傳感器及其應(yīng)用new

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1、傳感器及其應(yīng)用審稿：李井軍　　責(zé)編：郭金娟目標(biāo)認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)　　1．知道什么是傳感器，常見的傳感器有哪些?！　?．了解一些傳感器的工作原理和實(shí)際應(yīng)用?！　?．了解傳感器的應(yīng)用模式，能夠運(yùn)用這一模式去理解傳感器的實(shí)際運(yùn)用?！　?．了解傳感器在生活、科技中的運(yùn)用和發(fā)揮的巨大作用。學(xué)習(xí)難點(diǎn)　　1．傳感器的傳感元件是如何將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化電學(xué)量的?！　?．傳感器的應(yīng)用模式：如如何實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大、轉(zhuǎn)換顯示和執(zhí)行等。（這些內(nèi)容限于高中水平只要求了解，不要求理解或掌握）知識(shí)要點(diǎn)梳理知識(shí)點(diǎn)一：傳感器及其原理　　要點(diǎn)詮釋：1．什么是傳感器　?。?/p>

2、1）傳感器是這樣一類元件　　它能感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成份等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為電路的通或斷?！　。?）常見的傳感元件有　?、俑苫晒堋⒒魻栐艂鞲性　、诠饷綦娮瑁怆姽堋鈧鞲性　、蹮崦綦娮?、金屬熱電阻、熱電偶等——溫度傳感器　?、茉捦病暎ɑ驒C(jī)械振動(dòng)）傳感器　?、蓦娮映印鞲衅?．傳感器的原理　　傳感器感受的通常是非電學(xué)量，如壓力、溫度、位移、濃度、速度、酸堿度等，而它輸出的通常是電學(xué)量，如電壓值、電流值、電荷量等，這些輸出信號(hào)是非常微弱的，

3、通常要經(jīng)過放大后再送給控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動(dòng)作。知識(shí)點(diǎn)二：傳感元件　　要點(diǎn)詮釋：1．光敏電阻　?。?）構(gòu)造：硫化鎘涂在絕緣板上制成?！　。?）特性：光敏電阻的阻值隨著光照強(qiáng)度的增大而減小。能夠?qū)⒐鈴?qiáng)弱轉(zhuǎn)化為電阻這一電學(xué)量。　?。?）應(yīng)用：測(cè)量光強(qiáng)度，路燈控制等。2．熱敏電阻和金屬熱電阻　?。?）熱敏電阻　?、贅?gòu)造：用半導(dǎo)體材料制成?！　、谔匦裕簾崦綦娮璧淖柚惦S溫度變化而發(fā)生顯著的變化，其特性曲線是如圖。能夠?qū)囟冗@一熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這一電學(xué)量?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、蹜?yīng)用：用來測(cè)量溫度及實(shí)現(xiàn)溫度的自

4、動(dòng)控制?！　、苷f明：通常情況下熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減少，但也存在隨溫度升高而增大的熱敏電阻?！　。?）金屬熱電阻　?、俨牧希航饘俳z，常用的熱電阻用鉑做成?！　、谔匦裕浩潆娮桦S著溫度的升高而增大，它能夠?qū)囟冗@一熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這一電學(xué)量，其電阻—溫度特性曲線如圖所示：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?、蹜?yīng)用：測(cè)量溫度。3．霍爾元件　?。?）構(gòu)造　　矩形半導(dǎo)體簿片上，固定4個(gè)電極構(gòu)成霍爾元件?！　。?）特性　　將霍爾元件通電后，放入磁場(chǎng)中就會(huì)產(chǎn)生霍爾電壓，也就是說，霍爾元件能夠?qū)⒋艌?chǎng)的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)化為電壓?！?/p>

5、?。?）原理　　霍爾元件就是利用霍爾效應(yīng)來設(shè)計(jì)的。一個(gè)矩形半導(dǎo)體薄片，在其前、后、左、右分別引出一個(gè)電極，如圖所示：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　沿PQ方向通入電流I，垂直于薄片加勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，則在MN間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差U?！　≡O(shè)薄片厚度為d，PQ方向長(zhǎng)度為，MN方向?yàn)椋∑械膸щ娏Ｗ邮艿酱艌?chǎng)力發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使N側(cè)電勢(shì)高于M側(cè)，造成半導(dǎo)體內(nèi)部出現(xiàn)電場(chǎng)力平衡時(shí)，MN間電勢(shì)差達(dá)到恒定。。　　再根據(jù)電流的微觀解釋?！　≌砗蟮谩！　〈耸奖憬o出了空間某處磁場(chǎng)強(qiáng)弱B和霍爾電壓的關(guān)系?！　』?qū)懗桑渲蟹Q為霍爾系數(shù)。　?。?）應(yīng)

6、用：測(cè)定磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，應(yīng)用很廣泛?！　≌f明：干簧管也是一個(gè)磁傳感器，它只能定性地感知磁場(chǎng)，控制電路通斷。知識(shí)點(diǎn)三：電容、電感傳感器　　要點(diǎn)詮釋：1．電容傳感器　?。?）原理　　電容器電容的大小與兩極板的正對(duì)面積成正比、與兩極板之間的距離成反比、與介質(zhì)有關(guān)，即。只要改變S、d或中任何一個(gè)量，電容器的電容就會(huì)發(fā)生變化?！　。?）應(yīng)用　　將位移、振動(dòng)等力學(xué)量轉(zhuǎn)化電容這一電學(xué)量，測(cè)定位移感知聲強(qiáng)等。2．電感傳感器　?。?）原理　　電感線圈的自感系數(shù)L的大小與有無鐵芯、鐵芯的閉合程度有關(guān)。例如圖甲，鐵芯2越是靠近鐵芯3

7、，自感系數(shù)越大；圖乙中鐵芯2穿入線圈的長(zhǎng)度越大，自感系數(shù)越大?！　　　　　　　　　　　　　　　　。?）應(yīng)用　　它能夠?qū)⑽灰频攘W(xué)量轉(zhuǎn)化為自感系數(shù)L這一電學(xué)量，可以用來測(cè)量位移等。知識(shí)點(diǎn)四：傳感器的應(yīng)用　　要點(diǎn)詮釋：1．傳感器應(yīng)用的一般模式　　　　　　　　　2．傳感器的應(yīng)用　?。?）應(yīng)變式力傳感器　?、俳M成：由金屬梁和應(yīng)變片組成?！　、诠ぷ髟恚喝鐖D所示，彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各貼一個(gè)應(yīng)變片，在梁的自由端施力F，則梁發(fā)生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應(yīng)變片的電阻變大，下表面的電阻變小。F越大，彎

8、曲形變?cè)酱螅瑧?yīng)變片的阻值變化就越大。如果讓應(yīng)變片中通過的電流保持恒定，那么上面應(yīng)變片兩端的電壓變大，下面應(yīng)變片兩端的電壓變小。傳感器把這兩個(gè)電壓的差值輸出。外力越大時(shí)，輸出的電壓差值也就越大?！　　　　　　　　　　　　　　。?）測(cè)定壓力的電容式傳感器　　當(dāng)待測(cè)壓力F作用于可動(dòng)膜片電極上時(shí)，可使膜片產(chǎn)生形變，從而引起電