第十三章 传感器
知能图谱
?传感器的定义??热敏电阻和金属热电阻—温度传感器??敏感元件?光敏电阻—光传感器???霍尔元件—磁传感器???? 传感器??力传感器的应用—电子枰????声传感器的应用—话筒???传感器的应用?温度传感器的应用—电熨斗、电饭锅??光传感器的应用—鼠标、火灾报警器?????电容式传感器的应用—手机的触摸屏?知识能力解读
知能解读（一）传感器
1定义
传感器是指这样一类元件，它能够感受诸如力、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电路的通断。 2结构
传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。其各部分的作用如下：
（1）敏感元件：相当于人的感觉器官，直接感受非电学量，并将其转换成与非电学量成一定关系的易于测量的物理量，它的作用就是获取信息。
（2）转换元件：将敏感元件输出的物理量转换为电学量输出。
（3）转换电路：是将转换元件输出的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流等。 3原理
传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压、电流等。这些输出信号是非常微弱的，通常 要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作，其原理图如下： 非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量 4作用
将各种信息转换为电信号或将不便于测量的物理量转换为便于测量的电压或电流等电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。 知能解读（二）传感器中常见的敏感元件 1光敏电阻
（1）光敏电阻是一种能把光照强弱转换为电阻大小这个电学量的元件。
（2）特点：光敏电阻的阻值大小与光照的强弱有关，光照强度越大，电阻越小。 2热敏电阻与金属热电阻 （1）热敏电阻与金属热电阻是一种可以把温度这个非电学量转换为电阻这个电学量的元件。 （2）特点：热敏电阻与金属热电阻的阻值大小都与温度的高低有关。热敏电阻在高温时，电阻值很小；在低温时，电阻值较大。一般的金属，温度越高时电阻越大。 知能解读（三）传感器的麻用应用 1温度传感器的应用——电熨斗 （1）构造：如图所示。
（2）原理：常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片上下部分受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而断开电源，停止加热。温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用。 2力传感器的应用——电子秤
（1）构造：常见的力传感器是由金属梁和应变片组成的。
（2）原理：如图所示，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，下表面应变片的电阻变小。F越大，形变量越大，应变片的电阻变化就越大。如果让应变片中的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变小。传感器把这两个电压的差值输出。外力越大，输出的电压差值也就越大。应变片把物体形变这个力学量
转换为电压这个容易测量的电学量。
（3）应用：电子秤，测量其他各种力。 3声传感器的应用——话筒
（1）话筒的作用：话筒是一种传感器，能将声信号转换为电信号。 （2）原理：（以电容式话筒为例）
如图所示，Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电。当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压。
（3）优点：保真度比动圈式话筒好。 4光传感器的应用——火灾报警器
有的火灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的。如图所示，其带孔的罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到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。
方法技巧归纳
方法技巧传感器在实际问题中的应用
方法指导 以传感器为桥梁可以将多方面物理知识整合在一起，在实际问题中，涉及知识点较多，综合性较强，突破点在于弄清传感器的工作原理及过程，认清电路结构。
传感器种类 光电传感器 温度传感器 力传感器 电容传感器 高考能力（一）考纲解读 内容 传感器的简单使用 要求 实验 考纲解读 了解传感器的工作原理，能结合电学、力学知识分析解决物理问题 敏感元件 光敏电阻 热敏电阻 压敏电阻等 电容器 高考能力培养
与之相联系的物理知识 直流电路动态分析 直流电路问题 力学、运动学与直流电路 力、运动与含容电路 高考能力（二）能力培养 推理能力