传感器工作原理及其应用.ppt

第六章 传感器2009级物理组一、教学目标一、教学目标1.知识与技能：知识与技能：（1）知道什么是传感器。（2）了解干簧管、光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、霍尔元件的特性及其工作原理。2.过程方法：过程方法：（1）通过实验展示获得感性认识。（2）运用实验探究的方法研究传感器的特征及原理3.情感态度与价值观：情感态度与价值观：通过实验激发学习的求知欲，通过对生活中所接触到的各种传感器的实例分析，感受到物理和生产、生活的密切联系，体会到物理学的重要性。盒子里面有什么装置盒子里面有什么装置？演示二、传感器简介 阅读教材阅读教材2、3段，并回答以下问题：段，并回答以下问题：（1）什么是传感器？）什么是传感器？（2）传感器的作用是什么？）传感器的作用是什么？(3)实验中的干簧管是怎样的传感器？实验中的干簧管是怎样的传感器？（1）传感器：）传感器：它能够感知诸如力、温度、光、声、化它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等学成分等非电学量非电学量，并把它们按照一定的规律转化成，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电压、电流等电学量电学量，或转化为，或转化为电路电路的通断。的通断。（2）传感器的作用：传感器的作用：是把非电学量转化为电学量是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。理和控制。(3)干簧管是一种能够感知磁场的传感器。干簧管是一种能够感知磁场的传感器。现代信息技术与自动控制中为什么要将非电学量转换成电学量？答案：电学量具有便于控制、便于处理(放大、衰减和波形整理等)，便于显示和储存，也便于远距离传输等技术方面的优点尤其是将电学量与计算机技术结合，可以方便地实现信息的采集、处理、输出的自动化和智能化，所以把非电学量转换成电学量进行信息收集.传感器：非电学量传感器：非电学量传感器传感器电学量电学量 转换电路转换电路电电信信号号敏感元件敏感元件传感器的工作原理三、制作传感器的常用元器件1、光敏电阻、光敏电阻光敏电阻实物图光敏电阻实物图请同学们阅读请同学们阅读5353页教材，回答以下问题：页教材，回答以下问题：（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）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？样解释？（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。硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着子极少，导电性能不好；随着光照增强，光照增强，载流子增多，导电性能变好。载流子增多，导电性能变好。半导体材料半导体材料导电性导电性.ppt.ppt（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这个电学量。个电学量。例例1如如图图所所示示，R1、R2为为定定值值电电阻阻，L是是小小灯灯泡泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，（为光敏电阻，当照射光强度增大时，（）A电压表的示数增大电压表的示数增大 BR2中电流减小中电流减小C小灯泡的功率增大小灯泡的功率增大 D电路的路端电压增大电路的路端电压增大ABC例例2.如如图图613所所示示为为光光敏敏电电阻阻自自动动计计数数器器的的示示意意图图，其其中中R1为为光光敏敏电电阻阻，R2为为定定值值电电阻阻此此光光电电计数器的基本工作原理是计数器的基本工作原理是 （）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信号处理系统每获得一次低电压就计数一次信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D信号处理系统每获得一次高电压就计数一次信号处理系统每获得一次高电压就计数一次 AC 2、金属热电阻和热敏电阻、金属热电阻和热敏电阻 阅读阅读5454页教材，回答以下问题：页教材，回答以下问题：（1 1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否）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？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量？）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？氧化锰热敏电阻氧化锰热敏电阻 金属热电阻金属热电阻 特点特点电阻率随温度的升高电阻率随温度的升高而而电阻率随温度的升高电阻率随温度的升高而而优点优点灵敏度好灵敏度好化学稳定性好，测温化学稳定性好，测温范围大范围大制作材料制作材料半导体半导体金属金属作用作用将将 这个热学量转化为这个热学量转化为 这个电学量这个电学量降低升高温度电阻例例3 有定值电阻、热敏电阻、光敏电有定值电阻、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，下列说法水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是（正确的是（）ABA.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件一定是定值电阻AC例例4：如图是一火警报警的一部分电路示：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中意图。其中R2为用半导体热敏材料制成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，的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器之间接报警器。当传感器R2所在处出现所在处出现火情时，显示器的电流火情时，显示器的电流I、报警器两端的、报警器两端的电压电压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 R1R3R2AabErB教材教材54页页“说一说说一说”电容式传感器能够把电容式传感器能够把位移位移这个力学量转化为这个力学量转化为电容电容这个电学量。这个电学量。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3、霍尔元件（1）材料：半导体 如：砷化铟（2）工作原理图NMFBEIUH霍尔元件工作原理图（3）霍尔电压:d薄片厚度K霍尔系数霍尔系数其大小与元件的材料有关。霍尔元件能够把霍尔元件能够把_这个磁学量转换为这个磁学量转换为_这个电学量这个电学量磁感应强度磁感应强度电压电压霍尔电压的公式.ppt(2010北师大附中高二期中)许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是()温度传感器光传感器声音传感器热传感器AB CD四、当堂练习：B1、传感器的概念：、传感器的概念：五、小结：五、小结：2、传感器的工作原理：、传感器的工作原理：3、敏感元件：、敏感元件：（1）光敏电阻光敏电阻 （光电传感器）（光电传感器）（2）热敏电阻和热电阻热敏电阻和热电阻（温度传感器）温度传感器）（3）电容式传感器电容式传感器（位移传感器）（位移传感器）（4）霍尔元件霍尔元件（磁传感器）（磁传感器）非电学量非电学量敏感元件敏感元件转换器件转换器件转换电路转换电路电学量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、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。为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。【课后设计】火警报警器【课后设计】火警报警器设计要求：温度过高，发生警报设计要求：温度过高，发生警报学生分组讨论：学生分组讨论：需要什么器材？需要什么器材？提出设计方案；提出设计方案；讨论并提出改进意见；讨论并提出改进意见；还可以用于生活中的哪些方面？还可以用于生活中的哪些方面？