选修3-2传感器基础知识复习.doc

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动圈式话筒　　电容式话筒　　　　　　　电熨斗　　　　　　　　　　电饭锅

传感器基础知识复习

一、传感器作用：

它是能够把易感受的力、温度、光、声、化学成分等　非电学量　按照一定的规律转换为容易进行测量、传输、处理和控制的电压、电流等　电学量　，或转换为＿电路的通断＿的一类元件．

二、常用元件

1、光敏电阻

①材料及特点：

光敏电阻是用　半导体材料制成的。

其特点是电阻率随光照强度的增大而　减小，

②作用：

光敏电阻能够把　光照强度　转化为　电阻　．

2、热敏电阻和金属热电阻

①金属热电阻：

金属的电阻率随温度的升高而增大　，

②热敏电阻：

半导体材料的导电能力随温度升高而　增强　，电阻率随温度升高而　减小　，

③二者相比，金属热电阻的　化学稳定性　好，测温范围＿广＿，但　灵敏度　较差．

④二者的作用：

二者都能把非电学量　温度　转化为电学量　电阻　．

3、电容式传感器

4、霍尔元件

①构造：

在很小的矩形　半导体　薄片上，制作四个电极，就成为一个霍尔元件．

②霍尔电压：

，式中d为薄片厚度，k为霍尔系数　，其大小与　薄片材料有关．

③作用：

用霍尔元件能够把　磁感应强度　转换为　电压　．

三、传感器的应用

1、力传感器的应用－电子秤

①构造：

它是由　金属梁　和　应变片　组成

②应变片是一种敏感元件，多用　半导体材料　制成．其特点是：

发生形变时电阻变化，拉伸时电阻变　大　，压缩时电阻变　小　。

③工作原理：

弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个　应变片　，在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面　拉伸　，下表面　压缩　，上表面应变片的电阻变　大　，下表面的电阻变　小．F越大，弯曲形变越　大，应变片的阻值变化就越　大　．如果让应变片中通过的电流保持恒定，则上面应变片两端的电压变　大　，下面应变片两端的电压变　小．传感器最后输出的是上下片的　电压差　。

外力越大，输出的电压差值也就越＿大＿．

④应变式力传感器的作用：

它能够把　力　转换成　电压　．

2、声传感器的应用――话筒

话筒的作用：

话筒是一种常见的声传感器，它能把声音信号转换为电信号．

①动圈式话筒工作原理：

　电磁感应　．

②电容式话筒的工作原理：

薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器。

声波带动金属薄膜振动，改变电容器　板间距　，从而改变电容，电路中形成变化的电流，电阻两端输出与声音变化规律相同的电压。

③驻极体话筒的工作原理及特点：

内部用驻极体塑料薄膜感受声波，它的工作原理与　电容式话筒　类似，但工作电压不同，它只需3-6V的电压，且灵敏度高，体积小，重量轻，价格便宜。

3、温度传感器的应用－电熨斗

图1　θ－S－C　　　图2　h－S－C　　　图3　F－d－C　　　　图4　x－ε－C

①双金属温度传感器原理：

利用两层金属　膨胀系数　不同，温度变化时，膨胀程度不同，从而控制　电路通断　。

②工作原理：

常温下上下触点是　闭合　的，温度过高时双金属片由于受热而膨胀，但因双金属片上层金属的膨胀系数　大于　下层金属，使双金属片向　下　弯曲，上下触点脱离，电路断开．由于电路断开，电热丝不再发热，温度降低，双金属片恢复初态，电路又接通加热。

4、温度传感器的应用－电饭锅

①主要元件：

　感温铁氧体　。

它是用　氧化锰、氧化锌和氧化铁　粉末混合烧结而成的．特点：

常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到103℃　时，就失去　磁　性，不能被磁体吸引了．该温度在物理学中称为该材料的　居里温度　或　居里点　．

②工作原理：

手动按下开关，感温磁体与永磁体吸引，触点接触，电路闭合，当温度升至　103℃时，感温磁体　失去磁性与永磁体分离，电路断开，且断开后不会　（会、不会）自动复位。

5、温度传感器的应用―――测温仪

①原理：

温度传感器要以把　温度信号　转换成　电信号　，再由指针式仪表或数字式仪表显示出来．由于电信号可以远距离传输，所以应用温度传感器可以进行远距离测温．

②测温元件：

它可以是　热敏电阻、金属热电阻　、热电偶　、红外敏感元件　。

6、光传感器的应用――鼠标器

①构造：

它由一个滚球、两个滚轴、两个　码盘　（它的边缘开有许多等间距的小齿）、两个　红外发射管　（LED）、还有两个　红外接收管　（两个光传感器）等组成的．

②工作原理：

当鼠标器在桌面上移动时，滚球的运动通过　滚轴　带动两个　码盘　转动，红外线接收管就收到的断续的　红外线脉冲　，输出相应的　电脉冲　．计算机分别统计x，y两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的　位移　．

7、光传感器的应用――烟雾散射式火灾报警器

①构造：

带孔的罩子内装有　发光二极管、光电三极管　和不透明的档板．

②工作原理：

平时，光电三极管　收不到LED发出的光，呈现　高　电阻状态．烟雾进入罩内后对光有散射　作用，使部分光线照射到光电三极管，其电阻变　小，与传感器连接的电路检测发出这种变化，就会发出警报．