2019-2020学年粤教版物理选修1-1第三章　电磁技术与社会发展 2 第三节　传感器及其应用.pdf

第三节传感器及其应用

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，并能按照一定的规律和要求把这些信息转换

成可用输出信息的器件或装置，就叫传感器．

2．作用：传感器的作用是将感受的非电学量(如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等)

转换成电学量(如电压、电流、电荷等)输出．

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、化学或生物学效应进行工作的．

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

3．常用传感器

(1)温度传感器，把温度的高低转变成电信号．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R是热敏电阻器

t

应用的范围：空调机、电冰箱、微波炉、消毒碗柜等．

1

(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、自动门、生命探测器、非接触式红外测温仪、家电遥

控系统、防盗、防火报警器等．

(3)生物传感器，是利用各种生物或生物物质的特性

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．

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3－3－3

2．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．

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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

输入(感受)的物

传感器名称输出的物理量可能的工作原理

理量或化学量

气体压强传感器压强电压(电流)力电转换

硅光电池