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2、热电阻传感器 用金属丝制作的感温电阻叫热电阻。
原理：金属丝的电阻随温度的升高而增大
电阻与温度的关系：R＝R0（1＋θt） 作用：测温，测流量。
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3、热敏电阻传感器
（1）NTC热敏电阻 电阻随温度升高而减小（一般所说热电阻 都是此类）
（2）PTC热敏电阻 电阻随温度升高而增大。
作用：测温、温度控制或过热保护
本工作原理是（
R2为定
）
值电阻
．此光
电计
数器的
BD
基
A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压 B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
A
信号
R1 处理
R2
系统
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例2、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A、B两点
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。
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2.传感器的作用
非电学量
传感器
电学量
受力 温度
磁场
声T音ex等t
传感器
测量、传输、处理和控制
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电流 电压 电阻 电容等
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3、传感器的组成
非电信息
敏感元件
第三章《传感器》
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1
引 入 新 课
自动门
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自动干手机
2
雷达测速仪
酒精含量测试仪
电子秤
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传感器及其工作原理 课件
• 例2 (多选)如图613所示，R1、R2为定 值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射 光强度增大时( )
图6-1-3
• A．电压表的示数增大 • B．R2中电流减小 • C．小灯泡的功率增大 • D．电路的路端电压增大
• ABC [解析] 当照射光强度增大时，R3
阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，
• ABD [解析] 传感器的任务就是采集信 息，A对；干簧管的主要构造是由平行不接触 的两个极易被磁化的软铁片组成的，它靠近 磁场时被磁化后相互吸引而接触，B对；由传 感器的定义知D对．
► 考点二 光敏电阻 • [想一想] 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，图 612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？
图6-1-7
• (1)假定载流子是电子，a、b两端中的哪 端电势较高？
• (2)薄片上形成电流I的载流子定向运动的 速率多大？
(1)a (2)6.7×10-4 m/s [解析] (1)根据左手定则可确定 a 端电势高； (2)当薄片内电子沿电流反方向所在的直线定向运动时，由 于受洛伦兹力作用而产生横向分运动，产生横向电场，当横向 电场对载流子的静电力与电子所受的洛伦兹力平衡时，导体横 向电压稳定，设电子沿电流反方向所在直线定向移动的速度为 v，横向电压为 Uab，横向电场强度为 E，则静电力为 F 电＝E·e
图6-1-8
• A．a、b板之间的电场强度不变 • B．a、b板所带的电荷量不变 • C．电路中始终有方向不变的电流 • D．向右位移最大时，电容器的电容最大
D [解析] a、b 始终跟电源相连，电势差 U 不变，由于
传感器及其工作原理 课件
(2)金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而 增大，这样的电阻可以制成温度传感器，称为热电阻．
如上图为某金属导线的电阻——温度特性曲线．
4．霍尔元件
(1)霍尔效应 如上图所示，厚度为h，宽度为d的导体放在与之垂 直的磁感应强度为B的均匀磁场中．当电流通过导体时， 在导体的上侧面A与下侧面A′之间会产生电势差，这种 现象称为霍尔效应．
一、传感器的工作原理 1．工作过程： 非电学量 → 敏感元件 → 转换元件 → 转换电路 → 电学量 2．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．
3．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．
传感器及其工作原理
传感器
1.定义
传感器是这样一类元件：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，或转化为电路的通断 ．
2．工作原理
光敏电阻
1.特点：电阻值随光照增强而减小 ． 2．原因分析：光敏电阻由半导体材料制成，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：光敏电阻能够把 光照强弱 这个光学量转 再观察多用电表指针读数的变化．由此得 出，霍尔电压与________有关．
(2)使用这个简易检测装置，来检测收音机扬声器附 近的磁场分布情况．
检测的结果是 __________________________________________.
(3)怎样用霍尔元件制成的磁场检测器来粗略检测磁 场中某处磁感线的方向？说明你的判断依据．
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 课件
1．原理：电容器的电容C决定于极板正对面积S、板 间距离d以及极板间的电介质这几个因素，如果某一物理量 (如角度θ、位移x、深度h等)的变化能引起上述某个因素的 变化，从而引起电容的变化，那么，通过测定电容器的电 容就可以确定上述物理量的变化，有这种用途的电容器称 为电容式传感器。
2．用途：如图6－1－4(1)所示是用来测定角度θ的电容 式传感器。
②一个霍尔元件的 d、k 为定值，再保持 I 恒定，则 UH 的变化就与 B 成正比。
(4)作用： 把 磁感应强度 这个磁学量转换为 电压 这个电学量。
1．传感器的工作原理 非电学量 → 敏感元件 → 转换元件 → 转换电路
→ 电学量 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。
③二者的区别与联系：热敏电阻或金属热电阻都能够 把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。相比而言，金 属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差， 而热敏电阻的灵敏度较好。
[名师点睛] 按热敏电阻随温度变化的规律，热敏电 阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻， 正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大，负温度系数 的热敏电阻随温度升高电阻减小。
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。
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。
2．传感器的分类 (1)光电传感器——光敏电阻 光敏电阻一般为半导体材料做成，当半导体材料受到光 照时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成 更多的空穴，于是导电性能明显增强。 光敏电阻把光照的强弱转换为电阻大小。
电容式传感器原理及其应用PPT课件
2.1 变面积式电容传感器
变面积式电容式传感器通常分为线位移型 和角位移型两大类。
〔1〕线位移变面积型
常用的线位移变面积型电容式传感器可分 为平面线位移型和柱面线位移型两种结 构。
➢ 对于平板状结构，在图4-2〔a〕中，两极板有效覆盖面积就发生变化，电容 量也随之改变，其值为：
➢
➢ 式中，
，为初始电容值。
➢ 当电容式传感器的电介质改变时，其介电常数变化， 也会引起电容量发生变化。
➢ 变介电常数式电容传感器就是通过介质的改变来实 现对被测量的检测，并通过传感器的电容量的变化 反映出来。它通常可以分为柱式和平板式两种，如 下图。
〔a〕柱式
〔b〕平板式
变介电常数式电容传感器
➢ 变介电常数式电容传感器的两极板间假设存在导电 物质，还应该在极板外表涂上绝缘层，防止极板短 路，如涂上聚四氟乙烯薄膜。
➢ 电桥的输出电压为：
2.2 变压器电桥电路
电容式传感器接入变压器电桥测量电路如下图，它可 分为单臂接法和差动接法两种。
〔a〕单臂接法
〔b〕差动接法
〔1〕单臂接法
图4-8(a)所示为单臂接法的变压器桥式测量电路，高 频电源经变压器接到电容桥的一个对角线上，电容 构成电桥的四个臂，其中 为电容传感器。
〔a〕电容器的边缘效应
〔b〕带有等位环的平板式电容器
图4-14 等位环消除电容边缘效应原理图
〔2〕保证绝缘材料的绝缘性能 ① 温度、湿度等环境的变化是影响传感器中绝缘材料
性能的主要因素。 ②传感器的电极外表不便清洗，应加以密封，可防尘、
防潮。 ③ 尽量采用空气、云母等介电常数的温度系数几乎为
零的电介质作为电容式传感器的电介质。 ④ 传感器内所有的零件应先进行清洗、烘干后再装配。
传感器工作原理及其应用ppt课件
〔1〕光敏电阻的电阻率与光照强度有关。
〔2〕光敏电阻遭到光照时电阻会变小。硫 化镉是一种半导体资料，无光照时，载流 子极少，导电性能不好；随着光照加强， 载流子增多，导电性能变好。半导体资料 导电性.ppt
〔3〕光敏电阻可以将光学量转化为电阻这 个电学量。
例1．如以下图，R1、R2为定值电阻，L是小灯泡， R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，〔 〕 A．AB电C 压表的示数增大 B．R2中电流减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
演示
盒子里面有什么安装？
二 、传感器简介
阅读教材2、3段，并回答以下问题： 〔1〕什么是传感器？ 〔2〕传感器的作用是什么？
( 3 )实验中的干簧管是怎样的传感器？
〔1〕传感器：它可以感知诸如力、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。
例2.如图6－1－3所示为光敏电阻自动计数器的表 示图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光 电计数器的根本义务原理是 〔AC〕
A．当有光照射R1时，信号处置系统获得高电压 B．当有光照射R1时，信号处置系统获得低电压 C．信号处置系统每获得一次低电压就计数一次 D．信号处置系统每获得一次高电压就计数一次
传感器：非电学量→传感器→电学量
传感器的义务原理
物理信息
电
化学信息
敏感元件
信
号
生物信息
转换电路
传感器
三、制造传感器的常用元器件
1、光敏电阻 光敏电阻实物图
请同窗们阅读53页教材，回答以下问题： 〔1〕光敏电阻的电阻率与什么有关？ 〔2〕光敏电阻遭到光照时会发生什么变化？怎 样解释？ 〔3〕光敏电阻可以将什么量转化为什么量？
传感器工作原理ppt课件
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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
传感器的原理PPT教学课件
B.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
C.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
D.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
例4：如图是一火警报警的一部分电路示 意图。其中R2为用半导体热敏材料制成
非电学量———传感器———电学量
好处：容易测量
5、火灾报警器
光———电流变化———控制电路通断 非电学量———传感器———电学量———控制电路通断
传感器的应用模式
容易控制 容易测量显示
4、自动排气扇，其中A为水汽传感器，当水 汽的浓度增大时，其内部电阻减小
水汽浓度———电流———控制电路通断
非电学量———传感器———电学量———控制电路通断
A
R1 R2
信号 处理 系统
2、金属热电阻和热敏电阻
请同学们思考,热敏电阻可以用在哪些地方?
例3 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
A、B两点后，用黑纸包住元件置入热
水中，观察欧姆表的示数，下列说法 A B
正确的是（
）
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
固定电极
膜片电极
待测压力F
4、霍尔元件 N
I F
M
E B
UH
五、小结：
1、传感器的概念： 传感器是指这样一类元件：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。
2、传感器的工作原理：
非电学量 敏感元件 3、敏感元件：
传感器及其工作原理 课件
A．UM>UN C．UM<UN
图 6－1－2 B．UM＝UN D．无法判断
解析：霍尔效应是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用， 做定向移动形成的，根据左手定则，电子受到向上的洛伦兹力 作用，向 M 板运动，则 M 板剩下负电荷，所以 UM<UN.
答案：C
题型 1 光敏电阻的特性 【例 2】(双选)如图 6－1－3 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( )
解析：R2 与灯 L 并联后与 R1 串联，与电源构成闭合电路， 当热敏电阻温度降低时，电阻 R2 增大，外电路电阻增大，电流 表读数减小，灯 L 电压增大，灯泡亮度变强，R1 两端电压减小， 故 C 正确，其余各项均错．
答案：C
图 6－1－3
A．当有光照射 R1 时，信号处理系统获得高电压 B．当有光照射 R1 时，信号处理系统获得低电压 C．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次 解析：有光照时，R1 的电阻较小，电路中的电流较大，内 电压与 R2 两端的电压较大，R1 的电压较小．无光照时，R1 的电 阻较大，电路中的电流较小，内电压与 R2 两端的电压较小，R1 的电压较大．物块运动挡住光时，要记数一次，所以信号处理 系统每获得一次高电压就记数一次．
设图中 CD 方向长度为 L，则 qULH＝qvB. 根据电流的微观解释 I＝nqSv. 整理后，得 UH＝nIqBd令 k＝n1q，因为 n 为材料单位体积的带 电粒子个数，q 为单个带电粒子的电荷量，它们均为常数，所 以有 UH＝kIdB.
【例1】如图 6－1－2 所示，截面为矩形的金属导体，放 在磁场中，当导体中通有电流时，导体的上下表面的电势有什 么关系( )