第六章《傳感器》第一節(jié)

《傳感器及其工作原理》傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等________，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流、電容等_______;或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。1、什么是傳感器非電學量電學量傳感器：非電學量→傳感器→電學量角度位移速度壓力溫度濕度聲強光照……傳感器電壓電流電阻電容……轉(zhuǎn)換電路物理信息化學信息生物信息電信號敏感元件傳感器傳感器的工作原理1、光敏電阻二、制作傳感器的常用元器件（1）材料：制作光敏電阻的材料一般為半導體。如：硫化鎘半導體的導電原理：半導體靠其中的載流子（自由電子和空穴）來導電（解釋自由電子能量來源：光照和加熱）2、金屬熱電阻（2）特性：金屬熱電阻的阻值會隨著溫度的升高而增大，具有正溫度系數(shù)（1）材料：金屬熱電阻是用金屬做成的RTO金屬熱電阻R-T關(guān)系示意圖化學性能穩(wěn)定，測量范圍廣，但靈敏度差3、熱敏電阻熱敏電阻的阻值會隨著溫度的升高而減小，具有負溫度系數(shù)熱敏電阻R-T關(guān)系示意圖

（1）材料：半導體RTo（2）特性：熱敏電阻和金屬熱電阻能夠把溫度這個熱學量轉(zhuǎn)換成為電阻這個電學量化學性能不穩(wěn)定，測量范圍窄，但靈敏度好5、霍爾元件（1）材料：半導體如：砷化銦（2）工作原理圖NMFBEIUH霍爾元件工作原理圖（3）霍爾電壓:

d－－薄片厚度（順著磁場方向的厚度）K－－霍爾系數(shù)其大小與元件的材料有關(guān)。推導霍爾電壓的公式

設(shè)載流子的電荷量為q，沿電流方向定向運動的平均速率為v，單位體積內(nèi)自由移動的載流子數(shù)為n，垂直電流方向?qū)w板的橫向?qū)挾葹閍，則電流的微觀表達式為①

載流子在磁場中受到的洛倫茲力載流子在洛倫茲力作用下側(cè)移，兩個側(cè)面出現(xiàn)電勢差載流子受到的電場力為當達到穩(wěn)定狀態(tài)時，洛倫茲力與電場力平衡，即②

由①②式得③

式中的nq與導體的材料有關(guān)，對于確定的導體，nq是常數(shù)。令則上式可寫為④

1、傳感器的概念：小結(jié)：2、傳感器的工作原理：3、敏感元件：（1）光敏電阻（光電傳感器）（2）熱敏電阻和熱電阻（溫度傳感器）（3）電容式傳感器（位移傳感器）（4）霍爾元件（磁傳感器）非電學量敏感元件轉(zhuǎn)換電路電學量非電學量電學量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。例1、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AC例2：如圖是一火警報警的一部分電路示意圖。其中R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報警器。當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是（

）A.

I

變大，U變大B.

I變小，U變小C.

I變小，U變大D.

I變大，U變小R1R2R3AabErB例4、如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．此光電計數(shù)器的基本工作原理是（）A．當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C．信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次AC例5、如圖所示，有電流I流過長方體金屬塊，金屬塊寬度為d，高為b，有一磁感