傳感器原理及應用

一、傳感器的概念傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲等

非電學量，并能把它們按照一定的規律轉換為電壓、電流等

電學

量，或轉換為電路的

通斷

把非電學量轉換為電學量以后，就可以很方便地進行測量、傳輸、處理和控制了．

二、常用傳感器元器件工作原理

1．光敏電阻：光敏電阻的材料是一種半導體，無光照時，載流子少，導電性能差；隨著光照的增強，載流子增多，導電性變

好

.光敏電阻能夠把光照強弱這個非電學量轉換為電阻這個電學量．

3．霍爾元件：霍爾元件能夠把

磁感應強度

這個

磁學

量轉換為

電壓

這個電學量．霍爾系數k=

d：沿磁場方向長度（常常被稱作霍耳材料厚度）

4．應變式力傳感器：應變式力傳感器是由金屬梁和應變片組成的．應變片是一種敏感元件．彈簧鋼制成的梁形元件一端固定，在梁的上下表面各貼一個應變片，在梁的自由端施加向下的力F，則梁發生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應變片的電阻

變大

，下表面的電阻

變小

.F越大，彎曲形變越大，應變片的電阻變化就越大．如果讓應變片中通過的電流保持恒定，那么上面應變片兩端的電壓

變大

，下面應變片兩端的電壓

變小.傳感器把這兩個電壓的差值輸出．力F越大，輸出的電壓差值也就越

大

.應變片能夠把物體

形變

這個力學量轉換為電壓這個電學量．

6．雙金屬片：雙金屬片巧妙地利用了不同金屬熱膨脹的差異．把膨脹系數不同的兩種金屬片黏合在一起，常溫下是直的，當加熱時，由于兩種金屬的膨脹程度不同，雙金屬片就會向膨脹程度小的金屬片那一側彎曲．7．感溫鐵氧體：電飯鍋應用了一種特殊材料——感溫鐵氧體是用氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒結而成的，它的特點是：常溫下具有

鐵磁性

，能夠被磁體吸引，但是溫度上升到約103℃時，就失去了

鐵磁性

，不能被磁體吸引了．這個溫度在物理學中稱為該材料的“居里溫度”或“

居里點

”．

三、傳感器的分類傳感器可以根據其利用的元器件進行分類，如電容式傳感器、電阻式傳感器、電感式傳感器等．也可以按其轉換的信號來分類，一般可以分為：力電傳感器、熱電傳感器、聲電傳感器、光電傳感器等．

電容式話筒的工作原理如圖所示．Q是絕緣支架，薄金屬膜M和固定電極N形成一個電容器，被直流電源充電．當聲波使膜片振動時，電容發生變化，電路中形成變化的電流，于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規律相同的電壓．

熱傳感器的應用——電熨斗的結構和工作原理．電熨斗是利用雙金屬片溫度傳感器來控制電路的通斷的．圖中雙金屬片上層金屬的膨脹系數大于下層金屬．常溫下，電熨斗的上下觸點應當是接觸的，當溫度達到設定溫度時，雙金屬片向下彎曲到一定程度，從而使觸點分離，使電熱絲停止加熱．如果需要設定較高的溫度，應調節調溫旋鈕，使升降螺絲下降一些，可使在更高的溫度時，觸點再分離．光傳感器應用——機械式鼠標當鼠標器在桌面上移動時，滾球的運動通過滾軸帶動兩個碼盤轉動，紅外接收管就收到斷續的紅外線脈沖，輸出相應的電脈沖信號，計算機分別統計x，y兩個方向的脈沖信號，處理后就使屏幕上的光標產生相應的位移。電阻式加速度傳感器1.(單選)關于傳感器，下列說法正確的是()A．所有傳感器都是由半導體材料做成的B．金屬材料也可以制成傳感器C．干簧管是一種能夠感知電場的傳感器D．傳感器一定是通過感知電壓的變化來傳遞信號的練習題2.(多選)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10－3－4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，下列說法中正確的是()圖10－3－4A．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數變化較大，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，歐姆表示數相同，這只元件一定是定值電阻答案：AC

解析：本題考查了熱敏電阻、光敏電阻、定值電阻的特性．熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化，定值電阻和光敏電阻的阻值隨溫度變化不明顯；光敏電阻的阻值隨光照變化而變化，定值電阻和熱敏電阻的阻值不隨之變化．

4：唱卡拉OK用的話筒，內有傳感器．其中有一種是動圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉變為電信號．下列說法正確的是()A．該傳感器是根據電流的磁效應工作的B．該傳感器是根據電磁感應原理工作的C．膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變D．膜片振動時，金屬線圈中不會產生感應電動勢

解析：由話筒的工作原理可知話筒的傳感器是根據電磁感應原理工作的，故B正確．答案：B

點評：聽筒與話筒的工作原理是不同的，要注意區分．

例2：如圖是電熨斗的結構圖，下列說法正確的是(