高中物理选修32知识复习提纲第六章 传感器人教版.docx

高三物理选修3-2知识点总结：第六章传感器人教版第六章：传感器本章从生活中常见的传感器入手，以对传感器的认识过程为主线，以转换思想为理论依据，深入研究了传感器的原理、应用以及自动控制电路的设计，重点是对传感器的认识过程、传感器的原理的理解及其在各领域的广泛应用，学会由非电学量转换为电学量的转换思想，掌握传感器和自动控制电路的工作过程，会用传感器和转换思想，设计简单的自控装置。知识构建：新知归纳：一、 传感器及其工作原理:传感器是这样一类元件：它能够感受诸如力、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成为电压、电流等电学量，或转换成为电路的通断。 传感器的分类：常用传感器是利用某些物理、化学或生物效应进展工作的，根据测量的不同，可将传感器分为物理型、化学型和生物型。 物理型传感器是：利用被测量物质的某些物理性质如电阻、电压、电容、磁场等发生明显变化的特性制成的，如光电传感器、力学传感器等。 化学型传感器是：利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转换成为电学量的敏感元件制成的。生物型传感器是：利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测及识别生物体内化学成分的传感器，生物或生物物质，主要是指各种酶、微生物、抗体等，分别对应酶传感器、微生物、传感器、免疫传感器等等 传感器的原理：传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的大多是电学量，如电压、电流、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，一般要经过放大等处理后，再通过控制系统产生各种控制动作。 光敏电阻现象：光敏电阻在光照条件下，电阻值很小；在无光条件下，电阻值很大。普通电阻及光照条件无关。分析论证：光敏电阻由半导体材料制成，无光照时，载流子极少，导电性不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好，普通金属电阻内自由电子受光照影响很小，所以电阻一般及光照条件无关。特点：光敏电阻的电阻大小及光照的强弱有关，光照强度越大，电阻越小。 热敏电阻和金属热电阻：特点：热敏电阻的阻值大小及温度的上下有关，温度变化，阻值有明显变化。作用：热敏电阻是将温度的上下这个热学量转换为电阻这个电学量。 金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以做成传感器，称为热电阻，金属电阻随温度的升高而增加。热敏电阻及金属热电阻的区别：热敏电阻和金属热电阻都随温度的变化而变化，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差；热敏电阻的灵敏性好，但化学稳定性较差。 霍尔效应：厚度为凿的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当恒定电流I通过导体板时，导体板的左右侧面出现电势差，这种现象称为霍尔效应 原理：外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力，在导体板的一侧聚集，在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷，从而形成横向电场；横向电场对电子施加及洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力及洛伦兹力到达平衡时，导体板左右两侧会形成稳定的电压。 霍尔电压公式：UH=kIBd其中k为比例系数，称为霍尔系数，其大小及薄片的材料有关.二、传感器的应用： 力传感器的应用电子秤力传感器的构造:常见的力传感器是由金属梁和应变片组成，力传感器的原理，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下外表各贴一个应变片，在梁的自由端施加力云，那么梁发生弯曲，上外表拉伸，下外表压缩，上外表应变片的电阻变大，下外表的电阻变小，力越大，弯曲形变越大，应变片的阻值变化就大，如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变小，传感器把这两个电压的差值输出，外力越大，输出的电压差值也就越大。 声传感器的应用话筒话筒的作用：将声信号转换为电信号原理：如下列图所示，Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电，当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，于是电阻R两端就输出了及声音变化规律一样的电压. 温度传感器的应用电熨斗：温度传感器：由半导体材料制成的热敏电阻和金属热电阻均可制成温度传感器，它可以把热信号转换为电信号进展自动控制。电熨斗的自动控温原理常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，那么双金属片向下弯曲，使触点别离，从而断开电源，停顿加热，温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进展，起到自动控制温度的作用。 扩展阅读：红外线传感器及红外测温仪红外线传感器是利用红外线的物理性质来进展测量的传感器，红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干预、吸收等性质，任何物质，只要它本身具有一定的温度高于绝对零度，都能辐射红外线，红外线传感器测量时不及被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高、响应快等优点。红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路，光学系统按构造不同可分为透射式和反射式两类，检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件，热敏元件应用最多的是热敏电阻，热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出，光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。红外线传感器常用于无接触温度测量，气体成分分析和无损探伤，在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用，例如采用红外线传感器远距离测量人体外表温度的热像图，可以发现温度异常的部位，及时对疾病进展诊断治疗；利用人造卫星上的红外线传感器对地球云层进展监视，可实现大范围的天气预报。采用红外线传感器可检测飞机上正在运行的发动机的过热情况等。红外测温仪的测温原理是将物体如钢水发射的红外线具有的辐射能转变成电信号，红外线辐射能的大小及物体如钢水本身的温度相对应，根据转变成的电信号大小，可以确定物体如钢水的温度，任何物体只要它的温度高于绝对零度，就有热辐射向外部发射，物体温度不同，其辐射出的能量也不同，且辐射波的波长也不同，但总是包含着红外辐射在内，千摄氏度以下的物体，其热辐射中最强的电磁波是红外波，所以对物体自身红外辐射的测量，便能准确测定它的外表温度，这就是红外测温仪测温依据的客观根底，第 3 页