传感器及其工作原理

第六章,传感器,第一节传感器及其工作原理,演示实验,1,磁信号 电路的通断,演示实验,2,声信号 电信号,一、传感器简介,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,_,，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流、电容等,_;,或转换为电路的通断。,1,、什么是传感器,非电学量,电学量,传感器：非电学量,传感器,电学量,角度,位移,速度,压力,温度,湿度,声强,光照,传感器,电压,电流,电阻,电容,转换电路,物理信息,化学信息,生物信息,电,信,号,敏感元件,传感器,传感器的工作原理,光敏电阻实物图,1,、光敏电阻,二、制作传感器的常用元器件,点击放大,返回,演示实验,3,用欧姆表测光敏电阻的电阻。,（,1,）、无光照时,（,2,）、光照逐渐加强时,光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变,。,一般随着光照强度的增大电阻值,_,。,（,2,）材料：制作光敏电阻的材料一般为,半导体,。如：,硫化镉,减小,（,3,）半导体的导电原理：半导体靠其中的,_,（自由电子和空穴）来导电,载流子,光敏电阻能够把光照强弱这个,_,转换为,电阻,这个电学量,光学量,（,1,）特性：,载流子,E,返回,演示实验,4,金属导体的导电性能与光照有关吗？,温度,有关吗？,关系如何？,2,、金属热电阻,（,2,）特性：金属热电阻的阻值会随着温度,的升高而,_,，具有正温度系数,（,1,）材料：金属热电阻是用金属做成的,R,T,O,金属热电阻,R-T,关系示意图,增大,学生探究实验：,你们怎么寻找电阻的阻值与温度的关系,问题：如何改变该电阻的温度？,3,、热敏电阻,3,、热敏电阻,热敏电阻的阻值会随着温度的升高而,_,，具有负温度系数,热敏电阻,R-T,关系示意图,（,1,）材料：半导体,R,T,o,减小,（,2,）特性：,热敏电阻和金属热电阻能够把,_,这个热学量转换成为,电阻,这个电学量,温度,根据所学知识设计一个音乐盒，要求：,（,1,）打开盒盖时，音乐响；,（,2,）合上盒盖时，音乐不响,4,、电容式位移传感器,电容式位移传感器能够把物体,_,这个力学量转换为,_,这个电学量,位移,电容,电容式位移传感器示意图,被测物体,x,电容器极板,电介质板,1,、传感器的概念：,小结,2,、传感器的工作原理：,3,、敏感元件：,（,1,）,光敏电阻 （,光电传感器,）,（,2,）,热敏电阻和热电阻（,温度传感器,）,（,3,）,电容式传感器（,位移传感器,）,（,4,）,霍尔元件（,磁传感器,）,非电学量,敏感元件,转换电路,电学量,非电学量 电学量，或转换为电路的通断。,5,、霍尔元件,（,1,）材料：半导体 如：砷化铟,（,2,）工作原理图,N,M,F,B,E,I,U,H,霍尔元件工作原理图,（,3,）霍尔电压,:,d,薄片厚度,K,霍尔系数,其大小与元件的材料有关。,霍尔元件能够把,_,这个磁学量转换为,_,这个电学量,磁感应强度,电压,N,M,F,B,E,I,U,H,返回,三、例题,例,1,有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中,A,、,B,两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是（）,A,B,A,.,置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻,B,.,置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻,C,.,用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻,D,.,用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻,答案,AC,例,2,：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中,R,2,为用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,R,2,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,R,1,R,2,R,3,A,a,b,E,r,B,解析,：当,R,2,处出现火情时，该处温度升高。,R,2,为热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，由全电路的欧姆定律可知，路端电压减小，该电阻两端电压减小，故,R,3,两端电压减小，所以电流表示数减小。即,U,减小，,I,减小。,提示,：掌握各种元件的特性和闭合电路的动态分析是解题的关键,R,1,R,2,R,3,A,a,b,E,r,例题：尝试体验,1,如图所示，,R,1,、,R,2,为定值电阻，,L,是小灯泡，,R,3,为光敏电阻，当照射光强度增大时，（）,A,电压表的示数增大,B,R,2,中电流减小,C,小灯泡的功率增大,D,电路的路端电压增大,返回,传感器工作原理图,非电学量,敏感元件,转换元件,辅 助 电 源,电学量,作业：,1,观察与思考：日常生活中哪些地方用到了传感器，它们分别属于哪种类型的传感器，它们的工作原理如何？,2,实验设计：用热敏电阻、继电器等器材设计一个火警报警器。,