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1、第1节 揭开传感器的“面纱” 第2节 常见传感器的工作原理,1知道什么是传感器，了解传感器的分类，理解其工作原理 2知道温度传感器的原理，了解温度传感器在生活中的应用 3知道光传感器的原理，了解光电传感器在生活中的应用,电信号,物理传感器,化学传感器,生物传感器,敏感元件,转换元件,转换电路,敏感元件,电信号,电阻大小,减小,三、探究温度传感器的原理,电学量,热敏电阻,热电偶,增加,负温度系数,一、对传感器的正确理解 1传感器的原理 传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的大多是电学量，如电压、电流、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，一般要经过放大等处
2、理后，再通过控制系统产生各种控制动作 2传感器的分类 常用传感器是利用某些物理、化学或生物效应进行工作的根据测量的不同，可将传感器分为物理型、化学型和生物型三类,物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质(如电阻、电压、电容、磁场等)发生明显变化的特性制成的，如光电传感器、力学传感器等 化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转换成为电学量的敏感元件制成的 生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器，生物或生物物质主要是指各种酶、微生物、抗体等，分别对应酶传感器、微生物传感器、免疫传感器等,二、光敏电阻的基本特性 1半导体的导电原理 如图
3、51、22是硅原子排列示意图，每个原子的最外层有4个电子由于热运动或其他原因，其中极少数电子可能获得较大的能量，挣脱原子的束缚而成为自由电子这样，在原来的地方就留下一个空位，称为“空穴”空穴相当于一个正电荷当这个空穴由附近原子中的电子来填补时，就出现了一个新的空穴，这种变化相当于空穴在移动,如果有了外电场，自由电子和空穴会向相反的方向做定向移动，于是在半导体中形成了电流自由电子和空穴都叫做载流子 当半导体材料受到光照或者温度升高时，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，半导体中会有更多的载流子，于是导电性能明显地增强 2光敏电阻的特性 (1)阻值特点：阻值随光照强度的增大而
4、减小 (2)导电机理：光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到光照而温度升高时，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，导电性能变好，电阻变小 (3)作用：光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻大小这个电学量,三、热敏电阻和金属热电阻 1热敏电阻 (1)特点：热敏电阻的阻值大小与温度的高低有关 温度变化，阻值有明显变化 (2)作用：热敏电阻可以将温度的高低这个热学量转化为电阻这个电学量 (3)分类：热敏电阻一般用人工合成的新型陶瓷材料制成半导体材料的导电性能对温度的变化很敏感，热敏电阻所用材料根据其温度特性可分为三类：正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻和临界温度
5、热敏电阻 正温度系数的热敏材料(PTC)，它的电阻随温度上升而增加,负温度系数的热敏材料(NTC)，它的电阻随温度的上升而下降 临界温度系数的热敏材料(CTC)，它的电阻在很小的温度范围(临界)内急剧下降 (4)热敏电阻的用途 热敏电阻器的用途十分广泛，主要应用于： 利用电阻温度特性来测量温度，控制温度和元件、器件、电路的温度补偿；利用非线性特性完成稳压、限幅、开关、过流保护的作用；利用不同媒质热耗散特性的差异测量流量、流速、液面、热导、真空度等；利用热惯性作为时间延迟器,2金属热电阻 有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以做成传感器，称为热电阻 金属电阻随温度的升高而增加 金属
6、热电阻也是将温度的高低这个热学量转换为电阻这个电学量,【典例1】 如图51、23所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，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 思路点拨 当照射光强度增大时，光敏电阻阻值发生变化，然后根据直流电路的动态分析方法进行判断,解析 光的强度是被测量，光敏电阻R3为光敏感元件，同时也是转换器件当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A项正确，D项错误由路端电压减小，而R1两端电压增
7、大，可知R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，C项正确 答案 ABC 借题发挥 在光照时，光敏电阻阻值发生变化，阻值随光强的增加而减小，在电路中，电流和电压也会发生相应的变化，这样就把光学量转变成了电学量,【变式1】 如图51、24所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央若用不透光的黑纸将Rt包裹起来，表针将向_(选填“左”或“右”)转动；若用手电筒光照射Rt，表针将向_(选填“左”或“右”)转动,解析 光敏电阻受光照越强，电阻越小，所以将Rt用不
8、透光的黑纸包起来，电阻增大，指针左偏；若用手电筒光照射Rt，电阻减小，指针右偏 答案 左 右,【典例2】 如图51、25所示为电阻R随温度T变化的图线，下列说法中正确的是( ) A图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的 B图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的 C图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高 D图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高 思路点拨 (1)热敏电阻和金属热电阻的阻值随温度的变化方向是相反的(2)热敏电阻随温度变化明显,解析 热敏电阻由半导体材料制成，电阻随温度升高而减小，且灵敏度高，金属热电阻随温度升高电阻增大，灵敏度不高，但测温范围大，化学性
9、质稳定，故B、D正确 答案 BD 借题发挥 牢记热敏电阻特性是解决此题的关键热敏电阻的阻值随温度的升高不一定减小，正温度系数的热敏电阻(PTC)其阻值随温度的升高而增大,【变式2】 如图51、26所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变化是_，发生这一现象的主要原因是( ),A小灯泡的电阻发生了变化 B小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化 C电阻丝的电阻率随温度发生了变化 D电源的电压随温度发生了变化 解析 电阻丝的电阻率随温度的升高而增大，电阻也增大，电路中电流减小，根据PI2R知，小灯泡的实际功率减小，所以变暗
10、答案 变暗 C,解析 光电计数器工作原理：当有物体挡住射到光敏电阻R1的光照时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压降低，信号处理系统得到低电压，计数器每由高电压转到低电压，就计一个数，从而达到自动计数的目的 答案 AC,2把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关、电源按如图51、28甲所示电路连接，制成光电报警装置当报警器有光照射时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声光敏电阻：光敏电阻受光照后，阻值会变小干簧管继电器开关：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，如图51、28乙所示，当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原
11、来的分离状态变成闭合状态当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下回复到分离状态试说明光电报警器的工作原理,答案 当报警器有光照射时，光敏电阻阻值减小，电路中电流增大，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片由原来的分离状态变成闭合状态，蜂鸣器电路接通，蜂鸣器发声反之，当没有光照射或光照很微弱时，光敏电阻阻值很大，电路中的电流很小，干簧管内的两个铁质簧片处于分离状态，连接蜂鸣器的电路断开，蜂鸣器不发声,热敏电阻和金属热电阻 3.如图51、29所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时( ) AR1两端的电压增大 B电流表的示
12、数增大 C小灯泡的亮度变强 D小灯泡的亮度变弱 解析 R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2的阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数变小，R1两端电压减小，灯L两端电压增大，灯泡亮度变强，故C正确，其余各项均错 答案 C,4.如图51、210所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是( ) A如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显 B如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显 C如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显 D如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显,解析 若为金属热电阻、温度升高后，电阻变大，读数变化不明显，A、B错误若为热敏电阻，读数将明显变化，C对，D错 答案 C,单击此处进入 活页规范训练,
