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高二物理第六章传感器1~2节人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容：第六章传感器1~2节［知识要点］1. 知道传感器的作用是将非电学量转换成电学量，并理解其技术意义。
2. 了解制作传感器的常用元件的特征。
3. 了解传感器的具体应用实例。
二. 重点、难点：（一）传感器1. 传感器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，如电压值、电流值、电荷量等，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，传感器原理如图所示．→→→→非电学量敏感元件转换器件转换电器电学量2. 光敏电阻（1）光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，这样光敏电阻可以把光照强弱转换为电阻大小这个电学量．（2）光敏电阻的电阻随光照的增强而减小．光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性能明显增强．3. 热敏电阻和金属热电阻（1）热敏电阻指用半导体材料制成，其电阻值随温度变化明显．如下图中的（1）为某一热敏电阻的电阻——温度特性曲线．（2）（1） RO（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．如上图中的（2）为金属导线电阻——温度特性曲线．相比而言，金属热电阻化学稳定性好，测温范围大，而热敏电阻的灵敏度较好。
4. 霍耳元件（1）如图所示，厚度为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中，当恒定电流I 通过导体板时，导体板的左右侧面出现电势差，这种现象称为霍耳效应．在这个矩形半导体上制作四个电极EFMN 就成为一个霍耳元件，能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量．（2）霍耳电压 H IB U k d①其中k 为比例系数，称为霍耳系数，其大小与薄片的材料有关．②一个霍耳元件的d 、k 为定值，再保持I 恒定，则H U 的变化就与B 成正比，因此霍耳元件，又称磁敏元件．（3）霍耳元件的工作原理霍耳元件就是利用霍耳效应来设计的。
第7章电势型传感器第7章电势型传感器7.1 热电偶热电偶也叫温差电偶，是一种常见的温度检测传感器。
热电偶是将两种不同的导体(金属或半导体) A和B组成一个闭合回路，如图7-1所示。
当两导体的两个接点1和2分别处于不同的温度T和T0时，回路中有一定大小的电流，表明回路中有电势产生，该现象称热电效应。
回路中的电势称为热电势，用EAB(T, T0)表示。
两个导体A和B称为热电极。
测量温度时，两个热电极的一个接点1置于被测温度场(T)中，称该点为测量端，也叫工作端或热端；另一个接点2置于某个恒定温度(T0)的地方，称参考端或自由端、冷端。
热电偶回路内产生的热电势由两部分组成：接触电势和温差电势。
图7-1 热电偶结构原理图接触电势温差电势热电偶的结构将两热电极的一个端点焊接在一起组成热结点，就构成了热电偶。
在两个热电极之间用耐高温材料进行绝缘，再根据不同的用途做适当的处理就构成了工作热电偶。
1．普通型热电偶。
它的热电极是一端焊在一起的两根金属丝。
两热电极之间用绝缘管绝缘。
这种热电偶主要用于测量气体、蒸汽和液体等介质的温度。
2．铠装热电偶(缆式)它是将热电极、绝缘材料和金属保护套管组合在一起，经拉伸加工而成。
根据测量端的形式不同，可分为碰底型、不碰底型、露头型和帽型等。
铠装热电偶的特点是动态响应快，测量端热容量小，挠度好，强度高，机械性能好，抗振动和耐冲击。
由于挠性好，柔性大，因此可以弯成各种形状，适用于结构复杂的被测对象。
3．薄膜热电偶薄膜热电偶分为片状和针状等。
它是由厚度为0.01～0.1µm的两种金属薄膜连接在一起的特殊结构的热电偶。
其特点是热容量小、动态响应快，适用于动态测量小面积的瞬时温度变化。
4．表面热电偶表面热电偶适用于测量圆弧形表面的温度，其热电极做成带状，接点在中央作为测量端，而两端固定在装有手柄的弓形架上，手柄上装有毫伏表，使用时把热电极的中间贴在被测表面上。
5．浸入式热电偶浸入式热电偶主要用于测量钢水、铜水、铝水以及熔融合金的温度，主要特点是可以直接插入液态金属中进行测量。
