一、認(rèn)識(shí)傳感器
1.傳感器
（1）定義：傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等物理量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的另一個(gè)物理量（通常是電壓、電流等電學(xué)量），或轉(zhuǎn)換為電路的通斷.
?生活中的實(shí)例
（2）基本特性：把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，可以方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制等.
2.傳感器的工作原理：傳感器通過敏感元件感受的通常是非電學(xué)量，而它利用轉(zhuǎn)換元件輸出的通常是電學(xué)量，如電壓、電流、電荷量等.
傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路和輔助電源四部分組成，其工作原理如圖所示.
敏感元件直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量有確定關(guān)系的物理量信號(hào)；轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；轉(zhuǎn)換電路負(fù)責(zé)對(duì)轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)制；轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路一般還需要輔助電源供電.
?敏感原件干簧管的結(jié)構(gòu)及原理
如圖所示，它由用玻璃管封入兩個(gè)軟磁性材料制成的簧片組成.當(dāng)磁鐵靠近干簧管時(shí)，兩個(gè)簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到開關(guān)的作用，操縱開關(guān)的是磁場(chǎng)這只看不見的手.干簧管是一種能夠感知磁場(chǎng)的傳感器，廣泛用于電工設(shè)備和電子設(shè)備中.
3.傳感器的特點(diǎn)
微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié).傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺味覺和嗅覺等，讓物體慢慢活了起來.
4.傳感器的分類
（1）按照其用途可分為：壓力傳感器、位置傳感器、液面?zhèn)鞲衅?、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、射線輻射傳感器、熱敏傳感器、雷達(dá)傳感器等.
（2）按照其原理可分為：振動(dòng)傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳感器等.
（3）按其輸出信號(hào)可分為：模擬傳感器——將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)；
數(shù)字傳感器——將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)（包括直接和間接轉(zhuǎn)換）；
膺數(shù)字傳感器——將被測(cè)量的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)或短周期信號(hào)（包括直接和間接轉(zhuǎn)換）；
開關(guān)傳感器—當(dāng)一個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí)，傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào).
（4）按照其測(cè)量目的可分為：物理型傳感器、化學(xué)型傳感器、生物型傳感器.
?幾種傳感器中的敏感元件
二、對(duì)敏感元件的認(rèn)識(shí)
1、光敏電阻：是一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器.
（1）特性：當(dāng)用不同的光照射光敏電阻時(shí)會(huì)得到不同的電阻，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知一般光照強(qiáng)度越強(qiáng)，電阻越小.
（2）本質(zhì)：一般構(gòu)成光敏電阻的物質(zhì)為半導(dǎo)體材料，當(dāng)無光照時(shí)載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性能變強(qiáng)，電阻就會(huì)減小.
（3）作用：把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量，就如同人的眼睛一樣，可以感知光線的強(qiáng)弱，應(yīng)用光敏電阻可制成光電計(jì)數(shù)器.
?街旁路燈和江海里的航標(biāo)都要求在夜晚亮、白天熄，利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動(dòng)點(diǎn)亮、熄滅的裝置，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，這是利用半導(dǎo)體的光敏性.
2.熱敏電阻和金屬熱電阻
（1）熱敏電阻
①由半導(dǎo)體材料制成，利用溫度變化使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生變化的電子元件一般熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小.
②分類：熱敏電阻是敏感元件的一類，按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）和臨界溫度熱敏電阻（CTR）.正溫度系數(shù)熱敏電阻隨溫度升高電阻增大；負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻隨溫度升高電阻減?。ㄟ@是最常見到的熱敏電阻，如邊欄圖R-T圖象中的熱敏電阻）；臨界溫度熱敏電阻具有負(fù)電阻突變特性，在某一溫度下，電阻值隨溫度的增加急劇減小，具有很大的負(fù)溫度系數(shù).它們的電阻率隨溫度的變化如邊欄圖中ρ-t圖象所示.
?金屬熱電阻與熱敏電阻的R-T特性曲線
?各種熱敏電阻的電阻率隨溫度的變化情況
（2）金屬熱電阻：金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，利用這一特性，金屬絲也可以制作成熱敏傳感器，稱為熱電阻一般的金屬熱電阻的靈敏度較差.
（3）氧化錳熱敏電阻和金屬熱電阻的對(duì)比
三、霍爾元件
1、霍爾元件：如圖所示，在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體（例如砷化銦）薄片上、制作四個(gè)電極E、F、M、N，它就成了一個(gè)霍爾元件.
2、霍爾電壓
（1）表達(dá)式：如圖所示，E、F間通入恒定電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)，則MN間出現(xiàn)霍爾電壓UH，UH＝kIB/d.
（2）原理：以載流子是自由電子為例，霍爾電壓的推導(dǎo)如下：根據(jù)左手定則，讓磁感線垂直穿過手心，四指指向電子運(yùn)動(dòng)的反方向（即電流方向），
拇指指向即電子受洛倫茲力的方向，電子在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并在左右兩側(cè)表面積累，則左側(cè)表面積累負(fù)電荷，右側(cè)表面就積累等量的正電荷，即右側(cè)表面的電勢(shì)高，這樣就會(huì)形成電場(chǎng)，當(dāng)電子所受電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，左、右兩側(cè)的電壓達(dá)到穩(wěn)定.
?霍爾元件的分類
霍爾元件可分為兩類：一類是金屬霍爾元件，其載流子是自由電子；另一類是半導(dǎo)體霍爾元件，其載流子是空穴（可以認(rèn)為是帶正電的粒子）.
設(shè)M、N左右兩板距離為h，E、F上下兩板距離為d，則eE場(chǎng)=eU/h＝evB，又知導(dǎo)體中電流I＝nevS＝nev·hd，聯(lián)立方程得U＝IB/ned.由于ne是由霍爾元件本身材料決定的，我們把kIB/d稱為霍爾系數(shù)，用k表示，這樣就有UH＝kIB/d，其中d是薄片的厚度.
3、霍爾電勢(shì)高低的判斷
由左手定則判斷帶電粒子的受力方向，從而得出帶電粒子的偏轉(zhuǎn)方向，正電荷聚集的面為高電勢(shì)面，負(fù)電荷聚集的面為低電勢(shì)面.
?霍爾電勢(shì)判斷要點(diǎn)
在判斷霍爾電勢(shì)的高低時(shí)，一定要注意載流子是正電荷還是負(fù)電荷.無論載流子是正電荷還是負(fù)電荷，四指指的都是電流方向，即正電荷定向移動(dòng)的方向，負(fù)電荷定向移動(dòng)的反方向（電流方向一定時(shí)，無論載流子是正電荷還是負(fù)電荷，載流子受力方向均相同）.
4.霍爾元件的作用
一個(gè)霍爾元件的厚度d、霍爾系數(shù)k為定值，若保持電流I恒定，則霍爾電壓U就與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比，因此，霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量，故霍爾元件又稱磁敏元件.
?霍爾傳感器技術(shù)在汽車工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，包括動(dòng)力、車身控制、牽引力控制以及防抱死制動(dòng)系統(tǒng)。為了滿足不同系統(tǒng)的需要，霍爾傳感器有開關(guān)式、模擬式和數(shù)字式三種形式.
