传感器及其工作原理.ppt

第六章第一节传感器及其工作原理,课件制作：揭晓青,1、传感器,演示实验：小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，但是把磁铁B放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移走，灯泡就熄灭。请同学们推测，盒子里有什么样的装置，才能出现这样的现象呢？,“干簧管”,干簧管是一种能够感知磁场的传感器。,阅读教材2、3段，并回答以下问题：（1）什么是传感器（2）传感器的作用是什么？,干簧管(磁簧管、舌簧管)是一种磁敏的特殊开关。它的两个触点由特殊材料制成，被封装在真空的玻璃管里。只要用磁铁接近它，干簧管两个节点就会吸合在一起，使电路导通。因此可以作为传感器用，用于计数、限位等。有一种自行车公里计，就是在轮胎上粘上磁铁，在一旁固定上干簧管构成的。装在门上，可作为开门时的报警、问候等。在“断线报警器”的制作中，也会用到干簧管。,（1）传感器：能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。,（2）传感器的作用：是把非电学量转化为电学量或转换为电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。,日常生活中的传感器,电冰箱、电饭煲中的温度传感器;空调中的温度和湿度传感器;电视机和影碟机中的红外遥控器;照相机中的光传感器;汽车中油量表、速度计及倒车雷达等；智能手机中的重力传感器；闯红灯照相；太阳能热水器中的温度和水量传感器；鼠标；火灾报警器；声控灯；干手器等;电风扇中的防倒伏开关；,传感器的工作原理,2光敏电阻,实验演示：,光敏电阻在被光照射时电阻发生明显变化。光照越强，电阻越小；反之越弱。,实验结论：,光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量,半导体材料,载流子：,空穴、自由电子,导电原理：,当半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的自由电子或空穴产生，于是导电性增强。,例：如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是（）A当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压C信号处理系统每获得一次低电压就记数一次D信号处理系统每获得一次高电压就记数一次,AC,3热敏电阻和金属热电阻,阅读教材，问答问题：（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同？（2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？（3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？,金属导体的导电性能随温度升高而降低(温度升高电阻增大）；半导体材料的导电性能随温度升高而增强（温度升高电阻减小）。,热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度较差。,热敏电阻或金属热电阻能够将热学量转化为电学量,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（还有一种是正温度系数。如果没有说明，就当是负温度系数热敏电阻）,热敏电阻R-T关系示意图,材料：半导体,减小,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,例：有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接到欧姆表两端，再用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（）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用黑纸包住元件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用黑纸包住元件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,AC,P54:“说一说”,电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。,（1）材料：半导体，如：砷化铟,（2）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,4霍尔元件,4霍尔元件,在霍尔效应中产生的电压叫霍尔电压,已知半导体薄片的宽度为d，垂直于侧面的磁场强度大小为B，方向如图，现通入恒定电流大小为I，方向向右，导体单位体积内的载流子数为n，求上下表面的电势差，并判断那一面电势高？,令：,则：,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。,填空：,力敏传感器,接受信息，并转化为电信号,接受信息，并转化为电信号,位移传感器,光敏传感器,接受信息，并转化为电信号。,接受信息，并转化为电信号。,声敏传感器,力,位置,光,声,练一练：,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.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,2：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2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R2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,B,解析：当R2处出现火情时，该处温度升高。R2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R3两端电压减小，所以电流表示数减小。即U减小，I减小。,友情提示：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,