传感器及其工作原理44316

【解析】 当照射光强度增大时，
金属芯线 电介质
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
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、
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。
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。
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
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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
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．
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。
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
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
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
3、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
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
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、
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
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