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第六章 传感器 列举生活中的一些自动控制实例 遥控器控制电视开关 日光控制路灯的开关 声音强弱控制走廊照明灯开关等 自动门等 安检门 6.1 传感器及其工作原理 一、什么是传感器 磁感应强度的变化 簧片的磁化和去磁 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。 二、常见制作传感器的元件 是一种能够感知磁场的传感器 （1）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。 （2）光敏电阻受到光照时电阻会变小。硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照增强，载流子增多，导电性能变好。 （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。 3．热敏电阻和金属热电阻 （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。 4．电容式位移传感器 5．霍尔元件 推导霍尔电压的公式 小 结 1．制作传感器需要的敏感元件有干簧管、光敏电 阻、 热敏电阻与金属热电阻、霍尔元件等。 2．光敏电阻的阻值随光的强度增大而减小。 光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。 3．热敏电阻的阻值随温度的升高而减小；金 属热电阻的阻值随温度的升高而增大。热 敏电阻或金属热电阻将温度这个热学量转 化为电阻这个电学量。 4．电容式传感器能够把位移这个力学量转化 为电容这个电学量 5．霍尔元件的霍尔电压公式为： 霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为 电压这个电学量。 例1、如图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（ ） 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 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（ ） 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 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．用黑纸包住元件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．用黑纸包住元件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3、如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？ * 实物图 干簧管 干簧继电器的应用事例： 1、干簧管可以控制灯的熄灭 2、一种防盗门报警电路 干簧管 干簧管 （1）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。 非电学量→按某种规律→电学量 角度 位移 速度 压力 温度 湿度 声强 光照 按某种规律 电压 电流 电阻 电容 光传感器 1、干簧管 磁感应强度 电路的通断 2、光敏电阻 将光敏电阻和多用表的欧姆档相连，随着光照不同，表读数会发生变化 光强 电阻 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 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，表读数会发生变化 温度 电阻 （1）热敏电阻和金属热电阻的导电性能与温度的变化 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。 热敏电阻和金属热电阻的温度曲线。 电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。 插入电介质，电容增大 位移 电容 一个确定的霍尔元件 的d、k、为定值，再保 持I不变，则UH的变化 就与B成正比。这样，霍 尔元件能够把磁感应强 度这个磁学量转化为电 压这个电学量。 磁感应强度 电压 AC AC