認識傳感器傳感器的原理

1、第一節(jié)認識傳感器第二節(jié)傳感器的原理學 習 目 標知 識 脈 絡1.了解傳感器的概念，知道非電學量轉換成電學量的技術意義(重點)2了解傳感器的基本結構及各部分的作用3知道光敏電阻、熱敏電阻的工作原理，感悟基礎知識學習和應用的重要性(重點)4通過實驗觀察和分析，了解傳感器的工作原理(難點)傳 感 器 及 其 分 類1定義：能感受規(guī)定的被測量，并按照一定的規(guī)律轉換成電信號的器件或裝置2傳感器的組成：傳感器一般由敏感元件、轉換元件和轉換電路三部分組成(1)敏感元件：相當于人的感覺器官，是傳感器的核心部分，是利用材料的某種敏感效應(如熱敏、光敏、壓敏、力敏、濕敏等)制成的(2)轉換元件：是傳感器中能將敏

2、感元件輸出的、與被測物理量成一定關系的非電信號轉換成電信號的電子元件(3)轉換電路：是將轉換元件輸出的不易測量的電學量轉換成易于測量的電學量，如電壓、電流、電阻等3傳感器的分類(1)按被測量分類：加速度傳感器、速度傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、負荷傳感器、扭矩傳感器等(2)按工作原理分類：電阻應變式傳感器、壓電式傳感器、電容式傳感器、渦流式傳感器、動圈式傳感器、磁電式傳感器、差動變壓器式傳感器等(3)按能量傳遞方式分類：有源傳感器和無源傳感器1傳感器是一種聯(lián)絡傳遞感性的設備(×)2傳感器是一種感知、探測物理量的工具(×)3傳感器是將被測量的非電學量轉換成電學量的器件或裝置

3、()在家庭生活中，人們不必直接接觸就可以控制一些機器，試舉一些生活中的例子，看哪些生活用品是通過傳感器來完成的【提示】電視機及空調機的遙控器、電冰箱、自動干手機、自動水龍頭、樓道內的聲控燈等有自動控制功能的蔬菜大棚，要靠傳感器感知作物生長所需的各種信息如圖3­1­1所示為蔬菜大棚內信息采集與自動控制示意圖試結合圖中信息，分析討論：圖3­1­1探討1：在蔬菜種植大棚中要用到哪些傳感器？【提示】需要五種傳感器：光傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、氣敏傳感器、溫敏傳感器探討2：這些傳感器的作用是什么？【提示】光傳感器測光照強度，濕度傳感器測空氣濕度，溫度傳感器測

4、空氣溫度，氣敏傳感器測二氧化碳濃度，溫敏傳感器測土壤溫度1傳感器的工作流程2幾種常用傳感器對比傳感器名稱輸入(感受)的物理量或化學量輸出的物理量可能的工作原理氣體壓強傳感器壓強電壓(電流)力電轉換硅光電池光電壓光電效應光電二極管光電壓光電效應濕敏電阻濕度電壓(電阻)感濕材料受濕電阻變化話筒聲音電流電磁感應加速度傳感器加速度電壓電磁感應1傳感器可以進行信息采集并把采集到的信息轉換為易于控制的量，其工作過程可能是() 【導學號：97192222】A將力學量(如形變量)轉換成磁學量B將電學量轉換成熱學量C將光學量轉換成電學量D將電學量轉換成力學量【解析】傳感器是指能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成

5、分等非電學量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉換為電壓、電流等電學量或轉換為控制電路的通斷的一類元件；故只有C項正確【答案】C2(多選)關于傳感器的作用，下列說法正確的是()A通常的傳感器可以直接用來進行自動控制B傳感器可以用來采集信息C傳感器可以將感受到的一些信息轉換為電學量D傳感器可以將所有感受到的信息都轉換為電學量【解析】傳感器的作用主要是用來采集信息并將采集到的信息轉換成便于測量的量；但并不是將其感受到的所有信息都轉換為電學量故B、C正確【答案】BC3關于傳感器工作的一般流程，下列說法中正確的是() 【導學號：97192113】A非電學量敏感元件轉換電路電學量轉換元件B電學量敏感元件轉換電路

6、轉換元件非電學量C非電學量敏感元件轉換元件轉換電路電學量D非電學量轉換電路轉換元件敏感元件電學量【解析】傳感器工作的一般流程為非電學量敏感元件轉換元件轉換電路電學量，因此A、B、D錯，C對【答案】C1不同的傳感器的工作原理不同，但都是通過敏感元件把非電學量的變化轉變?yōu)殡妼W量的變化2傳感器輸出的電學量可能為電流、電壓、電路通斷等，不一定是電壓3敏感元件只是傳感器的一個關鍵部分，并不一定就是一個完整的傳感器傳 感 器 的 原 理1溫度傳感器的原理(1)溫度傳感器：將溫度變化轉換為電學量變化的裝置，它通過測量傳感器元件的電學量隨溫度變化來實現(xiàn)對溫度的測量(2)熱敏電阻：利用半導體材料的阻值隨溫度變化

7、而變化的特性實現(xiàn)溫度測量的，其電阻大小與溫度高低有關，溫度變化，電阻有明顯變化2光電傳感器的原理(1)光電傳感器：將光學量變化轉化為電學量變化的裝置(2)應用：路燈光電自動開關電路和紅外樓道照明開關電路(3)光敏電阻：光電傳感器的敏感元件其阻值隨光照的增強而減小1光敏電阻受到的光照越強，電阻越小()2非接觸式測溫儀不用直接接觸就能感知人的體溫，是應用了光敏電阻作為敏感元件(×)3熱敏電阻一定是隨溫度的升高其阻值增大(×)光敏傳感器的敏感元件一定是光敏電阻嗎？【提示】不一定，凡是在光照條件下電學特性隨之改變的都可用作光敏傳感器的敏感元件許多辦公場所樓道燈具有這樣的功能：天黑時

8、，出現(xiàn)聲音它就開啟，而在白天，即使有聲音它也沒有反應探討1：請分析滿足上述條件的控制電路中有哪些傳感器？是物理傳感器還是化學傳感器？【提示】接入了光傳感器(光敏電阻)和聲傳感器(通常用微型駐極體話筒)以上兩種傳感器均為物理傳感器探討2：光敏電阻一般由什么材料組成？和電學中的一般電阻一樣嗎？【提示】光敏電阻一般由半導體材料做成，而電學中常見電阻一般由金屬材料制成1光電傳感器光敏電阻光敏電阻一般為半導體材料做成，當半導體材料受到光照時，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，于是導電性能明顯增強光敏電阻把光照的強弱轉換為電阻大小2溫度傳感器：熱敏電阻和金屬電阻(1)熱敏電阻指用半

9、導體材料制成，其電阻值隨溫度變化發(fā)生明顯變化的電阻如圖3­1­2所示為某熱敏電阻的電阻溫度特性曲線圖3­1­2熱敏電阻可分為正溫度系數(shù)的熱敏電阻和負溫度系數(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；負溫度系數(shù)的熱敏電阻隨溫度升高，電阻減小(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，稱為金屬熱電阻熱敏電阻或金屬熱電阻都能夠把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量，但相比而言，金屬熱電阻的化學穩(wěn)定性好，測溫范圍大，而熱敏電阻的靈敏度較好4(多選)用多用電表的同一擋位測量熱敏電阻和光敏電阻的阻值時，下列說法正確的

10、是()A測熱敏電阻時，溫度越高，多用電表指針偏角越大B測熱敏電阻時，溫度越高，多用電表指針偏角越小C測光敏電阻時，光照越弱，多用電表指針偏角越大D測光敏電阻時，光照越弱，多用電表指針偏角越小【解析】根據(jù)熱敏電阻的特點，溫度越高電阻越小，多用表指針偏角越大，A對，B錯；由光敏電阻的特點，光照越弱，電阻越大，偏角越小，C錯，D對【答案】AD5如圖3­1­3所示，R1、R2為定值電阻，L為電阻絲，R3為光敏電阻，當照射光強度增大時，下列選項中不正確的是() 【導學號：97192114】圖3­1­3A電壓表的示數(shù)增大BR2中電流減小C電阻絲的功率增大D電路的路端

11、電壓增大【解析】當光照強度增大時，R3阻值減小，外電路電阻隨R3的減小而減小，干路電流增大，R1兩端電壓因干路電流增大而增大，同時內電壓增大，故電路路端電壓減小，而電壓表的示數(shù)增大；由路端電壓減小，而R1兩端電壓增大知，R2兩端電壓必減小，則R2中電流減??；結合干路電流增大知流過電阻絲的電流必增大，則電阻絲的功率增大，故本題選項為D.【答案】D6溫度傳感器廣泛應用于室內空調、電冰箱等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性來工作的，如圖3­1­4甲所示，電源的電動勢E9 V，內阻不計，G為靈敏電流表，內阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其電阻阻值與溫度的關系如圖乙所示閉合S，當R的溫度等于20 時，電流表示數(shù)I12 mA；當電流表的示數(shù)I23.6 mA時，熱敏電阻的