《传感器及其工作原理》课件1
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传感器及其工作原理PPT课件
4、火灾报警器使用的是（ B）
A.光传感器 B.温度传感器 C.红外线传感器 D.超声波 传感器
5、如图所示是测定位移X 的电容式传感器，其工作原理
是哪个量的变化造成其电容的变化（ A）
A.电介质进入极板的长度
B.两极板间距离
C.两极板正对面积
D.极板所带电量
电介质
极板
五、小结：
1、传感器的概念：
二、制作传感器的常用元器件
1、光敏电阻 光敏电阻实物图
（1）特性： 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。一般随着光照强度的增大电阻值
_减__小___。
（2）材料：制作光敏电阻的材料一般为半导体。如： 硫化镉
（3）半导体的导电原理：半导体靠其中的_载__流__子___ （自由电子和空穴）来导电
4、电容式位移传感器
电容器极板
x
电介质板 被测物体
电容式位移传感器示意图
电容式位移传感器能够把物体_位__移__这个力学量转 换为_电__容__这个电学量
5、霍尔元件
I
（1）材料：半导体 如：砷化铟
F
N
（2）工作原理图
（3）霍尔电压:U H
k
IB d
M EB
UH
霍尔元件工作原理图
K为比例系数，称为霍尔系数其大小与元件的材料有关。
一个霍尔元件的d、k为定值，再保持I恒定，则UH 的变
化就与B成正比。因此霍尔元件又称磁敏元件。
霍尔元件能够把_磁__感__应__强__度__这个磁学量转换为_电__压_ 这个电学量
（3）半导体的导电原理：半导体靠其中的_载__流__子___ （自由电子和空穴）来导电
光敏电阻能够把光照强弱这个__光__学___量____转换为电阻
传感器及其工作原理课件
其中 UH 与 B 成正比，所以霍尔元件能把磁学量转换成电学量.
一、对传感器的认识
例 1 如图 6 是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置.其中电源电压保持不变，R 是滑 动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端.在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通 过观察电压表示数，可以了解油量情况. (1)你认为电压表应该接在图中的___c_、__d__两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油 量减少时，电压表的示数将___减__小___(选填“增大”或“减小”). (2)将电压表分别接在 b、c 之间与 c、d 之间，当油量变化时，电压表的示数变化有何不 同？
传感器及其工作原理
一、什么是传感器 1. 物理 电学 通断 2. 非电学量 控制 二、光敏电阻 1. 载流子 不好 光照 增多 2. 光照强弱 电阻 三、热敏电阻和金属热电阻
温度 电阻 四、霍尔元件
磁感应强度 电压
一、什么是传感器
如图 1 所示，小盒子 A 的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，但是把磁铁 B 放到盒子 上面，灯泡就会发光，把磁铁移走，灯泡熄灭.
非电学量
3.在分析传感器时要明确： (1)核心元件是什么； (2)是怎样将非电学量转化为电学量的； (3)是如何显示或控制开关的.
电学量
二、光敏电阻
在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图 3 所 示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中 R1 为光敏电阻，R2 为定值电阻.此光电计数器的 基本工作原理是什么？
UH＝kIdB
B 与工作面垂直
B 在垂直工作面方向上的大小发生变化
c、d 间的电压会减小
电路电流减小
R 增大
当把电压表接在 c、d 两点间，电压表示数减小时，表示油量在减少.
一、对传感器的认识
例 1 如图 6 是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置.其中电源电压保持不变，R 是滑 动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端.在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通 过观察电压表示数，可以了解油量情况. (1)你认为电压表应该接在图中的___c_、__d__两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油 量减少时，电压表的示数将___减__小___(选填“增大”或“减小”). (2)将电压表分别接在 b、c 之间与 c、d 之间，当油量变化时，电压表的示数变化有何不 同？
传感器及其工作原理
一、什么是传感器 1. 物理 电学 通断 2. 非电学量 控制 二、光敏电阻 1. 载流子 不好 光照 增多 2. 光照强弱 电阻 三、热敏电阻和金属热电阻
温度 电阻 四、霍尔元件
磁感应强度 电压
一、什么是传感器
如图 1 所示，小盒子 A 的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，但是把磁铁 B 放到盒子 上面，灯泡就会发光，把磁铁移走，灯泡熄灭.
非电学量
3.在分析传感器时要明确： (1)核心元件是什么； (2)是怎样将非电学量转化为电学量的； (3)是如何显示或控制开关的.
电学量
二、光敏电阻
在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图 3 所 示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中 R1 为光敏电阻，R2 为定值电阻.此光电计数器的 基本工作原理是什么？
UH＝kIdB
B 与工作面垂直
B 在垂直工作面方向上的大小发生变化
c、d 间的电压会减小
电路电流减小
R 增大
当把电压表接在 c、d 两点间，电压表示数减小时，表示油量在减少.
传感器及其工作原理课件
AC
D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
例2、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件， 将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两 点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观
察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（AC ）
A．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
传感器的定义：
传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温 度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照 一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为 电路的通断。
（2）传感器的作用是什么？ 传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。
非电学量→传感器→电学量
角度 位移 速度 压力 温度 湿度 声强 光照
传感器
电压 电流 电阻 电容
（3）传感器的工作原理
非电学量 敏感元件 转换器件 转换电路 电学量
二、常见制作传感器的元件
1、干簧管：是一种能够感知磁场的传感器
2、光敏电阻
演示实验：将光敏电阻和多用表的欧姆档相连，随着 光照不同，表有何变化？
根据演示实验并结合教材P57的内容，思考问题： （1）光敏电阻的电阻率与什么有关？
（3）光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。
（4）随着光照强度的增加，多用表的指针偏角逐渐变大。
光敏电阻工作原理：
光照增强
半导体材料中的载流子（自由电子
和空穴）浓度增加
材料的电阻率减小
三．热敏电阻和金属热电阻
演示实验：将热敏电阻和多用表的欧姆档相连，把热敏 电阻放到剩水的杯中，向杯里倒入热水，
关系不相同。 金属导体的导电性能随温度升高而降低 半导体材料的导电性能随温度升高而变好 （2）热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差， 测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性 较好，测量范围较大，但灵敏度较差。 （3）热敏电阻和金属热电阻能够将温度这个热学 量转 化电阻量这个电学量。
传感器及其工作原理
H H6.1 传感器及其工作原理一. 传感器的原理 传感器是这样一类元件：它能够感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并能把它们转换成电学量〔电压、电流等〕,或转换为电路的通断.这样就可以更方便地进行传输、测量、处理了.二. 传感器的分类1. 光电传感器—光敏电阻 半导体,光照越强,电阻越小.2. 温度传感器—热敏电阻和金属热电阻.〔1〕热敏电阻： 半导体,温度越高,电阻越小.〔2〕金属热电阻： 金属,温度越高,电阻越大.3. 电容式位移传感器 位移转换成电容器电容的变化.4. 霍尔元件 把磁学量转换成电学量〔1〕霍尔电压：矩形半导体薄片,通电流I ,垂直方向加磁场B ,那么在两侧出现电压H IB U k d. k —霍尔系数. 与薄片材料有关； d —霍尔元件厚度 〔2〕原理： 载流子运动,受洛伦兹力作用,在两侧累积电荷,形成电压.〔3〕霍尔元件〔磁敏元件〕：H U 与B 成正比.把B 转换成电压信号.三． 例题分析例1. 如图所示,1R ,2R 为定值电阻,L 为小灯泡,3R 为光敏电阻,当照射光强度增大时〔 〕A. 电压表的示数增大B. 2R 中电流减小C. 小灯泡的功率增大D. 电路的路端电压增大例2. 如图所示,1R 为定值电阻,2R 为负温度系数的热敏电阻,L 为小灯泡,当温度降低时〔 〕A. 1RC. 小灯泡的亮度变强D. 小灯泡的亮度变弱例3. 传感器是一种采集信息的重要器件.如图所示是一种测定压力的电容式传感器.当待测压力F 作用于可动膜片电极时,可使膜片产生形变,引起电容的变化,将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路,那么〔 〕A 、 当F 向上压膜片电极时,电容将减小B 、 当F 向上压膜片电极时,电容将增大C 、 若电流计有示数,那么压力F 发生变化D 、 若电流计有示数,那么压力F 不发生变化例4. 图是霍尔元件的工作原理示意图,用d 表示薄片的厚度,k 为霍尔系数,对于一个霍尔元件d 、k 为定值,如果保持I 恒定,那么可以验证U H 随B 的变化情况.以下说法中正确的是〔 〕A. 将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面,U H 将变大B. 在测定地球两极的磁场强弱时,霍尔元件的工作面应保持水平C. 在测定地球赤道上的磁场强弱时,霍尔元件的工作面应保持水平D. 改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角,U H 将发生变化例5. 如图为一热敏电阻的I —U 关系曲线图.〔1〕为了通过测量得到I —U 关系的完整曲线,在图甲和图乙两个电路中应选择的是图；简要说明理由.〔电源电动势9V ,内阻不计,滑动变阻器0～100Ω〕〔2〕在右图所示电路中,电源电压恒为9V ,电流表读数为70mA,定值电阻1250R =Ω,由热敏电阻的I —U 关系曲线图可知,热敏电阻两端的电压为V,电阻2R 的阻值为Ω[例题答案]例1. ABC ；例2. C ； 例3. BC ； 例4. ABD ；例 5. 〔1〕甲；甲图电压调节X 围大,可从0调到所需电压.〔2〕1190.036 A 250U I R ===,210.070.0360.034 A I I I =-=-=,查表知=5.2 V U 热敏, 那么29 5.2 3.8 V U U U =-=-=热敏,222111.8 ΩU R I ==。
传感器及其工作原理课件
图6－1－1
(2)工作原理： 在E、F间通入恒定的电流I, 同时外加与薄片垂直的 磁场B，则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向 着与电流和磁场都 垂直 的方向漂移，使M、N间出现 了电压，称为霍尔电压UH。
(3)霍尔电压： IB
UH＝ k d ①其中 d 为 薄片 的厚度，k 为 霍尔 系数，其大小与薄 片的材料有关。
图6－1－4
如图6－1－4(2)所示是测定液面高度h的电容式传感器。 液面高度h发生变化时，引起正对面积发生变化。
如图6－1－4(3)所示是测定压力F的电容式传感器。压 力变化，d发生变化，引起电容的变化。
如图6－1－4(4)所示是测定位移x的电容式传感器。由 图可以看出随着电介质进入极板间长度的变化电容C也变化， 从而推知x的变化情况。
2．光敏电阻 (1)特点：在被光照时 电阻 发生变化。 (2)原因：无光照时，载流子少，导电性能不好；随着 光照的增强，载流子 增多 ，导电性变好。 (3)作用：把 光照强弱 这个光学量转换为 电阻 这 个电学量。
3．热敏电阻和金属热电阻
氧化锰热敏电阻
金属热电阻
电阻率随温度的升高 特点
电阻率随温度的升高而 增大
3．关于光敏电阻，下列说法不. 正确的是
()
A．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
B．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子
极少，导电性能不好
C．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子
较少，导电性能良好
D．半导体材料的硫化镉，随着光照的增强，载流子
增多，导电性能变好
解析：对光敏电阻，光照强度变化时，电阻值随之变化，A 对；对半导体材料的硫化镉，无光照射时载流子极少，导 电性能差，光照增强时，载流子明显增多，导电性能变好， B、D对，C错。 答案： C
(2)工作原理： 在E、F间通入恒定的电流I, 同时外加与薄片垂直的 磁场B，则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向 着与电流和磁场都 垂直 的方向漂移，使M、N间出现 了电压，称为霍尔电压UH。
(3)霍尔电压： IB
UH＝ k d ①其中 d 为 薄片 的厚度，k 为 霍尔 系数，其大小与薄 片的材料有关。
图6－1－4
如图6－1－4(2)所示是测定液面高度h的电容式传感器。 液面高度h发生变化时，引起正对面积发生变化。
如图6－1－4(3)所示是测定压力F的电容式传感器。压 力变化，d发生变化，引起电容的变化。
如图6－1－4(4)所示是测定位移x的电容式传感器。由 图可以看出随着电介质进入极板间长度的变化电容C也变化， 从而推知x的变化情况。
2．光敏电阻 (1)特点：在被光照时 电阻 发生变化。 (2)原因：无光照时，载流子少，导电性能不好；随着 光照的增强，载流子 增多 ，导电性变好。 (3)作用：把 光照强弱 这个光学量转换为 电阻 这 个电学量。
3．热敏电阻和金属热电阻
氧化锰热敏电阻
金属热电阻
电阻率随温度的升高 特点
电阻率随温度的升高而 增大
3．关于光敏电阻，下列说法不. 正确的是
()
A．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
B．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子
极少，导电性能不好
C．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子
较少，导电性能良好
D．半导体材料的硫化镉，随着光照的增强，载流子
增多，导电性能变好
解析：对光敏电阻，光照强度变化时，电阻值随之变化，A 对；对半导体材料的硫化镉，无光照射时载流子极少，导 电性能差，光照增强时，载流子明显增多，导电性能变好， B、D对，C错。 答案： C
6-1传感器及其工作原理
(2)传感器的工作原理 传感器感受的通常是非电学量，如压力、 温度、位移、浓度、酸碱度等，而它输出 的通常是电学量，如电压值、电流值、电 荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通 常要经过放大后，再送给控制系统产生各 种控制动作．传感器原理如下图所示．
现代信息技术与自动控制中为什么要将非 电学量转换成电学量？ 答案：电学量具有便于控制、便于处理(放 大、衰减和波形整理等)，便于显示和储存， 也便于远距离传输等技术方面的优点．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，所以把非电学量转换成电学 量进行信息收集.
※ 知道什么是传感器
知道什么是光敏电阻，热敏电阻， ※ 金属热电阻以及霍尔元件 ※ 了解传感器的工作原理
遥感卫星能在高空一览无遗地观测地貌植 被；计算机的显示屏上能实时显示远隔千 里的画面；机器人能替代人完成各种复杂 的劳动．这些现代化设备，有的复杂庞大， 有的简单精巧，但它们都需要一种装置—— 传感器来获取信息．那么，什么是传感器？ 它为什么能获取信息，工作原理又是什么 呢？
1．干簧管是一种________的传感器． 2．传感器是一种能够感受诸如力、温度、 光、声、化学成分等________，并能把它 们按照一定的规律转换为电压 、电流等 ________ ， 或 转 换 为 ________ 的 一 类 元 件． 3 ． 光 敏 电 阻 能 够 把 ________ 转 换 为 ________． 4．热敏电阻或金属热电阻能够把 ________转换为________这个电学量． 5 ． 霍 尔 元 件 能 够 把 ________ 转 换 为
解析：本题考查考生对基本电路的了解和 基本仪器的使用，考查推理能力、实验与 探究能力、实际应用能力． (1)如图所示
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• 以上所列传感器分类有较大的概括性，但由于传
感器的分类不统一，而这种分类很难完备，例如 有的学者将传感器作了如下分类：1）压力：2） 力/荷重；3）位移（厚度）；4）力矩；5）角度； 6）角速度（转速）；7）速度；8）加速度；9） 角加速度；10）倾斜角；11）编码器；12）震动； 13）气体/烟雾；14）温度；15）热能；16）湿 度；17）水分；18）露点；19）液位；20）料位； 21）流量；22）流速；23）风速；24）电流；25） 电压；26）电功率；27）电频率；28）接近开关； 29）磁性开关；30）pH值；31）光电开关；32） 电阻率；33）电导率；34）水域氧；35）生物； 36）红外线；37）紫外线；38）光纤；39）离子； 40）激光；41）超声波；42）声音/噪声；43） 触觉；44）图像/颜色；45）密度/粘度；46）混 浊度。
额定开关距离（sn)是用来表示开关距离名义量值，他不考虑制造误差和参数
变化（温度、电压）。在技术特征表中只列出额定开关距离
实际开关距离（sr）时值在固定的温度和电流条件下的开关距离。实际开关距 离要考虑制造误差，它与额定开关距离之间的关系是0.9sn≤sr≤1.1sn
有效开关距离（su)是在所允许的温度及电压范围内得到的可靠实用的开关距 离 。它与额定开关距离之间的关系是0.81sn≤su≤1.21sn
图1.3是这种现象稍微夸张了的曲线。一般来说输入增加到某值时的输出要比输入下降 到某值时的输出小，正如图1.3所示。如存在迟滞差，则输入和输出的关系就不是一一 对应了，因此必须尽量减少这个差值。
各种材料的物理性质是产生迟滞现象的原因。如把应力加于某弹性材料时，弹性材料产
《传感器工作原理》课件
源自结论重要性和应用价值
传感器在各个领域中的应用越来越广泛，对于改善 生活质量、提高工作效率和推动技术进步起着重要 作用。
未来发展方向和趋势
随着人工智能和物联网的发展，传感器将变得更加 智能和普及，将为人们的生活带来更多的便利和创 新。
《传感器工作原理》PPT 课件
本课件将详细介绍传感器的工作原理以及其在各个领域中的应用。从定义到 分类，从常见的传感器到优缺点，让您全面了解传感器的重要性和未来发展 趋势。
什么是传感器？
1 快速检测工具
传感器是一种能将物理量转化为电信号的设备，用于测量和检测各种环境和物体的特定 属性。
2 无处不在
光敏传感器
这种传感器可以测量光的强度，广泛应用于自动照 明和环境亮度调节等领域。
传感器的优缺点
优点
传感器具有快速、准确、稳定的测量能力，可以实 时监测和反馈环境和物体的信息。
缺点
传感器的价格较高，需要专业维护和校准，并且在 特定环境条件下可能会受到干扰。
传感器的应用领域
工业自动化
传感器在工业生产过程中的应用，如流量监测、 温湿度控制、机器人导航等，提高了生产效率 和质量。
医疗领域
传感器在医疗设备中的应用，如心率监测、血 糖监测、呼吸器等，帮助医生更好地掌握病情 和进行治疗。
家庭安全
传感器在家庭安防系统中的应用，如门窗监控、 烟雾报警、智能锁等，提供更加安全和便捷的 居住环境。
智能穿戴设备
传感器在智能手表、健身追踪器等设备中的应 用，可以实时监测身体健康状况并提供定制化 的健康建议。
测量原理简单
传感器通过使用特定的物理 效应或传感原理，如电阻变 化、光强测量或声音振动， 来测量所感知的物理量。
常见的传感器
传感器在各个领域中的应用越来越广泛，对于改善 生活质量、提高工作效率和推动技术进步起着重要 作用。
未来发展方向和趋势
随着人工智能和物联网的发展，传感器将变得更加 智能和普及，将为人们的生活带来更多的便利和创 新。
《传感器工作原理》PPT 课件
本课件将详细介绍传感器的工作原理以及其在各个领域中的应用。从定义到 分类，从常见的传感器到优缺点，让您全面了解传感器的重要性和未来发展 趋势。
什么是传感器？
1 快速检测工具
传感器是一种能将物理量转化为电信号的设备，用于测量和检测各种环境和物体的特定 属性。
2 无处不在
光敏传感器
这种传感器可以测量光的强度，广泛应用于自动照 明和环境亮度调节等领域。
传感器的优缺点
优点
传感器具有快速、准确、稳定的测量能力，可以实 时监测和反馈环境和物体的信息。
缺点
传感器的价格较高，需要专业维护和校准，并且在 特定环境条件下可能会受到干扰。
传感器的应用领域
工业自动化
传感器在工业生产过程中的应用，如流量监测、 温湿度控制、机器人导航等，提高了生产效率 和质量。
医疗领域
传感器在医疗设备中的应用，如心率监测、血 糖监测、呼吸器等，帮助医生更好地掌握病情 和进行治疗。
家庭安全
传感器在家庭安防系统中的应用，如门窗监控、 烟雾报警、智能锁等，提供更加安全和便捷的 居住环境。
智能穿戴设备
传感器在智能手表、健身追踪器等设备中的应 用，可以实时监测身体健康状况并提供定制化 的健康建议。
测量原理简单
传感器通过使用特定的物理 效应或传感原理，如电阻变 化、光强测量或声音振动， 来测量所感知的物理量。
常见的传感器
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第1节 传感器及其工作原理
背核心语句 1．传感器按照一定的规律把非电学量转化为电学量，可以很方便 地进行测量、传输、处理和控制。 2．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。 3．热敏电阻和金属热电阻能把温度这个热学量转换为电阻这个电 学量。 4．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。 5．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。
课堂目标定位 1. 知道什么是传感器，理解传感器工作原理。 2．掌握制作传感器常用元件：光敏电阻、热敏电阻、金属 热电阻、霍尔元件等基本特性及工作原理。 3. 初步掌握各种常用元件的简单应用。
01课前新知预习
一、传感器 1．定义
非电学 量， 能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等_______
[想一想]
声控灯有一种有趣的现象，那就是光线充足
时，任你发出多大的声音都不亮；但在黑夜，轻轻一声它就发 出亮光，这是为什么呢？
提示：声控灯全名应该为——声光控灯，原来声控灯中有 光控电路，使其在光线足够的时候不工作，所以声控灯的控制 盒实际上是声、光同时控制的，在光亮度能达到的情况下灯不 会亮，起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。
提示：霍尔电压与组成霍尔元件的材料有关，(2)错。 (3)霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个 电学量。(√) 提示：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压 这个电学量，(3)对。
02课堂师生共研
No.1
传感器
在力学课本中，我们用尺子自由下落测反应时间的游 戏，是如何测出不同人的反应时间的呢？
并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学 _____量，或转
通断 的元件。 换为电路的_____
2．非电学量转换为电学量的意义
非电学量 转换为电学量，可以方便地进行测量、传 把__________
控制 。 输、处理和_____
[想一想]ຫໍສະໝຸດ 火灾探测器的核心元件为气敏传感器，当烟雾在
空气中的浓度超过设定值时，可以触发报警，并对外发出声光 报警信号。此时传感器是将什么量进行转化的？
2．传感器 (1)传感器的作用：能像人的感觉器官那样感受外界信息， 并能按照一定的规律和要求，把这些信息转换成可用的输出信 息的器件和装置，叫做传感器．传感器是各种测量和自动控制 系统的“感觉器官”。
(2)传感器的特点：它能够感受诸如力、温度、光、声、化 学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、 电流等电学量，或转换为电路的通断。 (3)传感器原理：传感器感受的通常是非电学量，如压力、 温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学 量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱 的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作。
(2)传感器的工作流程： 非电 敏感 转换 转换 电学 → → → → 学量 元件 元件 电路 量 4．分类 (1)按传感器所测量物理量分为：位移、力、速度、温度、 流量、气体成分等传感器。 (2)按传感器工作原理分为：电阻、电容、电感、电压、霍 尔、光电、热电偶等传感器。
(3)按传感器输出信号性质分：输出为开关量(“1”和“0”或 “开”和“关”)的开关型传感器；输出为模拟信号的模拟型传 感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。 [特别提醒] 在分析传感器时要明确
3．作用
磁感应强度 这个磁学量转换为_____ 把___________ 电压 这个电学量。
[判一判] (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。(×) 提示：霍尔元件一共有四个电极，两个用来输入恒定电 流，两个用来输出电压，(1)错。 (2)霍尔电压与组成霍尔元件的材料无关。(×)
(1)核心元件是什么？ (2)是怎样将非电学量转化为电学量的； (3)是如何显示或控制开关的。
典题研析 例1 (多选)关于干簧管，下列说法正确的是( )
A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用 B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 C．干簧管接入电路中相当于开关的作用 D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的 [思路点拨] 解答本题时应把握以下两点： (1)干簧管的原理是磁铁的磁效应使两个簧片磁化成相反的磁极。 (2)干簧管在电路中起到开关的作用。
3．传感器的组成和工作流程 (1)传感器的组成： 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与被测物理 量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件。 ③转换电路：是将转换元件输出的不易测量的电学量转换 成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等。
提示：电路的接通，从而对外发出声光报警信号。
二、光敏电阻 1．特点 光照越强，电阻越小 ____。 2．原理 无光照时，载流子 ______极少，导电性能不好 ____；随着光照 ____的增 强，载流子增多 ____，导电性变好。 3．作用 把光照强弱 ________这个光学量转换为电阻 ____这个电学量。
三、热敏电阻和金属热电阻
[想一想]
热敏电阻是温度传感器中的重要元件，是不是
所有的热敏电阻的阻值都随温度的升高而下降？
提示：不是。正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度升高时 电阻值增大，负温度系数热敏电阻器(NTC)在温度升高时电阻 值减小。
四、霍尔元件
1．构造 很小的矩形半导体 ______薄片上，制作四个电极E、F、M、N。 2．霍尔电压 如图，E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的 IB 磁场 B ，则M、N间出现霍尔电压UH，UH＝k 。 ______ d
重点诠释 1.实验探究
(1)探究过程：将磁铁B靠近或远离盒子，观察盒内灯的发 光情况，并分析原因。
(2)现象：磁铁B靠近干簧管时，灯泡就会发光，把磁铁移 走，灯泡熄灭。 (3)分析论证：磁铁B靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接 通电路。如图乙所示。 (4)结论：干簧管将盒子周围磁场的有无转化为电路的通 断。
背核心语句 1．传感器按照一定的规律把非电学量转化为电学量，可以很方便 地进行测量、传输、处理和控制。 2．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。 3．热敏电阻和金属热电阻能把温度这个热学量转换为电阻这个电 学量。 4．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。 5．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。
课堂目标定位 1. 知道什么是传感器，理解传感器工作原理。 2．掌握制作传感器常用元件：光敏电阻、热敏电阻、金属 热电阻、霍尔元件等基本特性及工作原理。 3. 初步掌握各种常用元件的简单应用。
01课前新知预习
一、传感器 1．定义
非电学 量， 能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等_______
[想一想]
声控灯有一种有趣的现象，那就是光线充足
时，任你发出多大的声音都不亮；但在黑夜，轻轻一声它就发 出亮光，这是为什么呢？
提示：声控灯全名应该为——声光控灯，原来声控灯中有 光控电路，使其在光线足够的时候不工作，所以声控灯的控制 盒实际上是声、光同时控制的，在光亮度能达到的情况下灯不 会亮，起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。
提示：霍尔电压与组成霍尔元件的材料有关，(2)错。 (3)霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个 电学量。(√) 提示：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压 这个电学量，(3)对。
02课堂师生共研
No.1
传感器
在力学课本中，我们用尺子自由下落测反应时间的游 戏，是如何测出不同人的反应时间的呢？
并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学 _____量，或转
通断 的元件。 换为电路的_____
2．非电学量转换为电学量的意义
非电学量 转换为电学量，可以方便地进行测量、传 把__________
控制 。 输、处理和_____
[想一想]ຫໍສະໝຸດ 火灾探测器的核心元件为气敏传感器，当烟雾在
空气中的浓度超过设定值时，可以触发报警，并对外发出声光 报警信号。此时传感器是将什么量进行转化的？
2．传感器 (1)传感器的作用：能像人的感觉器官那样感受外界信息， 并能按照一定的规律和要求，把这些信息转换成可用的输出信 息的器件和装置，叫做传感器．传感器是各种测量和自动控制 系统的“感觉器官”。
(2)传感器的特点：它能够感受诸如力、温度、光、声、化 学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、 电流等电学量，或转换为电路的通断。 (3)传感器原理：传感器感受的通常是非电学量，如压力、 温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学 量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱 的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作。
(2)传感器的工作流程： 非电 敏感 转换 转换 电学 → → → → 学量 元件 元件 电路 量 4．分类 (1)按传感器所测量物理量分为：位移、力、速度、温度、 流量、气体成分等传感器。 (2)按传感器工作原理分为：电阻、电容、电感、电压、霍 尔、光电、热电偶等传感器。
(3)按传感器输出信号性质分：输出为开关量(“1”和“0”或 “开”和“关”)的开关型传感器；输出为模拟信号的模拟型传 感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。 [特别提醒] 在分析传感器时要明确
3．作用
磁感应强度 这个磁学量转换为_____ 把___________ 电压 这个电学量。
[判一判] (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。(×) 提示：霍尔元件一共有四个电极，两个用来输入恒定电 流，两个用来输出电压，(1)错。 (2)霍尔电压与组成霍尔元件的材料无关。(×)
(1)核心元件是什么？ (2)是怎样将非电学量转化为电学量的； (3)是如何显示或控制开关的。
典题研析 例1 (多选)关于干簧管，下列说法正确的是( )
A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用 B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 C．干簧管接入电路中相当于开关的作用 D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的 [思路点拨] 解答本题时应把握以下两点： (1)干簧管的原理是磁铁的磁效应使两个簧片磁化成相反的磁极。 (2)干簧管在电路中起到开关的作用。
3．传感器的组成和工作流程 (1)传感器的组成： 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与被测物理 量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件。 ③转换电路：是将转换元件输出的不易测量的电学量转换 成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等。
提示：电路的接通，从而对外发出声光报警信号。
二、光敏电阻 1．特点 光照越强，电阻越小 ____。 2．原理 无光照时，载流子 ______极少，导电性能不好 ____；随着光照 ____的增 强，载流子增多 ____，导电性变好。 3．作用 把光照强弱 ________这个光学量转换为电阻 ____这个电学量。
三、热敏电阻和金属热电阻
[想一想]
热敏电阻是温度传感器中的重要元件，是不是
所有的热敏电阻的阻值都随温度的升高而下降？
提示：不是。正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度升高时 电阻值增大，负温度系数热敏电阻器(NTC)在温度升高时电阻 值减小。
四、霍尔元件
1．构造 很小的矩形半导体 ______薄片上，制作四个电极E、F、M、N。 2．霍尔电压 如图，E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的 IB 磁场 B ，则M、N间出现霍尔电压UH，UH＝k 。 ______ d
重点诠释 1.实验探究
(1)探究过程：将磁铁B靠近或远离盒子，观察盒内灯的发 光情况，并分析原因。
(2)现象：磁铁B靠近干簧管时，灯泡就会发光，把磁铁移 走，灯泡熄灭。 (3)分析论证：磁铁B靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接 通电路。如图乙所示。 (4)结论：干簧管将盒子周围磁场的有无转化为电路的通 断。