的特性。
3.压力传感器：压力传感器用于测量物体的压力。
其中常见的是电阻式应变片传感器、电容式传感器和压电传感器。
电阻式应变片传感器利用电阻随应变变化的原理，电容式传感器利用电容与应变的关系，压电传感器利用压电材料的压电效应。
4.位移传感器：位移传感器用于测量物体的位移或位置。
常见的位移传感器有电感式传感器、光电编码器和霍尔效应传感器。
电感式传感器基于感应电感量与磁场变化的原理，光电编码器利用光电效应和光栅原理，霍尔效应传感器利用霍尔元件感应磁场变化的效应。
5.气体传感器：气体传感器用于检测、测量空气中的气体浓度。
常见的气体传感器有氧化物半导体传感器、电化学传感器和红外线传感器。
氧化物半导体传感器基于气体分子与氧化物半导体的相互作用，电化学传感器通过测量化学反应产生的电流变化来测量气体浓度，红外线传感器利用气体吸收红外辐射的特性。
总结而言，传感器的工作原理基于物理性质或效应，如电阻、电压、电流的变化，磁场、光照、温度等的感应效应。
这些传感器在实际应用中通过测量外界物理量或信号的变化，将其转换为电信号或其他形式的信号，以便人们可以通过电子设备读取和处理。
传感器的原理及应用
(1)按 分类,如输入量分别为温度、压力、位移、速度、加速度等非电学量时,相应的传感器称为 传感器、 传感器、 传感器、速度传感器、加速度传感器. (2)按传感器的 分类,可分为 传感器、 传感器、电感传感器、电压传感器、霍尔传感器、光电传感器、光栅传感器等. 7.传感器的元件:制作传感器时经常使用的元件有光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件等.
2.热敏电阻和金属热电阻:热敏电阻或金属热电阻能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量. (1)特性: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,称为热电阻.有些半导体,电阻率随温度的变化非常明显;温度上升时,有些半导体的导电能力增强. (2)电阻——温度特性曲线(如图1所示) a金属导线;b热敏电阻.
答案 (1)开始煮饭时压下手动开关,使永磁体和感温磁体吸合,以保持触点接触,接通电热电路;手松开后这个按钮不会恢复到图示状态,因为永磁体与感温磁体相互吸引,弹簧的弹力不能使永磁体恢复原状态.
水沸腾后,锅内的温度应大致保持在100℃,因为水的沸点是100℃,此时水分未被米吸收完,锅内水分较充足,所以能保持一段时间.
Hale Waihona Puke 5.机械式鼠标 (1)内部构成:滚球、滚轴与码盘、红外发射管与红外接收管(光传感器),如图4所示. (2)工作原理:鼠标移动时,滚球运动通过滚轴带动两个码盘转动,红外接收管就收到断续的红外线脉冲,输出相应的电脉冲信号,计算机分别统计x、y两个方向上的脉冲信号,处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移.
01
随着恒温箱内温度升高,热敏电阻R的阻值变小,则线圈中的电流变大,当线圈的电流大于或等于20 mA时,继电器的衔铁被吸到下方来,则恒温箱加热器与电源断开,加热器停止工作,恒温箱内温度降低.
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。
《传感器及其工作原理》 讲义
《传感器及其工作原理》讲义一、传感器的定义与作用在现代科技的广袤领域中，传感器宛如人类感知世界的敏锐触角，是一种能够感知、检测和测量物理量、化学量或生物量等信息，并将其转换为可处理的电信号或其他形式输出的装置。
传感器的作用至关重要。
它们就像是信息的采集者，将我们周围环境中的各种参数，如温度、压力、湿度、光线强度、声音、位置等，转化为电子设备能够理解和处理的信号。
这些信号经过处理和分析后，可以为我们提供有价值的信息，帮助我们做出决策、控制过程、监测系统状态等。
无论是在工业生产中的自动化控制、智能家居中的环境监测与设备控制，还是在医疗领域中的疾病诊断与治疗、交通运输中的车辆安全与导航，甚至是在航空航天领域的飞行姿态监测与控制，传感器都发挥着不可或缺的关键作用。
二、传感器的分类传感器的种类繁多，为了更好地理解和研究它们，可以按照不同的标准进行分类。
（一）按照被测量的物理量分类1、温度传感器用于测量温度的变化，常见的有热电偶、热电阻和热敏电阻等。
2、压力传感器能够感知压力的大小，如应变式压力传感器、电容式压力传感器等。
3、位移传感器测量物体的位置或位移，例如电感式位移传感器、光栅式位移传感器。
4、速度传感器检测物体的运动速度，像霍尔式速度传感器、光电式速度传感器。
5、加速度传感器用于测量物体的加速度，常见的有压电式加速度传感器、电容式加速度传感器。
（二）按照工作原理分类1、电阻式传感器基于电阻的变化来测量物理量，例如电阻应变式传感器。
2、电容式传感器利用电容的变化来检测物理量，如电容式位移传感器。
3、电感式传感器通过电感的变化来感知物理量，像电感式压力传感器。
4、压电式传感器基于压电效应，将压力、加速度等转化为电信号。
5、磁电式传感器利用电磁感应原理，将速度、位移等转化为电信号。
（三）按照输出信号的性质分类1、模拟式传感器输出的信号为连续的模拟量，如电压、电流等。
2、数字式传感器输出的信号为数字量，如脉冲、编码等。
传感器及其工作原理 课件
二、光敏电阻 1．特点 光照越强，电阻 越小 。 2．原理 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。
想一想 声控灯有一种有趣的现象，那就是光线充足时，任你发出多大的声音都不亮；但在黑夜，轻轻一声它 就发出亮光，这是为什么呢？
如图为某金属导线的电阻—温度特性曲线。
热敏电阻和金属热电阻有何区别及联系？ (1)区别：①热敏电阻和金属热电阻的导电性能与温度的变化关系不相同，热敏电阻的导电性能一般随 温度的升高而增强；金属热电阻的导电性能随温度升高而降低。 ②热敏电阻和金属热电阻的优缺点：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。 (2)联系：热敏电阻和金属热电阻都能够将温度这个热学量转换为电阻这个电学量。
(2)热敏电阻的两种型号及其特性：热敏电阻器是电阻值随温度变化而变化的敏感元件。在其工作温度 范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温 度系数(NTC)热敏电阻器。一般常用的是负温度系数热敏电阻器。
(3)热敏电阻器的分类 分类方式
电阻温度特性 材料 结构
如果有了外电场，自由电子和空穴会向相反的方向做定向移动，于是在半导体中形成了电流。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，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的 空穴，半导体中会有更多的载流子，于是导电性能明显地增强。
3．光敏电阻的特性 (1)阻值特点：阻值随光照强度的增大而减小。 (2)导电机理：光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到光照而温度升高时，会有更多的电 子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，导电性能变好，电阻变小。 (3)作用：光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻大小这个电学量。 (4)构成材料：光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到光照而温度升高时，会有更多的电 子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性能明显增强。
传感器及其工作原理分析课件
物联网中的传感器节点
传感器节点是物联网的基本单元， 负责采集环境数据或监测对象的 状态信息。
传感器节点通常由传感器、微处 理器、无线通信模块和电源组成，
具有感知、处理和传输数据的能 力。
传感器节点可以部署在各种环境 中，如智能家居、智能农业、智 能交通等，以实现智能化监测和
控制。
物联网中的传感器网络
详细描述
04
传感器性能指标与评价
传感器的精度与误差
精度
误差
传感器的灵敏度与线性度
灵敏度
线性度
传感器的稳定性与可靠性
稳定性
可靠性
传感器的响应时间与恢复时间
响应时间
恢复时间
05
传感器设计与优化
传感器结构设计
结构设计原则
结构组成 结构设计要点
传感器材料选择
材料性能要求
材料选择原则
选择合适的材料是传感器设计中的重 要环节，需要综合考虑材料的物理、 化学、机械、电学等性能指标。
感器及其工作原理分析件
• 传感器的工作原理 • 常见传感器类型及其应用 • 传感器性能指标与评价 • 传感器设计与优化 • 传感器在物联网中的应用
01
传感器概述
传感器的定义与分类
定义
分类
传感器的应用领域
工业自动化
、 。
医疗健康
环境监测 智能家居
传感器的发展趋势
微型化
智能化
多功能化
网络化
02
压电式传感器
总结词
压电式传感器利用压电材料的压电效应来检测压力或振动等物理量。
详细描述
压电式传感器由压电元件和转换电路组成。当压电元件受到外力作用时，其表面 产生电荷，从而输出电压信号。压电式传感器具有灵敏度高、响应速度快、体积 小等优点，广泛应用于声音、振动、压力等参数的测量。
传感器工作原理
传感器工作原理引言概述：传感器是一种能够感知和测量环境中各种物理量的设备，广泛应用于工业、农业、医疗等领域。
本文将详细介绍传感器的工作原理，包括传感器的分类、工作原理和应用。
一、传感器的分类1.1 主动传感器- 主动传感器是指能够主动产生信号的传感器，如压力传感器、温度传感器等。
- 主动传感器通过内部的电路和元件将感知到的物理量转换为电信号输出。
1.2 被动传感器- 被动传感器是指无法主动产生信号的传感器，如光敏传感器、声音传感器等。
- 被动传感器通过感知到的物理量直接改变其电阻、电容或电感等特性，从而实现信号的输出。
1.3 数字传感器- 数字传感器是指能够直接输出数字信号的传感器，如数字温度传感器、数字压力传感器等。
- 数字传感器内部集成了模数转换器，能够将感知到的物理量直接转换为数字信号输出。
二、传感器的工作原理2.1 压力传感器的工作原理- 压力传感器通过感受到的压力作用在其敏感元件上，使其发生形变。
- 敏感元件通常是由金属薄膜或半导体材料制成，形变后会改变其电阻或电容等特性。
- 通过测量这些特性的变化，可以确定环境中的压力值。
2.2 温度传感器的工作原理- 温度传感器利用热敏元件感知环境中的温度变化。
- 热敏元件通常是由金属或半导体材料制成，其电阻或电压随温度的变化而发生改变。
- 通过测量热敏元件的电阻或电压变化，可以得到环境的温度值。
2.3 光敏传感器的工作原理- 光敏传感器通过感知环境中的光照强度来测量光的存在和强度。
- 光敏元件通常是由半导体材料制成，其电阻或电流随光照的变化而发生改变。
- 通过测量光敏元件的电阻或电流变化，可以确定环境中的光照强度。
三、传感器的应用3.1 工业自动化领域- 传感器在工业自动化中起到了关键作用，如压力传感器用于监测管道中的液体压力，温度传感器用于监测设备的温度等。
- 传感器能够实时感知和监测各种物理量，帮助实现生产过程的自动化和智能化。
3.2 农业领域- 传感器在农业领域的应用越来越广泛，如土壤湿度传感器用于监测土壤的湿度，光敏传感器用于监测作物的光照强度等。
传感器及其工作原理
元件） 例2、如图所示是一种热敏电阻（PTC元件）的电阻 随 、如图所示是一种热敏电阻（ 元件 的电阻R随 温度t变化的关系图线 这种元件具有发热、 变化的关系图线， 温度 变化的关系图线，这种元件具有发热、控温双重功 能．常见的电热灭蚊器中就使用这种元件来加温并控制 温度．如果将该元件接到220V恒定电压下，则：（AD） 恒定电压下， 温度．如果将该元件接到 恒定电压下 A．通电后，其电功率先增大后减小 ．通电后， B．通电后，其电功率先减小后增大 ．通电后， C．当其发热功率等于散热功率时，温度保持在 不变 ．当其发热功率等于散热功率时，温度保持在t1不变 D．当其发热功率等于散热功率时，温度保持在 到t2 ．当其发热功率等于散热功率时，温度保持在t1 之间的某 一值不变
1、光敏电阻 、 特性:光照强弱 特性 光照强弱 原理:光照增强 原理 光照增强 电阻的大小 半导体材料中的载流子（ 半导体材料中的载流子（自 由电子和空穴） 由电子和空穴）浓度增加
材料的电阻率减小 材料: 材料 CdS──对可见光灵敏 对可见光灵敏 PbS──对红外线灵敏 对红外线灵敏 结构:(绝缘基板、光敏材料层、电极、引线) 结构 绝缘基板、光敏材料层、电极、引线 绝缘基板
三、光传感器的应用——鼠标器 光传感器的应用 鼠标器
1、机械鼠标器的主要构造图 、
滚球、滚轴与码盘、 滚球、滚轴Fra bibliotek码盘、红外发射管与红外接收管
火灾报警器
温度传感器的应用
【例1】如图甲为在温度为 ℃左右的环境中工 】如图甲为在温度为10℃
作的某自动恒温箱原理简图， 作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻 R1=20 k ，R2=10 k ，R3=40 k ，Rt为热敏 电阻， 电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所 示．当 a、b端电压 Uab<0时，电压鉴别器会令 、 端电压 时 开关S接通 恒温箱内的电热丝发热， 接通， 开关 接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内 温度提高； 断开， 温度提高；当Uab>0时，电压鉴别器使 S断开， 时 断开 停止加热， 停止加热，恒温箱内的温度恒定在 _________℃． ℃ 35
传感器及其工作原理-课件可编辑全文
敏感元件
转换器件
转换电路
电学量
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。
BC
4、霍尔元件
N
M
F
B
E
I
UH
霍尔电压：
一个霍尔元件的d、k为定值，再保持I恒定，则UH的变化就与B成正比。
磁感应强度
→
电压
1、传感器的概念：
五、小结：
2、传感器的工作原理：
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）
传感器及其工作原理
盒子里面有什么装置？
原理：当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用！
1、概念：
2、工作原理：
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。
非电学量
敏感元件
A
R1
R2
信号处理系统
BD
2、金属热电阻和热敏电阻
<1>金属热电阻：
规律：电阻随温度的升高而增大。
<2>热敏电阻：
规律：电阻随温度的升高而减小。
温度
→
电阻
例2、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（ ）
转换器件
转换电路
（或电路的通断）
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导电液体
（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
电容式位移传感器
电容器极板
x
电介质板 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）。
例3．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
下表面哪面电势高？电势差是多少？
下表面
U IB ned
类型一 光敏电阻的特性
如图所示，R1、R2为定值 电阻，L为小灯泡，R3为光敏 电阻，当光照射到R3上的光强 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 【思路点拨】 光敏电阻有随着光照强 度的增强而阻值减小的特征，由闭合电路欧 姆定律及串并联的分压、分流原理对电路进 行动态分析．
基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电 路），便可转换成电量输出。
离子感烟器 温度传感器
明火探测器
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
全自动血压机
自动旋转门
声
音 声敏传感器 控
延
制
时
电
电
灯
光敏传感器 路
路
光
线
走廊声控灯的工作原理
制 作 4、传感器常用的敏感元件
振动测量；“阿波罗10”飞船对3295个参数进行检测，其
中：
温度传感器559个
压力传感器140个
信号传感器501个
遥控传感器142个
专家说：整个宇宙飞船就是高性能传感器的集合体
什 么
干簧管
是
传
感
器
？
防盗报警器
什 么 是 传 感 器 ？
原理：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化， 相互吸引而接通，干簧管能起到开关的作用
干簧管的应用
应用对象 电梯 电话
微波炉 冰箱 煤气表 汽车
功能
选层控制 折叠式手机的开关 有线电话听筒拿离时的开关控制 炉门的开关控制 门的开关控制 流量控制 安全气囊的开关控制 天窗/车窗 开关控制 安全带的扣妥/松拖警示
干簧 管
一种防盗门报警电路
人获取外界信息
机械自动化设备获取外界信息
视觉 嗅觉
常
元件。
用
的
I
敏
F
感
C
D
元 件
EB
UH
霍尔元件工作原理图
霍尔效应
当电场力增大到与洛伦兹力相等时，内外侧端面 间就形成一个稳定的电场，此时两端面形成一个稳定 的电压UH。这种现象称为霍尔效应，这个电压叫做霍 尔电压
可以证明，霍尔电压UH：
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
qUH qBv b
电流的微观表达式 Inq(bd)v
UH
k
IB d
UHnIB qdkIdB (其k中 n1)q
d——薄片的厚度 k——霍尔系数
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
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、
2.传感器的作用
非电学量
传感器
电学量
受力 温度
磁场
声T音ex等t
传感器
测量、传输、处理和控制
电流 电压 电阻 电容等
3、传感器的组成
物理、化学、 生物信息
被测量 敏感元件
辅助电源 转换元件
电量 基本转换电路
敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某 一物理量的元件。
转换元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电 量。
【解析】 当照射光强度增大时，
R1 处理
R2
系统
2、热敏电阻
特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_减__小__， 具有负温度系数
金属热电阻
铂电阻
例2、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） 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
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（BD）
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计数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
A
信号
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
ห้องสมุดไป่ตู้、电容式传感器
（1）测定角度θ
动片 θ
定片
（2）测定液面高度h
计和电源串联接成闭合电路，那么（ BC）
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
固定电极
膜片电 极
待测压力F
制
作
传
4、霍尔元件
在一个很小的矩形半导体
感
（例如砷化铟）薄片上，制
器
作4个电极，就成了一个霍尔
学习目标：1.知道什么是传感器．
课
2．知道什么是光敏电阻、热敏电阻、
标 金属热电阻以及霍尔元件．
定
3．知道传感器的工作原理．
位
重点难点：对传感器工作原理的理解． 易错问题：对传感器电路的动态分析．
引 入 新 课
自动门
自动干手机
雷达测速仪
酒精含量测试仪
电子秤
红外耳温计
航空航天宇宙飞船
飞行的速度、加速度、位置、姿态、温度、气压、磁场、
传
1、光敏电阻 特性：光敏电阻对光敏感。当改变光照
感
强度时，电阻的大小也随着改变。一般
器
会随着光照强度的增大而电阻值减小。
常
用
的
敏
感
元
件
光敏电阻的工作原理
硫化镉是一 种半导体材料，
无光照时，载流 子极少，导电性 能不好；随着光 照的增强，载流 子也增多，导电 性变好
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。
光传感器 湿度传感器 气体传感器
听觉
声音传感器
味觉
味传感器
触觉
温度传感器 压力传感器
1.传感器的定义：
物理信息 化学信息 生物信息
敏感元件 转换电路
电信号
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。