传感器及其工作原理

1、1.1传感器及其工作原理1传感器及其工作原理【学习目标】知道什么是传感器了解传感器的常用元件的特征【自主学习】一、传感器：传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、 光、声、化学成分等量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、 传输、处理和控制了。传感器一般由敏感元件和输出部分组成，通过敏感元件 获取外界信息并转换信号，通过输出部分输出，然后经控制器分析处理。常见的传感器有：、_、力传感器、气敏传感器、超声波传感器、磁敏传感器等。二、常见传感器元件：光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导体，无光照时，载流子极少，

2、导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好，光敏电阻能够把这个光学量转换为电阻这个电学量。它就象人的眼睛， 可以看到光线的强弱。2、金属热电阻和热敏电阻：金属热电阻的电阻率随温 度的升高而，用金属丝可以制作传感器，称为。它能用把这个热学量转换为这个电学量。热敏电阻的电阻率则可以随温度的升高而或与热敏电阻相比，金属热电阻的好，测温范围，但较差。3、电容式位移传感器能够把物体的这个力学量转换为这个电学量。4、霍尔元件能够把这个磁学量转换为电压这个电学量【典型例题】例一、如图所示，将万用表的选择开关置于 “欧姆”挡， 再将电表的两支表笔与一热敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的

3、正中间。若往Rt上擦一些酒精，表针将向移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向移动。例二、传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示是 一种测定压力的电容式传感器。当待测压力 F作用于可动膜 片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、 灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么A、当F向上压膜片电极时，电容将减小B、当F向上压膜片电极时，电容将增大c、若电流计有示数，则压力 F发生变化D、若电流计有示数，则压力 F不发生变化例三、如图所示，有电流 I流过长方体金属块，金属块 宽度为d，高为b，有一磁感应强度为 B的匀强磁场垂直于 纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下

4、表面哪面电势高？电势差是多少？【针对训练】简单的说，光敏电阻就是一个简单的传感器，热敏电阻就是一个简单的传感器。2、为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电 灯控制电路的相接。当楼道内有走动而发出声响时，电灯即 与电源接通而发光，这种传感器为传感器，它输入的是信号，经传感器转换后，输出的是信号。如图所示，是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的 外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液 构成电容品的两极，把这两极接入外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深度h变化为A、h增大B、h减小c、h不变D、无法确定如图所示，R1为定值电阻，R2为热敏电阻，L为小灯泡， 当温度降

5、低时A、R1两端的电压增大B、电流表的示数增大c、小灯泡的亮度变强D、小灯泡的亮度变弱如图所示，为一种测定角度的传感器，当彼此绝缘的金 属板构成的动片与定片之间的角度发生变化时，试分析传感 器是如何将它的这种变化转化为电学量的。【能力训练】关于光敏电阻，下列说法正确的是A、光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量B、硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子极 少，导电性能不好c、硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子较少，导电性能良好D、半导体材料的硫化镉，随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好霍尔元件能转换哪两个量A、把温度这个热学量转换为电阻这个电学量B、把磁感应强度这

6、个磁学量转换为电压这个电学量c、把力转换为电压这个电学量D、把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量3、如图所示是测定位移的电容式传感器，其工作原理 是哪个量的变化，造成其电容的变化A、电介质进入极板的长度B、两极板间距C、两极板正对面积D、极板所带电量4、如图所示，R1、R2为定值电阻，L是小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，A、电压表的示数增大B、R2中电流减小C、小灯泡的功率增大D、电路的路端电压增大如图所示,R3是光敏电阻，当开关S闭合后在没有光照射时，a、b两点等电势，当用光照射电阻R3时，贝UA、R 3的电阻变小， a点电势高于b点电势B、R 3的电阻变小， a点电势低于b

7、点电势C、R 3的电阻变小， a点电势等于b点电势D、R 3的电阻变大，a点电势低于b点电势有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这种 元件可能是A、金属导体 B、绝缘体c、半导体D、超导体如图是观察电阻值随温度变化情况示意图。现把杯中的 水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是A、如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B、如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显c、如果R为热敏电阻，读数变化非常明显D、如果R为热敏电阻，读数变化不明显图是霍尔元件的工作原理示意图， 用d表示薄片的厚度， 为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、为定值，如果保持I恒定，则可以验证 UH随B的变化

8、情况。以下说法中正确的是A、将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面， UH将变大B、在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面 应保持水平c、在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作 面应保持水平D、改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变如图所示宽度为d,厚度为h的金属板放在垂直于它的 磁感应强度为B的匀强磁场中，当有电流 I通过金属板时， 在金属板上侧面 A和下侧面间产生电势差，这种现象叫霍尔 效应，若金属板内自由电子密度为n,则产生的电势差 U=【学后反思】参考答案典型例题：例1、分析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热, 热敏电阻Rt温度降低，电阻值增大，所以电流减小，指针 应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻Rt温度升高,电阻值减小，电流增大，指针向右偏。左 右例2、分析：热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值 电阻和光敏电阻不随温度变化；光敏电阻的阻值随光照变化 而变化，定值电阻和热敏电阻不随之变化。答案：Ac例3、分析：当F向上压膜片电极时，电容器的电容将 增大，电流计有示数，则压力F发生了变化。答案：Be例4、解：因为自由电荷为电子，故由左手定则可判断 电子向上偏，则上表面聚集负电荷，下表面带多余的正电荷， 故下表面电势高，设其稳定电压为U。