丹江口市物理 第六章 传感器 6.1 传感器及其工作原理4 新人教版选修3-2.ppt

盒子里面有盒子里面有什么装置什么装置?演示实验：演示实验：小小盒盒子子的的侧侧面面露露出出一一个个小小灯灯泡泡，盒盒外外没没有有开开关关，但但是是把把磁磁铁铁放放到到盒盒子子上上面面，灯泡就发光，把磁铁移走，灯泡熄灭。灯泡就发光，把磁铁移走，灯泡熄灭。原理原理：当磁铁靠近干簧管时，当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以两个簧片被磁化而接通，所以干簧管干簧管能起到能起到开关开关的作用！的作用！磁信号磁信号 电路的通断电路的通断声信号声信号 电信号电信号声音的转换声音的转换阅读教材第阅读教材第51页页2、3段，思考：段，思考：（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？一、传感器一、传感器1、定义：、定义：传感器传感器是把是把非电学量非电学量(如位移、速如位移、速度、力、磁感应强度、温度、光、声等度、力、磁感应强度、温度、光、声等)按一定的规按一定的规律律转换为转换为电学量电学量(如电压、电流、电阻、电如电压、电流、电阻、电容等容等)的元器件的元器件.非非电电学学量量 电电 学学 量量 传传感感器器2、工作原理：、工作原理：非非电电学学量量敏敏感感元元件件转转换换电电路路电电学学量量传传感感器器3、特点（优点）：、特点（优点）：易易感知、感知、易易测量、测量、易易控制控制各种传感器各种传感器温温度度传传感感器器火火灾灾报报警警器器酒酒精精测测试试仪仪阅读教材阅读教材52页的内容，思考问题：页的内容，思考问题：（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）光光敏敏电电阻阻受受到到光光照照时时会会发发生生什什么么变化？怎样解释？变化？怎样解释？（3）光敏电阻能够将什么量转化为什）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？么量？二、敏感元件二、敏感元件1、光敏电阻、光敏电阻二、敏感元件二、敏感元件1、光敏电阻、光敏电阻光敏电阻实物图光敏电阻实物图光照情况光照情况受光表面暴露受光表面暴露受光表面遮住受光表面遮住电阻阻值电阻阻值电阻小电阻小电阻大电阻大光学量光学量 电阻电阻光照情况光照情况受光表面暴露受光表面暴露受光表面遮住受光表面遮住电阻阻值电阻阻值电阻小电阻小电阻大电阻大光学量光学量电阻电阻生活中哪些地方用到光敏电阻生活中哪些地方用到光敏电阻例例1.如图所示，如图所示，R1、R2为定值电阻，为定值电阻，L是小灯泡，是小灯泡，R3为光敏电阻，当照射为光敏电阻，当照射光强度增大时，（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返回返回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AR1R2信号处理系统BD阅读教材阅读教材53页有关内容，思考问题：页有关内容，思考问题：（1）金金属属导导体体与与半半导导体体材材料料的的导导电电性性能与温度的变化关系是否相同？能与温度的变化关系是否相同？（2）热热敏敏电电阻阻和和金金属属热热电电阻阻各各有有哪哪些些优缺点？优缺点？（3）热热敏敏电电阻阻和和金金属属热热电电阻阻能能够够将将什什么量转化为什么量？么量转化为什么量？二、敏感元件二、敏感元件2、热敏电阻、热敏电阻2、热敏电阻、热敏电阻金属热电阻：金属热电阻：规律：规律：电阻随温度的升高而增大。电阻随温度的升高而增大。热敏电阻：热敏电阻：规律：规律：电阻随温度的升高而减小。电阻随温度的升高而减小。温度温度电阻电阻生活中哪些地方用到热敏电阻生活中哪些地方用到热敏电阻?例例3、有定值电阻、热敏电阻、光、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敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中电路中A、B两点后，用黑纸包住元两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是（下列说法正确的是（）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意：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中图。其中R2为用半导体热敏材料制成的传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，感器，电流表为值班室的显示器，a、b之之间接报警器。当传感器间接报警器。当传感器R2所在处出现火情所在处出现火情时，显示器的电流时，显示器的电流I、报警器两端的电压、报警器两端的电压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 R1R2R3AabErB解析解析：当：当R2处出现火情时，该处温度升高。处出现火情时，该处温度升高。R2 为热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，为热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，由全电路的欧姆定律可知，路端电压减小，由全电路的欧姆定律可知，路端电压减小，该电阻两端电压减小，故该电阻两端电压减小，故R3两端电压减小，两端电压减小，所以电流表示数减小。即所以电流表示数减小。即U减小，减小，I减小。减小。提示提示：掌握各种元件的特性和闭合：掌握各种元件的特性和闭合电路的动态分析是解题的关键电路的动态分析是解题的关键R1R2R3AabEr3、霍尔元件、霍尔元件NMFBEIUH霍尔电压：霍尔电压：一个霍尔元件的一个霍尔元件的d、k为定值，为定值，再保持再保持I恒定，则恒定，则UH的变化就的变化就与与B成正比。成正比。磁感应强度磁感应强度电压电压4、电容、电容器器（1）测定角度）测定角度：（2）测定液面高度）测定液面高度h：（3）测定压力）测定压力F：（4）测定位移）测定位移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力学量力学量电容电容待测压力待测压力F固定电极固定电极膜片电极膜片电极例例5传传感感器器是是一一种种采采集集信信号号的的重重要要器器件件，如如图图是是一一种种测测定定压压力力的的电电容容式式传传感感器器，当当待待测测压压力力F作作用用于于可可动动膜膜片片产产生生变变形形，引引起起电电容容的的变变化化，若若将将电电容容器器、灵灵敏敏电电流流计计和和电电源源串串联联接接成成闭闭合合电电路路，那么（那么（）A当当F向上压膜片电极时，电容将减小向上压膜片电极时，电容将减小B当当F向上压膜片电极时，电容将增大向上压膜片电极时，电容将增大C若电流计有示数，则压力若电流计有示数，则压力F发生变化发生变化D若电流计有示数，则压力若电流计有示数，则压力F不发生变化不发生变化 BC1、传感器：、传感器：2）原理：）原理：2、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）热敏电阻热敏电阻 （温度传感器温度传感器）（3）霍尔元件霍尔元件 （磁传感器磁传感器）（4）电容器电容器 （位移传感器位移传感器）非电学量非电学量敏感元件敏感元件转换电路转换电路电学量电学量非电学量非电学量 电学量电学量1）概念：）概念：转换为转换为光学量光学量光学量光学量 电阻电阻电阻电阻温度温度温度温度 电阻电阻电阻电阻磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度 电压电压电压电压力学量力学量力学量力学量 电容电容电容电容设计题设计题：用如图示的电磁继电器设计一个由光敏电阻用如图示的电磁继电器设计一个由光敏电阻来控制路灯的实验电路。要求是：光暗时灯亮，光亮时来控制路灯的实验电路。要求是：光暗时灯亮，光亮时灯灭。可供选择的器材如下：光敏电阻、学生电源、继灯灭。可供选择的器材如下：光敏电阻、学生电源、继电器、滑动变阻器、定值电阻、开关、导线。（如有需电器、滑动变阻器、定值电阻、开关、导线。（如有需要可以自行添加所需器材）要可以自行添加所需器材）ecab220V