传感器及其工作原理复习过程

则上式可写为
UH
k
பைடு நூலகம்
IB d
④
填空： 力敏传感器 接受 力 信息，并转化为电信号
声敏传感器. 接受 声 信息，并转化为电信号 位移传感器 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
例2 如图是霍尔元件的工作原理示意
图，如果用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,则可以验证UH随B的变
化情况．以下说法中正确的是(工作面是指较大的平面)( )
A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH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
3、传感器的工作原理 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
传感器
电压 电流 电阻 电容
非电学量 敏感元件
转换元件
接口电路 电学量
辅助电源
传感器工作原理图
4、常用的传感器部件
(1)、温度传感器部件
观察与思考
热敏电阻 （半导体材料）
一般随温度升高电阻减小 半导体的导电机理 金属热电阻 温度升高电阻增大
例1 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】 当照射光强度增大时，光敏电阻阻值发
生变化，然后根据直流电路的动态分析方法进行判断．
【精讲精析】 光的强度是被测量，光敏电阻R3为光敏 感元件，同时也是转换器件．当光强度增大时，R3阻值 减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干 路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压
两种温度 凉水 的水
开水
电阻值情 况
电阻大
电阻小
（将温度高低转变成电信号）
右图是一个温度传感器的原理示意图, Rt是一个热敏电阻器。试说明传感器是 如何把温度值转变为电信号的。
思考方向：1、两电阻采取什么
连接方式？ 2、转变的电信号应该是哪个
Rt
R
V
电学量？
3、电压表测的是哪个电阻的电压？
温度升高或降低导致Rt阻值发生 变化，使电路中电流也发生变化，导致R上 的电压也发生改变，因此电压表读数将会发生变化， 从而就将温度的化转变为电信号。
D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化
【思路点拨】 解答本题应把握以下两点
(1)掌握UH与I、B的关系． (2)磁感线方向变化引起UH的变化．
【精讲精析】 将永磁体的 N 极逐渐靠近霍尔元件的工
作面时，B 增大，I 恒定，由公式 UH＝kIdB知 UH 将变大， 选项 A 正确；地球两极的磁场方向在竖直方向上，所以 霍尔元件的工作面应保持水平，使 B 与工作面垂直，选 项 B 正确；地球赤道上的磁场成水平方向，只有霍尔元 件的工作面在竖直方向时，B 与工作面垂直，选项 C 错 误；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，B 垂直工作 面的大小发生变化，UH 将发生变化，选项 D 正确． 【答案】 ABD
减小，而电压表的示数增大，A项正确，D项错误．由路 端电压减小，而R1两端电压增大，可知R2两端电压必减 小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知 流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，C项正 确．
【答案】 ABC
【规律总结】 解决光敏电阻相关的问题， 要分两步走 (1)明确光敏电阻的阻值随光照如何变化． (2)结合光敏电阻阻值的变化，利用闭合电 路的欧姆定律等相关运算，解决光敏电阻 对电路的影响．
①
载流子在磁场中受到的洛伦兹力 f qvB
载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出
现电势差载流子受到的电场力为 F q U H
当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平a衡，即qvB q U H ②
由①②式得
IB U H nqd
③
a
式中的nq与导体的材料有关，对于确定的导体，nq是常数。
令
k 1
nq
传感器及其工作原理
1、传感器的定义 能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能 按照一定的规律和要求把这些信息转换成可 用输出信息的器件或装置。
2、传感器的分类 （按感受信息的学科特点不同）
物理传感器、化学传感器、生物传感器
一般来说，用于完成视觉、听觉、触觉功能的传感器 其接受的是光、声波、压力等的物理信息称物理传感器 代替嗅觉、味觉功能的传感器，则称化学传感器或生物 传感器
变式训练 1.在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度 的变化可实现对电路相关物理量的控制．如 图所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热 敏电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器．当 环境温度降低时( ) A．电容器C的带电量增大 B．电压表的读数增大 C．电容器C两板间的电场强度减小 D．R1消耗的功率增大
（2）光敏传感器部件
（2）光敏传感器 实验
光敏电阻
电阻随光照的增强而减小（半导体材料）
光照情况
受光表面暴露 手遮盖受 光
电阻值的情 况
电阻小
表面
电阻大
(4)干簧管 是一种能感知磁场的传感器
(5)电容式位移传感器
插入电介质，电容增大 电容式位移传感器能够把物体的位 移这个力学量转化为电容这个电学量。
解析：选 AB.当环境温度降低时，R2 变大，电 路的总电阻变大，由 I＝RE总知 I 变小，又 U＝E －Ir，电压表的读数 U 增大，B 正确；又由 U1 ＝IR1 及 P1＝I2R1 可知 U1 变小，R1 消耗的功率 P1 变小，D 错误；电容器两板间的电压 U2＝U
－U1，U2 变大，由场强 E′＝Ud2，Q＝CU2 可知 Q、E′都增大，故 A 正确，C 错误．
(6)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
UH
K
IB 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
推导霍尔电压的公式
设载流子的电荷量为q，沿电流方向定向运动
的平均速率为v，单位体积内自由移动的载流
子数为n，垂直电流方向导体板的横向宽度为
a，则电流的微观表达式为 I nqadv