高二物理选修选修传感器及其工作原理.pptx

传感器传感器第第1 1页页/共共2020页页防盗报警器防盗报警器 报警器里面用了一个干簧管，干簧管可以感报警器里面用了一个干簧管，干簧管可以感报警器里面用了一个干簧管，干簧管可以感报警器里面用了一个干簧管，干簧管可以感知磁场而接通或断开电路。知磁场而接通或断开电路。知磁场而接通或断开电路。知磁场而接通或断开电路。第第2 2页页/共共2020页页一、什么是传感器一、什么是传感器?传感器是指这样一些元件：它传感器是指这样一些元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等化学成分等非电学量非电学量，并能把它们，并能把它们按照一定规律转换为电压、电流等按照一定规律转换为电压、电流等电学量电学量，或转换为电路的通断。，或转换为电路的通断。第第3 3页页/共共2020页页非电学量 电学量传传感感器器角度角度角度角度位移位移位移位移速度速度速度速度加速度加速度加速度加速度压力压力压力压力温度温度温度温度湿度湿度湿度湿度声强声强声强声强光照强度光照强度光照强度光照强度电压电压电压电压电流电流电流电流电阻电阻电阻电阻电容电容电容电容第第4 4页页/共共2020页页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、生物传感器物理传感器：物理传感器：用于完成视觉、听觉、触觉用于完成视觉、听觉、触觉功能的传感器，其接受的是光、声波、压功能的传感器，其接受的是光、声波、压力等的物理信息。力等的物理信息。化学传感器或生物传感器：化学传感器或生物传感器：代替嗅觉、味代替嗅觉、味觉功能的传感器。觉功能的传感器。（按感受信息的学科特点不同）（按感受信息的学科特点不同）（按感受信息的学科特点不同）（按感受信息的学科特点不同）第第5 5页页/共共2020页页离子感烟器离子感烟器明火探测器明火探测器温度传感器温度传感器第第6 6页页/共共2020页页光电传感器光电传感器湿度传感器湿度传感器机油压力传感器机油压力传感器超声波传感器超声波传感器第第7 7页页/共共2020页页风速传感器风速传感器色标传感器色标传感器全自动血压机全自动血压机自动旋转门自动旋转门第第8 8页页/共共2020页页电子秤电子秤电磁流量计电磁流量计电子测温计电子测温计电子测温计电子测温计第第9 9页页/共共2020页页（1 1）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。（2 2）光敏电阻受到光照时电阻会变小光敏电阻受到光照时电阻会变小光敏电阻受到光照时电阻会变小光敏电阻受到光照时电阻会变小。硫化镉。硫化镉。硫化镉。硫化镉（CdSCdS）是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；光照增强，载流子增多，导电性能变好。能不好；光照增强，载流子增多，导电性能变好。能不好；光照增强，载流子增多，导电性能变好。能不好；光照增强，载流子增多，导电性能变好。（3 3）光敏电阻将光学量（光照强度）转化为电学量）光敏电阻将光学量（光照强度）转化为电学量）光敏电阻将光学量（光照强度）转化为电学量）光敏电阻将光学量（光照强度）转化为电学量（电阻）。（电阻）。（电阻）。（电阻）。二、光敏电阻（光电传感器）第第1010页页/共共2020页页载流子I第第1111页页/共共2020页页例例1 1、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中其中R R1 1为光敏电阻，为光敏电阻，R R2 2为定值电阻此光电计数为定值电阻此光电计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记数一次信号处理系统每获得一次低电压就记数一次D 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ACAC第第1212页页/共共2020页页三、热敏电阻和金属热电阻（1 1 1 1）导电性能与温度的变化关系。）导电性能与温度的变化关系。）导电性能与温度的变化关系。）导电性能与温度的变化关系。l半导体材料的导电性能随温度升高而半导体材料的导电性能随温度升高而半导体材料的导电性能随温度升高而半导体材料的导电性能随温度升高而变好（电阻率随温度升高而减小）；变好（电阻率随温度升高而减小）；变好（电阻率随温度升高而减小）；变好（电阻率随温度升高而减小）；l金属导体的导电性能随温度升高而降金属导体的导电性能随温度升高而降金属导体的导电性能随温度升高而降金属导体的导电性能随温度升高而降低（电阻率随温度升高而增大）。低（电阻率随温度升高而增大）。低（电阻率随温度升高而增大）。低（电阻率随温度升高而增大）。ORT金属导线金属导线热敏电阻热敏电阻（2 2 2 2）热敏电阻热敏电阻热敏电阻热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量灵敏度高，但化学稳定性较差，测量灵敏度高，但化学稳定性较差，测量灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；范围较小；范围较小；范围较小；金属热电阻金属热电阻金属热电阻金属热电阻的化学稳定性较好，测量范的化学稳定性较好，测量范的化学稳定性较好，测量范的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度较差。围较大，但灵敏度较差。围较大，但灵敏度较差。围较大，但灵敏度较差。（3 3 3 3）热敏电阻或金属热电阻能够将热学量）热敏电阻或金属热电阻能够将热学量）热敏电阻或金属热电阻能够将热学量）热敏电阻或金属热电阻能够将热学量(温度温度温度温度)转转转转化为电阻这个电学量。化为电阻这个电学量。化为电阻这个电学量。化为电阻这个电学量。第第1313页页/共共2020页页例题例题3.3.下图是一个温度传感器的原理示意图下图是一个温度传感器的原理示意图,R,Rt t是一个热敏电阻器。试说明传感器是如何把是一个热敏电阻器。试说明传感器是如何把温度值转变为电信号的。温度值转变为电信号的。【解答解答解答解答】温度升高或降低导致温度升高或降低导致温度升高或降低导致温度升高或降低导致RtRt阻值发生变化，阻值发生变化，阻值发生变化，阻值发生变化，使电路中电流也发生变化，导致使电路中电流也发生变化，导致使电路中电流也发生变化，导致使电路中电流也发生变化，导致R R上的电压也发生上的电压也发生上的电压也发生上的电压也发生改变，因此电压表读数将会发生变化，从而就将改变，因此电压表读数将会发生变化，从而就将改变，因此电压表读数将会发生变化，从而就将改变，因此电压表读数将会发生变化，从而就将温度的化转变为电信号温度的化转变为电信号温度的化转变为电信号温度的化转变为电信号。VRtR第第1414页页/共共2020页页（1 1）测定角度）测定角度）测定角度）测定角度 （2 2）测定液面高度）测定液面高度）测定液面高度）测定液面高度h h（3 3）测定压力）测定压力）测定压力）测定压力F F（4 4）测定位移）测定位移）测定位移）测定位移x x 定片定片动片动片电介质电介质金属芯线金属芯线导电液体导电液体待测压力待测压力F固定电极固定电极可动电极可动电极x极板极板极板极板电介质电介质四、电容式传感器第第1515页页/共共2020页页电容式位移传感器电容式位移传感器电容式位移传感器把力学量（位移）电容式位移传感器把力学量（位移）转换为电学量（电容）。转换为电学量（电容）。示意图示意图被测物体被测物体x电容器极板电容器极板电介质板电介质板第第1616页页/共共2020页页 （1 1）材料：半导体）材料：半导体 如：砷化铟如：砷化铟CDFBEI IU UH H霍尔元件工作原理图霍尔元件工作原理图 （3 3）霍尔电压）霍尔电压:K 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、k为定值，再保持为定值，再保持I恒定，则恒定，则UH 的变化就的变化就与与B成正比。因此霍尔元件又称成正比。因此霍尔元件又称磁敏元件磁敏元件。霍尔元件把磁学量（磁感应强度）转换为电学量（电压）。霍尔元件把磁学量（磁感应强度）转换为电学量（电压）。霍尔元件把磁学量（磁感应强度）转换为电学量（电压）。霍尔元件把磁学量（磁感应强度）转换为电学量（电压）。五、霍尔元件（磁传感器）（2 2）工作原理：）工作原理：第第1717页页/共共2020页页1、传感器：、传感器：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 1 1 1）光敏电阻（光电传感器）光敏电阻（光电传感器）光敏电阻（光电传感器）光敏电阻（光电传感器）（2 2 2 2）热敏电阻和热电阻（）热敏电阻和热电阻（）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）温度传感器）温度传感器）（3 3 3 3）电容式传感器（位移传感器）电容式传感器（位移传感器）电容式传感器（位移传感器）电容式传感器（位移传感器）（4 4 4 4）霍尔元件（磁传感器）霍尔元件（磁传感器）霍尔元件（磁传感器）霍尔元件（磁传感器）非电学量非电学量非电学量非电学量敏感元件敏感元件敏感元件敏感元件转换器件转换器件转换器件转换器件转换电路转换电路转换电路转换电路电学量电学量电学量电学量 传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、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光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律光、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。转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。第第1818页页/共共2020页页例例题题2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为为光光敏敏电电阻阻，当当照照射射光光强强度度增增大大时时，（）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第第1919页页/共共2020页页感谢您的观看。感谢您的观看。第第2020页页/共共2020页页