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第三章电磁技术与社会发展第三节传感器及其应用第三章电磁技术与社会发展1.知道什么是传感器，了解传感器的作用和功能，知道传感器在现代社会中有广泛的应用．2.了解传感器的分类原则和方法．3.了解几种常见传感器，如温度传感器、红外线传感器、生物传感器的工作原理及典型应用．一、什么是传感器1．定义：能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按照一定的和要求把这些信息转换成的器件或装置，就叫传感器．2．作用：传感器的作用是将感受的(如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等)转换成(如电压、电流、电荷等)输出．规律可用输出信息非电学量电学量人体对外界感觉可分为哪几种？提示：视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉．二、常用传感器1．常用传感器的原理：利用某些物理、或学效应进行工作的．2．从接受信息分类物理传感器：用于完成视觉、听觉、触觉功能的传感器，其接受的是光、声波、压力等物理信息化学（或生物）传感器：代替味觉、嗅觉功能的传感器化学生物3．常用传感器(1)温度传感器，把的高低转变成．原理：利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的，例如：热敏电阻可以制成温度传感器．图3－3－1温度传感器的原理(图3－3－1)其中Rt是热敏电阻器应用的范围：空调机、、微波炉、等．温度电信号电冰箱消毒碗柜(2)红外线传感器，接收携带着信息的红外线，转换成电信号，从而得知辐射源的相关参数或信息．应用范围：航空摄影、卫星遥感遥测、、生命探测器、非接触式红外测温仪、、防盗、防火报警器等．(3)生物传感器，是利用各种生物或做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器．应用范围：医疗卫生行业，医院中各种进行生化分析检验的仪器大多用到生物传感器．(4)其他传感器：压力传感器、气体传感器、味觉传感器等．自动门家电遥控系统生物物质的特性一、传感器的原理及常见传感器的应用1．关于传感器原理和人的“传感器”原理的比较：非电学量―→敏感元件―→转换器件―→转换电路―→电学量图3－3－2传感器原理图3－3－32．热敏电阻器的两种型号及其特性热敏电阻器(thermistor)是电阻值随温度变化而变化的敏感元件．在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器．热敏电阻器可按电阻温度特性、材料、结构、工作方式、工作温度和用途进行分类．表热敏电阻器的分类分类方式类别电阻温度特性正温度系数、负温度系数材料金属、半导体(单晶、多晶、陶瓷)结构珠状、片状、杆状、膜状工作方式直热式、旁热式工作温度常温、高温、低温用途测温控温、辐射能(功率)测量、稳压(稳幅)等热敏电阻器的用途十分广泛，主要应用于：①利用电阻——温度特性来测量温度、控制温度和元件、器件、电路的温度补偿；②利用非线性特性完成稳压、限幅、开关、过流保护作用；③利用不同媒质中热耗散特性的差异测量流量、流速、液面、热导、真空度等；④利用热惯性作为时间延迟器．3．常见传感器及工作原理传感器名称输入(感受)的物理量或化学量输出的物理量可能的工作原理气体压强传感器压强电压(电流)力电转换硅光电池光电压光电效应光电二极管光电压光电效应传感器名称输入(感受)的物理量或化学量输出的物理量可能的工作原理湿敏电阻湿电压(电阻)感湿材料受湿电阻变化话筒声音电流电磁感应加速度传感器加速度电压电磁感应测速发电机速度电流(电压)电磁感应热电偶温度电压热电效应酒精气体传感器酒精气体电阻化学反应引起电阻后变化即时应用(即时突破，小试牛刀)1．完成下列人的感觉与传感器的关系．答案：视觉、嗅觉、听觉、味觉、触觉二、关于光敏电阻和热敏电阻特性的实验设计1．实验器材热敏电阻、多用电表、烧杯(备有冷、热水)、温度计、铁架台、光敏电阻、光电计数器、小灯泡(或门铃)、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线．2．实验步骤(1)热敏电阻特性图3－3－4①如图3－3－4所示，将一热敏电阻连入电路中，用多用电表欧姆挡测其电阻，用温度计记录温度、电阻值．②将热敏电阻放入少量冷水中并将它插入有温度计的烧杯中，记录温度、电阻值．③再分几次向烧杯中倒入热水观察不同温度下热敏电阻的阻值．把测量到的温度、电阻值填入下表中待测量次数12345t/℃R/Ω④在图3－3－5中，粗略描绘出热敏电阻的阻值R随t变化的R－t图线．⑤根据实验数据和R－t图线，说明热敏电阻的阻值是否随温度变化而均匀变化？图3－3－5图3－3－6(2)光敏电阻特性①用多用电表欧姆挡两表笔与光敏电阻两端连接，测光敏电阻阻值如图3－3－6.②用手张开(或用黑纸)放在光敏电阻上，挡住部分光线，测光敏电阻阻值．③全部挡住光线，测光敏电阻阻值．④将所测量数据填入下表中．光照强度强中弱R/Ω⑤结论：___________________________________.3．注意事项(1)在做热敏实验时，加热水后要等一会再测其阻值，以使电阻温度与水温相同，并同时读出水温．(2)可用图象描出电阻随温度的变化图线分析其规律．(3)光敏实验中，如果效果不明显，可将部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少．即时应用(即时突破，小试牛刀)2．金属的电阻率随温度的升高而________．用金属丝可以制作________传感器，称为________．答案：增大温度热电阻基本概念的理解传感器感受的通常是________，如________、________、________、________、速度、________等；而它输出的大多是________，如电压、________、________等．[解析]传感器就是把一些非电学量转化为电学量的装置．经过对电学量放大处理后，传送给控制系统进而产生各种控制动作．[答案]非电学量压力温度位移浓度酸碱度电学量电流电荷传感器在生产中的应用如图3－3－7所示，将万用电表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与受温度影响的热敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间，若往Rt上擦一些酒精，表针将向________(填“左”或“右”)转动；若用吹风机向Rt吹热风，表针将向________(填“左”或“右”)转动．图3－3－7[思路点拨]使用“欧姆”挡时，其刻度盘的零刻度在表盘的右侧．当在电阻表面擦酒精或吹热风时改变的是电阻的温度．[解析]在Rt上擦一些酒精，酒精蒸发带走热量，使Rt温度降低，其阻值增大，故欧姆表指针向左偏；当向Rt吹热风时，Rt温度升高，其阻值减小，欧姆表指针向右偏．[答案]左右如图3－3－8所示，将万用表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rg的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央，若用不透光的黑纸将Rg包裹起来，表针将向________(填“左”或“右”)转动；若用手电筒光照射Rg，表针将向____(填“左”或“右”)转动．图3－3－8解析：用黑纸包住，没有光照射，其阻值将增大，指针左偏；用手电筒照射时，其阻值减小，指针右偏．答案：左右