传感器及其工作原理课件

1．传感器(1)定义：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便于传送和处理的另一个物理量(通常是电压、电流等

量)，或转换为电路的通断的元件。(2)非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以方便地进行

、传输、处理和

。物理电学测量控制2．光敏电阻(1)特点：在被光照时

发生变化。(2)原因：无光照时，载流子少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子

，导电性变好。(3)作用：把

这个光学量转换为

这个电学量。电阻增多光照强弱电阻3．热敏电阻和金属热电阻氧化锰热敏电阻金属热电阻特点电阻率随温度的升高而电阻率随温度的升高而制作材料半导体优点灵敏度好化学稳定性好，测温范围大作用将

这个热学量转换为

这个电学量减小增大金属温度电阻[关键一点]

热敏电阻和金属热电阻的制作材料不同，其电阻值随温度变化的规律也不相同。4．霍尔元件(1)构造：如图6－1－1所示，在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟)薄片上，制作四个电极E、F、M、N，就成为一个霍尔元件。图6－1－1(2)工作原理：在E、F间通入恒定的电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B，则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都

的方向漂移，使M、N间出现了电压，称为霍尔电压UH。垂直薄片霍尔磁感应强度电压［试身手·夯基础］1．(2011·江苏高考)美国科学家WillardS·Boyle与GeorgeE·Smith

因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖。CCD是将光学量转变成电学量的传感器。下列器件可作为传感器的有(

)A．发光二极管B．热敏电阻C．霍尔元件 D．干电池解析：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，并把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量的元件。发光二极管是电学元件，是电能转换成光能的元件，不是传感器，A错误；干电池是一种电源，不是传感器，D错误；热敏电阻受热时，其电阻会发生变化，能把热学量转换成电学量，是传感器，B正确；霍尔元件能够把磁感应强度这个非电学量转换成电压这个电学量，是传感器，C正确。答案：BC2．下列说法不正确的是(

)A．传感器担负着信息采集的任务B．干簧管是一种能够感知磁场的传感器C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件D．传感器是把力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具.解析：传感器的任务就是采集信息，A对；干簧管的主要构造是由平行不接触的两个极易被磁化的软铁片组成的，它靠近磁场时被磁化后相互吸引而接触，B对；由传感器的定义知D对。答案：C3．关于光敏电阻，下列说法不正确的是(

)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.解析：对光敏电阻，光照强度变化时，电阻值随之变化，A对；对半导体材料的硫化镉，无光照射时载流子极少，导电性能差，光照增强时，载流子明显增多，导电性能变好，B、D对，C错。答案：C4．关于霍尔元件，下列说法正确的是(

)A．把温度这个热学量转化为电阻这个电学量B．把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量C．把力这个力学量转化为电压这个电学量D．把光照这个光学量转化为电阻这个电学量解析：霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转化为其两表面电压这个电学量的，故B正确。答案：B1．传感器的工作原理

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。

→

→

→非电学量敏感元件转换元件转换电路电学量→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。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。2．传感器的分类(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：热敏电阻和金属热电阻。①热敏电阻：指用半导体材料制成，其电阻值随温度的变化非常明显。如图6－1－2所图6－1－2示为某热敏电阻的电阻——温度特性曲线。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。如铂电阻温度计。③二者的区别与联系：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。相比而言，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差，而热敏电阻的灵敏度较好。[名师点睛]

按热敏电阻随温度变化的规律，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。1．原理：电容器的电容C决定于极板正对面积S、板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，如果某一物理量(如角度θ、位移x、深度h等)的变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，那么，通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化，有这种用途的电容器称为电容式传感器。2．用途：如图6－1－4(1)所示是用来测定角度θ的电容式传感器。图6－1－4如图6－1－4(2)所示是测定液面高度h的电容式传感器。液面高度