傳感器及其工作原理

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1、第六章傳感器1傳感器及其工作原理一、什么是傳感器（1）什么是傳感器？干簧管可以控制燈的熄滅出示一只音樂(lè)茶杯，茶杯平放在桌上時(shí)，無(wú)聲無(wú)息，提起茶杯，茶杯邊播放悅耳的音樂(lè)，邊閃爍著五彩的光芒.音樂(lè)茶杯的工作開(kāi)關(guān)在哪里？開(kāi)啟的條件是什么？？磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化簧片的磁化和去磁電路的通斷用書(shū)擋住底部（不與底部接觸），音樂(lè)停止，可見(jiàn)音樂(lè)茶杯受光照強(qiáng)度的控制.光照變化（光強(qiáng)變化）?光照時(shí)光敏電阻阻值減小?電路接通，音樂(lè)響起.干簧管和音樂(lè)茶杯能夠感受非電學(xué)量并將它按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電學(xué)量.傳感器的定義：傳感器指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等物理量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電

2、壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷.非電學(xué)量→傳感器→電學(xué)量角度位移速度壓力溫度濕度聲強(qiáng)光照傳感器電壓電流電阻電容（2）傳感器的作用是什么？傳感器的作用是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量或電路的通斷，從而實(shí)現(xiàn)很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制.非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量（3）傳感器的工作原理將光敏電阻和多用表的歐姆擋相連，隨著光照不同，表有何變化？1.光敏電阻二、常見(jiàn)制作傳感器的元件Ω根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)并結(jié)合教材P53的內(nèi)容，思考問(wèn)題：（1）光敏電阻的電阻率與什么有關(guān)？（2）光敏電阻受到光照時(shí)會(huì)發(fā)生什么變化？怎樣解釋？（3）光敏電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)換為什么量？（4）如圖所示，隨著光照強(qiáng)度的增加

3、，多用表的指針將如何偏轉(zhuǎn)？（1）電阻率與所受光照強(qiáng)度有關(guān).（2）受到光照時(shí)電阻會(huì)變小.硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無(wú)光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性能變好.（3）能夠?qū)⒐庹諒?qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量.（4）隨著光照強(qiáng)度的增加，多用表的指針偏角逐漸變大.光敏電阻工作原理：光照增強(qiáng)半導(dǎo)體材料中的載流子（自由電子和空穴）濃度增加材料的電阻率減小演示實(shí)驗(yàn)：將熱敏電阻和多用表的歐姆擋相連，把熱敏電阻放到盛水的杯中，向杯里倒入熱水.三．熱敏電阻和金屬熱電阻根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)并結(jié)合教材54頁(yè)有關(guān)內(nèi)容，思考問(wèn)題：（1）金屬導(dǎo)體與半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能與溫度的變化關(guān)系是否相同？

4、（2）熱敏電阻和金屬熱電阻各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？（3）熱敏電阻和金屬熱電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)換為什么量？（4）隨著熱水倒入多少的不同，歐姆表有何變化？（1）金屬導(dǎo)體與半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能與溫度的變化關(guān)系不相同：金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性能隨溫度升高而降低；半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能隨溫度升高而變好.（2）熱敏電阻靈敏度高，但化學(xué)穩(wěn)定性較差，測(cè)量范圍較小；金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性較好，測(cè)量范圍較大，但靈敏度較差.三．熱敏電阻和金屬熱電阻熱敏電阻和金屬熱電阻的溫度曲線：（3）熱敏電阻和金屬熱電阻能夠?qū)囟冗@個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量.（4）隨著水溫升高，多用表的指針偏角逐漸變大.溫度傳感器離子感煙器電容式位移傳感器能夠

5、把物體位移這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電容這個(gè)電學(xué)量.插入電介質(zhì)，電容增大.一個(gè)確定的霍爾元件的d、k為定值，再保持I不變，則UH的變化就與B成正比.這樣，霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量.四．霍爾元件設(shè)載流子的電荷量為q，沿電流方向定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v，單位體積內(nèi)自由移動(dòng)的載流子數(shù)n，垂直電流方向?qū)w板的橫向?qū)挾葹閍，則電流的微觀表達(dá)式為載流子在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力載流子在洛倫茲力作用下側(cè)移，兩個(gè)側(cè)面出現(xiàn)電勢(shì)差，載流子受到的電場(chǎng)力為當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡，得式中的nq與導(dǎo)體的材料有關(guān)，對(duì)于確定的導(dǎo)體，nq是常數(shù).令得AC練習(xí)1.如圖所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示

6、意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是（）A．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓C．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次D．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次AC練習(xí)2.有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件，將這三只元件分別接入如圖所示電路中的A、B兩點(diǎn)后，用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說(shuō)法中正確的是（）A．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是熱敏電阻B．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只元件一定是定值電阻C．用黑紙包住元件與不

7、用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是光敏電阻D．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元件一定是定值電阻答案：下表面練習(xí)3.如圖所示，電流I流過(guò)長(zhǎng)方體金屬塊，金屬塊寬度為d，高為b，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里，金屬塊單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，試問(wèn)金屬塊上、下表面哪面電勢(shì)高？電勢(shì)差是多少？1．制作傳感器需要的敏感元件有光敏電阻、熱敏電阻與金屬熱電阻、霍爾元件等.2．光