第3节传感器的工作原理及应用一、热敏电阻与金属热电阻1．热敏电阻热敏电阻由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图甲所示为某一热敏电阻的电阻随温度变化的特性曲线。甲乙2．金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。3．注意：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。二、霍尔元件1．构造：如图所示，在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟)薄片上，制作四个电极E、F、M、N，就成为一个霍尔元件。2．工作原理：在E、F间通入恒定的电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B，则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现了电压，称为霍尔电压UH。3．霍尔电压：UH＝k。(1)其中d为薄片的厚度，k为霍尔系数，其大小与薄片的材料有关。(2)一个霍尔元件的d、k为定值，再保持I恒定，则UH的变化就与B成正比。4．作用：把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。三、传感器的应用实例1．力传感器的应用——电子秤(1)组成及敏感元件：由金属梁和应变片组成，敏感元件是应变片。(2)工作原理：(3)作用：应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。2．温度传感器的应用实例敏感元件工作原理电熨斗双金属片温度变化时，由于双金属片上层金属与下层金属的膨胀系数不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断电饭锅感温铁氧体(1)居里温度：感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约103℃时，失去铁磁性，这一温度称为“居里温度”(2)自动断电原理：用手按下开关通电加热，开始煮饭，当锅内加热温度达到103℃时，铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧片弹开，从而推动杠杆使触点开关断开3.光传感器的应用——火灾报警器(1)组成：如图所示，发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。(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上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)所有传感器的材料都是由半导体材料做成的。(×)(2)传感器是把非电学量转换为电学量的元件。(√)(3)随着光照的增强，光敏电阻的电阻值逐渐增大。(×)(4)只有热敏电阻才能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。(×)(5)传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量。(×)(6)霍尔元件工作时，产生的电压与外加的磁感应强度成正比。(√)2．有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度地减小，则这种元件使用的材料可能是()A．金属导体B．绝缘体C．半导体D．超导体C[金属导体的电阻随温度的升高而增大，超导体的电阻几乎为零，半导体(如热敏电阻)的阻值随温度的升高而大幅度地减小。]3．宇宙飞船使用各类传感器，智能化地感知各种信息。其中感知宇航员体温变化的传感器是()A．气体传感器B．声音传感器C．温度传感器D．压力传感器C[根据题意，要感知宇航员体温变化，则需要将温度的变化转化为电学的物理量，所以使用的传感器为温度传感器，故C项正确。]4．(多选)下列关于传感器的说法正确的是()A．热敏电阻是由金属制成的，对温度感知灵敏B．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号C．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路的通断D．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量BCD[热敏电阻是由半导体材料制成的，对温度感知灵敏，选项A错误；电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号，选项B正确；电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路的通断，选项C正确；光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，选项D正确。]5．(多选)卡拉OK用的话筒，内有将声音信号转换为电信号的传感器。其中有一种是动圈式的，如图所示。在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，...
