第六章 传感器 1 传感器及其工作原理
记一记
传感器及其工作原理
1个定义——传感器的定义
4种传感器——光传感器、温度传感器、霍尔元件、电容式传感器
辨一辨
1.传感器可以把非电学量转化为电学量．(√)
2．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的．(×) 3．金属热电阻随温度的升高导电能力增强．(×)
4．热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但灵敏度低．(×)
5．霍尔元件一共有两个电极，电压这个电学量就通过这两个电极输出．(×)
想一想
1.光照越强，光敏电阻的阻值越大还是越小？为什么？
提示：越小．光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好．
2．热敏电阻与金属热电阻一样吗？
提示：不一样．热敏电阻是半导体元件，其电阻随温度的升
高而减小，灵敏度较高；金属热电阻是金属导体，电阻随温度的升高而增大，稳定性好，测温范围大．
3．为解决楼道里的照明问题，在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路连接．当楼道内有人走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器是什么传感器，它的输入、输出信号各是什么？
提示：它是声电传感器，输入的是声信号，输出的是电信号． 思考感悟：
练一练
1.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
解析：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．C项正确．
答案：C
2．关于传感器及其作用，下列说法正确的是( ) A．传感器一定是把非电学量转换为电学量 B．传感器一定是把非电学量转换为电路的通断
C．传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地进行测量、传输、处理和控制
D．电磁感应是把磁学的量转换为电学的量，所以电磁感应也是传感器
解析：传感器是指一种元件或装置，它能感受力、温度、光、声、磁、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断；其作用和目的是更方便地测量、传输、处理、控制非电学量，找出非电学量和电学量之间的对应关系．电磁感应是原理，不是元件和装置，不能称为传感器，C项正确．
答案：C 3.
如图所示是一火警报警器的一部分电路示意图，其中R2为用NTC半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器，当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是( )
A．I变大，U变大 B．I变小，U变小 C．I变小，U变大 D．I变大，U变小
解析：当R2处出现火情时，NTC热敏材料制成的传感器的电阻将减小，则此时电路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知：外电路电压将减小，U减小；电路中的总电流增大，所以R1上的电压增大，显示器两端的电压将减小，电流I减小，B项正确．
答案：B 4.
(多选)如图所示为某霍尔元件的工作原理示意图，该元件中电流I由正电荷的定向运动形成．下列说法正确的是( )
A．M点电势比N点电势高
B．用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度 C．用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量
D．若保持电流I恒定，则霍尔电压UH与B成正比
解析：当正电荷定向运动形成电流时，正电荷在洛伦兹力作用下向N极聚集，M极感应出等量的负电荷，所以M点电势比N点电势低，A项错误；根据霍尔元件的特点可知，B、C两项正确；
IB
因霍尔电压UH＝kd，保持电流I恒定时，霍尔电压UH与B成正比，D项正确．
答案：BCD 要点一 传感器
1.传感器可以进行信息采集并把采集到的信息转换为易于控制的量，其工作过程可能是( )
A．将力学量(如形变量)转换成磁学量 B．将电学量转换成热学量 C．将光学量转换成电学量 D．将电学量转换成力学量
解析：传感器是指能够感受诸如力、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为电压、电流等电学量或转换为控制电路的通断的一类元件，故只有C项正确．
答案：C
2．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是( )
A．光传感器 B．温度传感器 C．声传感器 D．磁传感器
解析：电梯门上安装的是光传感器． 答案：A
要点二 光敏电阻和热敏电阻
3.有一电学元件，温度升高时其电阻减小，这种元件可能是( )
A．金属导体 B．光敏电阻
C．NTC热敏电阻 D．PTC热敏电阻
解析：金属导体电阻值一般随温度升高而增大，光敏电阻电阻值是随光照强度的增大而减小，PTC热敏电阻的阻值随温度的升高而增大，只有NTC热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，C项正确，A、B、D三项错误．
答案：C 4.
如图所示是观察电阻R的阻值随温度变化情况的示意图，现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是( )
A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显
