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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 6.1 传感器及其工作原理 一、什么是传感器 阅读教材P56 1、 2、3段，思考问题： （1）什么是传感器？ （2）传感器的作用是什么？ （1）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。 （2）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。 干簧管：是一种能够感知磁场的传感器 阅读教材P57的内容，思考问题： （1）光敏电阻的电阻率与什么有关？ （2）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？ （3）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？ （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。 三．热敏电阻和金属热电阻 阅读教材58页有关内容，思考问题： （1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同？ （2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？ （3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？ （1）金属导体与半导体材料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。 （3）热敏电阻或金属热电阻能够将热学量(温度)转化为电阻这个电学量。 四．霍尔元件 推导霍尔电压的公式 设载流子的电荷量为q，沿电流方向定向运动的平 均速率为v，单位体积内自由移动的载流子数为n，垂直电 流方向导体板的横向宽度为a，则电流的微观表达式为 ① 载流子在磁场中受到的洛伦兹力 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 ② 由①②式得 ③ 式中的nq与导体的材料有关，对于确定的导体，nq是常数。 令 则上式可写为 ④ 小 结 1．制作传感器需要的敏感元件有 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．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。 5．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 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