認(rèn)識(shí)傳感器　傳感器的原理

1、第一節(jié)認(rèn)識(shí)傳感器第二節(jié)傳感器的原理學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.了解傳感器的概念，知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的技術(shù)意義(重點(diǎn))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(shí)學(xué)習(xí)和應(yīng)用的重要性(重點(diǎn))4通過實(shí)驗(yàn)觀察和分析，了解傳感器的工作原理(難點(diǎn))自 主 預(yù) 習(xí)·探 新 知知識(shí)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(hào)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(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

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(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)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(xué)量轉(zhuǎn)換成易于測量的電學(xué)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(fù)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(dòng)圈式傳感器、磁電式傳感器、差動(dòng)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(xué)量變化的裝置，它通過測量傳感器元件的電學(xué)量隨

3、溫度變化來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測量(2)熱敏電阻：利用半導(dǎo)體材料的阻值隨溫度變化而變化的特性實(shí)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(xué)量變化轉(zhuǎn)化為電學(xué)量變化的裝置(2)應(yīng)用：路燈光電自動(dòng)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(qiáng)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(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的器件或裝置()(4)光敏電阻受到的光照越強(qiáng)，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(hào)的設(shè)備(2)傳感器是將被測量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的裝置(4)應(yīng)用了溫度傳感器(6)負(fù)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(jìn)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(xué)量(如形變量)轉(zhuǎn)換成磁學(xué)量B將電學(xué)量轉(zhuǎn)換成熱學(xué)量C將光學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量D將電學(xué)量轉(zhuǎn)換成力學(xué)量C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，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量或轉(zhuǎn)換為控制電路的通

5、斷的一類元件；故只有C項(xiàng)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(shí)，下列說法正確的是()A測熱敏電阻時(shí)，溫度越高，多用電表指針偏角越大B測熱敏電阻時(shí)，溫度越高，多用電表指針偏角越小C測光敏電阻時(shí)，光照越弱，多用電表指針偏角越大D測光敏電阻時(shí)，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(diǎn)，溫度越高電阻越小，多用電表指針偏角越大，A對(duì)，B錯(cuò)；由光敏電阻的特點(diǎn)，光照越弱，電阻越大，偏角越小，C錯(cuò)，D對(duì)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(duì)比傳感器名稱輸入(感受)的物理量或化學(xué)量輸出的物理量可能的工作原理氣

6、體壓強(qiáng)傳感器壓強(qiáng)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(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量轉(zhuǎn)換元件B電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換元件非電學(xué)量C非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量D非電學(xué)量轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換元件敏感元件電學(xué)量C傳感器工作的一般流程為非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量，因此A、B、D錯(cuò)，C對(duì)(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(xué)量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妼W(xué)量的變化.(2)傳感器輸出的電學(xué)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(gè)關(guān)鍵部分，并不一定就是一個(gè)完整的傳感器.針對(duì)訓(xùn)練1(多選)關(guān)于傳感器的作用，下列說法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：97752159】A通常的傳感器可以直接用來進(jìn)行自動(dòng)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(xué)量D傳感器可以將所有感受到的信息都轉(zhuǎn)換為電學(xué)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(xué)量故B、C正確對(duì)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(dǎo)體材料做成，當(dāng)半導(dǎo)體材料受到光照時(shí)，會(huì)有更多的電子獲得能量成為自由電子，同時(shí)也形成更

8、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)換為電阻大小溫度傳感器：熱敏電阻和金屬電阻(1)熱敏電阻指用半導(dǎo)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(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(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(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量，但相比而言，金屬熱電阻的化學(xué)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(dòng)勢E9 V，內(nèi)阻不計(jì)，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(dāng)R的溫度等于20 時(shí)，電流表示數(shù)I12 mA；當(dāng)電流表的示數(shù)I23.6 mA時(shí)，熱敏電阻的溫度是多少？甲乙圖3­1­2思路點(diǎn)撥：由圖乙讀出20 時(shí)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(shí)，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(shí)，熟記各種電阻阻值隨溫度變化的特點(diǎn)，然后依據(jù)動(dòng)態(tài)電路問題的分析思路，由部分到整體再到部分進(jìn)行分析.針對(duì)訓(xùn)練2.如圖3­1­3所示，R3是光敏電阻(光照時(shí)電阻變小)，當(dāng)開關(guān)S閉合后，在沒有光照射時(shí)，a、b兩點(diǎn)等電勢當(dāng)用光照射電阻R3時(shí)，則()圖3­1­3Aa點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢Ba點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢Ca點(diǎn)電勢等于b點(diǎn)電勢Da點(diǎn)電勢和b點(diǎn)電勢的大小無法比較AR3是光敏電阻，當(dāng)有光照射時(shí)電阻變小，R3兩端電壓減小，故a點(diǎn)電勢升

11、高，因其他電阻的阻值不變，所以a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢，故A正確當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)·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(dǎo)學(xué)號(hào)：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(dǎo)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(dǎo)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(huì)非常明顯，故A、B均錯(cuò)；如果R為熱敏電阻，讀數(shù)變化非常

12、明顯，故C對(duì)，D錯(cuò)2有一些星級(jí)賓館的洗手間裝有自動(dòng)干手機(jī)，洗手后將濕手靠近，機(jī)內(nèi)的傳感器就開通電熱器加熱，有熱空氣從機(jī)內(nèi)噴出，將濕手烘干，手靠近干手機(jī)能使傳感器工作，是因?yàn)?)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(dòng)干手機(jī)工作的特征，手靠近干手機(jī)時(shí)電熱器工作，手撤離后電熱器停止工作，人是一種導(dǎo)體，可以與其他導(dǎo)體構(gòu)成電容器手靠近時(shí)相當(dāng)于連接一個(gè)電容器，可以確定干手機(jī)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(dòng)電熱器工作理論上可行，但是假如干手機(jī)是由溫度、濕度的變化而工作就成了室內(nèi)烘干機(jī)3.如圖3­1­5所示，RT為負(fù)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