2012届高考一轮复习学案10.4传感器的工作原理及其应用.docVIP

第 4 课时　传感器的工作原理及其应用 基础知识归纳 1.传感器及其工作原理 (1)传感器的定义：有一些元件能够感受诸如力、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成电压、电流等电学量，或转换为电路的通断，我们把这种元件叫做传感器.它的优点是：把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了. (2)传感器的组成：传感器一般由敏感元件和输出部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换为电信号，通过输出部分输出，然后经过控制器分析处理. (3)制作传感器需要的元件： ①光敏电阻：当光照增强时，电阻阻值　减小　；光照减弱时，电阻阻值　增大　.能够把　光照强弱　这个光学量转换成　电阻　这个电学量. ②热敏电阻与金属热电阻：能够把　温度　这个热学量转换为　电阻　这个电学量，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　. ③霍尔元件：它能够把　磁感应强度　这个磁学量转换为电压这个电学量. 霍尔电压UH＝.其中k为霍尔系数，其大小与薄片元件的材料有关，d为元件厚度，I为通电电流，B为加在元件上的磁感应强度，如图所示. ④应变片：它能够把物体　形变　这个力学量转换为　电压　这个电学量. ⑤干簧管：它能够将　磁场　这个非电学量转换成电路的　通断　. ⑥双金属片：它能将　温度　这个热学量转换成电路的　通断　. 2.传感器工作原理 [来源:Z+xx+k.Com] 3.传感器的应用及实例 (1)力传感器的应用——电子秤：它是由　金属梁　和　应变片　组成的，应变片是一种敏感元件，多用　半导体　材料制成. (2)声传感器的应用——话筒：它是一种常用的声传感器，其作用是将　声信号　转换为　电信号　. (3)温度传感器的应用——电熨斗：它装有　双金属片温度　传感器，其作用是　控制电路的通断　. (4)温度传感器的应用——电饭锅：它的主要元件是　感温铁氧体　. (5)温度传感器的应用——测温仪：它可以把　温度　转换成　电信号　，由指针式仪表或数字式仪表显示出来. 测温仪中的测温元件可以是　热敏电阻　、　金属热电阻　、热电偶，还可以是　红外线敏感元件　等. (6)光传感器的应用——鼠标器、火灾报警器：机械式鼠标器内的码盘两侧分别装有红外发射管和红外接收管，两个红外管就是两个　光传感器　；有的火灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的，其带孔的罩子内装有　发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板　. (7)应用实例：　光控开关　和　温度报警器　. 一、热敏电阻与金属热电阻有哪些区别 　　项目 电阻　　 导电原理 电阻随温度变优点 热敏电阻 自由电子和空穴等载流子 灵敏度较好 金属热电阻 自由电子的定向移动　　　 化学稳定性好，测量范围大 二、电容式传感器的工作原理 电容器的电容决定于极板的正对面积S、极板间距d、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，通过电容的变化就可以确定上述物理量的变化，有这种用途的电容器称电容式传感器. 如图所示是测量液面高度h的电容式传感器.在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电溶液中，导线芯和导电溶液构成电容的两个极，导线芯外面的绝缘物质就是电介质.液面高度h发生变化时，引起正对面积发生变化，使电容C发生变化.知道电容C的变化，就可以知道液面高度h的变化情况. 如图所示是用来测定角度θ的电容式传感器.当动片与定片之间的角度θ发生变化时，引起极板正对面积S的变化，则电容C发生变化.知道电容C的变化，就可以知道θ的变化情况. 如图所示是测定压力F的电容式传感器.待测压力F作用于可动膜片电极上的时候，膜片发生形变，使极板间距离d发生变化，引起电容C的变化.知道电容C的变化，就可以知道F的变化情况. 如图所示是测定位移x的电容式传感器.随着电介质板进入极板间的长度发生变化，电容C发生变化，知道电容C的变化，就可以知道x的变化情况. 三、斯密特触发器的工作原理及其应用 斯密特触发器的工作原理：斯密特触发器是一个性能特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8 V)，Y会从低电平跳到高电平(3.4 V). 应用(一)：光控开关，电路如图所示. 原理：白天，光强度较大，光敏电阻RG阻值较小，加在斯密特触发器输入端A的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，RG阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到1.6 V，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了)，这样就达到了使路灯天明自动熄灭