传感器及其工作原理传感器及其工作原理传感器及其工作原理传感器及其工作原理1自动门自动门自动门自动门引引入入新新课课自动干手机自动干手机自动干手机自动干手机2演示实验：演示实验：演示实验：演示实验：小小盒盒子子 A 的的侧侧面面露露出出一一个个小小灯灯泡泡，盒盒外外没没有有开开关关，但但是是把把磁磁铁铁 B 放放到到盒盒子子上上面面灯灯泡泡就就发发光光，把把磁磁铁移走，灯泡熄灭。铁移走，灯泡熄灭。盒子里有什么装置？盒子里有什么装置？什什么么是是传传感感器器？1 1、干簧管干簧管3原理：原理：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化，相当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化，相互吸引而接通，干簧管能起到开关的作用。互吸引而接通，干簧管能起到开关的作用。42、声音的转换声音的转换话筒话筒5电子秤的工作原理显示：电子秤的工作原理显示：电子秤的工作原理显示：电子秤的工作原理显示： 电子秤的外形及应变片的粘贴位置如电子秤的外形及应变片的粘贴位置如电子秤的外形及应变片的粘贴位置如电子秤的外形及应变片的粘贴位置如图。图。图。图。 称重时红色应变片受拉变长，绿色应称重时红色应变片受拉变长，绿色应称重时红色应变片受拉变长，绿色应称重时红色应变片受拉变长，绿色应变片受压变短，经桥路转换之后输出电压，变片受压变短，经桥路转换之后输出电压，变片受压变短，经桥路转换之后输出电压，变片受压变短，经桥路转换之后输出电压，数字显示器显示重量。数字显示器显示重量。数字显示器显示重量。数字显示器显示重量。3、电子秤电子秤6传传传传感感感感器器器器是是是是指指指指这这这这样样样样一一一一类类类类元元元元件件件件：它它它它能能能能感感感感受受受受例例例例如如如如力力力力、温温温温度度度度、光光光光、声声声声、化化化化学学学学成成成成分分分分等等等等非非非非电电电电学学学学量量量量，并并并并能能能能把把把把它它它它们们们们转转转转换换换换成成成成电电电电压压压压、电电电电流流流流等等等等电电电电学学学学量量量量，或或或或转转转转换换换换为为为为电电电电路路路路的的的的通通通通断断断断。从从从从而而而而能能能能方方方方便便便便地地地地进进进进行行行行测测测测量量量量、传输、处理和控制。、传输、处理和控制。、传输、处理和控制。、传输、处理和控制。71 1、光敏电阻光敏电阻光敏电阻光敏电阻制制作作传传感感器器常常用用的的敏敏感感元元件件特性：特性：光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻的大小光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变。一般会随着光照强度的也随着改变。一般会随着光照强度的增大增大而电阻值而电阻值减小减小。8光敏电阻的工作原理光敏电阻的工作原理 当光敏电当光敏电阻受到光照时，阻受到光照时，光生电子光生电子空空穴对增加，穴对增加，阻阻值减小，电流值减小，电流增大。增大。 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。个电学量。9例例1.1.如如图图所所示示为为光光敏敏电电阻阻自自动动计计数数器器的的示示意意图图，其其中中R R1 1为为光光敏敏电电阻阻，R R2 2为为定定值值电电阻阻此此光光电电计计数数器器的的基基本本工工作作原原理理是（是（ ）A A当有光照射当有光照射R R1 1时，信号处理系统获得高电压时，信号处理系统获得高电压B B当有光照射当有光照射R R1 1时，信号处理系统获得低电压时，信号处理系统获得低电压C C信号处理系统每获得一次低电压就计数一次信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D D信号处理系统每获得一次高电压就计数一次信号处理系统每获得一次高电压就计数一次AR1R2信号处理系统BDBD102 2、热敏电阻热敏电阻热敏电阻热敏电阻特性：热敏特性：热敏电阻的电阻的阻值会随着温度的阻值会随着温度的升高升高而而_，具，具有负温度系数有负温度系数减小减小11金属热电阻金属热电阻金属热电阻金属热电阻铂电阻铂电阻特性：金属特性：金属热电阻热电阻的阻值会随着温度的阻值会随着温度的的升高升高而而_增大增大12 热敏电阻或金属热敏电阻或金属热电阻能够把温度这热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻个热学量转换为电阻这个电学量。这个电学量。13例例2 2、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中三只元件分别接入如图所示电路中A A、B B两两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是欧姆表的示数，下列说法正确的是（ ）ABA.A.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻大，这只元件一定是热敏电阻B.B.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻这只元件一定是定值电阻C.C.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻化较大，这只元件一定是光敏电阻D.D.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻同，这只元件一定是定值电阻ACAC14如如右右图图，被被测测物物体体在在左左右右方方向向发发生生位位移移时时，电电介介质质板板随随之之在在电电容容器器两两极极板板之之间间移移动动。物物体体位位移移的的变变化化，就就转转换成了电容量的变化。换成了电容量的变化。3 3、电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器 电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量电容这个电学量15待测压力F固定电极膜片电极例例3 3传传感感器器是是一一种种采采集集信信号号的的重重要要器器件件，如如图图是是一一种种测测定定压压力力的的电电容容式式传传感感器器，当当待待测测压压力力F F作作用用于于可可动动膜膜片片产产生生变变形形，引引起起电电容容的的变变化化，若若将将电电容容器器、灵灵敏敏电电流流计和电源串联接成闭合电路，那么（计和电源串联接成闭合电路，那么（ ）A A当当F F向上压膜片电极时，电容将减小向上压膜片电极时，电容将减小B B当当F F向上压膜片电极时，电容将增大向上压膜片电极时，电容将增大C C若电流计有示数，则压力若电流计有示数，则压力F F发生变化发生变化D D若电流计有示数，则压力若电流计有示数，则压力F F不发生变化不发生变化 BC16在在在在一一一一个个个个很很很很小小小小的的的的矩矩矩矩形形形形半半半半导导导导体体体体（例例例例如如如如砷砷砷砷化化化化铟铟铟铟）薄薄薄薄片片片片上上上上，制制制制作作作作4 4个个个个电电电电极极极极，就就就就成成成成了了了了一一一一个霍尔元件。个霍尔元件。个霍尔元件。个霍尔元件。4 4、霍尔元件霍尔元件霍尔元件霍尔元件 霍尔元件霍尔元件能够把能够把磁感应强度磁感应强度这个磁学量转换为电压这个磁学量转换为电压这个电学量。这个电学量。推导推导: : 载流子在洛流子在洛伦兹力作用下力作用下侧移，两个移，两个侧面面出出现电势差差. .当达到当达到稳定状定状态时, ,洛洛仑兹力与力与电场力平衡力平衡. .电流的微观表达式电流的微观表达式 171、传感器的概念、传感器的概念小小小小 结结结结2、传感器的工作原理：、传感器的工作原理：3、敏感元件：、敏感元件：（1）光敏电阻）光敏电阻 （光电传感器）（光电传感器）（2）热敏电阻和热电阻）热敏电阻和热电阻 （ 温度传感器）温度传感器）（3）电容式传感器）电容式传感器 （位移传感器）（位移传感器）（4）霍尔元件）霍尔元件 （磁传感器）（磁传感器）非电学量非电学量敏感元件敏感元件转换器件转换器件转换电路转换电路电学量电学量18