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课件网) 第1节 常见传感器的工作原理 知识 清单破 知识点 1 知识点 1 初识传感器 1.定义:能够感受外界信息,并将其按照一定的规律转换成可用输出信号(主要是电信号)的器 件或装置。 2.功能:传感器通常用在自动测量和自动控制系统中,担负着信息采集和转化任务,把非电学 量转化为电学量。 3.组成:传感器主要由敏感元件和转换元件组成(如图所示)。 1.光敏元件 (1)光敏电阻是常见的光敏元件,它由金属硫化物等半导体材料制成。光照越强,被激发的电 子数越多,电阻值就越小。 (2)光敏元件除光敏电阻外,还有光敏晶体管、光电池等。 2.热敏元件 热敏电阻是一种常用的热敏元件,广泛应用于温度传感器中。 (1)NTC热敏电阻(负温度系数热敏电阻):阻值随温度升高而减小。 (2)PTC热敏电阻(正温度系数热敏电阻):阻值随温度升高而增大。 知识点 1 知识点 2 敏感元件 3.磁敏元件 如图,E、F间通入恒定电流I,同时外加与薄片垂直的磁感应强度为B的匀强磁场,则M、N间 出现霍尔电压UH,UH=k ,式中d为霍尔元件的厚度,k为与材料有关的霍尔系数。对于一个给 定的霍尔元件,当电流I固定时,UH完全取决于磁感应强度B。因此,霍尔元件可将磁感应强度 的测量转化为电压的测量。 1.所有传感器都是由半导体材料做成的。 ( ) 并非所有传感器都是由半导体材料做成的,金属材料也可制成传感器。 2.传感器只能感受温度和光两个物理量。 ( ) 传感器能感受压力、位移、流量、浓度、温度、光等物理量。 3.负温度系数热敏电阻的阻值随温度的升高而增大。 ( ) 负温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而减小。 4.随着光照的增强,光敏电阻的阻值逐渐增大。 ( ) 随着光照的增强,光敏电阻的阻值逐渐减小。 知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。 疑难 情境破 疑难1 传感器 情境探究 如图甲所示,家用电热灭蚊器中应用了温度传感器,它的主要元件是PTC元件。PTC元件是由 钛酸钡等半导体陶瓷发热材料制成的电阻器,它有一个根据需要设定的温度,低于这个温度 时,其电阻随温度的升高而减小,高于这个温度时,电阻则随温度的升高而增大,我们把这个设 定的温度叫“居里点”。该元件电阻率ρ随温度t变化的关系图线如图乙所示,由于这种特性, PTC元件具有发热、保温双重功能。 问题2 通电后,PTC元件电功率先增大后减小,还是先减小后增大 提示 先增大后减小。通电后PTC元件的温度逐渐升高,由题图可知,电阻率先变小后变大, 由电阻定律R=ρ 可知,PTC元件的电阻R先变小后变大,电源电压U不变,由P= 可知,PTC元 件的电功率先变大后变小。 提示 问题1 根据图乙所示,该PTC材料的居里点为多少 提示 T1。根据题图分析可知,低于T1时,其电阻值随温度的升高而减小,高于T1时,电阻则随 温度的升高而增大,所以该PTC材料的居里点为T1。 提示 问题3 当PTC元件产生的热量与散发的热量相等时,温度能自动保持在哪一个范围内的某一值不 变 提示 T1~T2。由题图分析可知,在T0~T1区间内,PTC元件的电阻随温度的升高而减小;在T1~T2 区间内,PTC元件的电阻随温度的升高而增大;在T2往后的区间内,电阻随温度的升高而减 小。在家庭电路中电压不变,电阻消耗的电功率P= ,可知发热功率与电阻成反比。在温度 升到T1前,PTC元件的电阻随温度的升高而减小,功率增大,温度升高更快;温度一旦超过T1, PTC元件的电阻随温度的升高而增大,功率减小,放出热量减小,温度升高变慢,当其产生的热 量与散发的热量相等时,温度保持在T1至T2间的某一值不变。 提示 1.传感器的核心元件 (1)敏感元件:相当于人的感觉器官,是传感器的核心部分,是利用材料的某种敏感效应(如热 敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的。 (2)转换元件:是传感器中能将敏感元件输出的物理信号转换成便 ... ...
