高二物理《传感器工作原理》(课件).ppt

传感器工作原理传感器工作原理实验一一 、传感器简介、传感器简介 1.1.什么是传感器什么是传感器? ?传感器是指这样一类元件：它能够传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分感受诸如力、温度、光、声、化学成分等等_，并能把它们按照一定，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等的规律转换为电压、电流等_，或转换为电路的通断。或转换为电路的通断。 一一 、传感器简介、传感器简介 1.1.什么是传感器什么是传感器? ?传感器是指这样一类元件：它能够传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分感受诸如力、温度、光、声、化学成分等等_，并能把它们按照一定，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等的规律转换为电压、电流等_，或转换为电路的通断。或转换为电路的通断。 一一 、传感器简介、传感器简介 1.1.什么是传感器什么是传感器? ?非电学量非电学量传感器是指这样一类元件：它能够传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分感受诸如力、温度、光、声、化学成分等等_，并能把它们按照一定，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等的规律转换为电压、电流等_，或转换为电路的通断。或转换为电路的通断。 一一 、传感器简介、传感器简介 1.1.什么是传感器什么是传感器? ?电学量电学量非电学量非电学量2.2.分类分类 它一般可分为光敏、热敏、它一般可分为光敏、热敏、声音（话筒）、力学、电磁、生声音（话筒）、力学、电磁、生物等各类元件。物等各类元件。 温温度度传传感感器器明明火火探探测测器器离离子子感感烟烟器器电电子子秤秤传感器的作用是把非电学量转化为电传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地学量或电路的通断，从而实现很方便地测测量、传输、处理和控制量、传输、处理和控制。非电学量非电学量传感器传感器电学量电学量 温度温度湿度湿度声强声强光照光照 传感器传感器电压电压电流电流电阻电阻电容电容3. 传感器的作用是什么？传感器的作用是什么？角度角度位移位移速度速度压力压力光敏电阻实物图光敏电阻实物图1. 光敏电阻光敏电阻二、制作传感器的常用元器件二、制作传感器的常用元器件光敏电阻实物图光敏电阻实物图二、制作传感器的常用元器件二、制作传感器的常用元器件1. 光敏电阻光敏电阻(1)特性：特性：(1)特性：光敏电阻对光敏感。当改变光特性：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。照强度时，电阻的大小也随着改变。一般随一般随着光照强度的增大电阻值着光照强度的增大电阻值_。(1)特性：光敏电阻对光敏感。当改变光特性：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。照强度时，电阻的大小也随着改变。一般随一般随着光照强度的增大电阻值着光照强度的增大电阻值_。减小减小减小减小(1)特性：光敏电阻对光敏感。当改变光特性：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。照强度时，电阻的大小也随着改变。一般随一般随着光照强度的增大电阻值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材料：制作光敏电阻的材料一般为半导体。如：硫化镉。导体。如：硫化镉。 (1)特性：光敏电阻对光敏感。当改变光特性：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。照强度时，电阻的大小也随着改变。一般随一般随着光照强度的增大电阻值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材料：制作光敏电阻的材料一般为半导体。如：硫化镉。导体。如：硫化镉。 (3)半导体的导电原理：半导体靠其中的半导体的导电原理：半导体靠其中的_（自由电子和空穴）来导电。（自由电子和空穴）来导电。光敏电阻能够把光照强弱这个光敏电阻能够把光照强弱这个_转换为电阻这个电学量。转换为电阻这个电学量。减小减小(1)特性：光敏电阻对光敏感。当改变光特性：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。照强度时，电阻的大小也随着改变。一般随一般随着光照强度的增大电阻值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材料：制作光敏电阻的材料一般为半导体。如：硫化镉。导体。如：硫化镉。 (3)半导体的导电原理：半导体靠其中的半导体的导电原理：半导体靠其中的_（自由电子和空穴）来导电。（自由电子和空穴）来导电。光敏电阻能够把光照强弱这个光敏电阻能够把光照强弱这个_转换为电阻这个电学量。转换为电阻这个电学量。载流子载流子减小减小(1)特性：光敏电阻对光敏感。当改变光特性：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。照强度时，电阻的大小也随着改变。一般随一般随着光照强度的增大电阻值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材料：制作光敏电阻的材料一般为半导体。如：硫化镉。导体。如：硫化镉。 (3)半导体的导电原理：半导体靠其中的半导体的导电原理：半导体靠其中的_（自由电子和空穴）来导电。（自由电子和空穴）来导电。光敏电阻能够把光照强弱这个光敏电阻能够把光照强弱这个_转换为电阻这个电学量。转换为电阻这个电学量。光学量光学量载流子载流子减小减小【例例】如图】如图613所示为光敏电阻自所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，为光敏电阻，R2为定值电阻此光电计数器的基本工作原理为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是（是（ ）【特别提示】光敏电阻的阻值随光【特别提示】光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小照强度的增大而减小AR1R2信号处信号处理系统理系统A. 当有当有光照射光照射R1时，时，信号处理系信号处理系统获得高电统获得高电压压B. 当有光照射当有光照射R1时，信号处理系统获得时，信号处理系统获得低电压低电压C. 信号处理系统每获得一次低电压就计信号处理系统每获得一次低电压就计数一次数一次D. 信号处理系统每获得一次高电压就计信号处理系统每获得一次高电压就计数一次数一次AR1R2信号处信号处理系统理系统2. 热敏电阻热敏电阻(1)材料：半导体材料：半导体2. 热敏电阻热敏电阻(1)材料：半导体材料：半导体(2)特性：特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高热敏电阻的阻值会随着温度的升高而而_，具有负温度系数。，具有负温度系数。2. 热敏电阻热敏电阻(1)材料：半导体材料：半导体(2)特性：特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高热敏电阻的阻值会随着温度的升高而而_，具有负温度系数。，具有负温度系数。减小减小2. 热敏电阻热敏电阻(1)材料：半导体材料：半导体(2)特性：特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高热敏电阻的阻值会随着温度的升高而而_，具有负温度系数。，具有负温度系数。减小减小热敏电阻热敏电阻R-T关系示意图关系示意图2. 热敏电阻热敏电阻(1)材料：半导体材料：半导体(2)特性：特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高热敏电阻的阻值会随着温度的升高而而_，具有负温度系数。，具有负温度系数。减小减小热敏电阻热敏电阻R-T关系示意图关系示意图RTO2. 热敏电阻热敏电阻(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。(2)特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升 高而高而_，具有正温度系数。，具有正温度系数。3. 金属热电阻金属热电阻(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。(2)特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升 高而高而_，具有正温度系数。，具有正温度系数。增大增大3. 金属热电阻金属热电阻(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。(2)特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升 高而高而_，具有正温度系数。，具有正温度系数。增大增大金属热电阻金属热电阻R-T关系示意图关系示意图3. 金属热电阻金属热电阻(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。(2)特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升 高而高而_，具有正温度系数。，具有正温度系数。增大增大金属热电阻金属热电阻R-T关系示意图关系示意图3. 金属热电阻金属热电阻ORT(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。(2)特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升 高而高而_，具有正温度系数。，具有正温度系数。增大增大金属热电阻金属热电阻R-T关系示意图关系示意图热敏电阻和金属热电阻能够把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这个热学量转换成为电阻这个电学量3. 金属热电阻金属热电阻ORT(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。(2)特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升 高而高而_，具有正温度系数。，具有正温度系数。增大增大金属热电阻金属热电阻R-T关系示意图关系示意图热敏电阻和金属热电阻能够把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这个热学量转换成为电阻这个电学量温度温度3. 金属热电阻金属热电阻ORT电容式位移传感器能够把物体电容式位移传感器能够把物体_这个力学量转换为这个力学量转换为_这个电学量。这个电学量。4. 电容式位移传感器电容式位移传感器电容器极板电容器极板x电容式位移传感器示意图电容式位移传感器示意图电介质板电介质板被测物体被测物体电容式位移传感器能够把物体电容式位移传感器能够把物体_这个力学量转换为这个力学量转换为_这个电学量。这个电学量。位移位移4. 电容式位移传感器电容式位移传感器电容器极板电容器极板x电容式位移传感器示意图电容式位移传感器示意图电介质板电介质板被测物体被测物体4. 电容式位移传感器电容式位移传感器电容式位移传感器能够把物体电容式位移传感器能够把物体_这个力学量转换为这个力学量转换为_这个电学量。这个电学量。位移位移电容电容电容器极板电容器极板x电容式位移传感器示意图电容式位移传感器示意图电介质板电介质板被测物体被测物体5. 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 5. 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 5. 霍尔元件霍尔元件霍尔元件大图霍尔元件大图IFMNEUHBdIBkUH (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 (3)霍尔电压霍尔电压:5. 霍尔元件霍尔元件霍尔元件大图霍尔元件大图IFMNEUHBdIBkUH (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 (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其大小与元件的材料有关。与元件的材料有关。5. 霍尔元件霍尔元件霍尔元件大图霍尔元件大图IFMNEUHB一个霍尔元件的一个霍尔元件的d、k为定值，再保为定值，再保持持I恒定，则恒定，则UH 的变化就与的变化就与B成正比。因成正比。因此霍尔元件又称此霍尔元件又称磁敏元件磁敏元件。霍尔元件能够把霍尔元件能够把_这个这个磁学量转换为磁学量转换为_这个电学量。这个电学量。一个霍尔元件的一个霍尔元件的d、k为定值，再保为定值，再保持持I恒定，则恒定，则UH 的变化就与的变化就与B成正比。因成正比。因此霍尔元件又称此霍尔元件又称磁敏元件磁敏元件。霍尔元件能够把霍尔元件能够把_这个这个磁学量转换为磁学量转换为_这个电学量。这个电学量。磁感应强度磁感应强度一个霍尔元件的一个霍尔元件的d、k为定值，再保为定值，再保持持I恒定，则恒定，则UH 的变化就与的变化就与B成正比。因成正比。因此霍尔元件又称此霍尔元件又称磁敏元件磁敏元件。霍尔元件能够把霍尔元件能够把_这个这个磁学量转换为磁学量转换为_这个电学量。这个电学量。磁感应强度磁感应强度电压电压小结：小结：小结：小结：1. 传感器的概念：传感器的概念：传感器是指这样一类元件：它能够感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。压、电流等电学量，或转换为电路的通断。小结：小结：1. 传感器的概念：传感器的概念：传感器是指这样一类元件：它能够感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。压、电流等电学量，或转换为电路的通断。2. 传感器的工作原理：传感器的工作原理：非电非电学量学量敏感敏感元件元件转换转换器件器件转换转换电路电路电学电学量量3. 敏感元件：敏感元件：(1)光敏电阻（光电传感器）光敏电阻（光电传感器）(2)热敏电阻和热电阻（温度传感器）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）电容式传感器（位移传感器）(4)霍尔元件（磁传感器）霍尔元件（磁传感器）