傳感器及其工做原理課件

第六章《傳感器》第一節(jié)

《傳感器及其工作原理》傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等________，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流、電容等_______;或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。1、什么是傳感器非電學(xué)量電學(xué)量傳感器：非電學(xué)量→傳感器→電學(xué)量角度位移速度壓力溫度濕度聲強(qiáng)光照……傳感器電壓電流電阻電容……轉(zhuǎn)換電路物理信息化學(xué)信息生物信息電信號(hào)敏感元件傳感器傳感器的工作原理1、光敏電阻二、制作傳感器的常用元器件（1）材料：制作光敏電阻的材料一般為半導(dǎo)體。如：硫化鎘半導(dǎo)體的導(dǎo)電原理：半導(dǎo)體靠其中的載流子（自由電子和空穴）來(lái)導(dǎo)電（解釋自由電子能量來(lái)源：光照和加熱）2、金屬熱電阻（2）特性：金屬熱電阻的阻值會(huì)隨著溫度的升高而增大，具有正溫度系數(shù)（1）材料：金屬熱電阻是用金屬做成的RTO金屬熱電阻R-T關(guān)系示意圖化學(xué)性能穩(wěn)定，測(cè)量范圍廣，但靈敏度差3、熱敏電阻熱敏電阻的阻值會(huì)隨著溫度的升高而減小，具有負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻R-T關(guān)系示意圖

（1）材料：半導(dǎo)體RTo（2）特性：熱敏電阻和金屬熱電阻能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換成為電阻這個(gè)電學(xué)量化學(xué)性能不穩(wěn)定，測(cè)量范圍窄，但靈敏度好5、霍爾元件（1）材料：半導(dǎo)體如：砷化銦（2）工作原理圖NMFBEIUH霍爾元件工作原理圖（3）霍爾電壓:

d－－薄片厚度（順著磁場(chǎng)方向的厚度）K－－霍爾系數(shù)其大小與元件的材料有關(guān)。推導(dǎo)霍爾電壓的公式

設(shè)載流子的電荷量為q，沿電流方向定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v，單位體積內(nèi)自由移動(dòng)的載流子數(shù)為n，垂直電流方向?qū)w板的橫向?qū)挾葹閍，則電流的微觀表達(dá)式為①

載流子在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力載流子在洛倫茲力作用下側(cè)移，兩個(gè)側(cè)面出現(xiàn)電勢(shì)差載流子受到的電場(chǎng)力為當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡，即②

由①②式得③

式中的nq與導(dǎo)體的材料有關(guān)，對(duì)于確定的導(dǎo)體，nq是常數(shù)。令則上式可寫為④

1、傳感器的概念：小結(jié)：2、傳感器的工作原理：3、敏感元件：（1）光敏電阻（光電傳感器）（2）熱敏電阻和熱電阻（溫度傳感器）（3）電容式傳感器（位移傳感器）（4）霍爾元件（磁傳感器）非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量非電學(xué)量電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。例1、有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件，將這三只元件分別接入如圖所示電路中的A、B兩點(diǎn)后，用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說(shuō)法中正確的是（）A．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是熱敏電阻B．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只元件一定是定值電阻C．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是光敏電阻D．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元件一定是定值電阻AC例2：如圖是一火警報(bào)警的一部分電路示意圖。其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報(bào)警器。當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是（

）A.

I

變大，U變大B.

I變小，U變小C.

I變小，U變大D.

I變大，U變小R1R2R3AabErB例4、如圖所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是（）A．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓C．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次D．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次AC例5、如圖所示，有電流I流過(guò)長(zhǎng)方體金屬塊，金屬塊寬度為d，高為b，有一磁感