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课件网) 第六章 传 感 器 1 传感器及其工作原理 一、什么是传感器 【情境思考】 传感器在现代信息技术与自动控制中有什么作用? 提示:传感器的作用是把非电学量(如光、声音、温度等)转化为电学量(如电压、电流等),尤其是将电学量与计算机技术结合,可以方便地实现信息的采集、处理、输出的自动化和智能化,所以传感器在现代信息技术与自动控制中有极其重要的作用。 必备知识·自主学习 1.定义:能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等_____量,并能把它们 按照一定的规律转换为电压、电流等_____量,或转换为电路的_____。 2.工作原理: 非电学 电学 通断 (1)敏感元件:相当于人的感觉器官,是传感器的_____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与被测物理量成一定关系的非电 信号转换成_____的电子元件。 (3)转换电路:将转换元件输出的不易测量的非电学量转换成易于测量的_____量, 如电压、电流、电阻等。 核心 电信号 电学 二、常用的敏感元件 【情境思考】 为解决楼道里的照明问题,在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路连接。当楼道内有人走动而发出声响时,电灯即与电源接通而发光,这种传感器是什么传感器,它的输入、输出信号各是什么? 提示:它是声电传感器,输入的是声信号,输出的是电信号。 1.光敏电阻: (1)特点:光照越强,电阻_____。 (2)原因:光敏电阻的构成物质为半导体材料,无光照时,载流子极少,导电性能 _____;随着光照的增强,载流子_____,导电性能_____。 (3)作用:把_____这个光学量转换为_____这个电学量。 越小 不好 增多 变好 光照强弱 电阻 2.热敏电阻和金属热电阻: (1)热敏电阻: ①定义:利用_____变化使半导体的导电性能发生显著变化的特性制成的电子 元件。 ②工作原理:半导体在温度升高时,电阻率随温度的升高而_____,导电能力增 强。 ③特点:化学稳定性差,灵敏度高。 温度 减小 (2)金属热电阻: ①定义:根据金属的电阻率随温度的升高而_____,用金属丝可以制作温度传感 器,称为热电阻。 ②工作原理:金属的电阻率随温度的升高而增大。 ③特点:金属热电阻的化学稳定性好,测温范围大,但灵敏度较___。 (3)作用:热敏电阻或金属热电阻能够把_____这个热学量转换为_____这个电学 量。 增大 差 温度 电阻 3.霍尔元件: (1)定义:霍尔元件是利用_____制成的新型磁敏元件。霍尔传感器是由霍 尔元件、放大器、温度补偿电路及稳压电路构成的。 (2)工作原理: 霍尔效应 如图,E、F间通入恒定电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,则M、N间出现霍尔 电压UH,UH=_____。 (3)作用:霍尔元件能感应_____等物理量,能够把磁感应强度这个磁学量 转换为_____这个电学量。具有体积小、灵敏度高、无磨损、功耗低等优点,被 广泛应用于录、放像机等电路中。 磁感应强度 电压 (4)有关霍尔元件解释符合科学实际的有:_____ ①霍尔元件一共有两个电极,电压这个电学量就通过这两个电极输出。 ②把霍尔元件放入磁场中,由于电磁感应现象,在元件的电极间产生感应电 动势。 ③霍尔电压与组成霍尔元件的材料无关。 ④在UH= 中,k为霍尔系数,它的大小与薄片的材料有关。 ⑤霍尔元件可以感知磁感应强度。 ④⑤ 【易错辨析】 (1)所有传感器的材料都是由半导体材料做成的。 ( ) (2)传感器是把非电学量转换为电学量的元件。 ( ) (3)随着光照的增强,光敏电阻的电阻值逐渐增大。 ( ) (4)只有热敏电阻才能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。( ) (5)霍尔元件工作时,产生的电压与外加的磁感应强度成正比。 ( ) × √ × × √ 关键能力·合作学习 知识点一 对传感器的认识 1.传感器的工作流程: 2.传感器的原理:传感 ... ...
