1、第一節 傳感器及其工作原理一【今天的任務】1、傳感器作是自動控制系統的重要元件，它的功能是將非電學量轉化為電學量，配合電子線路實現自動控制。本節學習傳感器的概念，常用傳感器及其工作原理。二【知識重溫】1什么是傳感器？力傳感器可以將力信號轉化為電信號；溫度傳感器可以將溫度信號轉化為電信號；光傳感器可以將轉化為；聲傳感器可以將轉化為；而化學傳感器將轉化為。通過以上分析，我們可以將傳感器定義為：傳感器是將轉化為的元件。2、熱敏電阻和金屬熱電阻1、熱敏電阻是將轉化為的傳感器，屬于物理傳感器。2、金屬電阻傳感器：當溫度升高時，金屬中的自由電子在定向遷移過程中受到的阻礙作用，因此金屬的電阻率隨溫度升高而。

2、利用金屬絲可以作為溫度傳感器，稱為。3、熱敏電阻：熱敏電阻專指某些半導體材料做成的電阻，它導電性能隨溫度升高而明顯增強，即隨溫度的升高其電阻明顯，因此作為溫度傳感器使用。3、電容式傳感器平行板電容器的電容C=S/d,式中為反應介質的電學性質的物理量，稱為介電常數，S為兩極板的，d為極板間的，這三個量中任何一個量的變化，都將導致電容器的電容C發生變化，在電子線路中，電容C的變化必然導致電流或電壓的變化，因此電容器可以將上述三個非電學量的變化轉變成電信號，因此電容器也可以作為使用。4、光敏電阻1、光敏電阻是將轉化為的傳感器，屬于物理傳感器。2、通常的光敏電阻是由化學物質硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘等材料

3、制成，其外形結構如圖6-1-2。3、用歐姆表測量光敏電阻的阻值，實驗表明：光敏電阻不受光照射時電阻值較；受到光照射時電阻值較；光照強度越大時，光敏電阻的阻值越。4、光敏電阻具有上述電阻特性的原因直接歸結于半導體的導電特性。半導體中的載流子是指自由電子和。當有光照射半導體時，半導體中有較多的電子獲得能量成為自由電子，同時也形成更多的，于是導電性能明顯增強。5、霍爾元件1、霍耳效應：如圖6-1-5所示，將一半導體板放在垂直于它的磁場中，當有電流沿x通過它時，在半導體的前后兩個面之間（y方向上）會產生一個電勢差，這種現象叫做霍耳效應。圖6-1-52、霍耳效應原理：霍耳效應的產生，從本質上講是運動的帶

4、電粒子在磁場中受洛侖茲力作用而引起的偏轉，當帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉就導致在垂直電流和磁場的方向上產生正負電荷的積累，從而形成附加的橫向電場。在半導體中，P型半導體的靠空穴導電的，N型半導體是靠電子導電的，根據磁場對運動電荷的作用力原理，可見圖6-1-5所示的半導體是型半導體。三【典型例題】圖6-1-7例2、如圖6-1-7所示是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動膜前面有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動膜上的金屬層和這個金屬板構成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對著話筒說話時，振動膜前后振動，使電容發生變化，使聲音信號被話筒轉化

5、為電信號，其中導致電容變化的原因是電容器兩板間的（ ）（A）距離變化 （B）正對面積變化 （C）介質變化 （D）電壓變化解析：平行板電容器的電容C=S/d，本例中的介質沒有變化，正對面積也沒有變化，引起電容變化的因素是板間距離d，故正確選項是（A）。拓展：電容傳感器可以將非電學量如：介質的變化、距離的變化、正對面積的變化轉化為電信號，根據這一原理，利用電容傳感器也可以測定距離、面積等物理量，如果板間距離的變化是由壓力引起的，那么也可以利用電容傳感器測定力。四【練習】1簡單的說，光敏電阻就是一個簡單的_傳感器，熱敏電阻就是一個簡單的_傳感器。2為解決樓道的照明，在樓道內安裝一個傳感器與電燈控制電

6、路的相接。當樓道內有走動而發出聲響時，電燈即與電源接通而發光，這種傳感器為_傳感器，它輸入的是_信號，經傳感器轉換后，輸出的是_信號。3如圖所示，是一個測定液面高度的傳感器，在導線芯的外面涂上一層絕緣物質，放在導電液體中，導線芯和導電液構成電容品的兩極，把這兩極接入外電路中的電流變化說明電容值增大時，則導電液體的深度h變化為（ ）Ah增大 Bh減小 Ch不變 D無法確定第3題圖54如圖所示，R1為定值電阻，R2為熱敏電阻，L為小燈泡，當溫度降低時（ ）第4題R1R2AR1兩端的電壓增大B電流表的示數增大C小燈泡的亮度變強D小燈泡的亮度變弱5如圖所示，為一種測定角度的傳感器，當彼此絕緣的金屬板構

7、成的動片與定片之間的角度發生變化時，試分析傳感器是如何將它的這種變化轉化為電學量的。第5題綜合評價：1關于光敏電阻，下列說法正確的是（ ）A光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量B硫化鎘是一種半導體材料，無光照射時，載流子極少，導電性能不好C硫化鎘是一種半導體材料，無光照射時，載流子較少，導電性能良好D半導體材料的硫化鎘，隨著光照的增強，載流子增多，導電性能變好2霍爾元件能轉換哪兩個量（ ）A把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量B把磁感應強度這個磁學量轉換為電壓這個電學量C把力轉換為電壓這個電學量D把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量第3題如圖所示是測定位移的電容式傳感器，其

8、工作原理是哪個量的變化，造成其電容的變化（ ）第4題R2R1R3A電介質進入極板的長度B兩極板間距C兩極板正對面積D極板所帶電量如圖所示，、為定值電阻，是小燈泡，為光敏電阻，當照射光強度增大時，（ ）第5題R3R4R1R2A電壓表的示數增大B中電流減小C小燈泡的功率增大D電路的路端電壓增大5如圖所示，是光敏電阻，當開關閉合后在沒有光照射時，a、b兩點等電勢，當用光照射電阻時，則（ ）A的電阻變小，a點電勢高于b點電勢B的電阻變小，a點電勢低于b點電勢C的電阻變小，a點電勢等于b點電勢D的電阻變大，a點電勢低于b點電勢6有一電學元件，溫度升高時電阻卻大幅度減小，則這種元件可能是（ ）A金屬導體

9、B絕緣體 C半導體 D超導體7如圖是觀察電阻值隨溫度變化情況示意圖。現把杯中的水由冷水變為熱水，關于歐姆表的讀數變化情況正確的是（ ）A如果R為金屬熱電阻，讀數變大，且變化非常明顯B如果R為金屬熱電阻，讀數變小，且變化不明顯第7題C如果R為熱敏電阻（用半導體材料制作），讀數變化非常明顯D如果R為熱敏電阻（用半導體材料制作），讀數變化不明顯8如圖是霍爾元件的工作原理示意圖，用d表示薄片的厚度，k為霍爾系數，對于一個霍爾元件d、k為定值，如果保持I恒定，則可以驗證UH隨B的變化情況。以下說法中正確的是（ ）A將永磁體的一個磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面，UH將變大第8題B在測定地球兩極的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應保持水平C在測定地球赤道上的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應保持水平D改