黑龙江省孙吴县第一中高考物理 6.1 传感器及其工作原理课件.ppt

第六章传感器第六章传感器传感器及其工作原理传感器及其工作原理2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三2一、传感器简介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、化学感受诸如力、温度、光、声、化学成分等成分等_，并能把它们按照，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等一定的规律转换为电压、电流等_，或转换为电路的通断，或转换为电路的通断.1.什么是传感器非电学量电学量2021/8/11 星期三32021/8/11 星期三42.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、声音（话筒）、力学、电磁、生物等类元件。生物等类元件。2021/8/11 星期三5 温度传感器2021/8/11 星期三6明火探测器2021/8/11 星期三7离子感烟器2021/8/11 星期三81 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点击放大2021/8/11 星期三9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材料：制作光敏电阻的材料一般为半导体。如：硫化镉半导体。如：硫化镉减小减小（3）半导体的导电原理：半导体靠其中半导体的导电原理：半导体靠其中的的_（自由电子和空穴）来导电（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（1）特性：2021/8/11 星期三10例例.如如图图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R R1 1为为光光敏敏电电阻阻，R R2 2为为定定值值电电阻阻此此光光电电计计数数器的基本工作原理是器的基本工作原理是 （）A A当有光照射当有光照射R R1 1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 B当有光照射当有光照射R R1 1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 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 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AR1R2信号处理系统2021/8/11 星期三11【解析】当光照射到光敏电阻R1上时，R1电阻减小，电路中电流增大R2两端电压升高，信号处理系统得到高电压，计数器每由高电压转到低电压，就计一个数，从而达到自动计数目的，由以上分析选项A、C正确【特别提示特别提示】光敏电阻的阻值随光照光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小强度的增大而减小.2021/8/11 星期三122 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_._.热敏电阻热敏电阻R-T关系示关系示意图意图 （1）材料：半导体材料：半导体RTo减小（2）特性：特性：2021/8/11 星期三143 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特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升高而度的升高而_，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-TR-T关系示关系示意图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 _这个这个热学量转换成为电阻这个电学量热学量转换成为电阻这个电学量增大增大温度温度2021/8/11 星期三154 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_这这个力学量转换为个力学量转换为_这个电学量这个电学量位移位移电容电容电容式位移传感器示意图电容式位移传感器示意图被测物体被测物体x x电容器极板电容器极板电介质板电介质板2021/8/11 星期三165 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NMFBEIUH霍尔元件大图霍尔元件大图（3）霍尔电压霍尔电压:2021/8/11 星期三17K 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 d、k k为定值，再保持为定值，再保持I I恒定，则恒定，则U UH H 的变化就与的变化就与B 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_这个磁学这个磁学量转换为量转换为_这个电学量这个电学量磁感应强度磁感应强度电压电压2021/8/11 星期三18例例1:1: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 A、B B两点后，用黑纸包住元件置入热水中，两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的观察欧姆表的示数，下列说法正确的是（是（）ABA A.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变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化较大，这只元件一定是热敏电阻B B.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不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变化，这只元件一定是定值电阻C C.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示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数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D D.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示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数相同，这只元件一定是定值电阻答案答案 AC2021/8/11 星期三19例例2 2：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R R2 2为用半导体热敏材料制成的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，传感器，电流表为值班室的显示器，a a、b b之间接报警器。当传感器之间接报警器。当传感器R R2 2所在处出现火所在处出现火情时，显示器的电流情时，显示器的电流I I、报警器两端的电压、报警器两端的电压U 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 R1R2R3AabErB2021/8/11 星期三20练习练习：1 1、传感器能感受一些、传感器能感受一些_量，并把它量，并把它们按一定的规律转化为们按一定的规律转化为_量，就可以量，就可以方便的测量、传输、处理、控制。方便的测量、传输、处理、控制。2 2、常见的将光学信号转化为电信号的传感、常见的将光学信号转化为电信号的传感元件是元件是_,_,当光照射它时，它的导当光照射它时，它的导电性能电性能_。非电学非电学电学电学光敏电阻光敏电阻增加增加2021/8/11 星期三21练习练习：3 3、霍尔元件能转换哪两个量、霍尔元件能转换哪两个量 （）A.A.把温度这个热学量转换为电阻这个电学量把温度这个热学量转换为电阻这个电学量B.B.把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量电学量C.C.把力换为电压这个电学量把力换为电压这个电学量D.D.把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量学量B2021/8/11 星期三224 4、火灾报警器使用的是（、火灾报警器使用的是（）A.A.光传感器光传感器 B.B.温度传感器温度传感器 C.C.红外线传感器红外线传感器 D.D.超声波传感器超声波传感器5 5、如图所示是测定位移、如图所示是测定位移X X 的电容式传感器的电容式传感器,其工作原理是哪个量的变化造成其电容的其工作原理是哪个量的变化造成其电容的变化（变化（）A.A.电介质进入极板的长度电介质进入极板的长度 B.B.两极板间距离两极板间距离C.C.两极板正对面积两极板正对面积 D.D.极板所带电量极板所带电量极板极板电介质电介质BA2021/8/11 星期三231 1、传感器的概念、传感器的概念小结：小结：2 2、传感器的工作原理、传感器的工作原理：3 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2021/8/11 星期三242021/8/11 星期三26