传感器原理及应用课件

传感器原理及应用

一、传感器的概念传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声等

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．

二、常用传感器元器件工作原理

1．光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导体，无光照时，载流子少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变

好

.光敏电阻能够把光照强弱这个非电学量转换为电阻这个电学量．

3．霍尔元件：霍尔元件能够把

磁感应强度

这个

磁学

量转换为

电压

这个电学量．霍尔系数k=

d：沿磁场方向长度（常常被称作霍耳材料厚度）

4．应变式力传感器：应变式力传感器是由金属梁和应变片组成的．应变片是一种敏感元件．弹簧钢制成的梁形元件一端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施加向下的力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻

变大

，下表面的电阻

变小

.F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大．如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压

变大

，下面应变片两端的电压

变小.传感器把这两个电压的差值输出．力F越大，输出的电压差值也就越

大

.应变片能够把物体

形变

这个力学量转换为电压这个电学量．

6．双金属片：双金属片巧妙地利用了不同金属热膨胀的差异．把膨胀系数不同的两种金属片黏合在一起，常温下是直的，当加热时，由于两种金属的膨胀程度不同，双金属片就会向膨胀程度小的金属片那一侧弯曲．7．感温铁氧体：电饭锅应用了一种特殊材料——感温铁氧体是用氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的，它的特点是：常温下具有

铁磁性

，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了

铁磁性

，不能被磁体吸引了．这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“

居里点

”．

三、传感器的分类传感器可以根据其利用的元器件进行分类，如电容式传感器、电阻式传感器、电感式传感器等．也可以按其转换的信号来分类，一般可以分为：力电传感器、热电传感器、声电传感器、光电传感器等．

电容式话筒的工作原理如图所示．Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电．当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压．

热传感器的应用——电熨斗的结构和工作原理．电熨斗是利用双金属片温度传感器来控制电路的通断的．图中双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属．常温下，电熨斗的上下触点应当是接触的，当温度达到设定温度时，双金属片向下弯曲到一定程度，从而使触点分离，使电热丝停止加热．如果需要设定较高的温度，应调节调温旋钮，使升降螺丝下降一些，可使在更高的温度时，触点再分离．光传感器应用——机械式鼠标当鼠标器在桌面上移动时，滚球的运动通过滚轴带动两个码盘转动，红外接收管就收到断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，计算机分别统计x，y两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移。电阻式加速度传感器1.(单选)关于传感器，下列说法正确的是()A．所有传感器都是由半导体材料做成的B．金属材料也可以制成传感器C．干簧管是一种能够感知电场的传感器D．传感器一定是通过感知电压的变化来传递信号的练习题2.(多选)有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图10－3－4所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是()图10－3－4A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻C．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻答案：AC

解析：本题考查了热敏电阻、光敏电阻、定值电阻的特性．热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值电阻和光敏电阻的阻值随温度变化不明显；光敏电阻的阻值随光照变化而变化，定值电阻和热敏电阻的阻值不随之变化．

4：唱卡拉OK用的话筒，内有传感器．其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号．下列说法正确的是()A．该传感器是根据电流的磁效应工作的B．该传感器是根据电磁感应原理工作的C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势

解析：由话筒的工作原理可知话筒的传感器是根据电磁感应原理工作的，故B正确．答案：B

点评：听筒与话筒的工作原理是不同的，要注意区分．

例2：如图是电熨斗的结构图，下列说法正确的是(