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(luò)1.了解傳感器的概念，知道非電學量轉(zhuǎn)換成電學量的技術(shù)意義(重點)2了解傳感器的基本結(jié)構(gòu)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(chǔ)知識學習和應(yīng)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)自 主 預 習·探 新 知知識梳理一、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(zhuǎn)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(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)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(yīng)(如熱敏、光敏、壓敏、力敏、濕敏等)制

2、成的(2)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(3)轉(zhuǎn)換電路：是將轉(zhuǎn)換元件輸出的不易測量的電學量轉(zhuǎn)換成易于測量的電學量，如電壓、電流、頻率等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(yīng)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二、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(zhuǎn)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

3、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(guān)，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(zhuǎn)化為電學量變化的裝置(2)應(yīng)用：路燈光電自動開關(guān)電路和紅外樓道照明開關(guān)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基礎(chǔ)自測1思考判斷(1)傳感器是一種聯(lián)絡(luò)傳遞感性的設(shè)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(zhuǎn)換成電學量的器件或裝置()(4)光敏電阻受到的光照越強，電阻越小()(5)非接觸式測溫儀不用直接接觸就能感

4、知人的體溫，是應(yīng)用了光敏電阻作為敏感元件(×)(6)熱敏電阻一定是隨溫度的升高其阻值增大(×)【提示】(1)傳感器是一種能感受被測量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)化為電信號的設(shè)備(2)傳感器是將被測量轉(zhuǎn)化為電信號的裝置(4)應(yīng)用了溫度傳感器(6)負溫度系數(shù)的熱敏電阻隨溫度升高其阻值減小2傳感器可以進行信息采集并把采集到的信息轉(zhuǎn)換為易于控制的量，其工作過程可能是()A將力學量(如形變量)轉(zhuǎn)換成磁學量B將電學量轉(zhuǎn)換成熱學量C將光學量轉(zhuǎn)換成電學量D將電學量轉(zhuǎn)換成力學量C傳感器是指能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學量或轉(zhuǎn)換為控制電路的通

5、斷的一類元件；故只有C項正確3(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AD根據(jù)熱敏電阻的特點，溫度越高電阻越小，多用電表指針偏角越大，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對合 作 探 究·攻 重 難傳感器的應(yīng)用及其工作原理的理解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

6、體壓強傳感器壓強電壓(電流)力電轉(zhuǎn)換硅光電池光電壓光電效應(yīng)光電二極管光電壓光電效應(yīng)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(yīng)加速度傳感器加速度電壓電磁感應(yīng)關(guān)于傳感器工作的一般流程，下列說法中正確的是()A非電學量敏感元件轉(zhuǎn)換電路電學量轉(zhuǎn)換元件B電學量敏感元件轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換元件非電學量C非電學量敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路電學量D非電學量轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換元件敏感元件電學量C傳感器工作的一般流程為非電學量敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路電學量，因此A、B、D錯，C對(1)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(zhuǎn)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、

7、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(guān)鍵部分，并不一定就是一個完整的傳感器.針對訓練1(多選)關(guān)于傳感器的作用，下列說法正確的是() 【導學號：97752159】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(zhuǎn)換為電學量D傳感器可以將所有感受到的信息都轉(zhuǎn)換為電學量BC傳感器的作用主要是用來采集信息并將采集到的信息轉(zhuǎn)換成便于測量的量；但并不是將其感受到的所有信息都轉(zhuǎn)換為電學量故B、C正確對光敏電阻、熱敏電阻的理解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

8、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(zhuǎn)換為電阻大小溫度傳感器：熱敏電阻和金屬電阻(1)熱敏電阻指用半導體材料制成，其電阻值隨溫度變化發(fā)生明顯變化的電阻如圖3­1­1所示為某熱敏電阻的電阻溫度特性曲線圖3­1­1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(zhuǎn)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

9、好，測溫范圍大，而熱敏電阻的靈敏度較好溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、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3­1­2甲所示，電源的電動勢E9 V，內(nèi)阻不計，G為靈敏電流表，內(nèi)阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其電阻阻值與溫度的關(guān)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，熱敏電阻的溫度是多少？甲乙圖3­1­2思路點撥：由圖乙讀出20 時R的阻值，由I可求Rg.同理求出熱敏電阻阻值R，讀乙圖讀出溫度【解析】由乙圖知，t20 時，R4 k根據(jù)閉合電路歐姆定律I代入數(shù)據(jù)得R

10、gR500 又因I2，即3.6×103故R2 k.由乙圖知t120 .【答案】120 電路中涉及熱敏電阻、光敏電阻或金屬熱電阻時，熟記各種電阻阻值隨溫度變化的特點，然后依據(jù)動態(tài)電路問題的分析思路，由部分到整體再到部分進行分析.針對訓練2.如圖3­1­3所示，R3是光敏電阻(光照時電阻變小)，當開關(guān)S閉合后，在沒有光照射時，a、b兩點等電勢當用光照射電阻R3時，則()圖3­1­3Aa點電勢高于b點電勢Ba點電勢低于b點電勢Ca點電勢等于b點電勢Da點電勢和b點電勢的大小無法比較AR3是光敏電阻，當有光照射時電阻變小，R3兩端電壓減小，故a點電勢升

11、高，因其他電阻的阻值不變，所以a點電勢高于b點電勢，故A正確當 堂 達 標·固 雙 基1.如圖3­1­4所示是觀察電阻R的阻值隨溫度變化情況的示意圖，現(xiàn)在把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?，關(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是()【導學號：97752160】圖3­1­4A如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯B如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯C如果R為熱敏電阻(用半導體材料制作)，讀數(shù)變化非常明顯D如果R為熱敏電阻(用半導體材料制作)，讀數(shù)變化不明顯C如果R為金屬熱電阻，則讀數(shù)變大，但不會非常明顯，故A、B均錯；如果R為熱敏電阻，讀數(shù)變化非常

12、明顯，故C對，D錯2有一些星級賓館的洗手間裝有自動干手機，洗手后將濕手靠近，機內(nèi)的傳感器就開通電熱器加熱，有熱空氣從機內(nèi)噴出，將濕手烘干，手靠近干手機能使傳感器工作，是因為()A改變濕度B改變溫度C改變磁場D改變電容D根據(jù)自動干手機工作的特征，手靠近干手機時電熱器工作，手撤離后電熱器停止工作，人是一種導體，可以與其他導體構(gòu)成電容器手靠近時相當于連接一個電容器，可以確定干手機內(nèi)設(shè)有電容式傳感器，由于手的靠近改變了電容大小，故D正確；用濕度和溫度來驅(qū)動電熱器工作理論上可行，但是假如干手機是由溫度、濕度的變化而工作就成了室內(nèi)烘干機3.如圖3­1­5所示，RT為負溫度系數(shù)的熱敏電阻，R為定值電阻，若往RT上擦一些酒精，在環(huán)境溫度不變的情況