3-2 4.1传感器及其工作原理

1.知道什么是传感器.3.通过实物认识光敏电阻，了解光传感器的工作原理.2.知道传感器的种类及其一般结构.4.1传感器的原理第4章传感器与现代社会3、基本组成：敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成：2、基本作用：把非电学物理量(如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照强度等)转换成电学量(如电压、电流、电容等)，达到易于测量、便于传输、储存、处理方便及自动控制的作用.非电学量转换器件敏感元件转换电路电学量能感受外界信息，并将其按一定的规律转换成电信号的器件或装置，叫做传感器一、传感器简介1、传感器的概念干簧管敏感元件是传感器的核心，是利用材料的某种敏感效应制成的，它可以利用各种物理、化学、生物效应，将非电学参数的变化转换成电学参数的变化.转换器件将敏感元件采集的信息进行处理,以电压或电流的形式通过转换电路输出。智能传感器:当转换电路采用计算机进行信息处理并输出数字信息时,这种传感器就叫做智能传感器,如机器人中使用的各种传感器大都是智能传感器.这种灯控制装置好像能“听到”我们的到来,开灯迎接；又好像能“看到”我们的离去,关灯节能.声光控延时开关：能将声、光信息转换成电学量的传感器——声光控延时开关.二、光声控延时开关电路的工作原理光声控延时开关是在光照度低于某一值时用声音来控制开关的“开启”，若干分钟后延时“自动关闭”的传感器.光电转换器声电转换器电子线路被控制线路光声控延时开关电路原理图声电转换器件光电转换器件动圈式话筒就是一种声电转换器其内部电子线路的功能就是将光敏、声敏元件获得的电信息信号处理后，变为电子开关的开动作.控制电灯线路光敏电阻是一种光电转换器光电传感器:光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管.光电传感器是由光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化的原理制成的.光敏电阻光照越强，电阻越小（1）物理型传感器：利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出待测物信息的传感器，如电容传感器,电感传感器,光电传感器，压电传感器等.2、物理型传感器中常见的敏感元件：（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）三、传感器的类型1、类型（2）化学型传感器：利用化学反应识别和检测信息的传感器，如气敏传感器，湿敏传感器等.（3）生物型传感器：利用生物化学反应识别和检测信息的传感器，如组织传感器，细胞传感器等.光敏电阻3、敏感元件特性例：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；随着光照增强，载流子增多，导电性能变好。（1）其电阻率与与光照强度有关（2）其受到光照时电阻会变小（3）其能够将光学量转化为电阻的变化。热敏电阻导电性能：半导体材料的导电性能随温度升高而改善特点：灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；注意：热敏元件分为：热敏电阻和金属热电阻两种。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。量的转换：温度变化转换为电阻变化，再转换为电流或电压机理：载流子随温度的升高明显增多，导电性能变好特性：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1）热敏电阻热敏电阻R-T关系示意图材料：半导体RTo2）金属热电阻特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升高而增大，具有正温度系数材料：金属热电阻是用金属做成的RTO金属热电阻R-T关系示意图热敏电阻与金属热电阻的比较电容式位移传感器电容式位移传感器能够把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量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电容C决定于面积S、距离d及板间的电介质这几个因素。如果某一物理量（如角度、位移、深度等）的变化能引起上述某个因素的变化，会引起电容的变化，通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化，起这种作用的电容器称为电容式传感器。图甲是测量角度θ的电容式传感器，原理是θ变S变C变定片θ甲图乙是测量液体深度h的电容式传感器，原理h变S变C变金属芯线电介质导电液体乙h图丙是测量压力F的电容式传感器，原理是F变d变C变固定电极可动电极F丙NMFBEIUH霍尔元件工作原理图霍尔元件（1）材料：半导体如：砷化铟（2）工作原理图（3）霍尔电压:在其他量恒定，则UH的变化就与B成正比。因此霍尔元件又称磁敏元件。霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量()HBUIBnqd作业课本家庭作业P825、6题课本家庭作业P871题课时提升作业P81、82十一例1.如图所示，R1、R2为定值电阻，L是小灯泡，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ABC例题传感器的题型设计1、对传感器的的基本作用的认识2、对敏感元件特性的认识3、传感器在简单的自动控制电路的应用及电路的动态分析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R1R2R3AabErB电阻温度计：一般用金属热电阻制成3、随着生活质量的提高，自动干手机已进入家庭，洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干。手靠近干手机能使传感器工作，是因为（）A.改变了湿度B.改变了温度C.改变了磁场D.改变了电容D1：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（）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BD信号处理系统1R2R2.关于传感器及其作用，下列说法中正确的是()A．传感器一般是把非电学量转换为电学量B．传感器一定是把非电学量转换为电路的通断C．传感器把非电学量转换为电学量是为了方便进行测量、传输、处理和控制D．电磁感应是把磁学的量转换为电学的量，所以利用电磁感应现象工作的动圈式话筒也是传感器解析：选ACD.根据传感器的概念和工作原理可以判断A、C正确．B选项中不一定把非电学量转化为电路的通断，还有其他的表现形式，故B错．动圈式话筒利用电磁感应将声音转化为电流，是传感器，D正确．ACD3.敏感元件是传感器中的关键元件，它承担着直接“感知”和转换外界信息的任务．下列关于光敏电阻的说法正确的是()A．光敏电阻的电阻值会随着光照强度的变化而变化B．光敏电阻的电阻值不会随着光照强度的变化而变化C．光敏电阻是因为光照变化时发热才改变电阻值的D．光敏电阻受到光照变化时改变阻值与热效应无关解析：光敏电阻的材料是一种半导体，无光照射时用来导电的粒子极少，导电性能不好；随着光照的增强，可用来导电的粒子增多，导电性能变好．所以光敏电阻的电阻值随着光照的增强而减小，这与热效应无关．AD