傳感器及其工作原理課件

1．傳感器(1)定義：能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等

量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的另一個(gè)物理量(通常是電壓、電流等

量)，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷的元件。(2)非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的意義：把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，可以方便地進(jìn)行

、傳輸、處理和

。物理電學(xué)測(cè)量控制2．光敏電阻(1)特點(diǎn)：在被光照時(shí)

發(fā)生變化。(2)原因：無(wú)光照時(shí)，載流子少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子

，導(dǎo)電性變好。(3)作用：把

這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為

這個(gè)電學(xué)量。電阻增多光照強(qiáng)弱電阻3．熱敏電阻和金屬熱電阻氧化錳熱敏電阻金屬熱電阻特點(diǎn)電阻率隨溫度的升高而電阻率隨溫度的升高而制作材料半導(dǎo)體優(yōu)點(diǎn)靈敏度好化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍大作用將

這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為

這個(gè)電學(xué)量減小增大金屬溫度電阻[關(guān)鍵一點(diǎn)]

熱敏電阻和金屬熱電阻的制作材料不同，其電阻值隨溫度變化的規(guī)律也不相同。4．霍爾元件(1)構(gòu)造：如圖6－1－1所示，在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體(例如砷化銦)薄片上，制作四個(gè)電極E、F、M、N，就成為一個(gè)霍爾元件。圖6－1－1(2)工作原理：在E、F間通入恒定的電流I,同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B，則薄片中的載流子就在洛倫茲力的作用下，向著與電流和磁場(chǎng)都

的方向漂移，使M、N間出現(xiàn)了電壓，稱(chēng)為霍爾電壓UH。垂直薄片霍爾磁感應(yīng)強(qiáng)度電壓［試身手·夯基礎(chǔ)］1．(2011·江蘇高考)美國(guó)科學(xué)家WillardS·Boyle與GeorgeE·Smith

因電荷耦合器件(CCD)的重要發(fā)明榮獲2009年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的傳感器。下列器件可作為傳感器的有(

)A．發(fā)光二極管B．熱敏電阻C．霍爾元件 D．干電池解析：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，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量的元件。發(fā)光二極管是電學(xué)元件，是電能轉(zhuǎn)換成光能的元件，不是傳感器，A錯(cuò)誤；干電池是一種電源，不是傳感器，D錯(cuò)誤；熱敏電阻受熱時(shí)，其電阻會(huì)發(fā)生變化，能把熱學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量，是傳感器，B正確；霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個(gè)電學(xué)量，是傳感器，C正確。答案：BC2．下列說(shuō)法不正確的是(

)A．傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù)B．干簧管是一種能夠感知磁場(chǎng)的傳感器C．傳感器不是電視遙控接收器的主要元件D．傳感器是把力、溫度、光、聲、化學(xué)成分轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的主要工具.解析：傳感器的任務(wù)就是采集信息，A對(duì)；干簧管的主要構(gòu)造是由平行不接觸的兩個(gè)極易被磁化的軟鐵片組成的，它靠近磁場(chǎng)時(shí)被磁化后相互吸引而接觸，B對(duì)；由傳感器的定義知D對(duì)。答案：C3．關(guān)于光敏電阻，下列說(shuō)法不正確的是(

)A．光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻

這個(gè)電學(xué)量B．硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無(wú)光照射時(shí)，載流子

極少，導(dǎo)電性能不好C．硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無(wú)光照射時(shí)，載流子

較少，導(dǎo)電性能良好D．半導(dǎo)體材料的硫化鎘，隨著光照的增強(qiáng)，載流子

增多，導(dǎo)電性能變好.解析：對(duì)光敏電阻，光照強(qiáng)度變化時(shí)，電阻值隨之變化，A對(duì)；對(duì)半導(dǎo)體材料的硫化鎘，無(wú)光照射時(shí)載流子極少，導(dǎo)電性能差，光照增強(qiáng)時(shí)，載流子明顯增多，導(dǎo)電性能變好，B、D對(duì)，C錯(cuò)。答案：C4．關(guān)于霍爾元件，下列說(shuō)法正確的是(

)A．把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量B．把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量C．把力這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量D．把光照這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量解析：霍爾元件是把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為其兩表面電壓這個(gè)電學(xué)量的，故B正確。答案：B1．傳感器的工作原理

敏感元件：相當(dāng)于人的感覺(jué)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)制成的。

→

→

→非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量→轉(zhuǎn)換元件：是傳感器中能將敏感元件輸出的，與被測(cè)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。轉(zhuǎn)換電路：是將轉(zhuǎn)換元件輸出的不易測(cè)量的電學(xué)量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電學(xué)量，如電壓、電流、電阻等。2．傳感器的分類(lèi)(1)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。(2)溫度傳感器：熱敏電阻和金屬熱電阻。①熱敏電阻：指用半導(dǎo)體材料制成，其電阻值隨溫度的變化非常明顯。如圖6－1－2所圖6－1－2示為某熱敏電阻的電阻——溫度特性曲線。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(chēng)為金屬熱電阻。如鉑電阻溫度計(jì)。③二者的區(qū)別與聯(lián)系：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。相比而言，金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍大，但靈敏度較差，而熱敏電阻的靈敏度較好。[名師點(diǎn)睛]

按熱敏電阻隨溫度變化的規(guī)律，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。1．原理：電容器的電容C決定于極板正對(duì)面積S、板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素，如果某一物理量(如角度θ、位移x、深度h等)的變化能引起上述某個(gè)因素的變化，從而引起電容的變化，那么，通過(guò)測(cè)定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化，有這種用途的電容器稱(chēng)為電容式傳感器。2．用途：如圖6－1－4(1)所示是用來(lái)測(cè)定角度θ的電容式傳感器。圖6－1－4如圖6－1－4(2)所示是測(cè)定液面高度h的電容式傳感器。液面高度