6.1 传感器及其工作原理1
常见传感器及工作原理
常见传感器及工作原理传感器是现代科技中不可或缺的一部分，它们负责将物理量转换成电信号或其他可以被处理的形式，从而实现对环境变化的感知和监测。
以下是一些常见传感器及其工作原理的介绍。
1. 温度传感器温度传感器是用来测量环境温度的设备。
它们可以基于不同的工作原理来实现。
其中一种常见的工作原理是热敏电阻。
热敏电阻的电阻值随温度的变化而变化，通过测量电阻值的变化来确定温度。
还有一种常见的工作原理是热电偶。
热电偶利用两种不同金属的热电效应产生电势差，通过测量电势差来确定温度。
2. 湿度传感器湿度传感器用于测量环境的湿度水分含量。
一种常见的湿度传感器是电容式湿度传感器。
它利用物质在不同湿度下的电容变化来测量湿度。
当空气中的湿度增加时，电容值也会增加。
另一种常见的湿度传感器是电阻式湿度传感器。
它利用湿度对电阻值的影响来测量湿度。
3. 光照传感器光照传感器用于测量环境中的光照强度。
一种常见的光照传感器是光敏电阻。
光敏电阻的电阻值随光照强度的变化而变化，通过测量电阻值的变化来确定光照强度。
另一种常见的光照传感器是光电二极管。
光电二极管利用光的能量来产生电流，通过测量电流的变化来确定光照强度。
4. 气体传感器气体传感器用于检测环境中的气体浓度。
一种常见的气体传感器是电化学传感器。
电化学传感器利用气体与电极之间的化学反应来测量气体浓度。
不同的气体会引起不同的化学反应，从而产生不同的电流信号。
另一种常见的气体传感器是光学传感器。
光学传感器利用气体对特定波长的光的吸收程度来测量气体浓度。
5. 压力传感器压力传感器用于测量环境中的压力变化。
一种常见的压力传感器是压阻式传感器。
压阻式传感器利用压力对电阻值的影响来测量压力变化。
当受到压力时，电阻值会发生变化。
另一种常见的压力传感器是压电传感器。
压电传感器利用压力对压电材料的形变产生电荷来测量压力变化。
以上是一些常见传感器及其工作原理的简介。
传感器的应用范围非常广泛，从工业生产到家庭生活都离不开它们。
高中物理选修二 学习笔记 第5章 1 认识传感器 2 常见传感器的工作原理及应用
1认识传感器2常见传感器的工作原理及应用[学习目标] 1.知道什么是传感器，了解传感器的种类(重点)。
2.知道传感器的组成与应用模式。
3.知道光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻应变片、电容式传感器的工作原理及应用(难点)。
一、传感器及其工作原理干簧管结构：如图甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁体靠近干簧管时：(1)会发生什么现象，为什么？(2)干簧管的作用是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．传感器(1)定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的________________(通常是________、电流等电学量)输出，或转换为电路的________的器件或装置。
(2)功能：把____________量转化为____________量，可以方便地进行测量、传输、处理和________。
2．传感器的种类、组成与应用模式(1)分类：按传感器的工作原理的不同，把传感器分为________传感器、________传感器和________传感器。
(2)组成：传感器主要由________________、转换元件组成。
①敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。
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：将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
(3)应用模式：例1关于传感器，下列说法正确的是()A．所有传感器都是由半导体材料制成的B．金属材料也可以制成传感器C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D．水银温度计是一种传感器例2在多种检测三聚氰胺的方法中有一种“酶标法”检测，这种检测方法使用的传感器，应为传感器中的哪一类()A．物理传感器B．化学传感器C．生物传感器D．温度传感器二、光敏电阻1．特点：在被光照射时________发生变化，阻值随光照强度的增强而明显________。
传感器原理及其应用 第6章 磁电式传感器
材料(单晶) N型锗(Ge) N型硅(Si) 锑化铟(InSb)
1/ 2
4000 1840 4200
砷化铟(InAs)
磷砷铟(InAsP) 砷化镓(GaAs)
0.36
0.63 1.47
0.0035
0.08 0.2
25000
10500 8500
100
850 1700
1530
3000 3800
哪种材料制作的霍尔元件灵敏度高
1、8—圆形弹簧片；2—圆环形阻尼器；3—永久磁铁；4—铝架； 5—心轴；6—工作线圈；7—壳体；9—引线 工作频率 固有频率 灵敏度 10～500 Hz 12 Hz 最大可测加速度 5g 可测振幅范围 精度 ≤10％ 45mm×160 mm 0.7 kg
0.1～1000 m 外形尺寸 1.9 k 质量
d E N dt
武汉理工大学机电工程学院
第6章 磁电式传感器
磁通量的变化可以通过很多办法来实现，如磁铁与线圈之间作 相对运动；磁路中磁阻的变化；恒定磁场中线圈面积的变化等， 一般可将磁电感应式传感器分为恒磁通式和变磁通式两类。 6.1.1 恒磁通式磁电感应传感器结构与工作原理 恒磁通式磁电感应传感器结构中，工作气隙中的磁通恒定，感 应电动势是由于永久磁铁与线圈之间有相对运动——线圈切割 磁力线而产生。这类结构有动圈式和动铁式两种，如图所示。
武汉理工大学机电工程学院
第6章 磁电式传感器 磁铁与线圈相对运动使线圈切割磁力线，产生与运动速度dx/dt 成正比的感应电动势E，其大小为
dx E NBl dt
式中：N为线圈在工作气隙磁场中的匝数；B为工作气隙磁感应 强度；l为每匝线圈平均长度。 当传感器结构参数确定后，N、B和l均为恒定值，E与dx/dt成正 比，根据感应电动势E的大小就可以知道被测速度的大小。 由理论推导可得，当振动频率低于传感器的固有频率时，这种传 感器的灵敏度(E/v)是随振动频率而变化的；当振动频率远大于 固有频率时，传感器的灵敏度基本上不随振动频率而变化，而近 似为常数；当振动频率更高时，线圈阻抗增大，传感器灵敏度随 振动频率增加而下降。 不同结构的恒磁通磁电感应式传感器的频率响应特性是有差异的， 但一般频响范围为几十赫至几百赫。低的可到10 Hz左右，高的可 达2 kHz左右。
传感检测技术及其应用 06
CB =
b( l − x )
δ ε1
x = C0 − C0 l
其中： 其中：δ1= δ - δ2
x ε1 ε 2 − 1 从而： 从而：C = C 0 − C 0 l δ1 δ 2 + ε1 ε 2
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dC C0 ε 1 ε 2 − 1 灵敏度 S = =− dx l δ1 δ 2 + ε1 ε 2
+ + +
d
A
d
εr
当被测量d、 或 发生变化时 发生变化时， 当被测量 、 A或 ε发生变化时 ， 都会引起电容的变 如果保持其中的两个参数不变， 化 。 如果保持其中的两个参数不变，而仅改变另一个参 就可把该参数的变化变换为单一电容量的变化。 数，就可把该参数的变化变换为单一电容量的变化。
2011年5月23日 3
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三、调频电路
Cx
C0
1 f = 2π L(C x + C 0 ) f m ∆f = 1 2π L[(C x ± ∆C x ) + C 0 ]
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四、运算放大器电路
C0 U sc = −U i Cx
五、电容式传感器特点 1.功率小 阻抗高； 功率小、 1.功率小、阻抗高； 2.静电力小 动态特性好； 静电力小、 2.静电力小、动态特性好； 3.本身发热量小 本身发热量小； 3.本身发热量小； 4.结构简单 结构简单； 4.结构简单； 5.初始电容小 分布电容、寄生电容影响大。 初始电容小， 5.初始电容小，分布电容、寄生电容影响大。
∆C ∆d ∆d 1 + = C0 d0 d0
常用传感器工作原理及测量电路
• 电位器式传感器一般采用电阻分压电路，
将电参量R 转换为电压输出给后续电路，
如图所示。当触头移动时，输出电压为：
uo
L
ui R 1 x
x RL L
二 电容式传感器工作原理
C S r0S
dd
δ
S ——极板相对覆盖面积； d ——极板间距离； εr——相对介电常数； ε0——真空介电常数，； ε ——电容极板间介质旳介电常数。
•
U
•
U 2
Z Z
•
当ωL＞＞R' 时，上式可近似为：
• U L Uo
2L
交流电桥旳输出电压与传感器线圈旳电感相对变化量成正比。
电容电桥
两相邻桥臂为电容C1和C2，另 两臂为纯电阻R1和R2，其中R1 和 R2 为电容介质损耗电阻。
设Z1、Z2为传感器阻抗，
且
R1 R2 R C1 C2 C R1 R2 R
L f2 S 变截面型传感器
变间隙式电感传感器
传感器由线圈、铁心和衔铁构
成。工作时衔铁与被测物体连
接，被测物体旳L位 N移2 将引起空 气隙旳长度发生变Rm化。因为气
隙磁阻旳变化，造成了线圈电
N2 L
Rm
感量旳变化。
线圈电感：
N2 L
Rm
特点：敏捷度高，非线性误差较大，
制作装配比较困难。
N为线圈匝数，Rm为磁路总磁阻。
1
1
1 2
R 1
R
1 1
1 2
R R
1
1 2
R R
1 2
K
半桥差动电桥
F R1 R2
R1＋⊿R1
R2－⊿R2
U0
传感器及其工作原理的创新教学流程图
《传感器及其工作原理》的创新教学设计
教学依据
①物理（新人教版）选修3－2第六章第1节《传感器及其工作原理》（P51－P55）；
②新物理课程标准（实验）.
教学流程图
（干簧管的实
环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小。
：光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为）工作原理：光敏电阻在光照射下电阻变化的原因。
1.金属导线；
教学设计说明
通过演示实验引入传感器概念，学生列举并讨论生活中的传感器实例，重点探究光敏电阻、金属热电阻和热敏电阻的工作原理之后展开传感器应用设计活动，在对传感器的应
用方案的总结基础上转入开发传感器的创新思维发展阶段，对本节课的教学思想进行质的升华。
教后记。
物位传感器的原理及其应用
物位传感器的原理及其应用一、物位传感器的工作原理物位传感器是一种用于测量和监测物体或液体的高度或深度的设备。
它通过将特定的物理量转换为电信号来实现测量。
物位传感器的工作原理主要包括以下几种:1. 压力传感器原理：利用液体或气体的压力来测量物体或液体的高度。
传感器中的压力传感器可以测量液体或气体的压力变化，并将其转换为电信号。
通过测量不同压力下的电信号变化，可以确定物体或液体的高度。
2. 超声波传感器原理：利用超声波的反射来测量物体或液体的高度。
传感器发射超声波脉冲，并接收反射回来的超声波信号。
通过测量超声波的往返时间和速度，可以计算出物体或液体的高度。
3. 激光传感器原理：利用激光束的反射来测量物体或液体的高度。
传感器发射激光束，并接收反射回来的激光信号。
通过测量激光束的往返时间和速度，可以计算出物体或液体的高度。
4. 电容传感器原理：利用物体或液体与电容传感器之间的电容变化来测量物体或液体的高度。
物体或液体与电容传感器之间形成一个电容，通过测量电容的变化，可以确定物体或液体的高度。
二、物位传感器的应用物位传感器在各个领域中都有广泛的应用，下面列举几个常见的应用场景:1. 工业领域：物位传感器可以用于监测储液罐、储气罐、堆料仓等的液位或物位。
在工业自动化控制中，物位传感器可以实时监测液位或物位的变化，从而控制液体或物体的供给、排放等工艺参数。
2. 环境监测：物位传感器可以用于监测水位、河流深度、湖泊水位等自然环境中的物位变化。
通过监测水位的变化，可以及时预警洪水、干旱等自然灾害，从而保护人民的生命财产安全。
3. 污水处理：物位传感器可以用于监测污水处理设备中的液位变化。
通过监测液位的变化，可以及时了解污水处理设备的运行状态，从而及时采取相应的措施，保证污水处理的效果。
4. 粮食仓储：物位传感器可以用于监测粮食仓储中的物位变化。
通过监测物位的变化，可以及时了解粮食的储存量，从而做出合理的储存和管理决策，保证粮食的质量和安全。
传感器的种类与工作原理
传感器的种类与工作原理传感器是现代科学技术中不可或缺的重要组成部分。
它们可以将各种形式的物理量转换为可输入到电气和电子设备中的电信号。
传感器种类繁多，每种传感器都有其特定的工作原理。
在本文中，我将详细介绍几种常见的传感器及其工作原理。
1. 光敏传感器光敏传感器，也称为光电传感器，是一种能够感知光线强度和光照变化的传感器。
它们基于光照吸收、散射或反射的原理工作。
最常见的光敏传感器是光敏电阻器（LDR）。
当光线照射在LDR上时，其电阻值会随之变化。
LDR可以被用来测量环境光强度，也可以用于照明控制和光敏报警系统。
2. 温度传感器温度传感器是一类广泛应用于工业、农业和家用电器的传感器。
它们可以测量环境和物体的温度变化。
最常见的温度传感器是热电偶和热敏电阻。
热电偶是由两个不同金属连接而成的，当温度变化时，它们之间的电压也会发生变化。
而热敏电阻则是通过测量材料电阻值与温度之间的关系来实现温度测量。
3. 压力传感器压力传感器用于测量液体或气体的压力。
它们可以根据应力、电容或挠性变化来测量压力的大小。
压阻式压力传感器使用变阻元件来测量被测量物体施加的压力。
当压力施加在传感器上时，电阻值变化，从而测量压力的大小。
4. 加速度传感器加速度传感器是一种能够测量物体加速度变化的传感器。
它们常用于汽车、航空和消费电子产品中。
加速度传感器使用物体对应的质量惯性变化来测量加速度。
最常见的加速度传感器是压电加速度传感器。
当加速度作用于压电晶体上时，该晶体产生电荷，从而测量加速度。
5. 湿度传感器湿度传感器测量空气中水蒸气的含量，即湿度。
它们通常使用电容、电阻或共振频率来测量空气的湿度。
其中最常见的传感器是电容式湿度传感器。
该传感器使用物体表面上的电极来测量空气湿度对电容的影响。
总结起来，传感器是一种将物理量转换为电信号的重要设备。
在现代科学技术的发展中，传感器的应用十分广泛。
光敏传感器可以感知光线强度和光照变化，温度传感器可以测量环境和物体的温度，压力传感器可以测量液体或气体的压力，加速度传感器可以测量物体的加速度变化，湿度传感器可以测量空气中水蒸气的含量。
传感器工作原理
传感器工作原理传感器是一种能够测量环境中各种物理量或化学量的装置，它能够将这些量转化为电信号输出。
它广泛应用于各个行业，如工业生产、交通运输、农业等领域。
本文将介绍传感器的工作原理及其分类。
一、传感器的工作原理传感器的工作原理是基于物理效应或化学效应进行测量。
当受测量物理量或化学量发生变化时，传感器能够通过相应的物理效应或化学效应产生变化，进而将这种变化转化为电信号输出。
目前常见的物理效应有电阻效应、电容效应、电感效应、磁敏效应、光敏效应等。
电阻效应常用于温度传感器，它根据材料的电阻值随温度的变化而变化；电容效应常用于压力传感器，它根据电容的变化来感知压力的变化；光敏效应常用于光敏传感器，它通过光敏元件对光线的敏感度来感知光强的变化。
化学传感器主要利用化学反应来测量化学量，它能够感知环境中的各种气体、液体或固体的成分及浓度。
例如气体传感器可以使用化学物质与气体发生反应，通过反应产生的电信号来判断气体的种类和浓度。
二、传感器的分类根据测量的物理量或化学量不同，传感器可以分为多种类型。
常见的传感器分类有温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光敏传感器、气体传感器等。
温度传感器一般使用电阻效应测量温度的变化。
常用的温度传感器有热敏电阻、热电偶和热电阻。
热敏电阻是利用导电材料的电阻随温度的变化而变化进行测量的。
随着温度的升高，电阻值逐渐减小，反之温度降低，电阻值逐渐增大。
热敏电阻的应用非常广泛，例如温度控制、气象观测等领域。
热电偶是利用两种不同金属的导电性差异产生的热电势随温度变化进行测量的。
它具有快速响应、测量范围广的特点，被广泛应用于工业领域。
热电阻是利用金属或半导体材料电阻随温度的变化而变化进行测量的。
它具有高精度、稳定性好的优点，被广泛应用于实验室和工业环境。
2. 压力传感器压力传感器主要用于测量气体或液体的压强。
常见的压力传感器有压阻式传感器和压电式传感器。
压阻式传感器利用电阻效应进行测量。
当压力作用在电阻式传感器的敏感元件上时，敏感元件的电阻值产生变化，从而实现对压力的测量。
生活中的传感器及其工作原理
生活中的传感器及其工作原理生活中，传感器就像是我们的“耳目”，它们默默地观察着周围的一切。
想想看，当你走进一个房间，灯光啪的一声就亮了，哇，是不是觉得特别神奇？这背后可全靠传感器的“功劳”呢！它们就像是隐形的卫士，时刻守护着我们的生活。
你知道吗？其实传感器的种类可多了，比如温度传感器、光敏传感器、运动传感器等等，每种传感器都有自己的小秘密，今天就来聊聊这些小玩意儿的工作原理。
首先说说温度传感器，嘿，这个家伙在冬天可真是个大英雄。
当你在寒冷的天气里，开暖气的时候，它们会感知到室内的温度变化，然后给暖气发信号，确保你在家能享受到暖洋洋的感觉。
这种传感器就像是天气预报员，时刻关注着气温的变化。
一旦温度降到设定值，它们就会启动，加热你的房间。
生活中没有它们，恐怕我们得像北极熊一样瑟瑟发抖了。
接下来聊聊光敏传感器，这个小家伙的职责可重要了。
它们能感知光的强度，晚上天黑了，光敏传感器会感应到环境的变化，嘿，灯就自动亮起来了！这可真是个“聪明”的家伙，让我们在漆黑的夜里也能看到前方的路。
想象一下，如果没有光敏传感器，晚上走进家里，可能得像摸黑的瞎子一样，真是让人心惊胆战啊！运动传感器也是个不得不提的角色，嘿，这玩意儿可厉害了。
它们能感知到人的活动，比如你走进房间，灯光就会“乖乖”地亮起来，这就像在说：“欢迎光临！”运动传感器可不只是为了照明，安全监控也离不开它们的帮助，能实时监测到任何异常的动作，真是家里的小保安。
生活中遇到麻烦的时候，运动传感器可会成为我们最信任的伙伴。
还有一个不得不提的是湿度传感器，嘿，最近天气变化无常，这小家伙在监测室内外的湿度方面可真是个“神童”。
如果湿度过高，空气中水分多得像个小河，湿度传感器就会给空调发信号，开始除湿工作，让你在家里享受干爽的环境。
想想看，如果没有它，恐怕我们会被潮湿的空气闷得透不过气。
传感器的应用还真是无处不在，像汽车里的倒车雷达，行车记录仪，这些小玩意儿全靠传感器来帮助驾驶员提高安全性。