认识传感器第2节传感器的原理

1、第一节认识传感器第二节传感器的原理学 习 目 标知 识 脉 络1.了解传感器的概念， 知道非电学量转换成电学量的技术意义(重点 )2了解传感器的基本结构及各部分的作用3知道光敏电阻、热敏电阻的工作原理，感悟基础知识学习和应用的重要性 (重点 )4通过实验观察和分析，了解传感器的工作原理 (难点 )传 感 器 及 其 分 类先填空 1定义： 能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成电信号的器件或装置2传感器的组成： 传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成(1)敏感元件：相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应 (如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等 )制成的(2

2、)转换元件：是传感器中能将敏感元件输出的、与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件(3)转换电路：是将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等3传感器的分类(1)按被测量分类：加速度传感器、速度传感器、压力传感器、温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器等第 1页(2)按工作原理分类：电阻应变式传感器、压电式传感器、电容式传感器、涡流式传感器、动圈式传感器、磁电式传感器、差动变压器式传感器等(3)按能量传递方式分类：有源传感器和无源传感器再判断 1传感器是一种联络传递感性的设备( )2传感器是一种感知、探测物理量的工具()3传感器是将被测量的非电学量转

3、换成电学量的器件或装置()后思考 在家庭生活中， 人们不必直接接触就可以控制一些机器，试举一些生活中的例子，看哪些生活用品是通过传感器来完成的【提示】电视机及空调机的遥控器、电冰箱、自动干手机、自动水龙头、楼道内的声控灯等合作探讨 有自动控制功能的蔬菜大棚， 要靠传感器感知作物生长所需的各种信息如图 3-1-1 所示为蔬菜大棚内信息采集与自动控制示意图试结合图中信息，分析讨论：图 3-1-1探讨 1：在蔬菜种植大棚中要用到哪些传感器？【提示】需要五种传感器：光传感器、湿度传感器、温度传感器、气敏传感器、温敏传感器探讨 2：这些传感器的作用是什么？【提示】光传感器测光照强度， 湿度传感器测空气湿

4、度， 温度传感器测空气温度，气敏传感器测二氧化碳浓度， 温敏传感器测土壤温度核心点击 1传感器的工作流程非电学量 敏感元件 转换元件 转换电路 电学量2几种常用传感器对比第 2页传感器名称输入 (感受 )的物输出的物理量可能的工作原理理量或化学量气体压强传感器压强电压 (电流 )力电转换硅光电池光电压光电效应光电二极管光电压光电效应湿敏电阻湿度电压 (电阻 )感湿材料受湿电阻变化话筒声音电流电磁感应加速度传感器加速度电压电磁感应1传感器可以进行信息采集并把采集到的信息转换为易于控制的量，其工作过程可能是 ()【导学号： 97192222】a将力学量 (如形变量 )转换成磁学量b将电学量转换成热

5、学量c将光学量转换成电学量d将电学量转换成力学量【解析】传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量或转换为控制电路的通断的一类元件；故只有c 项正确【答案】c2(多选 )关于传感器的作用，下列说法正确的是()a通常的传感器可以直接用来进行自动控制b传感器可以用来采集信息c传感器可以将感受到的一些信息转换为电学量d传感器可以将所有感受到的信息都转换为电学量【解析】传感器的作用主要是用来采集信息并将采集到的信息转换成便于测量的量；但并不是将其感受到的所有信息都转换为电学量故b、c 正确【答案】bc3关于传感器工作的一般流程， 下列说

6、法中正确的是 ()第 3页【导学号： 97192113】a非电学量敏感元件转换电路电学量转换元件b电学量敏感元件转换电路转换元件非电学量c非电学量敏感元件转换元件转换电路电学量d非电学量转换电路转换元件敏感元件电学量被【 解 析 】传 感 器 工 作 的 一 般 流 程 为 非 电 学 量 敏 感 元 件感知，然后通过转换成电信号，再通过转换元件转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量，因此 a 、b、d 错，c 对【答案】c1不同的传感器的工作原理不同，但都是通过敏感元件把非电学量的变化转变为电学量的变化2传感器输出的电学量可能为电流、电压、电路通断等，不一定是电压3敏感元件只是传感器的

7、一个关键部分，并不一定就是一个完整的传感器传 感 器 的 原 理先填空 1温度传感器的原理(1)温度传感器：将温度变化转换为电学量变化的装置，它通过测量传感器元件的电学量随温度变化来实现对温度的测量(2)热敏电阻：利用半导体材料的阻值随温度变化而变化的特性实现温度测量的，其电阻大小与温度高低有关， 温度变化，电阻有明显变化2光电传感器的原理(1)光电传感器：将光学量变化转化为电学量变化的装置(2)应用：路灯光电自动开关电路和红外楼道照明开关电路(3)光敏电阻：光电传感器的敏感元件其阻值随光照的增强而减小再判断 第 4页1光敏电阻受到的光照越强，电阻越小()2非接触式测温仪不用直接接触就能感知人

8、的体温，是应用了光敏电阻作为敏感元件 ()3热敏电阻一定是随温度的升高其阻值增大( )后思考 光敏传感器的敏感元件一定是光敏电阻吗？【提示】不一定，凡是在光照条件下电学特性随之改变的都可用作光敏传感器的敏感元件合作探讨 许多办公场所楼道灯具有这样的功能： 天黑时，出现声音它就开启， 而在白天，即使有声音它也没有反应探讨 1：请分析满足上述条件的控制电路中有哪些传感器？是物理传感器还是化学传感器？【提示】接入了光传感器( 光敏电阻 ) 和声传感器 (通常用微型驻极体话筒 )以上两种传感器均为物理传感器探讨 2：光敏电阻一般由什么材料组成？和电学中的一般电阻一样吗？【提示】光敏电阻一般由半导体材料

9、做成，而电学中常见电阻一般由金属材料制成核心点击 1光电传感器 光敏电阻光敏电阻一般为半导体材料做成， 当半导体材料受到光照时， 会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性能明显增强光敏电阻把光照的强弱转换为电阻大小2温度传感器：热敏电阻和金属电阻(1)热敏电阻指用半导体材料制成，其电阻值随温度变化发生明显变化的电阻如图 3-1-2所示为某热敏电阻的电阻 温度特性曲线第 5页图 3-1-2热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻，正温度系数的热敏电阻随温度升高， 电阻增大；负温度系数的热敏电阻随温度升高，电阻减小(2)金属热电阻有些金属的电阻率随温度的

10、升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为金属热电阻热敏电阻或金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量， 但相比而言，金属热电阻的化学稳定性好， 测温范围大，而热敏电阻的灵敏度较好4(多选 )用多用电表的同一挡位测量热敏电阻和光敏电阻的阻值时，下列说法正确的是 ()a测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越大b测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越小c测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越大d测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越小【解析】根据热敏电阻的特点， 温度越高电阻越小， 多用表指针偏角越大，a 对，b 错；由光敏电阻的特点， 光照越弱， 电阻越大，偏角

11、越小， c 错，d 对【答案】ad5如图 3-1-3 所示， r1、 r2 为定值电阻， l 为电阻丝， r3 为光敏电阻，当照射光强度增大时，下列选项中不正确的是() 【导学号： 97192114】图 3-1-3a电压表的示数增大br2 中电流减小c电阻丝的功率增大d电路的路端电压增大【解析】当光照强度增大时， r3 阻值减小，外电路电阻随r3 的减小而减小，干路电流增大， r1 两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故第 6页电路路端电压减小，而电压表的示数增大；由路端电压减小，而r1 两端电压增大知， r2 两端电压必减小，则r2 中电流减小；结合干路电流增大知流过电阻丝的电流必增大，则电阻丝的功率增大，故本题选项为d.【答案】d6温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的， 如图 3-1-4 甲所示，电源的电动势 e9 v，内阻不计， g 为灵敏电流表，内阻 rg 保持不变； r 为热敏电阻，其电阻阻值与温度的关系如图乙所示闭合 s，