认识传感器　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)自 主 预 习·探 新 知知识梳理一、传感器及其分类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

2、成的(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、频率等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(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二、传感器的原理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

3、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基础自测1思考判断(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换成电学量的器件或装置()(4)光敏电阻受到的光照越强，电阻越小()(5)非接触式测温仪不用直接接触就能感

4、知人的体温，是应用了光敏电阻作为敏感元件(×)(6)热敏电阻一定是随温度的升高其阻值增大(×)【提示】(1)传感器是一种能感受被测量并按一定规律转化为电信号的设备(2)传感器是将被测量转化为电信号的装置(4)应用了温度传感器(6)负温度系数的热敏电阻随温度升高其阻值减小2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()A将力学量(如形变量)转换成磁学量B将电学量转换成热学量C将光学量转换成电学量D将电学量转换成力学量C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

5、断的一类元件；故只有C项正确3(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AD根据热敏电阻的特点，温度越高电阻越小，多用电表指针偏角越大，A对，B错；由光敏电阻的特点，光照越弱，电阻越大，偏角越小，C错，D对合 作 探 究·攻 重 难传感器的应用及其工作原理的理解1传感器的工作流程 2几种常用传感器对比传感器名称输入(感受)的物理量或化学量输出的物理量可能的工作原理气

6、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关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是()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C传感器工作的一般流程为非电学量敏感元件转换元件转换电路电学量，因此A、B、D错，C对(1)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、

7、电路通断等，不一定是电压.(3)敏感元件只是传感器的一个关键部分，并不一定就是一个完整的传感器.针对训练1(多选)关于传感器的作用，下列说法正确的是() 【导学号：97752159】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BC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正确对光敏电阻、热敏电阻的理解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

8、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3­1­1所示为某热敏电阻的电阻温度特性曲线图3­1­1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

9、好，测温范围大，而热敏电阻的灵敏度较好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3­1­2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，当R的温度等于20 时，电流表示数I12 mA；当电流表的示数I23.6 mA时，热敏电阻的温度是多少？甲乙图3­1­2思路点拨：由图乙读出20 时R的阻值，由I可求Rg.同理求出热敏电阻阻值R，读乙图读出温度【解析】由乙图知，t20 时，R4 k根据闭合电路欧姆定律I代入数据得R

10、gR500 又因I2，即3.6×103故R2 k.由乙图知t120 .【答案】120 电路中涉及热敏电阻、光敏电阻或金属热电阻时，熟记各种电阻阻值随温度变化的特点，然后依据动态电路问题的分析思路，由部分到整体再到部分进行分析.针对训练2.如图3­1­3所示，R3是光敏电阻(光照时电阻变小)，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，则()图3­1­3Aa点电势高于b点电势Ba点电势低于b点电势Ca点电势等于b点电势Da点电势和b点电势的大小无法比较AR3是光敏电阻，当有光照射时电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势升

11、高，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势高于b点电势，故A正确当 堂 达 标·固 双 基1.如图3­1­4所示是观察电阻R的阻值随温度变化情况的示意图，现在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()【导学号：97752160】图3­1­4A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(用半导体材料制作)，读数变化非常明显D如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显C如果R为金属热电阻，则读数变大，但不会非常明显，故A、B均错；如果R为热敏电阻，读数变化非常

12、明显，故C对，D错2有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为()A改变湿度B改变温度C改变磁场D改变电容D根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机时电热器工作，手撤离后电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容器手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容大小，故D正确；用湿度和温度来驱动电热器工作理论上可行，但是假如干手机是由温度、湿度的变化而工作就成了室内烘干机3.如图3­1­5所示，RT为负温度系数的热敏电阻，R为定值电阻，若往RT上擦一些酒精，在环境温度不变的情况