傳感器及其工作原理課件

1．傳感器(1)定義：能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等

量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的另一個物理量(通常是電壓、電流等

量)，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷的元件。(2)非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的意義：把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，可以方便地進(jìn)行

、傳輸、處理和

。物理電學(xué)測量控制2．光敏電阻(1)特點：在被光照時

發(fā)生變化。(2)原因：無光照時，載流子少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子

，導(dǎo)電性變好。(3)作用：把

這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為

這個電學(xué)量。電阻增多光照強(qiáng)弱電阻3．熱敏電阻和金屬熱電阻氧化錳熱敏電阻金屬熱電阻特點電阻率隨溫度的升高而電阻率隨溫度的升高而制作材料半導(dǎo)體優(yōu)點靈敏度好化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大作用將

這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為

這個電學(xué)量減小增大金屬溫度電阻[關(guān)鍵一點]

熱敏電阻和金屬熱電阻的制作材料不同，其電阻值隨溫度變化的規(guī)律也不相同。4．霍爾元件(1)構(gòu)造：如圖6－1－1所示，在一個很小的矩形半導(dǎo)體(例如砷化銦)薄片上，制作四個電極E、F、M、N，就成為一個霍爾元件。圖6－1－1(2)工作原理：在E、F間通入恒定的電流I,同時外加與薄片垂直的磁場B，則薄片中的載流子就在洛倫茲力的作用下，向著與電流和磁場都

的方向漂移，使M、N間出現(xiàn)了電壓，稱為霍爾電壓UH。垂直薄片霍爾磁感應(yīng)強(qiáng)度電壓［試身手·夯基礎(chǔ)］1．(2011·江蘇高考)美國科學(xué)家WillardS·Boyle與GeorgeE·Smith

因電荷耦合器件(CCD)的重要發(fā)明榮獲2009年度諾貝爾物理學(xué)獎。CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的傳感器。下列器件可作為傳感器的有(

)A．發(fā)光二極管B．熱敏電阻C．霍爾元件 D．干電池解析：傳感器是指能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量的元件。發(fā)光二極管是電學(xué)元件，是電能轉(zhuǎn)換成光能的元件，不是傳感器，A錯誤；干電池是一種電源，不是傳感器，D錯誤；熱敏電阻受熱時，其電阻會發(fā)生變化，能把熱學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量，是傳感器，B正確；霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個電學(xué)量，是傳感器，C正確。答案：BC2．下列說法不正確的是(

)A．傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù)B．干簧管是一種能夠感知磁場的傳感器C．傳感器不是電視遙控接收器的主要元件D．傳感器是把力、溫度、光、聲、化學(xué)成分轉(zhuǎn)換為電信號的主要工具.解析：傳感器的任務(wù)就是采集信息，A對；干簧管的主要構(gòu)造是由平行不接觸的兩個極易被磁化的軟鐵片組成的，它靠近磁場時被磁化后相互吸引而接觸，B對；由傳感器的定義知D對。答案：C3．關(guān)于光敏電阻，下列說法不正確的是(

)A．光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻

這個電學(xué)量B．硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無光照射時，載流子

極少，導(dǎo)電性能不好C．硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無光照射時，載流子

較少，導(dǎo)電性能良好D．半導(dǎo)體材料的硫化鎘，隨著光照的增強(qiáng)，載流子

增多，導(dǎo)電性能變好.解析：對光敏電阻，光照強(qiáng)度變化時，電阻值隨之變化，A對；對半導(dǎo)體材料的硫化鎘，無光照射時載流子極少，導(dǎo)電性能差，光照增強(qiáng)時，載流子明顯增多，導(dǎo)電性能變好，B、D對，C錯。答案：C4．關(guān)于霍爾元件，下列說法正確的是(

)A．把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量B．把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學(xué)量C．把力這個力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學(xué)量D．把光照這個光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量解析：霍爾元件是把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為其兩表面電壓這個電學(xué)量的，故B正確。答案：B1．傳感器的工作原理

敏感元件：相當(dāng)于人的感覺器官，是傳感器的核心部分，是利用材料的某種敏感效應(yīng)(如熱敏、光敏、壓敏、力敏、濕敏等)制成的。

→

→

→非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量→轉(zhuǎn)換元件：是傳感器中能將敏感元件輸出的，與被測物理量成一定關(guān)系的非電信號轉(zhuǎn)換成電信號的電子元件。轉(zhuǎn)換電路：是將轉(zhuǎn)換元件輸出的不易測量的電學(xué)量轉(zhuǎn)換成易于測量的電學(xué)量，如電壓、電流、電阻等。2．傳感器的分類(1)光電傳感器——光敏電阻光敏電阻一般為半導(dǎo)體材料做成，當(dāng)半導(dǎo)體材料受到光照時，會有更多的電子獲得能量成為自由電子，同時也形成更多的空穴，于是導(dǎo)電性能明顯增強(qiáng)。光敏電阻把光照的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為電阻大小。(2)溫度傳感器：熱敏電阻和金屬熱電阻。①熱敏電阻：指用半導(dǎo)體材料制成，其電阻值隨溫度的變化非常明顯。如圖6－1－2所圖6－1－2示為某熱敏電阻的電阻——溫度特性曲線。②金屬熱電阻：有些金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，這樣的電阻也可以制作溫度傳感器，稱為金屬熱電阻。如鉑電阻溫度計。③二者的區(qū)別與聯(lián)系：熱敏電阻或金屬熱電阻都能夠把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。相比而言，金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大，但靈敏度較差，而熱敏電阻的靈敏度較好。[名師點睛]

按熱敏電阻隨溫度變化的規(guī)律，熱敏電阻可分為正溫度系數(shù)的熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，正溫度系數(shù)的熱敏電阻隨溫度升高電阻增大，負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻隨溫度升高電阻減小。1．原理：電容器的電容C決定于極板正對面積S、板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個因素，如果某一物理量(如角度θ、位移x、深度h等)的變化能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，那么，通過測定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化，有這種用途的電容器稱為電容式傳感器。2．用途：如圖6－1－4(1)所示是用來測定角度θ的電容式傳感器。圖6－1－4如圖6－1－4(2)所示是測定液面高度h的電容式傳感器。液面高度