物理传感器及其工作原理

1、演示实验1磁信号 电路的通断一 、传感器简介 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_，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流、电容等_;或转换为电路的通断。 1、什么是传感器非电学量电学量传感器：非电学量传感器：非电学量传感器传感器电学量电学量 角度角度位移位移速度速度压力压力温度温度湿度湿度声强声强光照光照传感器传感器电压电压电流电流电阻电阻电容电容转换电路转换电路物理信物理信息息化学信化学信息息生物信生物信息息电电信信号号敏感元件敏感元件传感器传感器传感器的工作原理光敏电阻实物图光敏电阻实物图1、光敏电阻点击放大光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻的大小

2、也随着改变。（2）材料：制作光敏电阻的材料一般为半导体半导体。如：硫化镉（3）半导体的导电原理：半导体靠其中的_（自由电子和空穴）来导电载流子（1）特性：电阻演示实验4 金属导体的导电性能与光照有关吗？温度温度有关吗？关系如何？关系如何？ 2、金属热电阻（2）特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升高而_，具有正温度系数（1）材料：金属热电阻是用金属做成的RTO金属热电阻R-T关系示意图增大3、热敏电阻热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_，具有负温度系数热敏电阻R-T关系示意图 （1）材料：半导体RTo减小（2）特性：4、电容式位移传感器电容式位移传感器示意图被测物体x x电容器极板电介质板3、电容

3、式传感器、电容式传感器（1）测定角度）测定角度： （2）测定液面高度）测定液面高度h： （3）测定压力）测定压力F： （4）测定位移）测定位移x： 定片定片动片动片电介质电介质金属芯线金属芯线导电液体导电液体待测压力待测压力F固定电极固定电极可动电极可动电极x极板极板极板极板电介质电介质5、霍尔元件（1）材料：半导体 如：砷化铟（2）工作原理图NMFBEIUH霍尔元件工作原理图dkUHIB（3）霍尔电压: d薄片厚度K霍尔系数霍尔系数其大小与元件的材料有关。推导霍尔电压的公式推导霍尔电压的公式 设载流子的电荷量为设载流子的电荷量为q q，沿电流方向定向运动的平均速率为，沿电流方向定向运动的平均

4、速率为v v，单位，单位体积内自由移动的载流子数为体积内自由移动的载流子数为n n，垂直电流方向导体板的横向宽，垂直电流方向导体板的横向宽度为度为a a，则电流的微观表达式为，则电流的微观表达式为 载流子在磁场中受到的洛伦兹载流子在磁场中受到的洛伦兹力力载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差载流子受到的电场力为载流子受到的电场力为 当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，即当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，即 由式得由式得 式中的式中的nqnq与导体的材料有关，对于确定的导体，与导体的材料有关，对于确定的导体，nqnq是常数。是常数。

5、 令令 则上式可写为则上式可写为 nqadvI aUqFHqvBf qvBaUqHnqdIBUHnqk1dIBkUH1、传感器的概念：、传感器的概念：小结：小结：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电路转换电路电学量电学量非电学量非电学量 电学量，或转换为电路的通断。电学量，或转换为电路的通断。第六章第六章传感器传感

6、器第二节传感器的应用传感器应用的一般模式传感器应用的一般模式1.电子秤使用的测力装置是什么电子秤使用的测力装置是什么? 它是由什么元件组成的它是由什么元件组成的?2.简述力传感器的工作原理简述力传感器的工作原理. 金属梁金属梁U1U21.电子秤使用的测力装置是什么电子秤使用的测力装置是什么? 它是由什么元件组成的它是由什么元件组成的?3.应变片应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？能够把什么力学量转化为什么电学量？2.简述力传感器的工作原理简述力传感器的工作原理. 原理原理:热胀冷缩热胀冷缩常温下两触点分离。温度升常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不同，高，两种金属膨胀性能不同，双

7、金属片形状发生变化，使触双金属片形状发生变化，使触点接触。点接触。电烫斗的构造：电烫斗的构造：问题问题: 电饭锅烧饭饭熟电饭锅烧饭饭熟后会自动断开后会自动断开?电饭锅烧水水开电饭锅烧水水开后能自动断开后能自动断开?回顾在家煮饭的过程回顾在家煮饭的过程? 构造构造工作原理工作原理:工作原理工作原理:工作原理工作原理:工作原理工作原理:叙述电饭锅的工作过程叙述电饭锅的工作过程? 开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸示状态，则触点接通，电热板

8、通电加热，水沸腾后，由于锅内保持腾后，由于锅内保持1000C不变，故感温磁体不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点居里点1030C”时，感温磁体失去铁磁性，时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热断电源，从而停止加热 (1)烟雾散射火灾烟雾散射火灾报警器的报警器的组成组成?光电三极管光电三极管是是烟雾火警烟雾火警报警器中的报警器中的光传感器光传感器演示实验1磁信号 电路的通断1、传感器的概念：、传感器的概念：小结：小结：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