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1、第六章传感器,第一节传感器及其工作原理,传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等_，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流、电容等_;或转换为电路的通断。,1、什么是传感器,非电学量,电学量,传感器：非电学量传感器电学量,传感器的工作原理,干簧管,1、光敏电阻,二、制作传感器的常用元器件,（1）材料：制作光敏电阻的材料一般为半导体。如：硫化镉,半导体的导电原理：半导体靠其中的载流子（自由电子和空穴）来导电,（解释自由电子能量来源：光照和加热）,光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变。,光敏电阻能够把光照强弱这个光照强度转换为 电阻这个电学量,（2）
2、特性：,一般随着光照强度的增大电阻值减小。,2、金属热电阻,（2）特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升高而增大，具有 正 温度系数,（1）材料：金属热电阻是用金属做成的,金属热电阻R-T关系示意图,化学性能稳定，测量范围广，但灵敏度差,3、热敏电阻,热敏电阻的阻值会随着温度的升高而减小，具有 负 温度系数,热敏电阻R-T关系示意图,（1）材料：半导体,（2）特性：,热敏电阻和金属热电阻能够把 温度这个热学量转换成为电阻这个电学量,化学性能不稳定，测量范围窄，但灵敏度好,4、电容式位移传感器,电容式位移传感器能够把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量,5、霍尔元件,（1）材料：半导体 如：砷化
3、铟,（2）工作原理图,（3）霍尔电压:,d薄片厚度 （顺着磁场方向的厚度） K霍尔系数 其大小与元件的材料有关。,推导霍尔电压的公式,设载流子的电荷量为q，沿电流方向定向运动的平 均速率为v，单位体积内自由移动的载流子数为n，垂直电 流方向导体板的横向宽度为a，则电流的微观表达式为 载流子在磁场中受到的洛伦兹力 载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差 载流子受到的电场力为 当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，即 由式得 式中的nq与导体的材料有关，对于确定的导体，nq是常数。令 则上式可写为 ,5、霍尔元件,（1）材料：半导体 如：砷化铟,（2）工作原理图,（3）霍尔电压:,d薄片
4、厚度（顺着磁场方向的厚度） K霍尔系数 其大小与元件的材料有关。,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,1、传感器的概念：,小结：,2、传感器的工作原理：,3、敏感元件： （1）光敏电阻 （光电传感器） （2）热敏电阻和热电阻 （ 温度传感器） （3）电容式传感器 （位移传感器） （4）霍尔元件 （磁传感器）,非电学量,敏感元件,转换电路,电学量,非电学量 电学量，或转换为电路的通断。,例1、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（ ） A置入热水中与不
5、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,AC,例2：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（ ） A.I 变大，U 变大 B.I 变小，U 变小 C.I 变小，U 变大 D.I 变大，
6、U 变小,B,例3：如图所示，R1、R2为定值电阻，L是小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，（ ） A电压表的示数增大 BR2中电流减小 C小灯泡的功率增大 D电路的路端电压增大,ABC,例4、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是（ ） A当有光照射 R1时，信号处理系统获得高电压 B当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压 C信号处理系统每获得一次低电压就记数一次 D信号处理系统每获得一次高电压就记数一次,AC,例5、 如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？,下表面,
