传感器及其工作原理教学

第一节 传感器及其工作原理 第六章 传感器 一 、 传感器简介 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 _， 并能把它们按照一定的规律转换为电压、电 流等 _，或转换为电路的通断。 1、 什么是传感器 非电学量 电学量 2、分类 它一般可分为光敏、热敏、声音 （话筒）、力学、电磁、生物等 类元件。 光敏电阻实物图 1、光敏电阻 二、制作传感器的常用元器件 光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻的大 小也随着改变 。 一般随着光照强度的增大电阻值 _。 （ 2）材料：制作光敏电阻的材料一般为半导体。如： 硫化镉 减小 （ 3）半导体的导电原理：半导体靠其中的 _ （自由电子和空穴）来导电 载流子 光敏电阻能够把光照强弱这个 _转换为电阻 这个电学量 光学量 （ 1）特性： 请同学们思考 ,光敏电阻可以用在哪些地方 ? 2、热敏电阻 热敏电阻的阻值会随着温度的升高而 _，具有负温度 系数 热敏电 阻 R-T 关系示 意图 （ 1）材料：半导体 R T o 减小 （ 2）特性： 请同学们思考 ,热敏电阻可以用在哪些地方 ? 3、金属热电阻 （ 2）特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升高而 _， 具有正温度系数 （ 1）材料：金属热电阻是用金属做成的 R T O 金属热 电阻 R-T 关系示 意图 热敏电阻和金属热电阻能够把 _这个热学 量转换成为电阻这个电学量 增大 温度 4、电容式位移传感器 电容式位移传感器能够把物体 _这个力学量转 换为 _这个电学量 位移 电容 电容式位移传感器示意图 被测物体 x 电容器极板 电介质板 5、霍尔元件 （ 1）材料：半导体 如：砷化铟 （ 2）工作原理图 N M F B E I UH 霍尔元件工作原理图 d kU H IB （ 3）霍尔电压 : K为比例系数，称为 霍尔系数 其大小与元件的材料有关。 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。因此霍尔元件又称 磁敏元件 。 霍尔元件能够把 _这个磁学量转换为 _ 这个电学量 磁感应强度 电压 三、例题 例 1、 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（ ） 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 AC 例 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 （ ） 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 R1 R2 R 3 A a b E r B 四、练习 ： 1、传感器能感受一些 _量，并把它们按一定的规律转 化为 _量，就可以方便的测量、传输、处理、控制。 2、常见的将光学信号转化为电信号的传感元件是 _, 当光照射它时，它的导电性能 _。 3、霍尔元件能转换哪两个量 （ ） A.把温度这个热学量转换为电阻这个电学量 B.把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量 C.把力换为电压这个电学量 D.把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 非电学 电学 光敏电阻 增加 B 4、火灾报警器使用的是（ ） A.光传感器 B.温度传感器 C.红外线传感器 D.超 声波传感器 5、如图所示是测定位移 X 的电容式传感器，其工作原理 是哪个量的变化造成其电容的变化（ ） A.电介质进入极板的长度 B.两极板间距离 C.两极板正对面积 D.极板所带电量 极板 电介质 B A 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） 非电学量 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。