物理选修3-2传感器及其工作原理课件.ppt

1、视频1汽车受击报警.avi视频2现象1：电子磅将汽车的质量自动以数字形式显示出来现象2：汽车受到振动后自动打开了报警器的开关思考：电子磅是如何感受到汽车的质量并准确的显示出来呢？汽车又是怎样感知到振动而打开报警器的开关呢？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、电流等_，或转换为电路的通断。1、什么是传感器非电学量电学量 2、传感器的种类传感器的种类物理传感器、化学传感器、生物传感器物理传感器、化学传感器、生物传感器一般来说，用于完成视觉、听觉、触觉功一般来说，用于完成视觉、听觉、触觉功能的传感器其接受的是光、声

2、波、压力等能的传感器其接受的是光、声波、压力等的物理信息称的物理信息称物理传感器物理传感器代替嗅觉、味觉功能的传感器，则称代替嗅觉、味觉功能的传感器，则称化学化学传感器或生物传感器传感器或生物传感器（按感受信息的学科特点不同）（按感受信息的学科特点不同）干簧管干簧管转换电路转换电路物理信息物理信息化学信息化学信息生物信息生物信息电信号电信号光信号光信号敏感元件敏感元件传感器传感器3、传感器的工作原理敏感元件传感元件信号调节转换电路辅 助 电 路提供电源电学量非电学量输出传感器工作原理图记录，显示，执行机构等光敏电阻实物图光敏电阻实物图1、光敏电阻、光敏电阻点击放大阅读教材阅读教材P P5252

3、的内容，思考问题：的内容，思考问题：（1 1）光敏电阻的电阻率与什么有关？）光敏电阻的电阻率与什么有关？（2 2）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？释？（3 3）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？（1 1）光敏电阻的）光敏电阻的电阻率与光照强度有关电阻率与光照强度有关。（2 2）光敏电阻受到）光敏电阻受到光照时电阻会变小光照时电阻会变小。硫化镉是一。硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着不好；随着光照增强，载流子增多，导电性能变好。光照增

4、强，载流子增多，导电性能变好。（3 3）光敏电阻能够将）光敏电阻能够将光学量光学量转化为转化为电阻电阻这个电学量。这个电学量。二、光敏电阻二、光敏电阻1、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中中A是发光仪器，是发光仪器，B是传送带上物品，是传送带上物品，R1为光敏电为光敏电阻，阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（理是（AD ）（A）当有光照射）当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压时，信号处理系统获得高电压（B）当有光照射）当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压时，信号处理系统获得低电压（C）信

5、号处理系统每获得一次低电压就记数一次）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）信号处理系统每获得一次高电压就记数一次AR1R2信号处理系统图3三热敏电阻和金属热电阻三热敏电阻和金属热电阻阅读教材阅读教材5353页有关内容，思考问题：页有关内容，思考问题：（1 1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化）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？关系是否相同？（2 2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？（3 3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什

6、么量？量？（1 1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系不相同。关系不相同。金属导体的导电性能随温度升高而降低金属导体的导电性能随温度升高而降低半导体材料的导电性能随温度升高而变好半导体材料的导电性能随温度升高而变好（2 2）热敏电阻）热敏电阻灵敏度高灵敏度高，但，但化学稳定性化学稳定性较差较差，测量范围较小测量范围较小；金属热电阻的；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度较差。灵敏度较差。（3 3）热敏电阻或金属热电阻能够将）热敏电阻或金属热电阻能够将热学热学量量(温度温度)转化为转化为电阻电阻

7、这个电学量。这个电学量。2：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中：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，值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两报警器两端的电压端的电压U的变化情况是（的变化情况是（）A.I 变大，变大，U 变大变大 B.I 变小，变小，U 变小变小 C.I 变小，变小，U 变大变大 D.I 变大，变大，U 变小变小 R1R2R3AabErB电阻温度：电阻温度：4、电容式位

8、移传感器、电容式位移传感器电容式位移传感器示意图电容式位移传感器示意图被测物体x电容器极板电容器极板电介质板 电容器的电容电容器的电容C决定于极板的正对面积决定于极板的正对面积S、极板间距离极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素。如果某一物理量（如角以及极板间的电介质这几个因素。如果某一物理量（如角度、位移、深度等）的变化能引起上述某个因素的变化，度、位移、深度等）的变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，则通过测定电容器的电容就可以确从而引起电容的变化，则通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化，起这种作用的电容器称为电容式传定上述物理量的变化，起这种作用的电容器称为电容式

9、传感器。感器。图甲是测量图甲是测量 的电容式传感器，原理是的电容式传感器，原理是 。定片定片甲甲图乙是测量图乙是测量 的电容式传感器，原理是的电容式传感器，原理是 。金属芯线金属芯线电介质电介质导电液体导电液体乙乙h图丙是测量图丙是测量 的电容式传感器，原理是的电容式传感器，原理是 。固定电极固定电极可动电极可动电极F丙丙压力压力F由于由于C1/d，压力压力F 作用在可动电极上，引起极板间距作用在可动电极上，引起极板间距d 的变化，通过测出的变化，通过测出C的变化，测量压力的变化，测量压力F的变化。的变化。3、随着生活质量的提高，自动干手机已进入家庭，、随着生活质量的提高，自动干手机已进入家庭

10、，洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干。手靠近干手机能使传感器工作，是因为手烘干。手靠近干手机能使传感器工作，是因为 （）A.改变了湿度改变了湿度 B.改变了温度改变了温度C.改变了磁场改变了磁场 D.改变了电容改变了电容 D5、霍尔元件、霍尔元件（1）材料：半导体）材料：半导体 如：砷化铟如：砷化铟（2）工作原理图）工作原理图NMFBEIUH霍尔元件工作原理图dkUHIB（3）霍尔电压）霍尔电压:K为比例系数，称为为比例系数，称为霍尔系数霍尔系数其大小与元

11、件的材料有关。其大小与元件的材料有关。一个霍尔元件的一个霍尔元件的d、k为定值，再保持为定值，再保持I恒定，则恒定，则UH 的的变化变化就与就与B成成正比。因此霍尔元件又称正比。因此霍尔元件又称磁敏元件磁敏元件。1、传感器的概念：五、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器件转换电路电学量传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。结束 传感器是把

12、非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的电学量流量、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的电学量（如电压、电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。（如电压、电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。一、传感器的含义一、传感器的含义非电学量非电学量传感器传感器放大放大 转换转换 电路电路电学量电学量执行机构显示器(指针式电表)(数字屏)计算机系统传感器应用的一般模式传感器应用的一般模式:2、热敏电阻、热敏电阻热敏电阻的阻值会随着温度的升高而热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_，具具有负温度系数有负温度系数热敏电阻R-T关系示意图 （1）材料：半导体）材料：半导体RTo减小（2）特性：）特性：3、金属热电阻、金属热电阻（2）特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升高）特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升高而而_，具有正温度系数，具有正温度系数（1）材料：金属热电阻是用金属做成的）材料：金属热电阻是用金属做成的RTO金属热电阻金属热电阻R-T关系示意图关系示意图增大